|
(11) | EP 3 859 199 A1 |
| (12) | EUROPÄISCHE PATENTANMELDUNG |
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||
| (54) | FÜLLVORRICHTUNG |
| (57) Die Erfindung betrifft eine Füllvorrichtung (1) zur Befüllung von Behältern mit Kohlendioxid
mit einer Anzahl von Füllköpfen (3). Auf jedem Füllkopf (3) ist ein Behälter mit seiner
Einfüllöffnung aufsetzbar und fixierbar. Es ist eine Steuereinheit vorgesehen, welche
zur Überwachung der Befüllung der Behälter und zur Vorgabe des Modus und des Zeitablaufs
der Befüllung von Behältern ausgebildet ist.
|
[0002] Derartige Behälter sind üblicherweise in Form von Flaschen, sogenannten Soda-Flaschen ausgebildet. Mit derartigen Soda-Flaschen können Getränke wie zum Beispiel Mineralwasser mit Kohlensäure angereichert werden.
[0003] Die Behälter sind generell nachfüllbar. Hierzu weisen die Behälter im Bereich ihrer Einfüllöffnung ein Ventil auf. Damit kann mittels einer geeigneten Füllvorrichtung der Behälter an ein Kohlendioxid-Reservoir wie eine größere Vorratsflasche angeschlossen werden, um so den Behälter mit Kohlendioxid zu befüllen.
[0004] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde eine Füllvorrichtung mit hoher Funktionalität bereitzustellen.
[0005] Zur Lösung dieser Aufgabe sind die Merkmale des Anspruchs 1 vorgesehen. Vorteilhafte Ausführungsformen und zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
[0006] Die Erfindung betrifft eine Füllvorrichtung zur Befüllung von Behältern mit Kohlendioxid mit einer Anzahl von Füllköpfen. Auf jedem Füllkopf ist ein Behälter mit seiner Einfüllöffnung aufsetzbar und fixierbar. Es ist eine Steuereinheit vorgesehen, welche zur Überwachung der Befüllung der Behälter und zur Vorgabe des Modus und des Zeitablaufs der Befüllung von Behältern ausgebildet ist.
[0007] Die erfindungsgemäße Füllvorrichtung weist eine Anordnung mit mehreren Füllköpfen auf, an welchen jeweils ein Behälter angeschlossen werden kann. Damit können mit der Füllvorrichtung simultan mehrere Behälter mit flüssigem Kohlendioxid befüllt werden, wodurch eine hohe Effektivität der Füllvorrichtung gegeben ist.
[0008] Ein wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Füllvorrichtung besteht darin, dass mittels der Steuereinheit die Befüllungsvorgänge der Behälter nicht nur vollautomatisch gesteuert werden. Vielmehr erfolgt mit der Steuereinheit auch eine Überwachung der Befüllungsvorgänge derart, dass Fehlfunktionen bei Befüllungsvorgängen erkannt werden und geeignete Gegenmaßnahmen getroffen werden, um Gefahrenzustände zu vermeiden. Dadurch wird einerseits eine hohe Funktionalität und andererseits eine hohe Betriebssicherheit der Füllvorrichtung gewährleistet.
[0009] Ein Vorteil der erfindungsgemäßen Füllvorrichtung besteht spezifisch darin, dass insbesondere abhängig von der Ausbildung der Behälter, die Zeitabläufe der Befüllung dieser Behälter über die Steuereinheit vorgegeben werden, wodurch eine optimierte Befüllung der Behälter ermöglicht wird.
[0011] Die Befüllungsvorgänge werden mit der Steuereinheit dann so optimiert, dass das Ventil im jeweiligen Behälter voll funktionsfähig bleibt, was eine wesentliche Voraussetzung für eine kontrollierte, fehlerfreie Befüllung des Behälters ist.
[0012] Vorteilhaft werden mit der Steuereinheit unterschiedliche Betriebsmodi abhängig von der Art der an die Füllvorrichtung angeschlossenen Behälter vorgegeben, um ein optimiertes Befüllen dieser Behälter zu ermöglichen.
[0013] Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung wird in einem ersten durch die Steuereinheit vorgegebenen Betriebsmodus innerhalb eines Füllzyklus diskontinuierlich in einem vorgegebenen Takt einem Behälter Kohlendioxid zugeführt.
[0014] In einem solchen Füllzyklus wird in einem vorgegebenen Puls-Pausen-Verhältnis gepulst Kohlendioxid dem jeweiligen Behälter zugeführt. Damit wird, insbesondere angepasst an die Funktionalität des Ventils im Behälter, eine zeitlich exakt kontrollierte taktweise Befüllung des Behälters ermöglicht.
[0015] Besonders vorteilhaft erfolgt die diskontinuierliche Befüllung mit Kohlendioxid bis ein vorgegebener Grenzwert der Befüllung des Behälters erreicht ist.
[0017] In diesem Fall erfolgt zunächst durch den pulsförmigen Betrieb innerhalb des Füllzyklus eine kontrollierte langsame Befüllung des Behälters, bis ein vorgegebener Befüllungsgrad des Behälters erreicht ist. Danach kann der Behälter mit der kontinuierlichen Befüllung schneller befüllt werden. Durch diese zweistufige Befüllung wird ein optimiertes Zeitverhalten bei der Befüllung des Behälters erreicht.
[0018] Besonders vorteilhaft sind für unterschiedliche Behälter unterschiedliche Füllzyklen vorgebbar.
[0019] Hierzu sind die einzelnen Behälter charakterisierende Merkmale in der Steuereinheit abgespeichert. Dabei können den Behältern in der Steuereinheit unterschiedliche Füllzyklen zugeordnet sein.
[0020] Die unterschiedlichen an die Füllköpfe angeschlossenen Behälter können durch Benutzereingaben identifiziert werden. Alternativ werden die Behälter selbsttätig mit der Füllvorrichtung, vorzugsweise abhängig von Sensorsignalen von Sensoren der Füllvorrichtung, erkannt.
[0021] Weiter vorteilhaft wird in einem zweiten durch die Steuereinheit vorgegebenen Betriebsmodus einem Behälter ausschließlich kontinuierlich Kohlendioxid zugeführt.
[0023] Gemäß einer konstruktiv vorteilhaften Ausgestaltung sind die Behälter auf den Füllkopf aufschraubbar.
[0024] Dabei sind an den Füllköpfen geeignete Dichtmittel vorgesehen, mit denen bei Anschrauben des Behälters auf den jeweiligen Füllkopf eine gasdichte Verbindung zwischen diesen Einheiten hergestellt wird, sodass Leckagen, über welche ein unkontrolliertes Auslaufen von Kohlendioxid erfolgen könnte, vermieden werden.
[0025] Die Behälter, die an den Füllköpfen der Füllvorrichtung angeschlossen werden, können in unterschiedlichen Ausgestaltungen und Bauformen ausgebildet sein. Besonders vorteilhaft sind die Behälter in Form von Flaschen ausgebildet.
[0026] Insbesondere können die Flaschen als Soda-Flaschen ausgebildet sein, mittels derer Getränke wie Mineralwässer mit Kohlensäure angereichert werden können.
[0027] Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist in der Einfüllöffnung eines Behälters ein Ventil angeordnet.
[0028] Das Verzögerungselement kann insbesondere in Form eines Überströmventils oder einer Drossel ausgebildet sein. Mit diesem Verzögerungselement wird die Strömungsgeschwindigkeit des in den Behältern einströmenden Kohlendioxids kontrolliert so reduziert, dass die Funktion des Ventils im Behälter unbeeinträchtigt bleibt und so ein kontrollierter Befüllungsvorgang gewährleistet ist.
[0029] Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung ist jeder Füllkopf auf einer Waage gelagert. Mit der Waage wird das aktuelle Gewicht eines auf den Füllköpfen gelagerten Behälters bestimmt.
[0030] Dabei sind die mit der oder jeder Waage ermittelten Messwerte an einer Anzeigeeinheit angezeigt und der Steuereinheit zugeführt.
[0031] Mit jeder Waage wird zunächst das Leergewicht eines an einem Füllkopf fixierten Behälters ermittelt. Während des Befüllungsvorgangs wird fortlaufend das Gewicht des Behälters gemessen, wodurch der Befüllungsgrad mit Kohlendioxid bestimmt wird. Hierzu werden die Messwerte der Waagen in die Steuereinheit eingelesen. Weiterhin werden die Messwerte der Waagen oder daraus abgeleitete Größen wie Befüllungsgrade an Anzeigeeinheiten angezeigt, wobei vorteilhaft jedem Füllkopf eine separate Anzeigeeinheit zugeordnet ist. Dadurch kann ein Benutzer auf einfache Weise die Befüllungsvorgänge visuell kontrollieren.
[0032] Besonders vorteilhaft wird jedem Füllkopf ein Sensor zugeordnet, mittels dessen erfasst wird, ob ein Behälter an diesem Füllkopf fixiert ist oder nicht.
[0035] Weiter vorteilhaft ist jedem Füllkopf ein Sensor zugeordnet, mittels dessen der Fülldruck in einem am Füllkopf fixierten Behälter bestimmbar ist.
[0036] Auch hiermit wird eine Fehlerkontrolle der Füllvorrichtung ermöglicht, indem geprüft wird, ob der Fülldruck in einem Behälter innerhalb vorgegebener Grenzen liegt.
[0037] Abhängig von den Sensorsignalen kann in der Steuereinheit ein Befüllungsvorgang freigegeben oder gesperrt werden.
[0038] Besonders vorteilhaft werden abhängig von Sensorsignalen von Sensoren in der Steuereinheit für die einzelnen Füllköpfe Statusmeldungen generiert.
[0039] Zweckmäßig ist jedem Füllkopf ein Signalgeber zugeordnet, an welchem Statusmeldungen anzeigbar sind.
[0040] In der Steuereinheit wird anhand der Sensorsignale überprüft, ob die Funktion der Füllvorrichtung fehlerfrei ist, insbesondere ob die jeweiligen Befüllungsvorgänge korrekt ablaufen. Der aktuelle Status wird zu Informationszwecken durch Ausgabe der Statusmeldungen mittels der Signalgeber angezeigt. Die Statusmeldungen können signalisieren, ob die Füllvorrichtung fehlerfrei arbeitet oder ob und insbesondere welche Art von Fehlfunktion vorliegt.
[0041] Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
- Figur 1:
- Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Füllvorrichtung in einer perspektivischen Darstellung.
- Figur 2:
- Füllvorrichtung gemäß Figur 1 in einer Schnittdarstellung.
[0042] Die Figuren 1 und 2 zeigen ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Füllvorrichtung 1 zur Befüllung von Behältern. Die Behälter sind im vorliegenden Fall von Flaschen 2 , insbesondere Soda-Flaschen gebildet und weisen im Bereich des Flaschenhalses, das heißt im Bereich der Einfüllöffnung ein nicht dargestelltes Ventil auf, über welches Kohlendioxid in die Flasche 2 eingeleitet werden kann.
[0043] Die in einem Gehäuse 1a integrierte Füllvorrichtung 1 weist im vorliegenden Fall drei Füllköpfe 3 auf, wobei an jedem Füllkopf 3 eine Flasche 2 zur Befüllung mit Kohlendioxid angeschlossen werden kann. Natürlich kann die Vorrichtung auch eine andere Anzahl von Füllköpfen 3 aufweisen, wobei im einfachsten Fall sogar nur ein Füllkopf 3 vorgesehen sein kann.
[0044] Die Flaschen 2 können jeweils an einem der identisch ausgebildeten Füllköpfe 3 fixiert werden. Im vorliegenden Fall werden die Flaschen 2 an den Füllköpfen 3 angeschraubt. Hierzu weist jeder Füllkopf 3 einen Gewindekopf 4 auf, wie aus Figur 2 ersichtlich.
[0045] Jeder Füllkopf 3 weist eine äußere Schutzmanschette 5 auf, an deren Oberseite eine berührungslose Engstelle 6 vorgesehen sind, die dafür sorgen, dass die Nahtstelle zwischen Flasche 2 und Füllkopf 3 berührungslos abdeckt, sodass bei Füllleckagen der Flasche 2 gezielt das Kohlendioxid nach oben der Flasche entlang austreten kann.
[0046] Jeder Füllkopf 3 ist über Anschlüsse 7 in ein nicht dargestelltes Kohlendioxid-Reservoir angeschlossen, aus welchem Kohlendioxid zur Durchführung von Befüllungsvorgängen der Flaschen 2 Kohlendioxid ausgeleitet werden kann.
[0047] Im Füllkopf 3 befindet sich als Verzögerungselement eine Drossel 8. Mit der wird die Strömungsgeschwindigkeit des in die Flasche 2 einströmenden Kohlendioxids reduziert.
[0048] Die Füllvorrichtung 1, insbesondere die Befüllungsvorgänge der Flaschen 2 werden mittels einer nicht dargestellten, im Gehäuse 1a integrierten Steuereinheit gesteuert, die bevorzugt von einer SPS-Steuerung gebildet ist.
[0049] Die Füllköpfe 3 sind jeweils auf einer Waage 9 gelagert, mit der das Gewicht gravimetrisch einer auf dem Füllkopf 3 fixierten Flasche 2 bestimmt wird. Bei Aufschrauben einer Flasche 2 auf den Füllkopf 3 wird zunächst das Leergewicht der Flasche 2 bestimmt. Während des Befüllungsvorgangs wird fortlaufend das Gewicht der Flasche 2 bestimmt, woraus in der Steuereinheit der Befüllungsgrad der Flasche 2 mit Kohlendioxid bestimmt wird. Jedem Füllkopf 3 ist eine Anzeigeeinheit 10 zugeordnet, mit der das aktuelle Gewicht oder der Befüllungsgrad der Flasche 2 am jeweiligen Füllkopf 3 angezeigt wird. Die Anzeigeeinheiten 10 werden von der Steuereinheit angesteuert.
[0050] Jedem Füllkopf 3 ist weiterhin ein Sensor zur Anwesenheitskontrolle einer Flasche 2 zugeordnet. Der Sensor ist als induktiver Sensor 11 ausgebildet. Die Sensorsignale des induktiven Sensors 11 werden der Steuereinheit zugeführt.
[0051] Zudem ist jedem Füllkopf 3 ein Sensor zugeordnet, mit dessen der Fülldruck in der jeweiligen Flasche 2 bestimmt wird.
[0052] Wie Figur 1 zeigt, ist jedem Füllkopf 3 ein Bedienknopf 12 und ein Signalgeber 13 zugeordnet. Durch Betätigen des Bedienknopfes 12 kann ein Benutzer einen Befüllungsvorgang einer Flasche 2 starten oder beenden. Zudem ist ein zentraler Not-Aus-Schalter 14 vorgesehen.
[0053] In der Steuereinheit werden abhängig von den Sensorsignalen der vorgenannten Sensoren und generell abhängig von der Steuerung des Befüllungsvorgangs Statusmeldungen generiert, die angeben ob die Befüllungsvorgänge fehlerfrei ablaufen, oder ob und welche Fehler bei Durchführen der Befüllungsvorgänge auftreten. Diese Statusmeldungen werden an den Signalgebern 13 angezeigt. Die Signalgeber 13 sind optische Signalgeber, wobei beispielsweise durch bestimmte Blinkfrequenzen von optischen Signalen des Signalgebers 13 unterschiedliche Statusmeldungen angezeigt werden.
[0054] Mit der Steuereinheit erfolgt die Steuerung des Befüllungsvorgangs, insbesondere erfolgt die Vorgabe der zeitlichen Abläufe des Befüllungsvorgangs durch die Steuereinheit.
[0055] In einem ersten durch die Steuereinheit vorgegebenen Betriebsmodus innerhalb eines Füllzyklus wird diskontinuierlich in einem vorgegebenen Takt einem Behälter Kohlendioxid zugeführt.
[0056] Dabei erfolgt die diskontinuierliche Befüllung mit Kohlendioxid bis ein vorgegebener Grenzwert der Befüllung des Behälters erreicht ist.
[0058] Insbesondere sind in der Steuereinheit für unterschiedliche Behälter unterschiedliche Füllzyklen vorgebbar.
[0059] In einem zweiten durch die Steuereinheit vorgegebenen Betriebsmodus wird einem Behälter ausschließlich kontinuierlich Kohlendioxid zugeführt.
Bezugszeichenliste
1. Füllvorrichtung (1) zur Befüllung von Behältern mit Kohlendioxid mit einer Anzahl
von Füllköpfen (3), wobei auf jedem Füllkopf (3) ein Behälter mit seiner Einfüllöffnung
aufsetzbar und fixierbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuereinheit vorgesehen ist, welche zur Überwachung der Befüllung der Behälter
und zur Vorgabe des Modus und des Zeitablaufs der Befüllung von Behältern ausgebildet
ist.
2. Füllvorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in einem ersten durch die Steuereinheit vorgegebenen Betriebsmodus innerhalb eines
Füllzyklus diskontinuierlich in einem vorgegebenen Takt einem Behälter Kohlendioxid
zugeführt wird.
3. Füllvorrichtung (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die diskontinuierliche Befüllung mit Kohlendioxid erfolgt, bis ein vorgegebener Grenzwert
der Befüllung des Behälters erreicht ist, und dass nach Erreichen des Grenzwertes
der Behälter kontinuierlich befüllt wird.
4. Füllvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass in einem zweiten durch die Steuereinheit vorgegebenen Betriebsmodus einem Behälter
ausschließlich kontinuierlich Kohlendioxid zugeführt wird.
5. Füllvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass für unterschiedliche Behälter unterschiedliche Füllzyklen vorgebbar sind.
6. Füllvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Behälter auf den Füllkopf (3) aufschraubbar sind, und/oder dass in der Einfüllöffnung
eines Behälters ein Ventil angeordnet ist.
7. Füllvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Behälter in Form von Flaschen (2) ausgebildet sind.
8. Füllvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass in jedem Füllkopf (3) ein Verzögerungselement, mittels dessen die Strömungsgeschwindigkeit
von in den Behälter eingeleiteten Kohlendioxid reduziert ist, angeordnet ist.
9. Füllvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Füllkopf (3) auf einer Waage (9) gelagert ist, wobei mit der Waage (9) das
aktuelle Gewicht eines auf den Füllköpfen (3) gelagerten Behälters bestimmt wird.
10. Füllvorrichtung (1) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die mit der oder jeder Waage (9) ermittelten Messwerte an einer Anzeigeeinheit (10)
angezeigt und der Steuereinheit zugeführt sind.
11. Füllvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass jedem Füllkopf (3) ein Sensor zugeordnet ist, mittels dessen erfasst wird, ob ein
Behälter an diesem Füllkopf (3) fixiert ist oder nicht.
12. Füllvorrichtung (1) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor als berührungsloser Sensor, insbesondere als induktiver Sensor (11) ausgebildet
ist.
13. Füllvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass jedem Füllkopf (3) ein Drucksensor zugeordnet ist, mittels dessen der Fülldruck in
einem am Füllkopf (3) fixierten Behälter bestimmbar ist.
14. Füllvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass abhängig von Sensorsignalen von Sensoren in der Steuereinheit für die einzelnen Füllköpfe
(3) Statusmeldungen generiert werden.
15. Füllvorrichtung (1) nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass jedem Füllkopf (3) ein Signalgeber (13) zugeordnet ist, an welchem Statusmeldungen
anzeigbar sind.