EP2676920B1 - Actuator for a valve of a beverage filling system - Google Patents

Actuator for a valve of a beverage filling system Download PDF

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Publication number
EP2676920B1
EP2676920B1 EP13172955.0A EP13172955A EP2676920B1 EP 2676920 B1 EP2676920 B1 EP 2676920B1 EP 13172955 A EP13172955 A EP 13172955A EP 2676920 B1 EP2676920 B1 EP 2676920B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
actuator
rotor
valve
magnets
movement
Prior art date
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Not-in-force
Application number
EP13172955.0A
Other languages
German (de)
French (fr)
Other versions
EP2676920A1 (en
Inventor
Florian Angerer
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Krones AG
Original Assignee
Krones AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Krones AG filed Critical Krones AG
Publication of EP2676920A1 publication Critical patent/EP2676920A1/en
Application granted granted Critical
Publication of EP2676920B1 publication Critical patent/EP2676920B1/en
Not-in-force legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B67—OPENING, CLOSING OR CLEANING BOTTLES, JARS OR SIMILAR CONTAINERS; LIQUID HANDLING
    • 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
    • B67C3/22—Details
    • B67C3/28—Flow-control devices, e.g. using valves

Definitions

  • the present invention relates to a drive device for a valve of a beverage filling installation, preferably for a product valve or a gas valve of a filling valve of a beverage filling installation.
  • valves are used in different areas to control fluid flows.
  • valves are provided in the region of the filling element of a beverage filling plant, for example as a product valve for switching the product stream into the container to be filled.
  • valves are usually provided on the filling element for gas management.
  • a clamping gas for example CO 2
  • the container After such a filling operation with a prestressed container, in particular when filled with a carbonated beverage, the container must then be relieved again defined to prevent the breakage of the container by a sudden relief and to prevent uncontrollable foaming or splashing out of the drink in the pressure relief , Furthermore, it is known to pre-rinse the respective container to be filled with product with a purge gas in order to displace atmospheric oxygen from the container, in order to correspondingly increase the durability of the product to be filled.
  • diaphragm valves which are pneumatically switched.
  • an electronic filling valve control an electrical signal, which brings a so-called pilot valve for switching.
  • This pilot valve then acts on the actual diaphragm valve via compressed air lines with compressed air to switch the product, the clamping gas, the purge gas, the discharge and other operations in the filling member.
  • the corresponding diaphragm valve in turn closes or opens the corresponding product or gas channel on the basis of the compressed air pressure controlled via the pilot valve.
  • the electronic control unit and the respective pilot valves are usually provided on a central control tower of the filler carousel of the beverage filling plant.
  • the control of the respective diaphragm valves in the filling by means of compressed air supplied via the corresponding pneumatic hoses leads, inter alia due to different lengths of pneumatic hoses at different reaction times of the valves. Due to the construction of, for example, a rotary filler, different lengths of pneumatic hoses are used to control the valves in the different filling members, so that correspondingly the diaphragm valves controlled via shorter hoses switch faster than the diaphragm valves actuated over longer hoses. These switching time variances can lead to inaccuracies in the filling process.
  • the DE 1 105 746 discloses an apparatus according to the preamble of claim 1 Z for sterilizing and filling vessels using sterilizing and rinsing agents followed by sterile filling.
  • the drive device for a valve of a beverage filling installation preferably for a product valve or gas valve of a filling element, comprises at least one rotor movable in a direction of movement and having at least one rotor magnet for driving the valve, and at least one actuator having at least one actuator magnet for triggering the movement of the rotor ,
  • the actuator is movable in a plane perpendicular to the direction of movement of the rotor actuator plane for triggering the movement of the rotor.
  • the actuator which is movable in the lying perpendicular to the direction of movement of the rotor actuator plane, the respective polarities of the actuator magnets can be reversed with respect to their starting position with a relatively low energy input.
  • a corresponding movement of the rotor takes place from its original position to an opposite position.
  • the movement of the actuator in the plane perpendicular to the direction of movement of the rotor can be carried out accordingly in an energy-saving manner, wherein this movement of the actuator can be performed by an electric drive, so that the known from the prior art disadvantages a pneumatic control be overcome.
  • an amplification of the force applied via an electric drive via the magnets is achieved in such a way that a valve can be switched reliably and with little electrical energy expenditure. Furthermore, it can be achieved by the simple movement of the actuator and the resulting polarity reversal of each acting on the rotor magnetic field that the rotor is moved with a high force abruptly from its previous position to the new position.
  • the drive device is a bistable drive. This is particularly advantageous from an energy point of view, since in the respective switching state no energy has to be expended for maintaining the respective switching state.
  • the drive device can act on the valve so that the valve is held in the closed position after a switching operation in the open position, and after a further switching operation in the closed position.
  • the respective holding forces are high according to the respective magnetic fluxes of the magnets used.
  • a low energy input for reversing the polarity of the actuator magnetic field is achieved in that the actuator in the actuator plane is rotatable and / or linearly displaceable.
  • Such rotation or linear displacement can also be achieved by conventional electric drives in a simple manner.
  • the polarity of the respective actuator magnets used can be reversed relative to the polarity of the rotor magnets used. In a rotation, this takes place for example by a rotation of the actuator by 180 °.
  • the arrangement of the respective magnets in the rotor and in the actuator is preferably chosen so that the highest possible holding and movement forces can be exercised.
  • the respective magnets can be aligned either in the actuator plane and the parallel plane of the rotor.
  • the respective permanent magnets are preferably aligned in the direction of movement of the rotor, since, for example, bar magnets have the strongest attraction or repulsion forces at their respective pole ends.
  • the rotor is particularly preferably arranged between at least two actuator elements, wherein the actuator magnets of the actuator elements exert a clearly polarized magnetic field on the rotor magnet.
  • the pole of the first actuator element facing the rotor is a north pole and the pole facing the rotor of the second actuator element arranged parallel thereto is a south pole.
  • bar magnets for the actuator this results in an arrangement in which the opposing bar magnets of the two actuator elements are poled in the same direction, for example, both south poles upwards such that the intermediate rotor a south pole of the lower actuator and a north pole of the upper actuator opposite.
  • all the actuator magnets of the actuator elements are in a fixed spatial relative relationship to each other. In this way, high switching forces and high holding forces can be achieved in the respective end positions.
  • At least one actuator is arranged between at least two rotor elements, wherein the actuator magnets have a polarity of the same name directed towards the respective rotor magnets.
  • all rotor magnets are in a fixed spatial relative relationship to each other. In this way, high switching forces and high holding forces can be achieved in the respective end positions.
  • the actuator is preferably moved via an electric drive, preferably via a stepper motor, an electric motor or a corresponding electric actuating cylinder.
  • an immediate control of the respective drive device for the valve can be achieved.
  • this eliminates the known from the prior art delays that occurred through the application of compressed air on the compressed air hoses. Accordingly, an exact and immediate control of the respective valves with a low cost of electrical energy and at the same time high restoring forces, which unfold suddenly.
  • the rotor and / or the actuator have at least two magnets arranged next to one another and oriented counter to one another in each case.
  • a plurality of magnets in the actuator and / or the rotor can, especially when using many small individual magnets, a large holding force and a large switching power can be achieved in a small space.
  • small bar magnets for example, can be achieved in this way a relatively small height and it is in an arrangement which is provided for example for translation, only small movements necessary to each of the rotor opposite magnets of the actuator to move into the orientation reversed with respect to the rotor.
  • a filling member for a beverage filling plant which has at least one product valve for switching the product to be filled into a container and / or at least one gas valve for switching a to be introduced into a container, or to be led from this gas stream.
  • a product valve and / or a gas valve is connected via a drive device according to one of the corresponding claims.
  • FIG. 1 shows a drive device 1 for a valve of a beverage filling plant, preferably for a product valve and / or gas valve of a filling element of a beverage filling plant.
  • the drive device 1 comprises a linearly movable in a direction of movement 20 runner 2, the linear movement is used to drive the valve. Accordingly, the rotor 2 is linearly movable along the direction of movement 20 indicated by the arrow and is in operative connection with the respective actuating element of the valve. In the in FIG. 1 In the embodiment shown, the rotor 2 is guided correspondingly linearly on guide rails 22 so that only a linear movement of the rotor 2 in the direction of movement 20 is possible, but not a rotation or other type of movement. The rotor level 200 therefore remains preserved accordingly and shifts only in parallel with a movement of the rotor 2 in the direction of movement 20.
  • An actuator 3 is provided, which has two actuator elements 32, 34, between which the rotor 2 is received.
  • the actuator 3 is movable in the actuator plane 300 formed by the actuator 3 or the actuator elements 32, 34.
  • the actuator plane 300 is perpendicular to the direction of movement 20 of the rotor 2.
  • the actuator 3 is held or guided so that it can not be moved in the direction of movement 20 of the rotor 2.
  • the actuator 3 is in the in FIG. 1 shown embodiment rotatable about an actuator 30, on which the actuator elements 32, 34 are fixed.
  • the actuator axis 30 extends without contact through the rotor 2 in order to resist the linear displacement of the rotor 2 in the direction of movement 20 no resistance.
  • the rotor 2 is intended to drive or switch the valve.
  • the rotor 2 can be mechanically connected to a corresponding switching element of the valve and, for example, open or close a membrane of a diaphragm valve, or, for example, rotate a valve plug.
  • the actuator 3 is intended to trigger the movement of the rotor 2 in order to finally achieve the actuation of the valve. This movement of the actuator 3 takes place in the actuator plane 300 and thus in a plane which is perpendicular to the direction of movement 20 of the rotor 2.
  • the actuator 3 in the two Akuatoriatan 32, 34 each comprise a permanent magnet in the form of the two extending in the Aktuatorebene 300 bar magnets 320, 340.
  • the two bar magnets 320, 340 of the actuator 3 are arranged in opposite directions with respect to their orientation that on the in FIG. 1 shown left side of the north pole of the lower actuator element 32 in the form of the lower bar magnet 320, and the south pole of the upper actuator element 34 in the form of the upper bar magnet 340 are oriented.
  • the south pole of the rotor 2 thus lies opposite the north pole of the lower actuator element 32 and the south pole of the upper actuator element 34. This results in a repulsion of the rotor 2 from the upper actuator element 34 and an attraction by the lower actuator element 32nd
  • the rotor 2 is in an unstable position between the actuator elements 32, 34 and is being moved towards the lower actuator element 32 by the corresponding polarity of the magnetic field of the actuator 3.
  • the runner 2 will then be in the in FIG. 1 shown orientation of the respective magnets in the direction of movement 20 moves down and then held at full contact with the lower actuator 32 stable in the lower position.
  • FIG. 1 is very schematically shown to a bistable drive device in which the rotor 2 is always held in one of the two possible end positions, which here exist through the end stops defined on the actuator 32, 34, stably by the corresponding magnetic field.
  • Either the lower actuator element 32 or the upper actuator element 34 can be replaced in a not shown embodiment by a simple stop without magnets, so that the actuator 3 then has only a single magnet. If the rotor 2 is then at this stop without magnets, of course, the attraction force applied by the opposite magnet due to the distance is not so high and thus the holding force in this position also not so high. Nevertheless, such an embodiment of the drive device, for example, be useful if a valve with a low holding force in an open position and with a high holding force to be kept in a closed position.
  • FIG. 2 shows an alternative to the in FIG. 1 shown drive device 1, wherein the actuator 3 is now equipped with two permanent magnets 320 on the lower actuator element 32, and with two permanent magnets 340 on the upper actuator element 34.
  • the Permanent magnets 320, 340 which are again designed as bar magnets, now extend in the direction of movement 20 or perpendicular to the actuator plane 300 in that the magnetic field exerted by the respective poles of the bar magnets 320, 340 acts much more strongly on the rotor 2 than in FIG FIG. 1 shown embodiment in which the actuator 3 in each case in the actuator plane 300 lying bar magnets 320, 340 has.
  • the permanent magnets 320, 340 can be spaced apart from the actuator axis 30 via corresponding spacer elements 36 and held on the actuator axis 30 via the latter.
  • the rotor 2 may be formed in an embodiment, not shown here by extending in the direction of movement 20 bar magnets to increase the effective magnetic field strengths here, too.
  • the rotation of the actuator 3 about the actuator axis 30 around is preferably achieved by means of an electric drive, for example by means of an electric motor, a stepping motor or an eccentrically impacted electric cylinder.
  • an electric drive can be achieved according to a direct circuit of the drive device, such that the drive device can be controlled by an electrical signal, which is output for example by an electronic valve control device.
  • the actuator 3 in the in the Figures 1 and 2 shown embodiments are rotated by means of the electric drive and then the actuator magnets 320, 340 are reversed relative to the rotor magnet and is switched according to the then moving rotor 2, the valve to be controlled.
  • the holding forces of the actuator 3 on the rotor 2 are significantly higher than the force which must be expended for the rotation of the actuator 3 from a position with a first magnetic field orientation in the other position with the second magnetic field orientation.
  • For the switching of the valve from the first switching state to the second switching state only a small amount of energy is required, which only about a quarter of the energy is, which would have to be spent for holding the valve in the respective position by conventional means.
  • the drive device 1 for the valve is an efficient drive device which enables bistable operation and which can be operated in an energy-efficient manner.
  • FIGS. 3 to 5 a further embodiment of a drive device 1 is shown, in which the rotor 2 is now formed by a first rotor element 26 and a second rotor element 28 and the actuator 3 comprises only a single element. Accordingly, two rotor elements 26, 28 are arranged around the actuator 3 around.
  • the actuator 3 is again displaceable in the actuator plane 300, as indicated by the arrow 310.
  • the rotor 2 is in turn movable in the direction of movement 20.
  • the rotor 2 has a plurality of juxtaposed, small and alternately oriented permanent magnets 260, 280, which extend in the direction of movement 20.
  • the opposing permanent magnets 260, 280 of the upper rotor element 26 and the lower rotor element 28 are each arranged so that in each case two identical poles to the actuator 3 point.
  • the relative spatial orientation of the permanent magnets 260, 280 of the upper rotor element 26 and the lower rotor element 28 is fixed, so that the magnetic field formed between the rotor elements 26, 28 by the individual permanent magnets 260, 280 does not change even with a movement of the rotor 2.
  • the rotor 3 comprises a plurality of juxtaposed, alternately oriented small permanent magnets 360, which also extend in the direction of movement 20, that are aligned perpendicular to the Aktuatorebene 300.
  • the actuator 3 has a permanent magnet 360 less than the respective rotor elements 26, 28. However, this is not a prerequisite for the functioning of the arrangement and it is also possible to use the same number of permanent magnets.
  • FIG. 3 is shown an unstable state of the drive device 1, in which the rotor 2 is in an intermediate position between the two end positions.
  • the stable state is shown.
  • the first permanent magnet 280 of the lower rotor element 28 is arranged opposite to the first permanent magnet 360 of the actuator 3 so that the north pole of this magnet of the rotor element 28 and the south pole of the actuator 3 attract each other.
  • the first permanent magnet 260 of the upper rotor element 26 is oriented so that its north pole repels the north pole of the first permanent magnet 360 of the rotor 3. Accordingly, the rotor 2 is in FIG. 4 in a first stable state.
  • the actuator 3 In its linear movement along the actuator plane 300 in the translation direction 310, the actuator 3 can in turn be displaced in a simple manner either via an electric motor, a stepping motor or, for example, an electric cylinder, so that the individual switching states can be defined.
  • the actuator 3 again comprises two actuator elements, such as in the in Figures 1 and 2 shown embodiment, and the rotor 2 only a single rotor element.
  • a plurality of actuator elements and a plurality of rotor elements can be used, which are then moved in accordance with the manner described in the above parallel to each other.
  • the arrangement of the magnets is correspondingly designed so that the actuator with a defined and directed magnetic field acts on the rotor so that it can move depending on the orientation of the magnetic field provided by the actuator in one or the other stable end position.
  • FIG. 6 2 shows a schematic representation of the arrangement of the drive device 1 on a schematically indicated filling element 4 of a beverage filling plant, wherein the rotor 1, via its electric drive, which enables the movement of the actuator, via an electrical signal 42, which is output from an electronic filling valve control 40, is pressed.

Landscapes

  • Electrically Driven Valve-Operating Means (AREA)

Description

Technisches GebietTechnical area

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Antriebsvorrichtung für ein Ventil einer Getränkeabfüllanlage, bevorzugt für ein Produktventil oder ein Gasventil eines Füllventils einer Getränkeabfüllanlage.The present invention relates to a drive device for a valve of a beverage filling installation, preferably for a product valve or a gas valve of a filling valve of a beverage filling installation.

Stand der TechnikState of the art

In herkömmlichen Getränkeabfüllanlagen werden Ventile in unterschiedlichen Bereichen eingesetzt, um Fluidströme zu steuern. Insbesondere werden Ventile im Bereich des Füllorgans einer Getränkabfüllanlage beispielsweise als Produktventil zum Schalten des Produktstromes in den zu befüllenden Behälter vorgesehen. Weiterhin sind üblicherweise Ventile am Füllorgan für das Gasmanagement vorgesehen. So ist es beispielsweise beim Befüllen von Behältern mit karbonisierten Getränken üblich, den Behälter vor dem Befüllen mit einem Spanngas, beispielsweise CO2, vorzuspannen, um ein übermäßiges Aufschäumen des abzufüllenden, karbonisierten Getränks beim Einfüllen in den Behälter zu vermeiden und entsprechend einen sicheren und definierten Abfüllvorgang bereitzustellen. Nach einem solchen Füllvorgang mit einem vorgespannten Behälter, insbesondere beim Befüllen mit einem karbonisierten Getränk, muss der Behälter dann wieder definiert entlastet werden, um dem Bruch des Behälters durch eine schlagartige Entlastung vorzubeugen und um ein unkontrollierbares Überschäumen beziehungsweise Herausspritzen des Getränks bei der Druckentlastung zu verhindern. Weiterhin ist es bekannt, den jeweiligen, mit Produkt zu befüllenden Behälter mit einem Spülgas vorzuspülen, um Luftsauerstoff aus dem Behälter zu verdrängen, um entsprechend die Haltbarkeit des abzufüllenden Produktes zu erhöhen.In conventional beverage bottling plants, valves are used in different areas to control fluid flows. In particular, valves are provided in the region of the filling element of a beverage filling plant, for example as a product valve for switching the product stream into the container to be filled. Furthermore, valves are usually provided on the filling element for gas management. Thus, for example, when filling containers with carbonated drinks, it is customary to pre-tension the container prior to filling with a clamping gas, for example CO 2 , in order to avoid excessive foaming of the carbonated beverage to be filled when it is being filled into the container and correspondingly to a safe and defined To provide filling. After such a filling operation with a prestressed container, in particular when filled with a carbonated beverage, the container must then be relieved again defined to prevent the breakage of the container by a sudden relief and to prevent uncontrollable foaming or splashing out of the drink in the pressure relief , Furthermore, it is known to pre-rinse the respective container to be filled with product with a purge gas in order to displace atmospheric oxygen from the container, in order to correspondingly increase the durability of the product to be filled.

Diese Vorgänge des Schaltens unterschiedlicher Produkt-, Gas- und Fluidströme in dem Füllorgan wurden bislang über Membranventile durchgeführt, welche pneumatisch geschaltet werden. Hierbei gibt eine elektronische Füllventilsteuerung ein elektrisches Signal aus, welches ein so genanntes Vorsteuerventil zur Durchschaltung bringt. Dieses Vorsteuerventil beaufschlagt dann das eigentliche Membranventil über entsprechende Druckluftleitungen mit Druckluft, um das Produkt, das Spanngas, das Spülgas, die Entlastung und andere Vorgänge im Füllorgan zu schalten. Entsprechend schließt oder öffnet das entsprechende Membranventil seinerseits dann auf Grundlage des über das Vorsteuerventil gesteuerten Druckluftdruckes den entsprechenden Produkt- beziehungsweise Gaskanal.These processes of switching different product, gas and fluid streams in the filling member have hitherto been carried out via diaphragm valves, which are pneumatically switched. in this connection is an electronic filling valve control an electrical signal, which brings a so-called pilot valve for switching. This pilot valve then acts on the actual diaphragm valve via compressed air lines with compressed air to switch the product, the clamping gas, the purge gas, the discharge and other operations in the filling member. Correspondingly, the corresponding diaphragm valve in turn closes or opens the corresponding product or gas channel on the basis of the compressed air pressure controlled via the pilot valve.

Die elektronische Steuereinheit und die jeweiligen Vorsteuerventile sind meist an einem zentralen Steuerungsturm des Füllerkarussells der Getränkeabfüllanlage vorgesehen.The electronic control unit and the respective pilot valves are usually provided on a central control tower of the filler carousel of the beverage filling plant.

Die Ansteuerung der jeweiligen Membranventile im Füllorgan mittels über die entsprechenden Pneumatikschläuche zugeführter Druckluft führt unter anderem aufgrund unterschiedlich langer Pneumatikschläuche zu unterschiedlichen Reaktionszeiten der Ventile. Aufgrund der Konstruktion beispielsweise eines Rundläuferfüllers finden zur Ansteuerung der Ventile in den unterschiedlichen Füllorganen unterschiedlich lange Pneumatikschläuche Anwendung, so dass entsprechend die über kürzere Schläuche angesteuerten Membranventile schneller schalten, als die über längere Schläuche angesteuerten Membranventile. Diese Schaltzeitvarianzen können zu Ungenauigkeiten beim Abfüllvorgang führen.The control of the respective diaphragm valves in the filling by means of compressed air supplied via the corresponding pneumatic hoses leads, inter alia due to different lengths of pneumatic hoses at different reaction times of the valves. Due to the construction of, for example, a rotary filler, different lengths of pneumatic hoses are used to control the valves in the different filling members, so that correspondingly the diaphragm valves controlled via shorter hoses switch faster than the diaphragm valves actuated over longer hoses. These switching time variances can lead to inaccuracies in the filling process.

Darüber hinaus kann durch die Verwendung von Druckluft zur Ansteuerung der Membranventile entsprechend Druckluft in die Abfüllbereiche gelangen, was unter hygienischen Aspekten unerwünscht sein kann.In addition, by using compressed air to control the diaphragm valves according to compressed air in the filling reach, which may be undesirable under hygienic aspects.

Das Bereitstellen von Druckluft zur Betätigung der pneumatischen Antriebe benötigt darüber hinaus vergleichsweise viel Energie. Daneben sind jeweils zwei Ventile, nämlich das eigentliche Membranventil sowie das zugeordnete Vorsteuerventil, zur Steuerung der jeweiligen Fluidflüsse vorhanden, wodurch die Fehleranfälligkeit steigt.The provision of compressed air for actuating the pneumatic actuators also requires comparatively much energy. In addition, two valves, namely the actual diaphragm valve and the associated pilot valve, for controlling the respective fluid flows are present, whereby the error rate increases.

Aus der DE 42 07 346 A1 ist eine Steuervorrichtung für ein Ventil eines Rotationsfüllers bekannt, welche eine bistabile Schaltung des Ventils ermöglicht.From the DE 42 07 346 A1 a control device for a valve of a rotary filler is known, which allows a bistable circuit of the valve.

Die DE 1 105 746 offenbart eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 Z zum Sterilisieren und Füllen von Gefäßen unter Verwendung von Sterilisations- und Spülmitteln und anschließender steriler Füllung.The DE 1 105 746 discloses an apparatus according to the preamble of claim 1 Z for sterilizing and filling vessels using sterilizing and rinsing agents followed by sterile filling.

Darstellung der ErfindungPresentation of the invention

Entsprechend ist es ausgehend von diesem vorbekannten Stand der Technik eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen alternativen und effizienten Ventilantrieb für ein Ventil einer Getränkeabfüllanlage anzugeben.Accordingly, it is an object of the present invention to provide an alternative and efficient valve actuator for a valve of a beverage bottling plant based on this prior art.

Die gestellte Aufgabe wird durch eine Antriebsvorrichtung für ein Ventil einer Getränkeabfüllanlage mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.The object is achieved by a drive device for a valve of a beverage filling plant having the features of claim 1. Preferred developments emerge from the subclaims.

Entsprechend umfasst die Antriebsvorrichtung für ein Ventil einer Getränkeabfüllanlage, bevorzugt für ein Produktventil oder Gasventil eines Füllorgans, mindestens einen in einer Bewegungsrichtung beweglichen und mindestens einen Läufermagneten aufweisenden Läufer zum Antreiben des Ventils, und mindestens einen mindestens einen Aktuatormagneten aufweisenden Aktuator zum Auslösen der Bewegung des Läufers. Erfindungsgemäß ist der Aktuator in einer senkrecht zur Bewegungsrichtung des Läufers angeordneten Aktuatorebene zur Auslösung der Bewegung des Läufers bewegbar.Correspondingly, the drive device for a valve of a beverage filling installation, preferably for a product valve or gas valve of a filling element, comprises at least one rotor movable in a direction of movement and having at least one rotor magnet for driving the valve, and at least one actuator having at least one actuator magnet for triggering the movement of the rotor , According to the invention, the actuator is movable in a plane perpendicular to the direction of movement of the rotor actuator plane for triggering the movement of the rotor.

Durch den Aktuator, welcher in der senkrecht zu der Bewegungsrichtung des Läufers liegenden Aktuatorebene bewegbar ist, können mit einem relativ geringen Energieeinsatz die jeweiligen Polaritäten der Aktuatormagnete gegenüber ihrer Ausgangsposition umgekehrt werden. Hierdurch findet eine entsprechende Bewegung des Läufers aus seiner ursprünglichen Position in eine entgegengesetzte Position statt. Die Bewegung des Aktuators in der senkrecht zur Bewegungsrichtung des Läufers liegenden Ebene kann entsprechend auf eine energiesparende Art und Weise durchgeführt werden, wobei diese Bewegung des Aktuators über einen elektrischen Antrieb durchgeführt werden kann, so dass die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile eine pneumatischen Ansteuerung überwunden werden.By the actuator, which is movable in the lying perpendicular to the direction of movement of the rotor actuator plane, the respective polarities of the actuator magnets can be reversed with respect to their starting position with a relatively low energy input. As a result, a corresponding movement of the rotor takes place from its original position to an opposite position. The movement of the actuator in the plane perpendicular to the direction of movement of the rotor can be carried out accordingly in an energy-saving manner, wherein this movement of the actuator can be performed by an electric drive, so that the known from the prior art disadvantages a pneumatic control be overcome.

Durch die Verwendung der beschriebenen Antriebsvorrichtung wird entsprechend eine Verstärkung der über einen elektrischen Antrieb aufgebrachten Kraft über die Magnete derart erreicht, dass ein Ventil zuverlässig und mit geringem elektrischem Energieaufwand geschaltet werden kann. Weiterhin kann durch die einfache Bewegung des Aktuators und die daraus resultierende Umpolung des jeweils auf den Läufer wirkenden Magnetfeldes erreicht werden, dass der Läufer mit einer hohen Kraft schlagartig von seiner vorherigen Position in die neue Position bewegt wird.By using the drive device described, accordingly, an amplification of the force applied via an electric drive via the magnets is achieved in such a way that a valve can be switched reliably and with little electrical energy expenditure. Furthermore, it can be achieved by the simple movement of the actuator and the resulting polarity reversal of each acting on the rotor magnetic field that the rotor is moved with a high force abruptly from its previous position to the new position.

Entsprechend lassen sich durch die vorgeschlagene Antriebsvorrichtung schnelle Schaltvorgänge zwischen zwei Ventilzuständen erreichen, welche bei einem geringen elektrischen Energieeinsatz durchführbar sind.Accordingly, can be achieved by the proposed drive device rapid switching operations between two valve states, which can be carried out at a low electrical energy input.

Darüber hinaus wird durch den Einsatz der Magnete und das entsprechende Umpolen der jeweiligen Magnetfelder, welche von dem Aktuator auf den Läufer wirken, erreicht, dass der Läufer in seiner jeweiligen Endposition stabil gehalten wird, auch ohne den Einsatz weiterer elektrischer Energie. Mit anderen Worten handelt es sich bei der Antriebsvorrichtung um einen bistabilen Antrieb. Dies ist besonders auch unter Energiegesichtspunkten vorteilhaft, da in dem jeweiligen Schaltzustand keine Energie für das Aufrechterhalten des jeweiligen Schaltzustandes aufgewendet werden muss. Damit kann die Antriebsvorrichtung so auf das Ventil wirken, dass das Ventil nach einem Schaltvorgang in der offenen Position, und nach einem weiteren Schaltvorgang in der geschlossenen Position gehalten wird. Die jeweiligen Haltekräfte sind entsprechend der jeweiligen magnetischen Flüsse der verwendeten Magneten hoch.In addition, the use of the magnets and the corresponding polarity reversal of the respective magnetic fields, which act from the actuator to the rotor, ensures that the rotor is kept stable in its respective end position, even without the use of further electrical energy. In other words, the drive device is a bistable drive. This is particularly advantageous from an energy point of view, since in the respective switching state no energy has to be expended for maintaining the respective switching state. Thus, the drive device can act on the valve so that the valve is held in the closed position after a switching operation in the open position, and after a further switching operation in the closed position. The respective holding forces are high according to the respective magnetic fluxes of the magnets used.

Besonders bevorzugt werden als Magnete Permanentmagnete und insbesondere Stabmagnete verwendet, welche eine hohe Halteleistung beziehungsweise Bewegungskraft auf den Läufer ausüben, ohne dass zusätzliche Energie aufgewendet werden müsste.Particular preference is given to using permanent magnets and, in particular, bar magnets as magnets, which exert a high holding power or moving force on the rotor, without the need for additional energy.

Ein geringer Energieeinsatz zur Umpolung des Aktuatormagnetfeldes wird dadurch erreicht, dass der Aktuator in der Aktuatorebene rotierbar und/oder linear verschiebbar ist. Eine solche Rotation oder lineare Verschiebung kann auch durch herkömmliche elektrische Antriebe auf eine einfache Weise erreicht werden. Durch die entsprechende Rotation beziehungsweise lineare Verschiebung des Aktuators kann die Polung der jeweiligen verwendeten Aktuatormagnete relativ zu der Polung der verwendeten Läufermagnete umgekehrt werden. Bei einer Rotation findet dies beispielsweise durch eine Rotation des Aktuators um 180° statt. Bei einer Verschiebung beziehungsweise Translation des Aktuators findet eine solche Umpolung des jeweils auf den Läufer wirkenden Magnetfeldes durch eine Verschiebung des Aktuators um beispielsweise eine Magnetbreite bei sich in Läuferrichtung erstreckenden Stabmagneten, beziehungsweise um eine halbe Magnetlänge bei sich parallel zur Aktuatorebene erstreckenden Stabmagneten statt.A low energy input for reversing the polarity of the actuator magnetic field is achieved in that the actuator in the actuator plane is rotatable and / or linearly displaceable. Such rotation or linear displacement can also be achieved by conventional electric drives in a simple manner. By the corresponding rotation or linear displacement of the actuator, the polarity of the respective actuator magnets used can be reversed relative to the polarity of the rotor magnets used. In a rotation, this takes place for example by a rotation of the actuator by 180 °. In the case of a displacement or translation of the actuator, such a polarity reversal of the magnetic field acting on the rotor takes place by a displacement of the actuator by, for example, a magnet width with bar magnets extending in the rotor direction, or by a half magnet length with bar magnets extending parallel to the actuator plane.

Im Vergleich zur Trennung der jeweiligen Haltemagnete in der Bewegungsrichtung wird für eine Trennung der Magnete durch eine Verdrehung beziehungsweise Verschiebung des Aktuators in der Aktuatorebene eine Kraft von lediglich einem Viertel der Haltekraft benötigt. Entsprechend erhält man drei Viertel der durch die entsprechende Antriebsvorrichtung erzeugten Haltekräfte beziehungsweise Betätigungskräfte über die Anordnung der Magnete quasi gratis hinzu.In comparison to the separation of the respective holding magnets in the direction of movement, a force of only one quarter of the holding force is required for a separation of the magnets by a rotation or displacement of the actuator in the actuator plane. Get accordingly to add three quarters of the holding forces or actuating forces generated by the corresponding drive device on the arrangement of the magnets quasi free.

Die Verwendung einer translatorischen Bewegung des Aktuators erfordert eine weniger aufwändige Lagerung und kann entsprechend einfacher ausgeführt werden und ist wartungsärmer.The use of a translatory movement of the actuator requires less expensive storage and can be carried out correspondingly simpler and requires less maintenance.

Die Anordnung der jeweiligen Magnete im Läufer und im Aktuator wird bevorzugt so gewählt, dass möglichst hohe Halte- und Bewegungskräfte ausgeübt werden können. Hierzu können die jeweiligen Magnete entweder in der Aktuatorebene und der dazu parallelen Ebene des Läufers ausgerichtet sein. Bevorzugt sind die jeweiligen Permanentmagnete jedoch in Bewegungsrichtung des Läufers ausgerichtet, da beispielsweise Stabmagnete an ihren jeweiligen Polenden die stärksten Anziehungs- beziehungsweise Abstoßungskräfte aufweisen. Durch die entsprechende Anordnung kann der magnetische Fluss im jeweiligen erzeugten Magnetfeld hoch gehalten werden.The arrangement of the respective magnets in the rotor and in the actuator is preferably chosen so that the highest possible holding and movement forces can be exercised. For this purpose, the respective magnets can be aligned either in the actuator plane and the parallel plane of the rotor. However, the respective permanent magnets are preferably aligned in the direction of movement of the rotor, since, for example, bar magnets have the strongest attraction or repulsion forces at their respective pole ends. By means of the corresponding arrangement, the magnetic flux in the respective generated magnetic field can be kept high.

Der Läufer ist besonders bevorzugt zwischen mindestens zwei Aktuatorelementen angeordnet, wobei die Aktuatormagnete der Aktuatorelemente ein eindeutig gepoltes Magnetfeld auf den Läufermagneten ausüben. Mit anderen Worten ist beispielsweise der dem Läufer zugewendete Pol des ersten Aktuatorelements ein Nordpol und der dem Läufer zugewendete Pol des parallel dazu angeordneten zweiten Aktuatorelements ein Südpol. Bei der Verwendung von Stabmagneten für den Aktuator ergibt sich daraus eine Anordnung, in welcher die gegenüberliegenden Stabmagnete der beiden Aktuatorelemente in die gleiche Richtung gepolt sind, also beispielsweise beide Südpole nach oben derart, dass der dazwischenliegende Läufer einem Südpol des unteren Aktuators und einem Nordpol des oberen Aktuators gegenüberliegt. Bevorzugt stehen alle Aktuatormagnete der Aktuatorelemente in einer festen räumlichen Relativbeziehung zueinander. Auf diese Weise können hohe Schaltkräfte sowie hohe Haltekräfte in den jeweiligen Endpositionen erreicht werden.The rotor is particularly preferably arranged between at least two actuator elements, wherein the actuator magnets of the actuator elements exert a clearly polarized magnetic field on the rotor magnet. In other words, for example, the pole of the first actuator element facing the rotor is a north pole and the pole facing the rotor of the second actuator element arranged parallel thereto is a south pole. When using bar magnets for the actuator, this results in an arrangement in which the opposing bar magnets of the two actuator elements are poled in the same direction, for example, both south poles upwards such that the intermediate rotor a south pole of the lower actuator and a north pole of the upper actuator opposite. Preferably, all the actuator magnets of the actuator elements are in a fixed spatial relative relationship to each other. In this way, high switching forces and high holding forces can be achieved in the respective end positions.

In einer bevorzugten Weiterbildung ist mindestens ein Aktuator zwischen mindestens zwei Läuferelementen angeordnet, wobei die Aktuatormagnete eine gleichnamig gerichtete Polung auf die jeweiligen Läufermagnete hin aufweisen. Bevorzugt stehen alle Läufermagnete in einer festen räumlichen Relativbeziehung zueinander. Auf diese Weise können hohe Schaltkräfte und hohe Haltekräfte in den jeweiligen Endpositionen erreicht werden.In a preferred development, at least one actuator is arranged between at least two rotor elements, wherein the actuator magnets have a polarity of the same name directed towards the respective rotor magnets. Preferably, all rotor magnets are in a fixed spatial relative relationship to each other. In this way, high switching forces and high holding forces can be achieved in the respective end positions.

Der Aktuator wird bevorzugt über einen elektrischen Antrieb bewegt, bevorzugt über einen Schrittmotor, einen Elektromotor oder einen entsprechenden elektrischen Stellzylinder. Durch die Verwendung von elektrischen Antrieben zur Bewegung des Aktuators kann eine unmittelbare Ansteuerung der jeweiligen Antriebsvorrichtung für das Ventil erreicht werden. Insbesondere entfallen auf diese Weise die aus den im Stand der Technik bekannten Verzögerungen, welche durch das Aufbringen der Druckluft über die Druckluftschläuche auftraten. Entsprechend kann eine exakte und unmittelbare Ansteuerung der jeweiligen Ventile mit einem geringen Aufwand an elektrischer Energie und bei gleichzeitig hohen Stellkräften, welche sich schlagartig entfalten, erreicht werden.The actuator is preferably moved via an electric drive, preferably via a stepper motor, an electric motor or a corresponding electric actuating cylinder. By the Using electric actuators for moving the actuator, an immediate control of the respective drive device for the valve can be achieved. In particular, this eliminates the known from the prior art delays that occurred through the application of compressed air on the compressed air hoses. Accordingly, an exact and immediate control of the respective valves with a low cost of electrical energy and at the same time high restoring forces, which unfold suddenly.

Der Läufer und/oder der Aktuator weisen mindestens zwei nebeneinander angeordnete und jeweils gegenläufig zueinander orientierte Magnete auf. Durch das Vorsehen von mehreren Magneten in dem Aktuator und/oder dem Läufer kann, insbesondere bei Verwendung vieler kleiner Einzelmagnete, eine große Haltekraft sowie eine große Schaltkraft bei kleinem Bauraum erreicht werden. Bei der Anordnung von mehreren nebeneinander gegenläufig orientierten kleinen Stabmagneten beispielsweise kann auf diese Weise eine relativ geringe Bauhöhe erreicht werden und es sind bei einer Anordnung, welche beispielsweise für die Translation vorgesehen ist, lediglich kleine Bewegungen notwendig, um die jeweils dem Läufer gegenüberliegenden Magnete des Aktuators in die bezüglich des Läufers umgepolte Orientierung zu bewegen.The rotor and / or the actuator have at least two magnets arranged next to one another and oriented counter to one another in each case. By providing a plurality of magnets in the actuator and / or the rotor can, especially when using many small individual magnets, a large holding force and a large switching power can be achieved in a small space. In the arrangement of several juxtaposed in opposite directions small bar magnets, for example, can be achieved in this way a relatively small height and it is in an arrangement which is provided for example for translation, only small movements necessary to each of the rotor opposite magnets of the actuator to move into the orientation reversed with respect to the rotor.

Weiterhin wird ein Füllorgan für eine Getränkeabfüllanlage gemäß Anspruch 9 vorgeschlagen, welches mindestens ein Produktventil zum Schalten des in einen Behälter zu füllenden Produkts und/oder mindestens ein Gasventil zum Schalten eines in einen Behälter einzuleitenden, oder aus diesem auszuleitenden Gasstroms aufweist. Ein Produktventil und/oder ein Gasventil ist dabei über eine Antriebsvorrichtung gemäß einem der entsprechenden Ansprüche geschaltet.Furthermore, a filling member for a beverage filling plant according to claim 9 is proposed, which has at least one product valve for switching the product to be filled into a container and / or at least one gas valve for switching a to be introduced into a container, or to be led from this gas stream. A product valve and / or a gas valve is connected via a drive device according to one of the corresponding claims.

Kurze Beschreibung der FigurenBrief description of the figures

Bevorzugte weitere Ausführungsformen und Aspekte der vorliegenden Erfindung werden durch die nachfolgende Beschreibung der Figuren näher erläutert. Dabei zeigen:

Figur 1
eine schematische, geschnittene Seitenansicht einer Antriebsvorrichtung für ein Ventil einer Getränkeabfüllanlage in einer ersten Ausführungsform mit rotierbaren Aktuatoren;
Figur 2
eine schematische, geschnittene Seitenansicht einer Antriebsvorrichtung für ein Ventil einer Getränkeabfüllanlage in einer zweiten Ausführungsform mit rotierbaren Aktuatoren;
Figur 3
eine weitere schematische Darstellung einer Antriebsvorrichtung für ein Ventil einer Getränkeabfüllanlage, mit einem linear verschiebbaren Aktuator in einem ersten, instabilen Betriebszustand;
Figur 4
die in Figur 3 gezeigte Antriebsvorrichtung in einem ersten definierten Schaltzustand;
Figur 5
die in den Figuren 3 und 4 gezeigte Antriebsvorrichtung in einem zweiten definierten Schaltzustand; und
Figur 6
eine schematische Darstellung eines Schaltdiagramms.
Preferred further embodiments and aspects of the present invention are explained in more detail by the following description of the figures. Showing:
FIG. 1
a schematic, sectional side view of a drive device for a valve of a beverage filling plant in a first embodiment with rotatable actuators;
FIG. 2
a schematic, sectional side view of a drive device for a valve of a beverage filling plant in a second embodiment with rotatable actuators;
FIG. 3
a further schematic representation of a drive device for a valve of a beverage filling plant, with a linearly displaceable actuator in a first, unstable operating condition;
FIG. 4
in the FIG. 3 shown drive device in a first defined switching state;
FIG. 5
in the FIGS. 3 and 4 shown drive device in a second defined switching state; and
FIG. 6
a schematic representation of a circuit diagram.

Detaillierte Beschreibung bevorzugter AusführungsbeispieleDetailed description of preferred embodiments

Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele anhand der Figuren beschrieben. Dabei werden gleiche, ähnliche oder gleichwirkende Elemente in den unterschiedlichen Figuren mit identischen Bezugszeichen bezeichnet und auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente wird in der nachfolgenden Beschreibung teilweise verzichtet, um Redundanzen zu vermeiden.In the following, preferred embodiments will be described with reference to the figures. In this case, identical, similar or equivalent elements in the different figures are denoted by identical reference numerals and a repeated description of these elements will be omitted in the following description in part in order to avoid redundancies.

Figur 1 zeigt eine Antriebsvorrichtung 1 für ein Ventil einer Getränkeabfüllanlage, bevorzugt für ein Produktventil und/oder Gasventil eines Füllorgans einer Getränkeabfüllanlage. FIG. 1 shows a drive device 1 for a valve of a beverage filling plant, preferably for a product valve and / or gas valve of a filling element of a beverage filling plant.

Die Antriebsvorrichtung 1 umfasst einen linear in einer Bewegungsrichtung 20 beweglichen Läufer 2, dessen Linearbewegung zum Antrieb des Ventils verwendet wird. Entsprechend ist der Läufer 2 entlang der durch den Pfeil angedeuteten Bewegungsrichtung 20 linear beweglich und steht mit dem jeweiligen Stellelement des Ventils in Wirkverbindung. In dem in Figur 1 gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Läufer 2 entsprechend linear an Führungsschienen 22 so geführt, dass nur eine lineare Bewegung des Läufers 2 in Bewegungsrichtung 20 möglich ist, nicht jedoch eine Rotation oder anders geartete Bewegung. Die Läuferebene 200 bleibt daher entsprechend erhalten und verschiebt sich bei einer Bewegung des Läufers 2 in der Bewegungsrichtung 20 lediglich parallel.The drive device 1 comprises a linearly movable in a direction of movement 20 runner 2, the linear movement is used to drive the valve. Accordingly, the rotor 2 is linearly movable along the direction of movement 20 indicated by the arrow and is in operative connection with the respective actuating element of the valve. In the in FIG. 1 In the embodiment shown, the rotor 2 is guided correspondingly linearly on guide rails 22 so that only a linear movement of the rotor 2 in the direction of movement 20 is possible, but not a rotation or other type of movement. The rotor level 200 therefore remains preserved accordingly and shifts only in parallel with a movement of the rotor 2 in the direction of movement 20.

Ein Aktuator 3 ist vorgesehen, welcher zwei Aktuatorelemente 32, 34 aufweist, zwischen welchen der Läufer 2 aufgenommen ist. Der Aktuator 3 ist in der durch den Aktuator 3 beziehungsweise die Aktuatorelemente 32, 34 ausgebildete Aktuatorebene 300 beweglich. Die Aktuatorebene 300 steht senkrecht zur Bewegungsrichtung 20 des Läufers 2. Der Aktuator 3 ist so gehalten beziehungsweise geführt, dass er nicht in der Bewegungsrichtung 20 des Läufers 2 bewegt werden kann. Der Aktuator 3 ist in dem in Figur 1 gezeigten Ausführungsbeispiel um eine Aktuatorachse 30 rotierbar, an welcher die Aktuatorelemente 32, 34 festgelegt sind. Die Aktuatorachse 30 erstreckt sich berührungslos durch den Läufer 2 hindurch, um der Linearverschiebung des Läufers 2 in Bewegungsrichtung 20 keinen Widerstand entgegen zu setzen.An actuator 3 is provided, which has two actuator elements 32, 34, between which the rotor 2 is received. The actuator 3 is movable in the actuator plane 300 formed by the actuator 3 or the actuator elements 32, 34. The actuator plane 300 is perpendicular to the direction of movement 20 of the rotor 2. The actuator 3 is held or guided so that it can not be moved in the direction of movement 20 of the rotor 2. The actuator 3 is in the in FIG. 1 shown embodiment rotatable about an actuator 30, on which the actuator elements 32, 34 are fixed. The actuator axis 30 extends without contact through the rotor 2 in order to resist the linear displacement of the rotor 2 in the direction of movement 20 no resistance.

Wie bereits genannt, ist der Läufer 2 dazu vorgesehen, das Ventil anzutreiben beziehungsweise zu schalten. Hierzu kann der Läufer 2 mechanisch an ein entsprechendes Schaltelement des Ventils angebunden sein und beispielsweise eine Membran eines Membranventils öffnen oder schließen, oder beispielsweise ein Ventilküken rotieren. Über den Läufer 2 wird dabei die entsprechende Schaltkraft auf die jeweiligen Schaltelemente des Ventils aufgebracht. Der Aktuator 3 hingegen ist dazu vorgesehen, die Bewegung des Läufers 2 auszulösen um damit schlussendlich die Betätigung des Ventils zu erreichen. Diese Bewegung des Aktuators 3 findet in der Aktuatorebene 300 statt und damit in einer Ebene, welche senkrecht zur Bewegungsrichtung 20 des Läufers 2 steht.As already mentioned, the rotor 2 is intended to drive or switch the valve. For this purpose, the rotor 2 can be mechanically connected to a corresponding switching element of the valve and, for example, open or close a membrane of a diaphragm valve, or, for example, rotate a valve plug. Over the rotor 2 while the corresponding switching force is applied to the respective switching elements of the valve. The actuator 3, however, is intended to trigger the movement of the rotor 2 in order to finally achieve the actuation of the valve. This movement of the actuator 3 takes place in the actuator plane 300 and thus in a plane which is perpendicular to the direction of movement 20 of the rotor 2.

In dem in Figur 1 gezeigten Ausführungsbeispiel umfasst der Aktuator 3 in den beiden Akuatorelementen 32, 34 jeweils einen Permanentmagneten in Form der beiden sich in der Aktuatorebene 300 erstreckenden Stabmagnete 320, 340. Die beiden Stabmagnete 320, 340 des Aktuators 3 sind bezüglich ihrer Orientierung derart gegenläufig angeordnet, dass auf der in Figur 1 gezeigten linken Seite der Nordpol des unteren Aktuatorelements 32 in Form des unteren Stabmagneten 320, und der Südpol des oberen Aktuatorelements 34 in Form des oberen Stabmagneten 340 orientiert sind. Der Südpol des Läufers 2 liegt damit dem Nordpol des unteren Aktuatorelements 32 und dem Südpol des oberen Aktuatorelements 34 gegenüber. Hieraus ergibt sich eine Abstoßung des Läufers 2 vom oberen Aktuatorelement 34 und eine Anziehung durch das untere Aktuatorelement 32.In the in FIG. 1 In the embodiment shown, the actuator 3 in the two Akuatorelementen 32, 34 each comprise a permanent magnet in the form of the two extending in the Aktuatorebene 300 bar magnets 320, 340. The two bar magnets 320, 340 of the actuator 3 are arranged in opposite directions with respect to their orientation that on the in FIG. 1 shown left side of the north pole of the lower actuator element 32 in the form of the lower bar magnet 320, and the south pole of the upper actuator element 34 in the form of the upper bar magnet 340 are oriented. The south pole of the rotor 2 thus lies opposite the north pole of the lower actuator element 32 and the south pole of the upper actuator element 34. This results in a repulsion of the rotor 2 from the upper actuator element 34 and an attraction by the lower actuator element 32nd

In dem in Figur 1 gezeigten Ausführungsbeispiel befindet sich der Läufer 2 zwischen den Aktuatorelementen 32, 34 in einer instabilen Position und wird gerade durch die entsprechende Polung des Magnetfeldes des Aktuators 3 zum unteren Aktuatorelement 32 hin bewegt. Der Läufer 2 wird dann in der in Figur 1 gezeigten Orientierung der jeweiligen Magneten in Bewegungsrichtung 20 nach unten bewegt und dann bei vollständiger Anlage am unteren Aktuatorelement 32 stabil in der unteren Position gehalten.In the in FIG. 1 In the embodiment shown, the rotor 2 is in an unstable position between the actuator elements 32, 34 and is being moved towards the lower actuator element 32 by the corresponding polarity of the magnetic field of the actuator 3. The runner 2 will then be in the in FIG. 1 shown orientation of the respective magnets in the direction of movement 20 moves down and then held at full contact with the lower actuator 32 stable in the lower position.

Durch eine Rotation des Aktuators 3 um seine Aktuatorachse 30 derart, dass die magnetische Orientierung beziehungsweise Polung der unteren und oberen Aktuatorelemente 32, 34 umgekehrt wird, also durch eine Rotation um 180° um die Aktuatorachse 30, wird der Läufer 2 dann entsprechend durch den dann auf der linken Seite in Figur 1 liegenden Südpol des unteren Aktuatorelements 32 abgestoßen und den dann auf der linken Seite in Figur 1 liegenden Nordpol des oberen Aktuatorelements 34 angezogen, so dass sich der Läufer 2 dann in Bewegungsrichtung 20 von der unteren Position in eine obere Position bei vollständiger Anlage am oberen Aktuatorelement 34 bewegen wird und dann stabil in dieser Position gehalten wird.By a rotation of the actuator 3 about its actuator axis 30 such that the magnetic orientation or polarity of the lower and upper actuator elements 32, 34 is reversed, ie by a rotation through 180 ° about the Aktuatorachse 30, the rotor 2 is then corresponding to the then on the left in FIG. 1 repelled south pole of the lower actuator element 32 and then on the left in FIG. 1 is pulled, so that the rotor 2 is then move in the direction of movement 20 from the lower position to an upper position at full contact with the upper actuator element 34 and then held stable in this position.

Entsprechend handelt es sich bei der Antriebsvorrichtung 1, welche in Figur 1 sehr schematisch gezeigt ist, um eine bistabile Antriebsvorrichtung, bei welcher der Läufer 2 stets in einer der beiden möglichen Endpositionen, welche hier durch die an den Aktuatorelementen 32, 34 definierten Endanschläge vorliegen, stabil durch das entsprechende Magnetfeld gehalten wird.Accordingly, it is in the drive device 1, which in FIG. 1 is very schematically shown to a bistable drive device in which the rotor 2 is always held in one of the two possible end positions, which here exist through the end stops defined on the actuator 32, 34, stably by the corresponding magnetic field.

Entweder das untere Aktuatorelement 32 oder das obere Aktuatorelement 34 kann in einer nicht gezeigten Ausführungsform auch durch einen einfachen Anschlag ohne Magneten ersetzt werden, so dass der Aktuator 3 dann lediglich einen einzigen Magneten aufweist. Wenn sich der Läufer 2 dann an diesem Anschlag ohne Magneten befindet, ist naturgemäß die durch den gegenüberliegenden Magneten aufgebrachte Anziehungskraft aufgrund des Abstandes nicht mehr so hoch und damit die Haltekraft in dieser Position ebenfalls nicht so hoch. Dennoch kann eine solche Ausführungsform der Antriebsvorrichtung beispielsweise dann sinnvoll sein, wenn ein Ventil mit einer geringen Haltekraft in einer geöffneten Position und mit einer hohen Haltekraft in einer geschlossenen Position gehalten werden soll.Either the lower actuator element 32 or the upper actuator element 34 can be replaced in a not shown embodiment by a simple stop without magnets, so that the actuator 3 then has only a single magnet. If the rotor 2 is then at this stop without magnets, of course, the attraction force applied by the opposite magnet due to the distance is not so high and thus the holding force in this position also not so high. Nevertheless, such an embodiment of the drive device, for example, be useful if a valve with a low holding force in an open position and with a high holding force to be kept in a closed position.

Figur 2 zeigt eine Alternative zu der in Figur 1 gezeigten Antriebsvorrichtung 1, wobei der Aktuator 3 nun mit zwei Permanentmagneten 320 an dem unteren Aktuatorelement 32, und mit zwei Permanentmagneten 340 an dem oberen Aktuatorelement 34 ausgestattet ist. Die Permanentmagnete 320, 340, welche wieder als Stabmagnete ausgebildet sind, erstrecken sich nun so in Bewegungsrichtung 20 beziehungsweise senkrecht zur Aktuatorebene 300, dass das von den jeweiligen Polen der Stabmagnete 320, 340 ausgeübte Magnetfeld deutlich stärker auf den Läufer 2 wirkt, als in dem in Figur 1 gezeigten Ausführungsbeispiel, in welchem der Aktuator 3 jeweils in der Aktuatorebene 300 liegende Stabmagnete 320, 340 aufweist. Die Permanentmagnete 320, 340 können über entsprechende Abstandselemente 36 von der Aktuatorachse 30 beabstandet sein und über diese an der Aktuatorachse 30 gehalten werden. FIG. 2 shows an alternative to the in FIG. 1 shown drive device 1, wherein the actuator 3 is now equipped with two permanent magnets 320 on the lower actuator element 32, and with two permanent magnets 340 on the upper actuator element 34. The Permanent magnets 320, 340, which are again designed as bar magnets, now extend in the direction of movement 20 or perpendicular to the actuator plane 300 in that the magnetic field exerted by the respective poles of the bar magnets 320, 340 acts much more strongly on the rotor 2 than in FIG FIG. 1 shown embodiment in which the actuator 3 in each case in the actuator plane 300 lying bar magnets 320, 340 has. The permanent magnets 320, 340 can be spaced apart from the actuator axis 30 via corresponding spacer elements 36 and held on the actuator axis 30 via the latter.

Auch der Läufer 2 kann in einem hier nicht gezeigten Ausführungsbeispiel mittels sich in Bewegungsrichtung 20 erstreckender Stabmagnete ausgebildet sein, um auch hier die effektiv wirksamen Magnetfeldstärken zu erhöhen.Also, the rotor 2 may be formed in an embodiment, not shown here by extending in the direction of movement 20 bar magnets to increase the effective magnetic field strengths here, too.

Die Rotation des Aktuators 3 um die Aktuatorachse 30 herum wird bevorzugt mittels eines elektrischen Antriebs erreicht, beispielsweise mittels eines Elektromotors, eines Schrittmotors oder eines exzentrisch angeschlagenen Elektrozylinders. Mittels eines solchen elektrischen Antriebs kann entsprechend eine direkte Schaltung der Antriebsvorrichtung erreicht werden, derart, dass die Antriebsvorrichtung durch ein elektrisches Signal, welches beispielsweise von einer elektronischen Ventilsteuervorrichtung ausgegeben wird, angesteuert werden kann. Insbesondere kann der Aktuator 3 in den in den Figuren 1 und 2 gezeigten Ausführungsbeispielen mittels des elektrischen Antriebs rotiert werden und damit dann die Aktuatormagnete 320, 340 relativ zu dem Läufermagneten umgepolt werden und entsprechend über den sich dann verschiebenden Läufer 2 das anzusteuernde Ventil geschaltet wird.The rotation of the actuator 3 about the actuator axis 30 around is preferably achieved by means of an electric drive, for example by means of an electric motor, a stepping motor or an eccentrically impacted electric cylinder. By means of such an electric drive can be achieved according to a direct circuit of the drive device, such that the drive device can be controlled by an electrical signal, which is output for example by an electronic valve control device. In particular, the actuator 3 in the in the Figures 1 and 2 shown embodiments are rotated by means of the electric drive and then the actuator magnets 320, 340 are reversed relative to the rotor magnet and is switched according to the then moving rotor 2, the valve to be controlled.

Die Haltekräfte des Aktuators 3 auf den Läufer 2 sind dabei deutlich höher, als die Kraft, welche zur Verdrehung des Aktuators 3 von einer Position mit einer ersten Magnetfeldorientierung in die andere Position mit der zweiten Magnetfeldorientierung aufgewendet werden muss. Typischerweise muss nur ein Viertel der eigentlichen Haltekraft der Magnete zur Verdrehung des Aktuators 3 in der Aktuatorebene 300 aufgewendet werden. Entsprechend ergibt sich bei den in den Figuren 1 und 2 gezeigten Ausführungsbeispielen ein sehr energieeffizienter Schaltvorgang, bei welchem für das eigentliche Halten des Läufers 2 und damit des jeweiligen Schaltzustandes des zu schaltenden Ventils in einer vorgegebenen Endlage der Antriebsvorrichtung 1 keinerlei elektrische Energie aufgewendet werden muss, da die Haltekraft über die Permanentmagnete bereitgestellt wird. Für das Umschalten des Ventils von dem ersten Schaltzustand in den zweiten Schaltzustand ist lediglich ein geringer Energieaufwand vonnöten, welcher nur ungefähr einem Viertel der Energie beträgt, welche für das Halten des Ventils in der jeweiligen Stellung mit herkömmlichen Mitteln aufgewendet werden müsste.The holding forces of the actuator 3 on the rotor 2 are significantly higher than the force which must be expended for the rotation of the actuator 3 from a position with a first magnetic field orientation in the other position with the second magnetic field orientation. Typically, only a quarter of the actual holding force of the magnets for rotating the actuator 3 in the actuator plane 300 must be expended. Accordingly, results in the in the Figures 1 and 2 shown embodiments, a very energy-efficient switching operation, in which for the actual holding of the rotor 2 and thus the respective switching state of the valve to be switched in a predetermined end position of the drive device 1 no electrical energy must be expended, since the holding force is provided by the permanent magnets. For the switching of the valve from the first switching state to the second switching state only a small amount of energy is required, which only about a quarter of the energy is, which would have to be spent for holding the valve in the respective position by conventional means.

Hierdurch ergibt sich ein energieeffizienter Schaltvorgang, ein energieeffizienter Haltevorgang, und auch ein kraftvoller und schneller Schaltvorgang, da bei der Rotation des Aktuators 3 um die Aktuatorachse 30 die entsprechenden Schaltkräfte schlagartig beziehungsweise explosionsartig freigesetzt werden, so dass der Schaltvorgang sehr schnell durchgeführt werden kann. Entsprechend handelt es sich bei der Antriebsvorrichtung 1 für das Ventil um eine effiziente Antriebsvorrichtung, welche einen bistabilen Betrieb ermöglicht und welche energieeffizient betrieben werden kann.This results in an energy-efficient switching operation, an energy-efficient holding process, and also a powerful and fast switching process, since the corresponding switching forces are released abruptly or explosively during the rotation of the actuator 3 to the actuator 30, so that the switching operation can be performed very quickly. Accordingly, the drive device 1 for the valve is an efficient drive device which enables bistable operation and which can be operated in an energy-efficient manner.

In den Figuren 3 bis 5 ist eine weitere Ausführungsform einer Antriebsvorrichtung 1 gezeigt, bei welcher der Läufer 2 nun durch ein erstes Läuferelement 26 und ein zweites Läuferelement 28 ausgebildet ist und der Aktuator 3 lediglich ein einzelnes Element umfasst. Entsprechend sind zwei Läuferelemente 26, 28 um den Aktuator 3 herum angeordnet.In the FIGS. 3 to 5 a further embodiment of a drive device 1 is shown, in which the rotor 2 is now formed by a first rotor element 26 and a second rotor element 28 and the actuator 3 comprises only a single element. Accordingly, two rotor elements 26, 28 are arranged around the actuator 3 around.

Der Aktuator 3 ist wieder in der Aktuatorebene 300 verschiebbar, wie auch durch den Pfeil 310 angedeutet. Der Läufer 2 ist wiederum in Bewegungsrichtung 20 bewegbar.The actuator 3 is again displaceable in the actuator plane 300, as indicated by the arrow 310. The rotor 2 is in turn movable in the direction of movement 20.

Der Läufer 2 weist eine Vielzahl von nebeneinander angeordneten, kleinen und alternierend orientierten Permanentmagneten 260, 280 auf, welche sich in der Bewegungsrichtung 20 erstrecken. Die gegenüberliegenden Permanentmagnete 260, 280 des oberen Läuferelements 26 und des unteren Läuferelements 28 sind jeweils so angeordnet, dass jeweils zwei gleiche Pole zum Aktuator 3 hin zeigen. Die relative räumliche Orientierung der Permanentmagnete 260, 280 des obere Läuferelements 26 und des unteren Läuferelements 28 ist fest, so dass sich das zwischen den Läuferelementen 26, 28 durch die einzelnen Permanentmagnete 260, 280 ausgebildete Magnetfeld auch bei einer Bewegung des Läufers 2 nicht ändert.The rotor 2 has a plurality of juxtaposed, small and alternately oriented permanent magnets 260, 280, which extend in the direction of movement 20. The opposing permanent magnets 260, 280 of the upper rotor element 26 and the lower rotor element 28 are each arranged so that in each case two identical poles to the actuator 3 point. The relative spatial orientation of the permanent magnets 260, 280 of the upper rotor element 26 and the lower rotor element 28 is fixed, so that the magnetic field formed between the rotor elements 26, 28 by the individual permanent magnets 260, 280 does not change even with a movement of the rotor 2.

Auch der Läufer 3 umfasst eine Vielzahl nebeneinander angeordneter, alternierend orientierter kleiner Permanentmagnete 360, welche sich ebenfalls in Bewegungsrichtung 20 erstrecken, also senkrecht zur Aktuatorebene 300 ausgerichtet sind. Der Aktuator 3 weist dabei aus Effizienzgründen einen Permanentmagneten 360 weniger auf, als die jeweiligen Läuferelemente 26, 28. Dies ist aber keine Voraussetzung für das Funktionieren der Anordnung und es kann auch die gleiche Anzahl an Permanentmagneten verwendet werden.Also, the rotor 3 comprises a plurality of juxtaposed, alternately oriented small permanent magnets 360, which also extend in the direction of movement 20, that are aligned perpendicular to the Aktuatorebene 300. For reasons of efficiency, the actuator 3 has a permanent magnet 360 less than the respective rotor elements 26, 28. However, this is not a prerequisite for the functioning of the arrangement and it is also possible to use the same number of permanent magnets.

In Figur 3 ist ein instabiler Zustand der Antriebsvorrichtung 1 gezeigt, in welchem sich der Läufer 2 in einer Zwischenlage zwischen den zwei Endpositionen befindet. In Figur 4 ist dann der stabile Zustand gezeigt. Entsprechend ist beispielsweise der erste Permanentmagnet 280 des unteren Läuferelements 28 gegenüberliegend zu dem ersten Permanentmagneten 360 des Aktuators 3 so angeordnet, dass sich der Nordpol dieses Magneten des Läuferelements 28 und der Südpol des Aktuators 3 gegenseitig anziehen. Gleichzeitig ist der erste Permanentmagnet 260 des oberen Läuferelements 26 so orientiert, dass sich dessen Nordpol mit dem Nordpol des ersten Permanentmagneten 360 des Läufers 3 abstößt. Entsprechend befindet sich der Läufer 2 in Figur 4 in einem ersten stabilen Zustand.In FIG. 3 is shown an unstable state of the drive device 1, in which the rotor 2 is in an intermediate position between the two end positions. In FIG. 4 then the stable state is shown. Accordingly, for example, the first permanent magnet 280 of the lower rotor element 28 is arranged opposite to the first permanent magnet 360 of the actuator 3 so that the north pole of this magnet of the rotor element 28 and the south pole of the actuator 3 attract each other. At the same time, the first permanent magnet 260 of the upper rotor element 26 is oriented so that its north pole repels the north pole of the first permanent magnet 360 of the rotor 3. Accordingly, the rotor 2 is in FIG. 4 in a first stable state.

Wird nun der Läufer, so wie in Figur 5 gezeigt, durch eine lineare Translationsbewegung 310 in der Aktuatorebene 300 um eine Magnetbreite nach rechts verschoben, so kehren sich die jeweiligen Polungen des von den Aktuatormagneten 360 auf die Läufermagneten 260, 280 wirkenden Magnetfeldes um, so dass nun das obere Läuferelement 26 vom Aktuator 3 angezogen wird und entsprechend das untere Läuferelement 28 vom Aktuator 3 abgestoßen wird. Auf diese Weise ergibt sich der in Figur 5 gezeigte zweite stabile Zustand.Now the runner, as in FIG. 5 shown, by a linear translational movement 310 in the actuator plane 300 by a magnet width shifted to the right, the respective polarities of the actuator magnet 360 to the rotor magnets 260, 280 acting magnetic field reverse, so that now the upper rotor element 26 attracted by the actuator 3 and accordingly the lower rotor element 28 is repelled by the actuator 3. In this way, the results in the FIG. 5 shown second stable condition.

Der Aktuator 3 kann in seiner Linearbewegung entlang der Aktuatorebene 300 in Translationsrichtung 310 wiederum entweder über einen Elektromotor, einen Schrittmotor oder beispielsweise einen Elektrozylinder in einfacher Weise so verschoben werden, dass die einzelnen Schaltzustände definiert eingenommen werden können.In its linear movement along the actuator plane 300 in the translation direction 310, the actuator 3 can in turn be displaced in a simple manner either via an electric motor, a stepping motor or, for example, an electric cylinder, so that the individual switching states can be defined.

Selbstverständlich ist es denkbar, das in den Figuren 3 bis 5 gezeigte Ausführungsbeispiel dahingehend umzukehren, dass der Aktuator 3 wieder zwei Aktuatorelemente aufweist, so wie beispielsweise in dem in Figuren 1 und 2 gezeigten Ausführungsbeispiel, und der Läufer 2 lediglich ein einziges Läuferelement.Of course, it is conceivable that in the FIGS. 3 to 5 shown embodiment to the effect that the actuator 3 again comprises two actuator elements, such as in the in Figures 1 and 2 shown embodiment, and the rotor 2 only a single rotor element.

Auch können auch mehrere Aktuatorelemente und mehrere Läuferelemente verwendet werden, welche dann entsprechend in der vorbeschriebenen Art und Weise parallel zueinander bewegt werden. Die Anordnung der Magnete ist entsprechend so auszuführen, dass der Aktuator mit einem definierten und gerichteten Magnetfeld so auf den Läufer wirkt, dass sich dieser je nach Orientierung des durch den Aktuator bereit gestellten Magnetfeldes in die eine oder die andere stabile Endposition bewegen kann.Also, a plurality of actuator elements and a plurality of rotor elements can be used, which are then moved in accordance with the manner described in the above parallel to each other. The arrangement of the magnets is correspondingly designed so that the actuator with a defined and directed magnetic field acts on the rotor so that it can move depending on the orientation of the magnetic field provided by the actuator in one or the other stable end position.

Figur 6 zeigt in einer schematischen Darstellung die Anordnung der Antriebsvorrichtung 1 an einem schematisch angedeuteten Füllorgan 4 einer Getränkeabfüllanlage, wobei der Läufer 1 über seinen elektrischen Antrieb, welcher die Bewegung des Aktuators ermöglicht, über ein elektrisches Signal 42, welches von einer elektronischen Füllventilsteuerung 40 ausgegeben wird, betätigt wird. FIG. 6 2 shows a schematic representation of the arrangement of the drive device 1 on a schematically indicated filling element 4 of a beverage filling plant, wherein the rotor 1, via its electric drive, which enables the movement of the actuator, via an electrical signal 42, which is output from an electronic filling valve control 40, is pressed.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Antriebsvorrichtungdriving device
22
Läuferrunner
2020
Bewegungsrichtung des LäufersDirection of movement of the runner
2222
Führungsschiene für den LäuferGuide rail for the runner
2424
Permanentmagnet des LäufersPermanent magnet of the rotor
2626
Läuferelementrunner element
2828
Läuferelementrunner element
200200
Läuferebenerunners level
260260
Permanentmagnet des LäufersPermanent magnet of the rotor
280280
Permanentmagnet des LäufersPermanent magnet of the rotor
33
Aktuatoractuator
3030
Aktuatorachseactuator axis
3232
Aktuatorelementactuator
3434
Aktuatorelementactuator
3636
Abstandselementspacer
300300
Aktuatorebeneactuator level
310310
TranslationsrichtungTranslation direction
320320
Permanentmagnet des AktuatorsPermanent magnet of the actuator
340340
Permanentmagnet des AktuatorsPermanent magnet of the actuator
44
FüllorganFilling head
4040
elektronische Füllventilsteuerungelectronic filling valve control
4242
elektrisches Signalelectrical signal

Claims (9)

  1. Actuating device (1) for a valve of a beverage filling system, preferably for a product valve or a gas valve of a filling member, comprising at least one rotor (2) which is moveable in one direction of movement (20) and has at least one rotor magnet (24, 260, 280) and is intended for driving the valve, and at least one actuator (3) which has at least one actuator magnet (320, 340, 360) and is intended for triggering the movement of the rotor (2),
    wherein the at least one actuator (3) is moveable in an actuator plane (300), which is arranged perpendicularly to the direction of movement (20) of the at least one rotor (2), for triggering the movement of the rotor (2), characterized in that the at least one actuator (3) and/or the at least one rotor (2) have/has at least two magnets (260, 280, 360) which lie next to each other and are in each case oriented in an opposed manner, wherein the magnets (260, 280, 360) which are arranged next to each other form a plane lying parallel to the actuator plane (300).
  2. Actuating device (1) according to Claim 1, characterized in that the at least one actuator is rotatable and/or displaceable linearly in the actuator plane (300).
  3. Actuating device (1) according to Claim 1 or 2, characterized in that the at least one rotor (2) is arranged between at least two actuator elements (32, 34), wherein the actuator magnets (320, 340, 360) of the actuator elements (32, 34) exert an unambiguously polarized magnetic field on the rotor magnets (24, 260, 280).
  4. Actuating device (1) according to Claim 3, characterized in that all of the actuator magnets (320, 340, 360) of the actuator elements (32, 34) are in a fixed spatial relationship relative to one another.
  5. Actuating device (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one actuator (3) is arranged between at least two rotor elements (26, 28), wherein the actuator magnets (320, 340, 360) are oriented in such a manner that they apply the same polarity to the respective rotor magnets (24, 260, 280).
  6. Actuating device (1) according to Claim 5, characterized in that all of the rotor magnets (24, 260, 280) are in a fixed spatial relationship relative to one another.
  7. Actuating device (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one actuator (3) is moved via an electric drive, preferably via a stepping motor, an electric motor or an electric actuating cylinder.
  8. Actuating device (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one rotor (2) is operatively connected to an actuating element of the valve to be actuated.
  9. Filling member (4) for a beverage filling system, comprising at least one product valve for switching the product to be filled into a container and/or at least one gas valve for switching a gas flow to be introduced into a container or to be discharged therefrom,
    characterized in that
    a product valve and/or a gas valve are/is switched via an actuating device according to one of the preceding claims.
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