VORRICHTUNG UND VERFAHREN ZUM FÜLLEN VON BEHÄLTERN MIT EINER FLÜSSIGKEIT

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Füllen von Behältern, insbesondere von an einem Ende verschlossenen Faltschachtelpackungen mit einer Flüssigkeit mit wenigstens einer Transporteinrichtung zum Bewegen des Behälters, einem Vorratsbehälter zur Aufnahme der Flüssigkeit und wenigstens einem mit dem Vorratsbehälter in Verbindung stehenden und von einem Füllventil verschließbaren Füllkopf, welcher relativ zum Behälter vertikal bewegbar und in diesen absenkbar ist.

[0002] 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.

[0003] 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.

[0004] Aus der CH-A-681 291 ist eine Befüllungsvorrichtung für flüssiges Gut bekannt, bei der der Füllkopf stets gleichmäßig in die Flüssigkeit eingetaucht sein soll. Die Steuerung dieser Befüllungsvorrichtung ist recht umständlich, da hier die Höhenmessung über Gewichtsmeßzellen erfolgt. Dazu müssen die Signale aus den Gewichtsmeßzellen mittels eines Auswerteschaltkreises zu Gewichtsinformationen verarbeitet werden, welche in einem Rechner für die Dosierungssteuerung zur Ansteuerung der Position des Abfüllventils relativ zur Position des zu befüllenden Behälters verarbeitet werden muß.

[0005] 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.

[0006] Davon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die eingangs genannte und zuvor näher beschriebene Vorrichtung zum Füllen von Behältern bzw. das entsprechende Verfahren 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.

[0007] Diese Aufgabe ist bei einer Vorrichtung nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 dadurch gelöst, daß zwischen dem Vorratsbehälter und dem Füllventil ein Durchflußmesser angeordnet ist und daß eine Steuereinrichtung zur Umwandlung der Impulse des Durchflußmessers in Vertikalbewegungen des Füllkopfes und/oder des Behälters vorgesehen ist.

[0008] Hinsichtlich des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht die Lösung der Aufgabe darin, daß die Relativbewegung zwischen Behälter und Füllkopf aufgrund des von einem Durchflußmesser ermittelten in den Behälter strömenden Volumens der Flüssigkeit geregelt wird.

[0009] Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung bzw. dem der Erfindung zugrundeliegenden Verfahren 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.

[0010] 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.

[0011] Nach einer weiteren Lehre der Erfindung ist der Füllkopf stationär angeordnet und unterhalb des Füllkopfes eine Hebevorrichtung 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 Hebevorrichtung zum Absenken/Anheben des Füllkopfes vorgesehen ist.

[0012] Unabhängig von der Art der Ausführung ist es besonders zweckmäßig, wenn die Hebevorrichtung eine translatorisch angetriebene Achse und einen Wegmesser aufweist. So ist eine konstruktiv einfache doch sehr zuverlässige Steuerung der Hebevorrichtung möglich.

[0013] 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.

[0014] In der einzigen Figur ist die erfindungsgemäße Vorrichtung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispieles näher erläutert.

[0015] 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.

[0016] 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.

[0017] 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.

[0018] 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.

[0019] 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.

[0020] 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.

[0021] Die direkte Abhängigkeit zwischen dem bereits in den Behälter 1 eingefüllten Flüssigkeitsvolumen und der Stellung der Hebevorrichtung 3 läßt sich mathematisch in der Formel ΔV ^· c = Δs ausdrücken, wobei ΔV das gemessene Volumen des in dem Behälter befindlichen Produktes und Δs die Wegstrecke der Hebevorrichtung 3 darstellen.

Ansprüche

1. Vorrichtung zum Füllen von an einem Ende verschlossenen Behältern (1) mit einer Flüssigkeit mit wenigstens einer Transporteinrichtung zum Bewegen des Behälters (1), einem Vorratsbehälter (5) zur Aufnahme der Flüssigkeit und wenigstens einem mit dem Vorratsbehälter (5) in Verbindung stehenden und von einem Füllventil (7) verschließbaren Füllkopf (2), welcher relativ zum Behälter (1) vertikal bewegbar und in diesen absenkbar ist,
dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Vorratsbehälter (5) und dem Füllventil (7) ein Durchflußmesser (8) angeordnet ist und daß eine Steuereinrichtung (9) zur Umwandlung der Impulse des Durchflußmessers (8) in Vertikalbewegungen des Füllkopfes (2) und/oder des Behälters (1) vorgesehen ist.

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

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

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3,
dadurch gekennzeichnet, daß die Hebevorrichtung (3) eine translatorisch angetriebene Achse und einen Wegmesser (11) aufweist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, daß der Durchflußmesser (8) ein magnetisch induktiver Sensor ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (9) einen Gleichlaufregler (12), einen Lageregler (13) und einen Drehzahlregler (14) aufweist.

7. Verfahren zum Füllen von an einem Ende verschlossenen Behältern (1) mit einer Flüssigkeit mittels eines Füllkopfes (2), welcher mit einem Vorratsbehälter (5) in Verbindung steht und mit einem Füllventil (7) verschließbar ist, wobei der Füllkopf (2) im Inneren des Behälters (1) relativ zum Behälterboden bewegbar ist,
dadurch gekennzeichnet, daß die Relativbewegung zwischen Behälter (1) und Füllkopf (2) aufgrund des von einem Durchflußmesser (8) ermittelten in den Behälter (1) strömenden Volumens der Flüssigkeit geregelt wird.

Claims

1. A device for the filling with a liquid of containers (1) closed at one end, having at least one conveying device for moving the container (1), a storage container (5) for receiving the liquid, and at least one filling head (1) which is connected to the storage container (5), can be closed by a filling valve (7) and can be vertically moved in relation to the container (1) and lowered thereinto,
characterised in that a flow meter (8) is disposed between the storage tank (5) and the filling valve (7), and a control device (9) is provided for the conversion of the pulses of the flow meter (8) into vertical movements of the filling head (2) and/or the container (1).

2. A device according to claim 1,
characterised in that the filling head (2) is disposed fixed and a lifting device (3) is provided for lifting/lowering the container (1) disposed below the filling head (2).

3. A device according to claims 1 or 2,
characterised in that the container is disposed fixed below the filling head and a lifting device is provided for lowering/raising the filling head.

4. A device according to claims 2 or 3,
characterised in that the lifting device (3) has a shaft driven in translation and a path-measuring device (11).

5. A device according to claims 1 to 4,
characterised in that the flow meter (8) is a magnetically inductive sensor.

6. A device according to claims 1 to 5,
characterised in that the control device (9) has a synchronising regulator (12), a position regulator (13) and a speed regulator (14).

7. A method for the filling with a liquid of containers (1) closed at one end by means of a filling head (2) which is connected to a storage tank (5) and can be closed by a filling valve (7), the filling head (2) being moveable in the interior of the container (1) in relation to the container bottom,
characterised in that the relative movement between the container (1) and the filling head (2) is controlled on the basis of the liquid volume flowing into the container (1) as determined by a flow meter (8).

Revendications

1. Dispositif pour remplir avec un liquide des récipients (1) fermés à une extrémité, comprenant au moins un dispositif de transport pour déplacer le récipient (1), un réservoir de stockage (5) destiné à contenir le liquide, et au moins une tête de remplissage (2) reliée au réservoir de stockage (5) et obturable par une vanne de remplissage (7), cette tête de remplissage pouvant être déplacée verticalement par rapport au récipient (1) et être abaissée dans celui-ci, caractérisé en ce qu'un débitmètre (8) est disposé entre le réservoir de stockage (5) et la vanne de remplissage (7) et en ce qu'il est prévu un dispositif de commande (9) pour convertir les impulsions du débitmètre (8) en déplacements verticaux de la tête de remplissage et/ou du récipient (1).

2. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la tête de remplissage (2) est montée stationnaire et en ce qu'il est prévu un dispositif de levage (3) pour soulever/abaisser le récipient qui se trouve au-dessous de la tête de remplissage (2).

3. Dispositif suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le récipient est disposé sous la tête de remplissage de façon stationnaire et en ce qu'il est prévu un dispositif de levage pour soulever/abaisser la tête de remplissage.

4. Dispositif suivant la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que le dispositif de levage (3) comporte un arbre entraîné en translation et un capteur de déplacement (11).

5. Dispositif suivant l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le débitmètre (8) est un capteur magnétiquement inductif.

6. Dispositif suivant l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le dispositif de commande (9) comprend un régulateur de synchronisme (12), un régulateur de position (13) et un régulateur de vitesse de rotation (14).

7. Procédé pour remplir avec un liquide des récipients fermés à une extrémité, au moyen d'une tête de remplissage (2) reliée à un réservoir de stockage (5) et pouvant être obturée au moyen d'une vanne de remplissage (7), la tête de remplissage (2) pouvant être déplacée à l'intérieur du récipient (1) par rapport au fond du récipient, caractérisé en ce que l'on régule le mouvement relatif entre le récipient (1) et la tête de remplissage (2) en fonction du volume de liquide s'écoulant dans le récipient (1), fourni par un débitmètre (8).

Zeichnung