EP0794899A1 - Vorrichtung und verfahren zum füllen von behältern mit einer flüssigkeit - Google Patents

Vorrichtung und verfahren zum füllen von behältern mit einer flüssigkeit

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EP0794899A1 EP95930526A EP95930526A EP0794899A1 EP 0794899 A1 EP0794899 A1 EP 0794899A1 EP 95930526 A EP95930526 A EP 95930526A EP 95930526 A EP95930526 A EP 95930526A EP 0794899 A1 EP0794899 A1 EP 0794899A1
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    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65B—MACHINES, APPARATUS OR DEVICES FOR, OR METHODS OF, PACKAGING ARTICLES OR MATERIALS; UNPACKING
    • B65B3/00—Packaging plastic material, semiliquids, liquids or mixed solids and liquids, in individual containers or receptacles, e.g. bags, sacks, boxes, cartons, cans, or jars
    • B65B3/22—Defoaming liquids in connection with filling

Definitions

  • the invention relates to a device and a method for filling containers, in particular folding box packs which are closed at one end, with a liquid having at least one transport device for moving the container, a storage container for holding the liquid and at least one which is connected to the storage container and one of them Filling valve lockable filling head, which can be moved vertically relative to the container and lowered into it.
  • High-speed filling machines on which milk, juice or similar foaming products are filled are known in many designs.
  • the filling head can be moved relative to the container in order to have the smallest possible distance between the filling head and the container bottom or liquid level at the beginning and during the filling process to avoid foam.
  • the relative movement between the container and the filling head occurs either by lifting and lowering the container or by lowering and lifting the filling head.
  • a combination of both variants is also possible, even if it makes little sense in terms of design.
  • the task is to synchronize the mechanical movement of the container or the filling head with the filling level, since the filling head should not be immersed in the liquid already in the container for hygienic reasons. This object is already achieved in the prior art by the synchronization of the movement of the lifting with the movement of a metering piston.
  • the object of the invention is to design and refine the above-mentioned device for filling containers or the corresponding method in such a way that reliable control of the relative movement between the container and the filling head can be achieved with less design effort to be able to significantly reduce the foam formation of the filling product in this way, so that a subsequent defoaming can be dispensed with.
  • a flow meter is arranged between the storage container and the filling valve and that a control device for converting the pulses of the flow meter into vertical movements of the filling head and / or the container is provided.
  • the solution to the problem is that the relative movement between the container and the filling head is regulated on the basis of the volume of the liquid flowing into the container, as determined by a flow meter.
  • the flow meter is a magnetically inductive sensor which is arranged in the liquid line between the reservoir and the filling valve. In this way, the exact flow rate can be reliably achieved without mechanical contact with the filling material.
  • the filling head is arranged stationary and a lifting device for lifting / lowering the container is provided below the filling head.
  • a lifting device for lifting / lowering the container is provided below the filling head.
  • the lifting device has a translationally driven axis and a travel meter.
  • This enables a structurally simple but very reliable control of the lifting device.
  • the combination of the, in particular magnetically inductive, flow measurement with the movement of the lifting device is particularly advantageous since the movement is realized by an electric servo axis, which in turn receives its control function from the flow-proportional pulses of the flow meter. In this way, there is a direct dependency of the movement of the lifting device of the container or filling head on the current filling volume, which is simple to construct, so that the complex synchronization of two movements can be omitted.
  • a container 1 which is closed at one end is arranged below a filling head 2 on a lifting device 3.
  • the filling head 2 is supplied by a filling line 4 from a storage container 5, which is fed by an only indicated inlet 6.
  • the filling volume, which is adapted to the container size, is dimensioned via a filling valve 7 above the filling head 2.
  • a flow meter 8 is now arranged between the storage container 5 and the filling valve 7, and a control device 9 is used to convert the pulses of the flow meter 8 into vertical movements relative to the container 1 and the filling head 2.
  • the filling head 2 is arranged in a stationary manner and the lifting device 3 is used to raise / lower the container 1 constant distance h between filling head and liquid level must be maintained.
  • the container it is also possible, although not shown, for the container to be arranged in a stationary manner under the filling head and for the vertical movement to be carried out by the filling head.
  • the lifting device 3 has a translatory axis 10 and a distance meter 11. It is also particularly advantageous that the flow meter 8 is designed as a magnetically inductive sensor.
  • control device 9 consists of a synchronous controller 12, a position controller 13 and a speed controller 14.
  • the synchronous controller 12 and the position controller 13 are activated via a switch 15 as a function of the pulses of the displacement sensor 11.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
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  • Filling Of Jars Or Cans And Processes For Cleaning And Sealing Jars (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Füllen von an einem Ende verschlossenen Behältern, insbesondere Faltschachtelpackungen 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 verschliessbaren Füllkopf (2), welcher relativ zum Behälter (1) vertikal bewegbar und in diesen absenkbar ist, bei der mit geringerem konstruktiven Aufwand eine zuverlässige Steuerung der Relativbewegung zwischen Behälter (1) und Füllkopf (2) erreicht wird, um auf diese Weise die Schaumbildung sicher ausschliessen zu können, indem zwischen dem Vorratsbehälter (5) und dem Füllventil ein Durchflussmesser (8) angeordnet ist und eine Steuereinrichtung (9) zur Umwandlung der Impulse des Durchflussmessers (8) in Vertikalbewegungen des Füllkopfes (2) und/oder des Behälters (1) vorgesehen ist und indem die Relativbewegung zwischen Faltschachtelpackung und Füllkopf (2) aufgrund des von einem Durchflussmesser (8) ermittelten in den Behälter (1) strömenden Volumens der Füllflüssigkeit geregelt wird.

Description

Vorrichtung und Verfahren zum Füllen von Behältern mit einer Flüssigkeit
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.
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 Entschaumungsaggregat zu vermeiden, ist es bekannt, daß der Füllkopf relativ zum Behälter bewegbar ist, um beim Beginn und während des Füllvorganges zur Schaumvermeidung einen möglichst geringen Abstand zwischen Füllkopf und Behälterboden bzw. Flüssigkeitsspiegel zu haben.
Die Relativbewegung zwischen Behälter und Füllkopf geschieht entweder durch Anheben und Absenken des Behälters oder aber durch Absenken und Anheben des Füllkopfes. Möglich ist darüber hinaus, wenn auch konstruktiv wenig sinnvoll, eine Kombination beider Varianten. Um nun die Schaumbildung zu minimieren, stellt sich die Aufgabe, die mechanische Bewegung des Behälters bzw. des Füllkopfes mit dem Füllniveau zu synchronisieren, da der Füllkopf aus hygienischen Gründen nicht in die bereits im Behälter befindliche Flüssigkeit eintauchen soll. Diese Aufgabe ist im Stand der Technik bereits durch die Synchronisation der Bewegung des Hochhebens mit der Bewegung eines Dosierkolbens gelöst. Bei älteren Füllmaschinen erfolgte die Synchronisaton mittels Kurvensteuerung, bei neueren Maschinenausführungen werden die Bewegungen des Behälters bzw. des Füllkopfes von elektrischen Servomotoren ausgeführt und die Synchronisation der Bewegungen wird programmtechnisch realisiert. Eine solche Synchronisation zweier Bewegungen ist aufwendig und die Verwendung eines Dosierkolbens darüber hinaus teuer, verschleiß- und störanfällig.
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.
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. 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.
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.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist der Durchflußmesser ein magnetisch induktiver Sensor, welcher in der Flüssigkeitsleitung zwischen Vorratsbehälter und Füllventil angeordnet ist. Auf diese Weise kann die genaue Durchflußmenge ohne mechanische Berührung des Füllgutes zuverlässig realisiert werden.
Nach einer weiteren Lehre der Erfindung ist der Füllkopf stationär angeordnet und unterhalb des Füllkopfes eine 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.
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. Die Kombination der, insbesondere magnetisch induktiven, Durchflußmessung mit der Bewegung der Hebevorrichtung ist besonders vorteilhaft, da die Bewegung durch eine elektrische Servoachse realisiert wird, welche wiederum ihre Steuerfunktion von den durchflußproportionalen Impulsen des Durchflußmessers erhält. Auf diese Weise ergibt sich eine konstruktiv einfach zu realisierende direkte Abhängigkeit der Bewegung der Hebevorrichtung von Behälter bzw. Füllkopf vom aktuellen Füllvolumen, so daß die aufwendige Synchronisation zweier Bewegungen entfallen kann.
In der einzigen Figur ist die erfindungsgemäße Vorrichtung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispieles näher erläutert.
Ein an einem Ende verschlossener Behälter 1 ist unterhalb eines Füllkopfes 2 auf einer Hebevorrichtung 3 angeordnet. Der Füllkopf 2 wird dabei von einer Fülleitung 4 aus einem Vorratsbehälter 5 versorgt, welcher von einem nur angedeuteten Zulauf 6 gespeist wird. Die Abmessung des an die Behältergröße angepaßten Füllvolumens geschieht über ein Füllventil 7 oberhalb des Füllkopfes 2.
Erfindungsgemäß ist nun zwischen dem Vorratsbehälter 5 und dem Füllventil 7 ein Durchflußmesser 8 angeordnet, und eine Steuereinrichtung 9 dient zur Umwandlung der Impulse des Durchflußmessers 8 in Vertikalbewegungen relativ zwischen Behälter 1 und Füllkopf 2.
Im dargestellten und insoweit bevorzugten
Ausführungsbeispiel ist der Füllkopf 2 stationär angeordnet und es dient die Hebevorrichtung 3 zum Anheben/Absenken des Behälters 1. Auf diese Weise kann zuverlässig ein gleichbleibender Abstand h zwischen Füllkopf und Flüssigkeitsspiegel eingehalten werden.
Es ist jedoch auch möglich, wenn auch nicht dargestellt, daß der Behälter stationär unter dem Füllkopf angeordnet ist und die Vertikalbewegung vom Füllkopf ausgeführt wird.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung weist die Hebevorrichtung 3 eine translatorische Achse 10 und einen Wegmesser 11 auf. Von besonderem Vorteil ist es darüber hinaus, daß der Durchflußmesser 8 als magnetisch induktiver Sensor ausgebildet ist.
Im dargestellten Ausführungsbeispiel besteht die Steuereinrichtung 9 aus einem Gleichlaufregier 12, einem Lageregler 13 und einem Drehzahlregler 14. Die Ansteuerung von Gleichlaufregler 12 und Lageregler 13 erfolgt dabei über einen Schalter 15 in Abhängigkeit von den Impulsen des Wegmessers 11.
Die direkte Abhängigkeit zwischen dem bereits in den Behälter l 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.

Claims

Patentansprüche:
1. Vorrichtung zum Füllen von an einem Ende verschlossenen Behältern 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, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, 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, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Füllkopf (2) stationär angeordnet ist und daß eine Hebevorrichtung (3) zum Anheben/Absenken des unterhalb des Füllkopfes (2) befindlichen Behälters (l) vorgesehen ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, 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, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Hebevorrichtung (3) eine translatorisch angetriebene Achse und einen Wegmesser (11) aufweist.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Durchflußmesser (8) ein magnetisch induktiver Sensor ist.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Steuereinrichtung (9) einen Gleichlaufregier (12) , einen Lageregler (13) und einen Drehzahlregler (14) aufweist.
7. Verfahren zum Füllen von an einem Ende verschlossenen Behältern mit einer Flüssigkeit mittels eines Füllkopfes, welcher mit einem Vorratsbehälter in Verbindung steht und mit einem Füllventil verschließbar ist, wobei der Füllkopf im Inneren des Behälters relativ zum Behälterboden bewegbar ist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Relativbewegung zwischen Behälter und Füllkopf aufgrund des von einem Durchflußmesser ermittelten in den Behälter strömenden Volumens der Flüssigkeit geregelt wird.
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