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Anordnung zum Regeln der Füllhöhe an einer Abfüllmaschine Die Erfindung
betrifft Anordnungen an Abfüllmaschinen für Behälter und insbesondere Anordnungen
zum Regeln der Füllhöhe von an einer Füllstation gefüllten und auf einer Bahn transportierten
Behältern, wobei radioaktive Strahlungsquellen in Verbindung mit Strahlungsanzeigevorrichtungen
verwendet werden und Strahlungsquelle und Anzeigevorrichtung auf entgegengesetzten
Seiten der Förderbahn liegen.
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Viele Firmen verpacken heute die verschiedensten Waren arten in geeigneten
Behältern, bevor sie die Waren an den Verbraucher heranbringen. Das Warensortiment
reicht dabei von der Zahnpasta in Quetschtuben und in Flaschen abgefüllten Getränken
bis zu in Büchsen konservierten Speisen. Für jeden Behälter ist eine bestimmte Warenmenge
vorgesehen, und es liegt im wirtschaftlichen Interesse der Verpackungsfirmen, diese
Mengen in den vorgeschriebe nen Grenzen je Behälter zu halten. Aus Gründen der Zeitersparnis
wird dabei den leeren Behältern eine bestimmte Menge an Füllmaterial über selbsttätig
arbeitende Abfüllmaschinen zugeführt. Solche Abfüllmaschinen sind zum Füllen der
verschiedensten Formen von leeren Behältern entsprechend der Art des Füllmaterials
geeignet. Dabei werden die Füllbehälter auf einer Verteilstrecke gefüllt, auf der
leere Behälter schnell an die Abfüllmaschine herangebracht werden, damit die Anzahl
der Füllungen je Zeiteinheit möglichst groß wird.
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Dabei ist es sehr wesentlich, daß der Behälter die angegebene Menge
an Material enthält. Es existiert eine Reihe von Vorschriften, wonach das Füllmaterial
im Behälter ein bestimmtes Gewicht, ein bestimmtes Volumen od. dgl. nicht unterschreiten
darf.
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Andererseits ist die Firma, die die Behälter füllt, nicht daran interessiert,
das vorgeschriebene Maß zu überschreiten.
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Die Menge oder das Volumen des Materials, das sich in dem Behälter
befindet, ist direkt proportional der Füllhöhe. Um die Füllmaschine entsprechend
zu steuern, d. h. um die Füllhöhe konstant zu halten, ist es erforderlich, die Füllhöhe
der Behälter genau zu messen. In hierfür bekannten Anordnungen wird der Füllspiegel
optisch durch das menschliche Auge festgestellt. Hierbei ist es erforderlich, daß
das menschliche Auge die Höhe, bis zu der der Behälter gefüllt ist, abschätzt. Abgesehen
davon, daß die Genauigkeit bei einem derartigen Verfahren der Füllhöhenmessung nicht
ausreichend war, konnte dieses Verfahren auch nicht für undurchsichtige Behälter
angewendet werden.
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Auch ist bereits eine regelbare Verdichtungsvorrichtung bei automatischen
Verpackungsmaschinen
bekanntgeworden, bei denen in Abhängigkeit von den Volumenänderungen
des Schüttgutes selbsttätig eine möglichst gleichbleibende Füllhöhe in den Behältern
erreicht wird. Bei dieser bekannten Anordnung erfolgt die Abtastung der Füllhöhe
auf photoelektrischem Wege. Eine solche Abtastvorrichtung ist jedoch nicht zur Steuerung
von Füllvorrichtungen in der erfindungsgemäßen Weise geeignet.
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Des weiteren sind Abtastvorrichtungen zum Feststellen ungenügend
mit Flüssigkeit gefüllter Behälter bekannt, bei denen die Abtastung mit Hilfe elektrischer
Fühlerkontakte erfolgt, indem die Füllhöhe durch in die Flüssigkeit eintauchende
Kontaktstifte festgestellt wird. Auch hier dienen aber die Abtasteinrichtungen nicht
dazu, Füllvorrichtungen zu steuern.
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Es ist ferner auch bekannt, eine Füllhöhenbestimmung nach der Röntgenstrahlenmethode
durchzuführen, bei der ein starkes Bündel von Röntgenstrahlen in einer bestimmten
Füllhöhe durch die Behälter geschickt und auf entsprechende Anzeigevorrichtungen
gelenkt wird, welche gewöhnlich aus einem Halbleitermaterial, z. B. Kadmium oder
Quecksilbersulfid, bestehen. Eine derartige Anordnung kann lediglich bestimmen,
ob die Behälter bis zu der gewünschten Füllhöhe gefüllt sind oder nicht.
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Zwar kann ein Röntgenstrahlensystem dort angewendet werden, wo zu
wenig oder zu stark gefüllte Behälter von einem Fließband ausgestoßen werden, dieses
Signal ist jedoch für eine Füllhöhensteuerung nicht verwertbar. Ein weiterer Nachteil
einer dera,
tige;l Füllhöhenüberwachung mit Hilfe von Röntgenstrahlen
besteht darin, daß auf Grund der hohen Betriebsspannungen, die für die Röntgenstrahlenerzeugung
erforderlich sind, große und aufwendige Energieanlagen erforderlich sind. Ein derartigerAufwand
ist meist nicht vertretbar. Es kommt hinzu, daß beim Arbeiten mit Röntgenstrahlen
auf Grund der Gefährlichkeit der Strahlen stets besondere Sicherungsvorkehrungen
getroffen werden müssen.
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Es ist schließlich bereits ein lichtelektrisches Prüfgerät für Verpackungsmaschinen,
Abfüllmaschinen u. dgl. bekannt, bei dem Strahlungsquelle und Anzeigevorrichtung
auf entgegengesetzten Seiten einer Förderbahn angeordnet sind. Die Verbindungslinie
von Anzeige- und Strahlungseinrichtung schließt dabei mit der Linie der Bewegungsrichtung
der Behälter einen kleinen Winkel ein. Diese schräge Anordnung einer Strahlungsquelle
gegenüber einer Anzeigevorrichtung dient hierbei zur Feststellung, ob ein Behälter
vorhanden ist oder nicht. Der Lichtstrahl wird in solcher Richtung zur Förderbahn
der Behälter geleitet, daß er von zwei aufeinanderfolgenden Gegenständen unterbrochen
wird und nur dann die Anzeigevorrichtung erreicht, wenn die Unterbrechung durch
Fehlen eines nachfolgenden Behälters aufhört.
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Demgegenüber ist es Aufgabe der Erfindung, die bekannten Regelanordnungen
an Verpackungsmaschinen unter Verwendung radioaktiver Strahlungselemente zu verbessern,
indem die Leistungsausbeute vergrößert sowie ein schärferes Ansprechen auf Änderungen
der Füllhöhe und damit eine genauere Steuerung der Füllvorrichtung erreicht wird.
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Gemäß der Erfindung ist die Strahlungsanzeigevorrichtung in Bewegungsrichtung
der Behälter gegenüber der Strahlungsquelle versetzt und besteht aus mehreren gestaffelt
angeordneten Einzelanzeigeelementen, wobei die Staffelung so gewählt ist, daß beim
Durchlauf der Behälter stets mindestens ein Behälter vom Strahlenbündel erfaßt wird.
Die Füllhöhenmeßeinheit, die mit einer Kernstrahlungsquelle und einer Anzeigevorrichtung
arbeitet, erzeugt ein auf die durchschnittliche Füllhöhe des Behälters übertragbares
elektrisches Potential. Dieses Potential wird mit einem anderen Potential verglichen,
das der gewünschten Füllhöhe entspricht, und es wird immer dann eine Reguliervorrichtung
eingeschaltet, wenn die Differenz der beiden Potentiale einen vorgeschriebenen Wert
überschreitet. Diese Reguliervorrichtung verändert die durch die Abfüllmaschine
an die einzelnen Behälter gelieferten Mengen an Material. Das Material kann in beliebigem
Zustand vorliegen, es kann flüssig, aus viskosem oder halbfestem Medium oder aus
festen Stoffen in Pulverform bestehen, es kann ein Granulat sein, in amorpher oder
in einer sonstigen zerkleinerten Form vorliegen.
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Die erfindungsgemäße Anordnung zum Regeln der Füllhöhe, bei der die
Strahlungsanzeigevorrichtung gegenüber der Strahlungsquelle versetzt und aus mehreren
gestaffelt angeordneten einzelnen Anzeigeelementen besteht, ergibt eine relativ
große Leistungsabgabe und schließt in der horizontalen Ebene den kleinstmöglichen
Winkel ein. Daraus ergibt sich die kleinstmögliche Änderung des Ausgangssignals
der Anzeigevorrichtung, wenn nachfolgende Behälter sich an der Strahlungsquelle
und an den Anzeigeelementen vorbeibewegen. Im Gegen-
satz hierzu würde eine schmale,
einzelne Anzeigevorrichtung nur einen kleinen Teil der den Behälter tatsächlich
durchdringenden Strahlung anzeigen und deshalb keine genügend große Leistungsabgabe
gewährleisten. In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.
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Nachstehend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung an Hand der
Zeichnung erläutert, wobei eine gesamte Anlage beschrieben wird, ohne daß die Erfindung
über den im Anspruch gekennzeichneten Rahmen hinausgehen soll.
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Fig. 1 zeigt in Schrägansicht eine Abfülleinrichtung und eine zugeordnete
Meßeinrichtung und ein Steuersystem gemäß der Erfindung, Fig. 2 eine schematische
Darstellung der Anordnung nach Fig. 1, Fig. 3 von oben eine Schnittansicht einer
Strahlungsquellenanzeigevorrichtung nach F i g. 1, F i g. 4 eine vergrößerte Teilschnittansicht
entlang der Linie 4-4 nach F i g. 3, F i g. 5 eine graphische Darstellung der angezeigten
Strahlungszeit für ein bestimmtes Füllhöhenmeßverfahren bei Behältern, F i g. 6
eine graphische Darstellung, ähnlich der nach F i g. 5, mit einer etwas gedehnten
Zeitachse, die ein Füllhöhenmeßverfahren für Behälter zeigt, durch das die mittlere
Füllhöhe mehrerer Behälter bestimmt wird, und F i g. 7 ein Schaltbild einer Meß-
und Steuerschaltung.
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An Hand der Zeichnung und besonders an Hand der Fig. 1 wird eine
bevorzugte Ausführungsform der Erfindung als Steuersystem zur Regelung einer Flüssigkeitsabfülleinrichtung
20 erläutert. Leere Behälter 40 werden auf einem umlaufenden Förderband 42 durch
die Abfülleinrichtung 20 transportiert und dort mit Flüssigkeit gefüllt. Die Flüssigkeitsmenge
für jeden Behälter 40 wird durch einen umsteuerbaren Motor 58 reguliert, der mit
der Abfülleinrichtung 20 über Untersetzungsgetriebe 57 gekuppelt ist. Die Abfülleinrichtung
20 kann beliebig ausgebildet sein.
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Wenn die gefüllten Behälter 41 die Abfülleinrichtung 20 verlassen,
laufen sie unter einer aus Strahlungsquellen und Anzeigevorrichtungen bestehenden
Kontrolleinrichtung 60 hindurch, die durch die Leitung 95 mit einem Meßregler 64
verbunden ist. Zur Messung der Füllhöhen durchlaufen die Behälter 41 einen ausgesparten
Kanal 62, der sich in Längsrichtung durch die Kontrolleinrichtung 60 erstreckt.
Die Kontrolleinrichtung 60 ist in einem gewissen Abstand über dem Förderband 42
angeordnet, der durch nicht gezeigte Verstelleinrichtungen einstellbar ist.
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Die Füllhöhe der Behälter 41 kann an einer Anzeigevorrichtung, z.
B. einem Kontaktmeßgerät 150, abgelesen werden. Die Empfindlichkeit und die Nulllage
des Kontaktmessers 150 kann jeweils von Hand an den Steuerknöpfen 67 und 68 eingestellt
werden.
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Wenn die Füllstandshöhe in den Behältern 41 die obere oder die untere
Begrenzung überschreitet, wie sie durch eine Einstellvorrichtung an dem Kontaktmesser
150 festgesetzt sind, schaltet eine Steuerschaltung über eine Leitung 59 den umkehrbaren
Motor 58 ein und treibt ihn in einer Richtung und so lange an, bis sich der Füllstandspegel
in den gefüllten Behältern 41 innerhalb der gewünschten Grenzen befindet. Der Steuerteil
des Meßreglers 64 ist weiter unten ausführlicher beschrieben.
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In der F i g. 2 ist die Anordnung nach F i g. 1 schematisch mit den
zugehörigen Steuereinrichtungen gezeigt; dabei werden gefüllte Behälter 41 an einer
radioaktiven Quelle 10 und einer Strahlungsanzeigevorrichtung 1t vorbeigeführt.
Der Ausgang aus der Anzeigevorrichtung 11 ist über ein Kabel 95 mit einer Meßbrückenschaltung
8 verbunden. Das Kontaktmeßgerät 150 ist mit der Brückenschaltung 8 gekoppelt und
kann entweder ein Steuergerät 70 für zu geringe Füllung oder ein Steuergerät 72
für zu hohe Füllung regeln. Diese Steuergeräte sind wiederum mit dem umkehrbaren
Motor 58 verbunden, der die Abfüllvorrichtung 20 je nach der angezeigten Füllhöhe
in den Behältern im Sinne einer vermehrten bzw. verminderten Füllgutabgabe verstellt.
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In F i g. 3 ist die Kontrolleinrichtung 60 mit der besonderen Anordnung
der Strahlungsquelle 10, der Behälter 41 und der Anzeigevorrichtung 11 gezeigt.
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Die rechteckige Kontrolleinrichtung 60 kann aus Metall bestehen, das
einmal nach seinem äußeren Aussehen und zum anderen hinsichtlich strahlungsvermindernder
Eigenschaften ausgewählt ist. Der über die ganze Länge der Kontrolleinrichtung 60
sich erstreckende Kanal 62 wird durch senkrechte Wände 94 und 96 gebildet. die an
einer Befestigungsplatte (nicht gezeigt) enden, welche die Kontrolleinrichtung 60
in einen oberen und einen unteren Abschnitt trennt. Der von unten eingeschnittene
Kanal 62 trennt deswegen den unteren Abschnitt der Kontrolleinrichtung 60 in zwei
Teile. Ein Teil enthält die kleine Strahlungsquelle 10 und einen nicht gezeigten
Verschlußmechanismus, während der andere Teil die Strahlungsanzeigevorrichtung 11
enthält, welche aus drei gestaffelt angeordneten Geiger-Müller-Rohren 11 a, 11 b
und 11 c bestehen kann. Die Anzeigevorrichtung 11 kann jedoch eine Ionisationskammer
oder ein anderer elektrischer Spannungserzeuger sein, der auf Kernstrahlung anspricht.
Die Geiger-Müller-Rohre 11 a, 11 b und 11 c sind in Bewegungsrichtung der Behälter
41 versetzt gegenüber der Strahlungsquelle 10 und parallel zu der Bewegungslinie
der gefüllten Behälter 41 angeordnet, wobei der Winkel zwischen der Verbindungslinie
der Strahlungsquelle 10 und der Anzeigevorrichtung 11 und der Bewegungsrichtung
der Behälter 41 in Bogengraden gemessen etwa a/6 beträgt.
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Die versetzte Anordnung der Geiger-Müller-Rohre 11 a, 11 b und 11
c relativ zur Strahlungsquelle 10 wird deshalb gewählt, damit die Füllhöhe mehrerer
Behälter 41 zu gleicher Zeit gemessen werden kann und damit die Rohre 11 a, 11 b
und 11 c von der Strahlungsquelle 10 entfernt werden. Die gefüllten Behälter 41,
die in der durch den Pfeil angezeigten Richtung verschoben werden, sind auf dem
Förderband 42 in einem solchen Abstand versetzt, daß mindestens ein größerer Teil
eines jeden Behälters 41 immer zwischen der Strahlungsquelle 10 und den Rohren 11
a, 11 b und 11 c angeordnet ist. Der Mittelwert der Strahlung, der die Behälter
41 passiert, wird so durch die Kontrolleinrichtung 60 festgestellt.
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Er entspricht der mittleren Höhe, bis zu welcher die Behälter 41 gefüllt
sind.
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Die Leitung 95 verbindet die elektrisch parallel geschalteten Rohre
11 a, 11 b und 11 c mit im Meßregler 64 vorhandenen Meßschaltungen. Die Verwendung
von Mehrfachstrahlungs-Anzeigevorrichtungen weist gegenüber der Verwendung einer
einzelnen Anzeigevorrichtung den Vorteil auf, daß die
Wirksamkeit der Gammastrahlung
durch die vorhandene größere Anzeigefläche für die Reaktion mit den Gammastrahlen
erhöht wird. Ebenfalls wird durch die Mehrfach-Anzeigevorrichtung die Anforderung
an eine Strahlungsquelle verringert, damit die Anzahl der Zählungen für das Messen
bei einem bestimmten Signal-Geräusch-Verhältnis erreicht wird.
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Fig. 4 erläutert die vertikale Anordnung der Strahlungsquelle 10,
der Anzeigevorrichtung 11 und der gefüllten Behälter 41 in bezug auf die gewünschte
Füllhöhe Hc. F i g. 4 ist eine Teilschnittansicht entlang der Linie 4-4 nach F i
g. 3, wobei die Strahlungsquelle 10 und die Rohre 11 a, 11 b und 11 c in derselben
Ebene liegen. Der Behälter 41 ist dabei genau bis zu der gewünschten Höhe Hc gefüllt.
Obgleich von der Quelle 10 in alle Richtungen eine Strahlung ausgesendet wird, kann
nur die Strahlung, die auf die Rohre 11 a, 11 b und 11 c fällt, zur Bestimmung der
Behälterfüllhöhe verwendet werden. Der Winkels der nutzbaren Strahlung ist der Winkel,
der von der Strahlungsquelle 10 und den Rohren 11 a, 11 b und 11 c eingeschlossen
wird.
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Die Strahlungsquelle 10 kann radioaktives Material, wie beispielsweise
Cäsium 137, enthalten, das in erster Linie Gammastrahlen aussendet. Die Kontrolleinrichtung
60 ist über dem Förderband 42 so angeordnet, daß die Ebene der Strahlungsquelle
10 und der Rohre 11 a, 11 b und 11 c durch die gewünschte Füllhöhe Hc geht. Der
Füllstandspegel der Behälter 41 kann zwischen einer minimalen Höhe H1 und einer
maximalen Höhe H2 schwanken und die Intensität der Strahlen, die auf die Anzeigevorrichtung
auftreffen, verändern.
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Bei allen Werten des Füllstandspegels unterhalb H1 nehmen die Rohre
11 » a, 11b und 11c eine relativ große Strahlungsmenge auf. Wenn die Behälter 41
bis zu einem Pegel oberhalb der Höhe H2 gefüllt sind, absorbiert der Behälter 41
viel Strahlung, so daß das Ansprechen der Rohre 11 a, 11 b und 11 c unter einem
konstanten, niedrigen Wert bleibt. Der Wert für das verringerte Ansprechen der Anzeigevorrichtung
ist eine Funktion der Masse und des Inhalts des Behälters 41, des Energiepegels
der verwendeten Strahlung und anderer bekannter Veränderlicher. Deswegen sind nur
solche Veränderungen im Füllpegel zwischen den Höhen1 und H2 als Anderungen des
Strahlungspegels von den Rohren 11 a, 11 b und 11 c wahrnehmbar.
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Die Vorteile, die durch die Messung der mittleren Füllstandshöhe
eines Behälters und durch die versetzte Anordnung der Strahlungsquelle 10 zu den
Rohren 11 a, 11 b und 11 c nach F i g. 3 erreicht werden, werden in Verbindung mit
den Fig. 5 und 6 noch deutlicher erkennbar. Wenn die Strahlungsquelle 10 genau quer
zu den Rohren läge, so daß ihre Mittellinie senkrecht zur Bewegungsrichtung der
Behälter 41 verlaufen würde, würde jeder Behälter 41 einzeln gemessen werden. Dann
würde, wie F i g. 5 zeigt, die angezeigte Strahlung sehr stark schwanken, wenn jeweils
ein Behälter 41 zwischen der Quelle und der Anzeigevorrichtung hindurchlaufen würde.
Die Kurve 98, die die Änderungen des Strahlungspegels an der Anzeigevorrichtung
darstellt, würde hohe Abschnitte 98 a und niedrige Abschnitte 98 b aufweisen. Als
Abstand zwischen den Behältern 41 und den aufeinanderfolgend zwischen der Quelle
und der Anzeigevorrichtung nachgerückten Behältern selbst zeigen die Abschnitte
98 a und 98 b jeweils die
relativ hohen und niedrigen Werte der
von der Anzeigevorrichtung aufgenommenen Strahlung an. Der Mittelwert dieser Anderungen
im Strahlungspegel wird durch die gestrichelte Linie 99 dargestellt.
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Wegen der hohen Strahlungspegel, die zwischen aufeinanderfolgenden
Behältern 41 auftreten, läßt sich eine schwache Anderung in dem Behälterfüllstandspegel
nach dem Mittelwert der angezeigten Strahlung nicht genau beobachten.
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Durch ein Versetzen der Rohre 11 a, 11 b und 11 c entsteht eine Kurve
100, wie sie in der graphischen Darstellung der Fig. 6 gezeigt ist, darin stellt
die Kurve 100 den durch die Rohrella, llb und 11 c schwankenden Strahlungspegel
dar, wenn mehrere Behälter 41 die Kontrolleinrichtung 60 nach F i g. 1 durchlaufen.
Der Mittelwert der Abweichungen von der Kurve 100 ist durch die gestrichelte Linie
101 dargestellt. Soweit die angezeigte Strahlung in Beziehung zur Behälterfüllhöhe
steht, entspricht die Kurve 100 den gemessenen Füllhöhenabweichungen der Behälter
41. Wenn die Kurve 100 nur leicht von der Kurve 101 abweicht, läßt sich eine plötzliche
Änderung der Behälterfüllhöhe im mittleren Durchschnittswert der angezeigten Strahlung
klar erkennen.
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Das Prinzip der Anordnung der Strahlungsanzeigevorrichtungen 11 a,
11 b und 11 c mit den Meß- und Steuerschaltungen ist aus der Fig. 7 ersichtlich.
Der kombinierte elektrische Ausgang der Rohre 11 a, 11 b und 11 c ist bei 104 zusammengefaßt
und mit einer Brückenschaltung gekoppelt, die Trioden 1 und 2 und dazugehörige Bauelemente
einschließlich eines empfindlichen Brückenabgleichanzeigegerätes, das Kontaktmeßgerät
150, umfassen. Eine schwingende Nadel 150 e, die auf die Größe der Abweichung vom
Brückengleichgewicht anspricht, bringt eine Steuerschleife für Niedrigfüllung in
Abhängigkeit von der Größe und Richtung der Abweichung vom Brückengleichgewicht
zum Ansprechen. Eine gasgefüllte Thyratronröhre 3, ein Relais 140 und der Steuermotor
58 bilden die Steuerschleife für Niedrigfüllung, während eine gasgefüllte Thyratronröhre
4, ein Relais 160 und der Steuermotor 58 die Steuerschleife für eine Hochfüllung
bilden. Die Steuerschleife für die Niedrigfüllung und die Steuerschleife für die
Hochfüllung bedingen eine entgegengesetzte Steuerung des umkehrbaren Steuermotors
58, damit jeweils eine Zunahme bzw. eine Abnahme des Volumens von Dosiertaschen
in der Abfüllmaschine 20 erzielt wird.
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Insbesondere wird an die parallel geschalteten Rohrella, llb und
11 c über ihre entsprechenden Isolationswiderstände 5, 6 und 7 von einer Spannungsquelle
in Form einer Batterie 102 eine elektrische Spannung angelegt. Die Gehäuse der Rohre
lla, 11 b und 11 c sind mit einem RC-Integratorl04, der eineNennzeitkonstante von
6 Sekunden aufweist, und mit einem Gitter 105 der Triode 1 über einen den Gitterstrombegrenzungswiderstand
108 verbunden. Das Gitter 101 der Triode 2 ist über ein veränderliches Widerstandselement,
ein Nullage-Potentiometer 110, dessen wirksamer Widerstand über den Steuerknopf
68 einstellbar ist, geerdet. Die Kathode 106 der Röhre 1 und die Kathode 112 der
Röhre 2 sind jeweils über gleiche Widerstandselemente 116 und 118 geerdet. Die Signalspule
150a des Kontaktmeßgerätes 150 und ein in Reihe geschaltetes Potentiometer 119,
das eine am Knopf 67 regulierbare Empfindlichkeitsverstellung ist, liegt an den
Kathoden
106 und 112. Die Anode 107 der Röhre 1 und die Anode 113 der Röhre 2 sind
gemeinsam mittels eines Anodenlastwiderstandes 109 mit einer positiven Spannungsquelle,
die durch das B+-Symbol gekennzeichnet ist, verbunden.
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Die Anzeigenadel 150c ist mit der Signalspule 150a gekoppelt und
am Punkt 148 drehbar gelagert.
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Die Anzeigenadel 150 c besitzt auch isolierte Kontakte. An einer Seite
der Anzeigenadel 150 c ist eine Haltespule 150f leicht getrennt von einem Begrenzungskontakt
150 d für die untere Grenze angeordnet, welcher mit der gemeinsamen Verbindung der
Widerstände 124 und 126 gekoppelt ist. Eine analoge Anordnung ist auf der anderen
Seite der Anzeigenadel 150 c vorgesehen, und zwar mit einer Haltespule 150g und
einem verstellbaren oberen Begrenzungskontakt 150 e, der an die gemeinsame Verbindung
der Widerstände 132 und 136 gelegt ist. Die Haltespulen 150f und 150g sind gemeinsam
über normalerweise offene Kontakte 120a eines Übertragungsverzögerungszeitgebers
120 geerdet.
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Das Gitter 128 der gasgefüllten Thyratronröhre 3 ist mit einer Vorspannungsquelle,
der Batterie 122, über in Reihe geschaltete Widerstände 126 und 124 verbunden. Die
Kathode 130 des Thyratrons 3 liegt an Erdpotential, während eine Wechselspannung
über die Leitung 154 an die Anode 129 gelegt ist, wobei die Leitung 154 mit einer
Wechselspannungsquelle 152 verbunden ist. Ein Anodenrelais 140, das parallel zu
einer Anordnung für Einweggleichrichtung, z. B. einer Diode 141, liegt, und normalerweise
geschlossene Kontakte 160a sind in Reihe zwischen die Anode 129 und die Speiseleitung
154 geschaltet.
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Das Gitter 142 der gasgefüllten Thyratronröhre 4 ist in gleicher
Weise mit der Batterie 122, jedoch über Widerstände 132 und 136 verbunden. Die Kathode
143 ist geerdet und ein anderes Anodenrelais 160, das parallel zu einer Diode 161
liegt, ist in Reihe mit normalerweise geschlossenen Kontakten 140a geschaltet und
verbindet die Anode 144 der Röhre 4 mit der Speiseleitung 154. Energie wird auch
über die Leitung 154 dem kontinuierlich umlaufenden Übertragungsverzögerungszeitgeber
120 und durch normalerweise offene Relaiskontakte 140b und 160 b den Feldern des
umkehrbaren Steuermotors 58 zugeführt. Der Verzögerungszeitgeber 120 kann verstellt
werden, damit ein periodisches Schließen der Kontakte 120 a über eine veränderliche
Zeitdauer in der nachfolgend beschriebenen Weise möglich ist.
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Die folgenden Einstellungen des Kontaktes gerätes 150 müssen vorgenommen
werden, bevor eine zuverlässige Steuerung des Abfüllvorganges erzielt werden kann:
Sobald visuell festgestellt wird, daß die Behälter 41 bis zu der gewünschten Höhe
Hc gefüllt worden sind, muß die Meßbrücke 8 durch Veränderung des Nullage-Potentiometers
110 aS geglichen werden, bis die Anzeigenadel 150 c in der Mitte der Skala zur Ruhe
kommt. Das Kontaktmeßgerät 150 zeigt an, daß die gewünschte Füllhöhe Hc erhalten
ist. Dann muß der Bereich des Kontaktmeßgerätes 150 durch Veränderung des Abstandes
zwischen den verschiebbaren unteren und oberen Begrenzungskontakten 150 d und 150
e festgelegt werden. Damit sind die Grenzen der Regelunempfindlichkeit des Systems
bestimmt. Als Regelunemp findlichkeit wird der schmale Bereich von Abweichungen
der Behälterfüllstandshöhen bezeichnet,
auf die das Steuergerät
nicht anspricht. Auf diese Weise wird eine Steuerung der Abfülleinrichtung 20 nur
vorgenommen, wenn die gemessene Füllhöhe die Grenzen des Regelunempfindlichkeitsbereiches
überschreitet. Der Regelunempfindlichkeitsbereich kann innerhalb der anzeigbaren
Füllstandshöhen H 1 und H2 eine beliebige Breite aufweisen. Schließlich setzt der
Steuerknopf 67 die Empfindlichkeit des Kontaktmeßgerätes 150 durch Regulierung des
maximalen Stromes fest, der bei einer vorgegebenen Kathodenspannungsdifferenz durch
die Signalspule 150 a fließen kann. Auf diese Weise ist die Höhe des durch die Signalspule
150a fließenden, für eine Ablenkung der Anzeigenadel 150c über den ganzen Skalenbereich
benötigten Stromes bestimmt.
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Für die nunmehr im einzelnen zu beschreibende Arbeitsweise der Meß-
und Steuerteile wird zu Anfang angenommen, daß die Abfülleinrichtung 20 nach Fig.
1 die Behälter 41 bis zu einem Pegel unterhalb der unteren Grenze der vorgegebenen
Regelunempfindlichkeit füllt. Vergleiche, die hierbei gezogen werden, beziehen sich
auf solche Umstände, bei denen die gewünschten Füllbedingungen gegeben sind. Wenn
eine geringe Absorbtion zwischen der Strahlungsquelle 10 und den Rohrenlla,ilb und
11 c vorliegt, wird ein größerer Strahlungspegel angezeigt. Die elektrischen Potentiale,
die von den Rohrenlla, llb und 11 c erzeugt werden, werden immer positiver, da sie
einer stärkeren Strahlung ausgesetzt sind. Von der Summe dieser positiven Potentiale
wird im Integrator 104 der Mittelwert gebildet und an das Gitter 105 der Triode
1 gelegt.
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Auf Grund eines zunehmenden positiven Gitterpotentials führt die Triode
1 einen entsprechend größeren Anodenstrom, wodurch wiederum die positive Spannung
an der Kathode 106 zunimmt. Die Meßbrückenschaltung wird wegen des Potentialunterschiedes
zwischen der Kathode 106 und der Kathode 112 aus dem Gleichgewicht gebracht. Da
nun ein Potential zwischen der Signalspule 150a und dem Potentiometerll9 besteht,
fließt ein Strom in der Signalspule 150a in einer solchen Richtung, daß die Anzeigenadel
150c nach links von der Hc-Lage, wie sie in F i g. 7 gezeigt ist, schwingt.
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Die Anzeigenadel 150 c wird so abgelenkt, daß die Haltespule 150f
den unteren Begrenzungskontakt 150d betätigt. Bei geschlossenen Verzögerungszeitgeberkontakten
120a liefert die Batterie 122 Strom in die Haltespule 150f und den Widerstand 124.
Ein in der Haltespule 150f fließender Strom baut ein magnetisches Feld auf, das
die Anzeigenadel 150 c nach links zu halten versucht. Die Abschaltspannung, die
vorher an das Gitter 128 der Thyratronröhre 3 gelegt worden ist, wird auf Erdpotential
verringert.
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Dadurch wird in der Thyratronröhre 3 ein hoher Anodenstrom geführt
und dadurch das Relais 140 gespeist. Die Diodel41 verringert ein Flattern der Relaiskontakte,
damit ein einwandfreier Schaltbetrieb des Relais 140 gewährleistet ist. Die Relaiskontakte
140a
entfernen den Anodenstrom vom Thyratron 4, und das Schließen der Kontakte 140 b
bewirkt, daß der Steuermotor 58 im Uhrzeigersinn umläuft.
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Das Schließen der Kontakte 120 a leitet die Steuerperiode ein, während
der der Motor 58 betätigt wird, wenn eine Verstellung notwendig ist. Die Dauer jeder
Steuerperiode und die Zahl der Steuerperioden in einem vorgegebenen Zeitintervall
müssen für den jeweiligen Steuervorgang berechnet werden. Faktoren wie Abfüllgeschwindigkeit,
Behälterabstand, Abstand der Abfülleinrichtung von der Anzeigevorrichtung 60 und
der Getriebe, die den Steuermotor 58 mit der Abfülleinrichtung 20 verbinden, müssen
bestimmt werden, bevor eine optimale Verstellung des Verzögerungszeitgebers 120
vorgenommen werden kann.
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Im allgemeinen trennt der Verzögerungszeitgeber 120 die Steuerschaltung
so lange, daß eine vorausgehende Einstellung, die an der Anzeigevorrichtung 60 gemessen
werden soll, möglich ist.
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In einer besonderen Steuerperiode kann der Motor 58 eine ausreichend
große Verstellung der Abfülleinrichtung 20 hervorrufen oder nicht, um die Behälter
41 innerhalb der gewünschten Grenzen, die durch die Grenzen des Kontaktmeßgerätes
150 festgesetzt sind, zu füllen. Nachdem eine genügende Zeit verstrichen ist, damit
der Korrekturvorgang gemessen ist, wird der Motor 58 erneut eingeschaltet, falls
die Behälter 41 noch unter der minimalen Grenze des Toleranzbereiches gefüllt sind.
Auf eine Beschreibung des Schaltbetriebes zur Korrektur einer Überfüllung der Behälter
41 kann verzichtet werden.