EP4001207A1 - Verfahren zum kalibrieren eines füllorgans in einer abfüllanlage - Google Patents

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EP4001207A1
EP4001207A1 EP21209177.1A EP21209177A EP4001207A1 EP 4001207 A1 EP4001207 A1 EP 4001207A1 EP 21209177 A EP21209177 A EP 21209177A EP 4001207 A1 EP4001207 A1 EP 4001207A1
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EP
European Patent Office
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filling
filling element
product
flow
line
Prior art date
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Pending
Application number
EP21209177.1A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Tobias Bock
Josef Doblinger
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
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Pending legal-status Critical Current

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    • B67C3/007—Applications of control, warning or safety devices in filling machinery
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    • B67C3/22—Details
    • B67C3/28—Flow-control devices, e.g. using valves
    • B67C3/286—Flow-control devices, e.g. using valves related to flow rate control, i.e. controlling slow and fast filling phases

Definitions

  • a flow meter to determine the volume flow flowing into the container to be filled during filling, for example in order to determine the end of filling or generally to ensure the intended filling curve.
  • the flow meter is typically located above the filling valve and measures the volume flow flowing into the container during the filling process.
  • a method for calibrating a filling element in a filling system including the steps of introducing the filling product into a reference line of a filling element selected as the reference filling element in order to generate a reference flow rate, the Measuring the reference flow rate in the reference filling element to obtain a reference measurement value, introducing the reference flow rate into a first filling element to generate a first filling flow rate, measuring the first filling flow rate in the first filling element to obtain a first filling element measurement value, and determining a first calibration parameter by comparing the reference measurement value with the first filling element reading.
  • a plurality means two or more filling elements.
  • the method has the step of measuring the reference flow rate in the reference filling element to obtain a reference measured value and a reference parameter assigned to the reference measured value.
  • the measurement can be carried out using a flow meter.
  • the reference measured value and/or the reference parameter can be stored temporarily or permanently on a control device connected to the flow meter or in the flow meter itself.
  • the reference measurement value and the first filling element measurement value can be stored on the same control device or on two control devices that communicate with one another and compared there.
  • the uniformity of the filling can be improved and, in particular, it can be achieved that the filling quantities of all containers only fluctuate within the scope of repeatability, but the mean measurement deviation is largely adjusted.
  • the method can include the step of adapting filling properties of the first filling element as a function of the first calibration parameter.
  • Adjusting the filling properties of the first filling element can be understood to mean that a flow rate leaving the first filling element during the filling operation, which results in the actual filling quantity, is increased or decreased compared to the flow rate measured using the individual flow meter.
  • the first calibration parameter thus has a direct effect on the filling result of the filling system. In particular, it can be achieved in this way that the filling quantities of all filling elements of the filling system are matched to one another.
  • the method may include the step of measuring the second fill flow rate in the second fill member to obtain a second fill member reading. This step can be carried out analogously to measuring the first filling flow rate in the first filling element to obtain the first filling element measured value.
  • the second filling element measured value is preferably obtained after the first filling element measured value.
  • the method may include the step of comparing the reference reading and the second filling member reading to obtain a second calibration parameter. This step can take place analogously to comparing the reference measurement value with the first filling element measurement value to obtain the first calibration parameter.
  • the second calibration parameter is preferably obtained in time after the first calibration parameter. In this way, the individual calibration parameters can be determined one after the other for all filling elements.
  • the method can include the step of adjusting filling properties of the second filling element as a function of the second calibration parameter. This step can take place analogously to the adjustment of the first filling element as a function of the first calibration parameter.
  • the method can include the step that before the filling product is introduced into the reference line of the reference filling element, all areas of the filling system carrying filling product are completely filled with filling product. In this way it can be achieved that the reference flow rate introduced by the reference filling element actually exits through the measuring filling element and is not used to fill any cavities that may be present.
  • a filling flow of a filling element is calibrated by comparison with a reference filling element, is not only limited to two filling elements and one reference filling element. Instead, any number, ie a plurality, of filling elements can be arranged next to the reference filling element, through which a reference flow rate is passed in each case.
  • the many flow values measured at the same flow increase the accuracy with which the mean measurement error of each reference element or the associated flow meter can be determined. As soon as the mean measurement error of each reference organ can be determined with a high level of accuracy, the actual filling quantity in the filling operation can be determined more precisely via an associated calibration parameter.
  • the filling element selected as the reference filling element is preferably used in the filling operation of the filling system for filling the filling product into containers.
  • the reference filling element is a regular filling element that is not distinguished from the other filling elements of the filling system other than that it was selected as the reference filling element for the calibration operation. In the filling operation, the reference filling element cannot be distinguished from the other filling elements.
  • An individual calibration parameter is preferably determined for all filling elements in order to achieve uniform filling across all filling elements.
  • the method can include the step of determining calibration parameters for each filling element at at least two different reference flow rates. This takes into account that the flowmeters may have different mean measurement deviations for different flow rates, which can be taken into account in this way. In the bottling operation, based on the desired flow rate specified by the bottling plant, it can then be selected which calibration parameter is to be used.
  • the subject matter of the invention is also a filling system for filling a filling product into containers.
  • the bottling plant accordingly has a ring line for guiding the filling product.
  • the ring line can be a line on which a large number of filling elements are arranged.
  • the ring line can be supplied with filling product from a central line.
  • the central line in turn, can be fed from a boiler.
  • the filling system has at least one further filling element. This can be connected in series in the ring line to the reference filling device. Not only one additional filling element, but a plurality of additional filling elements can be arranged in the ring line.
  • the cleaning media channel of the filling system runs separately from the filling product line from an interface of the reference filling element with a rinsing reservoir to the filling product outlet.
  • the closure cap can be arranged on the filling product outlet.
  • the at least one further filling element can be configured identically to the reference filling element, with the filling product outlet of the at least one further filling element being free of a sealing cap.
  • the reference filling element can thus differ from the at least one further filling element only in the closure cap arranged on it.
  • the closure cap can be designed as a cleaning-in-place cap, also called a CIP cap. This CIP cap can also be used during the rinsing process of the filling system.
  • the reference filling element has a flow meter and the other filling element has a flow meter that can be calibrated using the method described above.
  • a bottling plant 1 is shown schematically. This has a vessel filled with the filling product 2 to be filled into containers, which vessel is connected to a ring line 10 via a central line 9 .
  • a plurality of filling elements 3, 4, 5 are connected to the ring line 10, each of which has filling valves 8, with which the actual filling process of the filling product into the containers arranged underneath is controlled.
  • the filling elements 3, 4, 5 and thus their filling valves 8 are connected in parallel to one another on the ring line 10 accordingly.
  • a filling product line 13 is provided in each of the filling elements 3, 4, 5, which line 13 serves to supply the filling product to the respective filling valve 8 during regular filling operation.
  • each filling element 3 , 4 , 5 has a flow meter 7 in the filling product line 13 .
  • the respective filling elements 3, 4, 5 also have a filling product outlet 15 and an interface 16 of their respective filling product line 13 to the ring line 10.
  • the filling product 2 from the ring line 10 via the interface 16 through the Filling product line 13 is routed to the filling product outlet 15 and flows through both the flow meter 7 and the filling valve 8. In this way, individual containers (not shown) can be efficiently filled via the respective filling elements 3, 4, 5.
  • flow meters 7 are provided in or in front of each filling element 3, 4, 5.
  • the flow measuring devices 7 are each coupled to a control which, based on the signal transmitted by the assigned flow measuring device 7, controls the opening and closing of the filling valves 8 depending on the measured filling product flow and thus depending on the total filling product flowing into the container.
  • one of the filling elements 3, 4, 5 is selected as the reference filling element in the proposed exemplary embodiment.
  • the filling element 3 is used as an example of a reference filling element and is also referred to below as "reference filling element 3". It should be noted that the structure of the reference filling element 3 does not differ from that of the other filling elements 4, 5 of the bottling plant 1. In the regular filling operation, the reference filling element 3 is used much more like any other filling element 3, 4, 5 - for filling the containers to be filled.
  • All other filling elements 4, 5 are still connected in parallel to the reference filling element 3 via the ring line 10--at least when the observation is carried out from the central line 9. However, if a flow of filling product through the reference filling element 3 into the If the ring line 10 is given, then the respective other filling elements 4, 5 are connected in series as seen from the reference filling element 3. In other words, in such an embodiment, the filling product flows through the reference filling element 3 into the ring line 10 and then out of the ring line 10 again through one or more of the remaining filling elements 4, 5 that are not selected as the reference filling element 3.
  • the reference filling element 3 with its assigned flow meter 7 can provide a reference filling product flow, which can then subsequently be routed through the further filling elements 4, 5 in order in this way to calibrate the flow measuring devices 7 of the further filling elements 4, 5 with respect to the reference filling product flow.
  • the filling elements 3, 4, 5 have a plurality of channels which are provided both for supplying the actual filling product via a filling product line and for supplying and discharging gases and other media.
  • the containers are flushed with CO 2 before they are actually filled with the filling product, so that a flushing gas duct for supplying CO 2 can be provided accordingly.
  • the container can be prestressed with CO 2 supplied via a pressurized gas channel before the filling product is introduced, in order to reduce excessive release of the CO 2 from the filling product and the associated foaming during filling.
  • the gas displaced from the container by the filling product can be discharged via a return gas duct.
  • At least one cleaning media channel is typically provided in each of the filling elements 3, 4, 5, by means of which a cleaning medium can be routed through the filling element and, for example, by closing the filling product outlet, a circuit formed by the filling product line and the cleaning media channel can be formed, which allows "cleaning in place” (CIP) cleaning of the areas of the filling element that come into contact with the filling product.
  • CIP cleaning in place
  • a cleaning media channel 12 for example, is integrated into the reference filling element 3 and is used to clean the filling element in a cleaning phase. It is provided as a reference line 6 in its function as a reference filling element 3 .
  • a reference flow rate Fr is supplied to the reference filling element 3 counter to the filling direction.
  • the reference flow Fr passes at point P1 through the flow meter 7 of the reference filling element 3, which then outputs a reference measured value Vr, as indicated by the arrow leaving the flow meter 7.
  • the reference flow Fr runs through the ring line 10 into the first filling element 4, as shown by the dashed line.
  • the reference flow Fr is referred to as the first filling flow Ff1.
  • the reference flow Fr is thus equal to the first filling flow Ff1.
  • the first filling flow Ff1 passes the flow meter 7 of the first filling element 4 at point P2, which then outputs a first filling element measured value Vf1, as indicated by the arrow leaving the flow meter 7.
  • the introduction of the reference flow into the first filling element 4 is achieved in that only the reference filling element 3 and the first filling element 4 are open, but all other filling elements 5 are closed.
  • the reference flow Fr is actually applied to the first filling element 4 it is also ensured that all the filling product lines involved are completely filled--in particular the ring line 10, the central line 9 and the filling product line 13 of the filling elements.
  • a first calibration parameter C1 is determined by comparing the first filling element measured value Vf1 with the reference measured value Vr. This first calibration parameter C1 can be used to determine the mean measurement error of the flow measuring device 7 of the first filling element 4 at the given reference flow rate Fr, in order to accordingly adjust the filling quantity leaving the first filling element 4 in the filling operation and thus improve the filling result , by compensating for the mean measurement error.
  • the first filling element 4 is closed and the reference flow rate Fr is sent to the second filling element 5, as shown in FIG represented by the dotted line.
  • the reference flow Fr is referred to as the second filling flow Ff2.
  • the reference flow Fr is therefore also equal to the second filling flow Ff2.
  • the second filling flow Ff2 passes the flow meter 7 of the second filling element 5 at point P3, which then outputs a second filling element measured value Vf2, as indicated by the arrow leaving the flow meter 7.
  • a second calibration parameter C2 is determined analogously by comparing the second filling element measured value Vf2 with the reference measured value Vr. This second calibration parameter C2 can be used to determine the measurement deviation of the flow meter 7 of the second filling element 5 more precisely, in order to accordingly adjust the filling quantity leaving the second filling element 5 in the filling operation and thus improve the filling result.
  • these steps can then be carried out gradually for all filling elements 21 of the filling system, so that there is then a calibration parameter for each filling element, which can then be used for the individual adjustment of the respective filling quantity.
  • Further calibration parameters can also be determined with other reference flow rates in order to take into account any non-linearities of the flow measuring devices 7 with different flow rates. In other words, several calibration parameters can be determined for each filling element, which are then used depending on the specified desired flow.
  • the reference filling element 3 differs from the first filling element 4 only in that a closure cap 11 is arranged on the filling product outlet 15 . This prevents fluid from being able to leave the reference filling element 3 independently of the switching of the filling valve 8 .
  • filling product is provided at an interface 17 of the cleaning media channel 12 in order to form a reference flow rate Fr. This flows through the cleaning media channel 12 designed as a reference line 6 into the reference filling element 3 .
  • the direction of flow of the reference flow Fr is indicated by the arrowheads in the reference filling element 3 .
  • the reference flow Fr After the reference flow Fr has passed the filling valve 8 of the reference element 3, it is deflected by the closure cap 11 into the filling product line 13 and now flows in the opposite direction to the filling direction provided in regular filling operation, the filling product line 13 and also the flow meter 7. At the interface 16 to the ring line, the reference flow Fr then leaves the reference filling element 3 and enters the ring line 10 .
  • the first filling flow Ff1 enters the first filling element 4 at the interface 16 to the ring line 10 of the first filling element 4 and is guided along the filling product line 13 .
  • the filling flow Ff1 thus passes through the flow meter 7 of the first filling element 4 in accordance with the regular filling direction.
  • the first filling flow Ff1 After the first filling flow Ff1 has passed the filling valve 8 of the first filling element 4, it leaves the first filling element 4 at the filling product outlet 15. A reversal of direction does not take place here because the closure cap 11 is not present.
  • the cleaning media channel 12 of the first filling element 4 has no function in the calibration process discussed here.
  • a calibration parameter C1 can be determined, for example as Vf1/Vr for this first filling element 4.
  • This determination of calibration parameters can also be carried out in the same way as described above for a plurality of different reference flows Fr1, Fr2, .
  • the respectively determined calibration parameter C11, C12, C21, C22 for the individual filling element is then selected in the filling operation on the basis of the filling product flow specified or desired by the filling system.
  • the flow rates of the respective filling elements can then be matched to one another by means of the calibration parameters individually determined for each filling element. For example, it can be achieved that independently of the individual signal of the respective flow meter when a desired filling volume is specified As part of the repeatability of the measurements of the individual flow meters, essentially the same volume is dispensed into the respective container at all filling elements.
  • FIG 4 another bottling plant 1 is shown schematically. As an alternative to the method described above, this performs a calibration via a separate flow calibration device 18 . This implements regulation and is in communication with the flow measuring devices 7 in the respective filling elements, which are arranged in the ring line 10, in order to increase knowledge of the measurement deviation as a function of the respectively measured flow values.
  • the above disclosure is - insofar as technically meaningful - fully applicable to this embodiment.
  • FIG 5 another bottling plant 1 is shown schematically. This has 10 different interrupters 19 in its loop. These are each arranged after two filling elements in order to interrupt further flow of the filling product in the ring line 10 .
  • bridging lines 20 are provided, which provide a connection between the filling product outlets of two adjacent filling elements and thus bridge the respective interrupters 19 . In this way, communication between the individual filling elements can be made possible despite the interrupters 19.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Kalibrieren eines Füllorgans (3, 4, 5) in einer Abfüllanlage (1), wobei die Abfüllanlage (1) eine Mehrzahl von Füllorganen (3, 4, 5) zum Abfüllen eines Füllprodukts (2) in Behälter aufweist. Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte des Einleitens des Füllprodukts (2) in eine Referenzleitung (6) eines als Referenzfüllorgan (3) ausgewählten Füllorgans (3) zur Erzeugung eines Referenzdurchflusses (Fr), des Messens des Referenzdurchflusses (Fr) in dem Referenzfüllorgan (3) zum Erhalt eines Referenzmesswerts (Vr), des Einleitens des Referenzdurchflusses (Fr) in ein erstes Füllorgan (4) zur Erzeugung eines ersten Fülldurchflusses (Ff1), des Messens des ersten Fülldurchflusses (Ff1) in dem ersten Füllorgan (4) zum Erhalt eines ersten Füllorganmesswerts (Vf1); und des Ermittelns eines ersten Kalibrierungsparameters (C1) durch Vergleichen des Referenzmesswerts (Vr) mit dem ersten Füllorganmesswerts (Vf1).

Description

    Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Kalibrieren eines Füllorgans in einer Abfüllanlage zum Abfüllen eines Füllprodukts in Behälter. Die vorliegende Erfindung betrifft weiterhin eine Abfüllanlage zum Abfüllen eines Füllprodukts in Behälter.
    • Stand der Technik
  • Zum Abfüllen von Füllprodukten, beispielsweise von Getränken in einer Getränkeabfüllanlage, sind Füllorgane unterschiedlicher Bauart bekannt. Der Durchfluss des Füllprodukts durch das Füllorgan und damit das Einleiten des Füllprodukts in einen Behälter wird zumeist durch ein Füllventil gesteuert, das einen Ventilkegel umfasst, der in einer zum Ventilkegel komplementär geformten Ventilaufnahme sitzt. Durch Anheben des Ventilkegels aus der Ventilaufnahme bzw. aus dem Ventilsitz wird so der Füllvorgang gestartet, und durch anschließendes Absenken des Ventilkegels auf den Ventilsitz wird der Füllvorgang wieder beendet.
  • Um das in den Behälter einströmende Füllvolumen stufenlos steuern und entsprechend je nach Füllprodukt und Prozessumgebung optimierte Volumenstromkurven nachfahren zu können, sind Proportionalventile als Füllventile anwendbar, die eine im Wesentlichen stufenlose Steuerung des Volumenstroms ermöglichen. Im Unterschied zu Sperrventilen, die nur die beiden Zustände offen/geschlossen einnehmen können, lassen sich die Proportionalventile so ansteuern, dass ein kontinuierliches oder quasi-kontinuierliches Spektrum an Öffnungspositionen zuverlässig und reproduzierbar einstellbar ist. Zu diesem Zweck werden die Proportionalventile üblicherweise über einen Schrittmotor betätigt, wodurch bauartbedingt auch Ventile mit einem diskreten Spektrum an Öffnungspositionen mit kleinen Intervallen unter die Proportionalventile fallen.
  • Es ist weiterhin bekannt, den in den zu befüllenden Behälter einfließenden Volumenstrom während des Befüllens über ein Durchflussmessgerät zu ermitteln, beispielsweise um das Füllende zu bestimmen oder allgemein die beabsichtigte Füllkurve sicherzustellen. Das Durchflussmessgerät ist dabei typischerweise oberhalb des Füllventils angeordnet und misst den während des Füllvorgangs in den Behälter einströmenden Volumenstrom.
  • Es ist bekannt, induktive Durchflussmessgeräte und Massendurchflussmessgeräte in der Fülltechnik einzusetzen. Beim induktiven Durchflussmessgerät wird der Volumenstrom über die Fließgeschwindigkeit in einem definierten Querschnitt ermittelt, indem ein veränderliches elektromagnetisches Feld senkrecht zur Fließrichtung des Produkts angelegt wird, wodurch eine Ladungstrennung von in der Flüssigkeit vorhandenen Ladungsträgern wie etwa Ionen erfolgt. Die durch die Ladungstrennung entstandene Spannung ist proportional zur Strömungsgeschwindigkeit der Ladungsträger und kann zur Bestimmung des Volumenstroms gemessen werden.
  • Beim Einsatz eines Durchflussmessgeräts zur Bestimmung einer Fluidmenge bzw. einer Flüssigkeitsmenge ist das Auftreten einer Messabweichung unausweichlich. Die Messabweichung stellt die Differenz zwischen einem Messwert und einem tatsächlichen Ist-Wert dar. Der Messwert ist der vom Durchflussmessgerät ausgegebene Wert. Der Ist-Wert ist der wahre Wert oder der vom wahren Wert mit vernachlässigbarem Unterschied abweichende, sogenannte richtige Wert.
  • Beim Einsatz einer Vielzahl von Durchflussmessgeräten wird die Messabweichung der Vielzahl von Durchflussmessgeräten über zwei Kenngrößen quantifiziert: Zum einen die maximale Messabweichung, zum anderen die mittlere Messabweichung. Die maximale Messabweichung stellt die Differenz zum Ist-Wert dar, in deren Spanne sich die mittlere Messabweichung aller Durchflussmessgeräte bewegt. Die mittlere Messabweichung stellt den Betrag dar, um den ein einzelnes Durchflussmessgerät in einer Vielzahl an Messzyklen im Mittel vom Ist-Wert abweicht. Die mittlere Messabweichung lässt sich weiter über die Wiederholbarkeit quantifizieren. Die Wiederholbarkeit beziffert, inwiefern ein einzelnes Durchflussmessgerät bei identischem Durchfluss unterschiedliche Messwerte liefert - es handelt sich dabei um eine weitgehend zufällige Abweichung.
  • Aus europäischen Patentanmeldung EP 3 078 627 A1 ist eine Abfüllanlage bekannt. Diese weist stromabwärts eines Produktkessels ein zusätzliches Messgerät auf, welches in Abstimmung mit einer zentralen Steuereinheit eine Kalibrierung der einzelnen Messgeräte der Abfüllorgane ermöglicht.
  • Die deutsche Patentanmeldung DE 10 2006 062 536 A1 offenbart eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Befüllen von Behältnissen. Über eine Füllhöhenmesseinrichtung ist ein Füllgrad eines jeden Behältnisses bestimmbar. Die einzelnen Füllhöhenmesseinrichtungen können mit einer Steuerungseinrichtung kommunizieren, um eine verbesserte Kalibrierung zu erreichen.
  • Messabweichungen können systematischer oder zufälliger Natur sein. Das Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, systematische Messabweichungen zu minimieren.
    • Darstellung der Erfindung
  • Ausgehend von dem bekannten Stand der Technik ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Verfahren zum Kalibrieren zumindest eines Füllorgans in einer Abfüllanlage zum Abfüllen eines Füllprodukts in Behälter bereitzustellen. Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine verbesserte Abfüllanlage zum Abfüllen eines Füllprodukt in Behälter bereitzustellen.
  • Die Aufgabe wird durch ein Verfahren und eine Abfüllanlage gemäß den unabhängigen Ansprüchen gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Figuren.
  • Entsprechend wird ein Verfahren zum Kalibrieren eines Füllorgans in einer Abfüllanlage vorgeschlagen, wobei die Abfüllanlage eine Mehrzahl von Füllorganen zum Abfüllen eines Füllprodukts in Behälter aufweist und das Verfahren die Schritte des Einleitens des Füllprodukts in eine Referenzleitung eines als Referenzfüllorgan ausgewählten Füllorgans zur Erzeugung eines Referenzdurchflusses, des Messens des Referenzdurchflusses in dem Referenzfüllorgan zum Erhalt eines Referenzmesswerts, des Einleitens des Referenzdurchflusses in ein erstes Füllorgan zur Erzeugung eines ersten Fülldurchflusses, des Messens des ersten Fülldurchflusses in dem ersten Füllorgan zum Erhalt eines ersten Füllorganmesswerts, und des Ermittelns eines ersten Kalibrierungsparameters durch Vergleichen des Referenzmesswerts mit dem ersten Füllorganmesswerts umfasst.
  • Unter Kalibrieren kann ein Prozess verstanden werden, welcher zum einen zur Feststellung und Dokumentation von Messabweichungen einzelner Durchflussmessgeräte durchlaufen wird. Zum anderen kann der Prozess des Kalibrierens zur Minimierung der Messabweichungen eingesetzt werden. Ein Kalibrierungsparameter kann ein solcher Parameter sein, der einen ausgegebenen Messwert dahingehend modifiziert, dass er näher an einem Ist-Wert liegt. Das Verfahren kann jeweils zu Beginn einer neuen Abfüllcharge durchlaufen werden, um das jeweilige Füllprodukt bei der Kalibrierung zu berücksichtigen.
  • Ebenso kann das Verfahren in zeitlich vordefinierten Abständen, etwa einmal die Woche oder einmal im Monat, durchlaufen werden. Das Verfahren kann auch nur zur Inbetriebnahme nach der Installation der Abfüllanlage und nach Wartungs- und Instandhaltungsarbeiten durchgeführt werden.
  • Unter einer Mehrzahl werden zwei oder mehr Füllorgane verstanden.
  • Bei dem Füllprodukt kann es sich um ein Fluid, wie eine Flüssigkeit, insbesondere eine Trinkflüssigkeit, wie karbonisiertes Wasser oder Bier, handeln. Die Referenzleitung kann eine von anderen Leitungen des Referenzfüllorgans separate Leitung sein. Die Referenzleitung kann außerhalb des Verfahrens zum Kalibrieren, etwa im Abfüll-Betrieb oder im Reinigungsbetrieb, das heißt, wenn in der Abfüllanlage tatsächlich Behälter befüllt werden oder die Anlage vor einem Produktwechsel oder turnusgemäß gereinigt wird, eine andere Funktion einnehmen. Das Referenzfüllorgan kann ein solches Füllorgan sein, das außerhalb des Verfahrens zum Kalibrieren, also etwa im Abfüll-Betrieb, in der Vielzahl an Füllorganen keine besondere Rolle einnimmt.
  • Bei dem Referenzdurchfluss kann es sich um einen definierten Massefluss handeln, dessen Wert fest oder variabel einstellbar sein kann.
  • Das Verfahren weist den Schritt des Messens des Referenzdurchflusses in dem Referenzfüllorgan zum Erhalt eines Referenzmesswerts und eines dem Referenzmesswert zugeordneten Referenzparameters auf. Das Messen kann über ein Durchflussmessgerät erfolgen. Der Referenzmesswert und/oder der Referenzparameter kann temporär oder dauerhaft auf einem mit dem Durchflussmessgerät verbundenen Steuergerät oder in dem Durchflussmessgerät selbst gespeichert werden.
  • Der Referenzdurchfluss kann dem ersten Fülldurchfluss gleichen. Das erste Füllorgan kann mit dem Referenzfüllorgan über eine Leitung, wie eine Ringleitung, an die noch andere Füllorgane angeschlossen sein können, verbunden sein.
  • Das Messen des ersten Fülldurchflusses kann über ein Durchflussmessgerät erfolgen. Der erste Füllorganmesswert kann temporär oder dauerhaft auf einem mit dem Durchflussmessgerät verbundenen Steuergerät oder dem Durchflussmessgerät selbst gespeichert werden.
  • Zum Vergleichen des Referenzmesswerts mit dem ersten Füllorganmesswert zum Erhalt eines ersten Kalibrierungsparameters können der Referenzmesswert und der erste Füllorganmesswert auf demselben Steuergerät oder auf zwei miteinander kommunizierenden Steuergeräten gespeichert und dort verglichen werden.
  • Dadurch, dass der Referenzmesswert auf dem Referenzdurchfluss basiert und der erste Füllorganmesswert auf dem ersten Fülldurchfluss basiert und der Referenzdurchfluss dem Fülldurchfluss gleicht, kann der erste Kalibrierungsparameter Besonderheiten und/oder Messabweichungen, die in dem Referenzfüllorgan und/oder dem ersten Füllorgan auftreten, detektieren und/oder verringern. Auf diese Weise kann über in der Ringleitung angeordnete Füllorgane eine Kalibrierung der vom Referenzorgan aus gesehen in Reihe geschalteten Durchflussmessgeräte der einzelnen Füllorgane erreicht werden. Hierfür sind keine zusätzlichen Kalibrierungskomponenten in die Abfüllanlage zu integrieren, sondern es können die ohnehin vorgesehenen Komponenten verwendet werden.
  • In anderen Worten ausgedrückt ist das Verfahren in der Lage, über den Abgleich einzelner Werte, die von den in den jeweiligen Füllorganen angeordneten Durchflussmessgeräten ausgegeben werden, eine Kalibrierung der jeweiligen Füllorgane mit erhöhter Genauigkeit vorzunehmen. Auf diese Weise kann die von den jeweiligen Füllorganen im Abfüll-Betrieb, und nicht während des Kalibrierens, ausgegebene Flüssigkeitsmenge an die vorgegebene Idealmenge angepasst werden.
  • Eine aus Messabweichungen resultierende Abweichung in der Abfüllmenge wird somit minimiert, indem zunächst die mittlere Messabweichung der jeweiligen Füllorgane und ihrer Durchflussmessgeräte ermittelt wird und ein entsprechender Kalibrierungsparameter für jedes Füllorgan ermittelt wird. Beim nachfolgenden Abfüllen kann durch den Kalibrierungsparameter die individuelle mittlere Messabweichung der einzelnen Durchflussmessgeräte kompensiert werden. Sobald die einzelnen mittleren Messabweichungen gesenkt werden, nimmt auch die maximale Messabweichung ab.
  • Damit kann die Gleichmäßigkeit der Abfüllung verbessert werden und insbesondere erreicht werden, dass die Füllmengen aller Behälter nur noch im Rahmen der Wiederholbarkeit schwanken, die mittlere Messabweichung aber weitgehend angeglichen wird.
  • Das Verfahren kann den Schritt des Anpassens von Fülleigenschaften des ersten Füllorgans in Abhängigkeit von dem ersten Kalibrierungsparameter aufweisen. Unter einem Anpassen von Fülleigenschaften des ersten Füllorgans kann verstanden werden, dass ein das erste Füllorgan im Abfüll-Betrieb verlassender Durchfluss, der in der tatsächlichen Abfüllmenge resultiert, gegenüber dem mittels des individuellen Durchflussmessgeräts gemessenen Durchflusses vermehrt oder verringert wird. Somit wirkt sich der erste Kalibrierungsparameter unmittelbar auf das Abfüllergebnis der Abfüllanlage aus. Insbesondere kann hierüber erreicht werden, dass die Abfüllmengen aller Füllorgane der Abfüllanlage aneinander angeglichen werden.
  • Das Verfahren kann den Schritt des Speicherns des ersten Kalibrierungsparameters in dem ersten Füllorgan zur Verwendung im Abfüllbetrieb der Abfüllanlage umfassen. Auf diese Weise kann erreicht werden, dass der in einer Kalibrierungsphase festgelegte Kalibrierungsparameter in den nachfolgenden Abfüllvorgängen verfügbar ist und ein reibungsloses und in seiner Gleichmäßigkeit verbessertes Abfüllergebnis erreicht wird.
  • Das Verfahren kann den Schritt des Einleitens des Referenzdurchflusses in ein zweites Füllorgan zur Erzeugung eines zweiten Fülldurchflusses aufweisen. Dieses Einleiten kann zeitlich nach dem Einleiten des Referenzdurchflusses in das erste Füllorgan erfolgen. Der Referenzdurchfluss, der durch das erste Füllorgan geleitet wurde, kann dem Referenzdurchfluss gleichen, der durch das zweite Füllorgan geleitet wird. Folglich kann der erste Fülldurchfluss dem zweiten Fülldurchfluss entsprechen. Bevorzugt wird der Referenzdurchfluss in das zweite Füllorgan eingeleitet, nachdem der erste Kalibrierungsparameter erhalten wurde.
  • Das Verfahren kann den Schritt des Messens des zweiten Fülldurchflusses in dem zweiten Füllorgan zum Erhalt eines zweiten Füllorganmesswerts aufweisen. Dieser Schritt kann analog zum Messen des ersten Fülldurchflusses in dem ersten Füllorgan zum Erhalt des ersten Füllorganmesswerts erfolgen. Bevorzugt wird der zweite Füllorganmesswert zeitlich nach dem ersten Füllorganmesswert erhalten.
  • Das Verfahren kann den Schritt des Vergleichens des Referenzmesswerts und des zweiten Füllorganmesswerts zum Erhalt eines zweiten Kalibrierungsparameters aufweisen. Dieser Schritt kann analog zum Vergleichen des Referenzmesswerts mit dem ersten Füllorganmesswert zum Erhalt des ersten Kalibrierungsparameters erfolgen. Bevorzugt wird der zweite Kalibrierungsparameter zeitlich nach dem ersten Kalibrierungsparameter erhalten. So können nacheinander für alle Füllorgane jeweils die individuellen Kalibrierungsparameter ermittelt werden.
  • Das Verfahren kann den Schritt des Anpassens von Fülleigenschaften des zweiten Füllorgans in Abhängigkeit von dem zweiten Kalibrierungsparameter aufweisen. Dieser Schritt kann analog zum Anpassen des ersten Füllorgans in Abhängigkeit von dem ersten Kalibrierungsparameter erfolgen.
  • Das Verfahren kann das Speichern des zweiten Kalibrierungsparameters in dem zweiten Füllorgan zur Verwendung im Abfüllbetrieb der Abfüllanlage umfassen. Auf diese Weise kann erreicht werden, dass der Kalibrierungsparameter im regulären Abfüllbetrieb verfügbar ist.
  • Das Verfahren kann den Schritt umfassen, dass vordem Einleiten des Füllprodukts in die Referenzleitung des Referenzfüllorgans alle füllproduktführenden Bereiche der Abfüllanlage vollständig mit Füllprodukt gefüllt werden. Auf diese Weise kann erreicht werden, dass der durch das Referenzfüllorgan eingeleitete Referenzdurchfluss auch tatsächlich durch das messende Füllorgan austritt und nicht dazu verwendet wird, möglicherweise vorliegende Hohlräume auszufüllen.
  • Der offenbarte Grundgedanke, dass ein Fülldurchfluss eines Füllorgans durch den Abgleich mit einem Referenzfüllorgan kalibriert wird, ist nicht nur auf zwei Füllorgane und ein Referenzfüllorgan beschränkt. Stattdessen können neben dem Referenzfüllorgan beliebig viele, also eine Mehrzahl, Füllorgane angeordnet sein, durch die jeweils ein Referenzdurchfluss geleitet wird. Die vielen gemessenen Durchflusswerte bei gleichem Durchfluss erhöhen die Genauigkeit, mit der der mittlere Messfehler eines jeden Referenzorgans bzw. des zugehörigen Durchflussmessgeräts bestimmbar ist. Sobald der mittlere Messfehler eines jeden Referenzorgans mit hoher Genauigkeit bestimmbar ist, kann über einen zugehörigen Kalibrierungsparameter die tatsächliche Abfüllmenge im Abfüll-Betrieb genauer bestimmt werden.
  • Bevorzugt wird das als Referenzfüllorgan ausgewählte Füllorgan im Abfüllbetrieb der Abfüllanlage zum Abfüllen des Füllprodukts in Behälter verwendet. Mit anderen Worten ist das Referenzfüllorgan ein reguläres Füllorgan, dass sich gegenüber den weiteren Füllorganen der Abfüllanlage nicht weiter auszeichnet, als dass es für den Kalibrierungsbetrieb als Referenzfüllorgan ausgewählt wurde. Im Abfüllbetrieb ist das Referenzfüllorgan nicht von den weiteren Füllorganen zu unterscheiden.
  • Bevorzugt wird für alle Füllorgane ein individueller Kalibrierungsparameter ermittelt, um zu erreichen, dass über alle Füllorgane hinweg eine gleichmäßige Abfüllung erreicht wird.
  • Das Verfahren kann den Schritt umfassen, dass für jedes Füllorgan die Ermittlung von Kalibrierungsparametern bei mindestens zwei unterschiedlichen Referenzdurchflüssen durchgeführt wird. Dabei wird berücksichtigt, dass die Durchflussmessgeräte bei unterschiedlichen Durchflüssen möglicherweise unterschiedliche mittlere Messabweichungen aufweisen, die auf diese Weise berücksichtigt werden können. Im Abfüllbetrieb kann dann aufgrund des von der Abfüllanlage vorgegebenen gewünschten Durchflusses ausgewählt werden, welcher Kalibrierungsparameter herangezogen werden soll.
  • Die Referenzleitung des Referenzfüllorgans kann ein von einer im Referenzfüllorgan angeordneten Füllproduktleitung separater Reinigungsmedienkanal sein, der dazu angepasst ist, bei einem Spülvorgang der Abfüllanlage ein Spülmittel aufzunehmen. Bei dem Spülvorgang kann es sich um eine dritte Konfiguration neben der Kalibrierung und dem Abfüll-Betrieb handeln. Während dieses Spülvorgangs kann durch den Reinigungsmedienkanal ein Spülmittel geleitet werden. Der Reinigungsmedienkanal kann sich von der Füllproduktleitung unterscheiden. Dadurch, dass während der Kalibrierung die Referenzleitung eine andere Funktion einnimmt als dieselbe Leitung während des Spülvorgangs, kann dasselbe Füllorgan effizient genutzt werden. Somit ist es auch ermöglicht, das Referenzfüllorgan während des Spülvorgangs und im Abfüll-Betrieb ohne Sonderrolle zu behandeln.
  • Gegenstand der Erfindung ist außerdem eine Abfüllanlage zum Abfüllen eines Füllprodukts in Behälter.
  • Die Abfüllanlage weist entsprechend eine Ringleitung zum Führen des Füllprodukt auf. Die Ringleitung kann eine solche Leitung sein, an der eine Vielzahl an Füllorganen angeordnet ist. Die Ringleitung kann von einer Zentralleitung mit Füllprodukt versorgt werden. Die Zentralleitung wiederum kann von einem Kessel gespeist werden.
  • Die Abfüllanlage weist ein Referenzfüllorgan auf, das in der Ringleitung angeordnet ist und das eine von der Ringleitung versorgte Füllproduktleitung und einen hiervon etwa separaten Reinigungsmedienkanal aufweist. Während der Abfüllung kann das Füllprodukt von der Zentralleitung über die Ringleitung in die Füllproduktleitung geleitet werden. Während einer Spülung kann ein Spülmittel von einem Spülreservoir durch den Reinigungsmedienkanal und ebenso die Füllproduktleitung geleitet werden.
  • Die Abfüllanlage weist neben dem Referenzfüllorgan zumindest ein weiteres Füllorgan auf. Dieses kann in der Ringleitung zum Referenzfüllorgan in Reihe geschaltet sein. Es können nicht nur ein weiteres Füllorgan, sondern eine Mehrzahl an weiteren Füllorganen in der Ringleitung angeordnet sein.
  • Die Füllproduktleitung des Referenzfüllorgans der Abfüllanlage verläuft von einer Schnittstelle des Referenzfüllorgans mit der Ringleitung bis zu einem Füllproduktauslauf. Die Schnittstelle des Referenzfüllorgans mit der Ringleitung kann unter Zwischenschaltung eines Verbindungszapfens ausgestaltet sein. Über den Füllproduktauslauf kann das Füllprodukt aus dem Füllorgan in den Behälter geleitet werden.
  • Der Reinigungsmedienkanal der Abfüllanlage verläuft separat von der Füllproduktleitung von einer Schnittstelle des Referenzfüllorgans mit einem Spülreservoir bis zu dem Füllproduktauslauf.
  • Auf dem Füllproduktauslauf des Referenzfüllorgans der Abfüllanlage ist eine Verschlusskappe anordenbar, die einen Fluidfluss von dem Reinigungsmedienkanal in die Füllproduktleitung ermöglicht. Die Verschlusskappe kann auf den Füllproduktauslauf formschlüssig, etwa aufsteckbar oder aufklemmbar und/oder kraftschlüssig, etwa aufschraubbar, anordenbar sein. Die Verschlusskappe ermöglicht somit eine Überbrückung zwischen der Füllproduktleitung und dem Reinigungsmedienkanal. Ein Fluid, das in den Reinigungsmedienkanal in Richtung des Füllproduktauslaufs fließt, würde ohne darauf angeordneter Verschlusskappe aus dem Füllproduktauslauf austreten. Mit auf dem Füllproduktauslauf angeordneter Verschlusskappe ist ein Austreten des jeweiligen Mediums nicht möglich. Stattdessen wird der Fluidfluss von dem Reinigungsmedienkanal in die Fluidleitung umgelenkt.
  • Dieses Umlenken des Fluidflusses ist bei der Kalibrierung von Vorteil. So kann über die in einem Füllorgan ohnehin vorhandenen Leitungen ein Referenzdurchfluss erzeugt werden. Dieser ermöglicht die optimierte Kalibrierung gemäß der hiesigen Offenbarung.
  • Die Verschlusskappe kann auf dem Füllproduktauslauf angeordnet sein. Alternativ oder zusätzlich hierzu kann das zumindest eine weitere Füllorgan baugleich zum Referenzfüllorgan ausgestaltet sein, wobei der Füllproduktauslauf des zumindest einen weiteren Füllorgans verschlusskappenfrei ist. Somit kann sich das Referenzfüllorgan ausschließlich in der darauf angeordneten Verschlusskappe von dem zumindest einen weiteren Füllorgan unterscheiden. Die Verschlusskappe kann als Cleaning-in-Place-Kappe, auch CIP-Kappe genannt, ausgestaltet sein. Diese CIP-Kappe kann auch beim Spülvorgang der Abfüllanlage eingesetzt werden.
  • Das Referenzfüllorgan weist ein Durchflussmessgerät auf und das weitere Füllorgan weist ein Durchflussmessgerät auf, welches mit dem oben beschriebenen Verfahren kalibrierbar ist.
  • Es sei angemerkt, dass diejenigen Merkmale, Effekte und Vorteile, die im Zusammenhang mit dem Verfahren offenbart sind, ebenso - soweit technisch sinnvoll - auf die Abfüllanlage anwendbar sind und andersherum.
    • Kurze Beschreibung der Figuren
  • Bevorzugte weitere Ausführungsformen der Erfindung werden durch die nachfolgende Beschreibung der Figuren näher erläutert. Dabei zeigen:
    • Figur 1
    schematisch eine Abfüllanlage, auf die das Verfahren anwendbar ist;
    Figur 2A, 2B
    einen Ausschnitt der Abfüllanlage, mit angedeuteten Verfahrensschritten gemäß dieser Offenbarung;
    Figur 3
    ein Referenzfüllorgan und ein weiteres Füllorgan;
    Figur 4
    eine Abfüllanlage in einer weiteren Ausführungsform; und
    Figur 5
    eine Abfüllanlage in einer weiteren Ausführungsform.
    Detaillierte Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele
  • Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele anhand der Figuren beschrieben. Dabei werden gleiche, ähnliche oder gleichwirkende Elemente in den unterschiedlichen Figuren mit identischen Bezugszeichen versehen, und auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente wird teilweise verzichtet, um Redundanzen zu vermeiden.
  • In Figur 1 ist schematisch eine Abfüllanlage 1 dargestellt. Diese weist einen mit dem in Behälter abzufüllenden Füllprodukt 2 gefüllten Kessel auf, der über eine Zentralleitung 9 mit einer Ringleitung 10 verbunden ist. Mit der Ringleitung 10 ist eine Mehrzahl von Füllorganen 3, 4, 5 verbunden, die jeweils Füllventile 8 aufweisen, mit denen der eigentliche Befüllvorgang des Füllprodukts in darunter angeordnete Behälter gesteuert wird. Die Füllorgane 3, 4, 5 und damit deren Füllventile 8 sind entsprechend an der Ringleitung 10 parallel zueinander geschaltet.
  • Die Füllventile 8 dienen dazu, den Fluss des Füllprodukts 2 in hier nicht gezeigte, aber unter den
  • Füllorganen 3, 4, 5 angeordnete Behälter so zu steuern, dass jeder Behälter mit dem vorgegebenen Volumen an Füllprodukt befüllt wird. Mit anderen Worten öffnen die Füllventile 8, um den Fluss des Füllprodukts zu starten, und schließen wieder, sobald ein vorgegebenes Volumen an Füllprodukt in den jeweiligen Behälter eingeleitet ist.
  • In den Füllorganen 3, 4, 5 ist jeweils eine Füllproduktleitung 13 vorgesehen, die im regulären Füllbetrieb zur Zufuhr des Füllprodukts zu dem jeweiligen Füllventil 8 dient. Außerdem weist jedes Füllorgan 3, 4, 5 ein Durchflussmessgerät 7 in der Füllproduktleitung 13 auf.
  • Die jeweiligen Füllorgane 3, 4, 5 weisen weiterhin einen Füllproduktauslauf 15 und eine Schnittstelle 16 ihrer jeweiligen Füllproduktleitung 13 zu der Ringleitung 10 auf. Im regulären Füllbetrieb wird das Füllprodukt 2 von der Ringleitung 10 über die Schnittstelle 16 durch die Füllproduktleitung 13 zum Füllproduktauslauf 15 geleitet und durchfließt dabei sowohl das Durchflussmessgerät 7 als auch das Füllventil 8. Auf diese Weise ist eine effiziente Befüllung einzelner Behälter (nicht dargestellt) über die jeweiligen Füllorgane 3, 4, 5 ermöglicht.
  • Zur Bestimmung des Volumens an Füllprodukt, welches durch ein bestimmtes Füllventil 8 hindurchgeflossen ist, sind Durchflussmessgeräte 7 in oder vor jedem Füllorgan 3, 4, 5 vorgesehen. Die Durchflussmessgeräte 7 sind jeweils mit einer Steuerung gekoppelt, welche aufgrund des vom jeweils zugeordneten Durchflussmessgerät 7 übermittelten Signals das Öffnen und Schließen der Füllventile 8 abhängig vom gemessenen Füllproduktdurchfluss und damit abhängig vom gesamten in den Behälter einfließenden Füllprodukt ansteuert.
  • Um an allen Füllorganen 3, 4, 5 eine gleichmäßige Abfüllung zu erreichen und insbesondere an allen Füllorganen 3, 4, 5 unabhängig von Abweichungen der Messgenauigkeit der jeweiligen Durchflussmessgeräte 7 sowie deren konkreter Einbausituation in der Abfüllanlage 1 im Wesentlichen das gleiche Volumen abfüllen zu können, ist es vorteilhaft, die Durchflussmessgeräte 7 auf einen oder mehrere Referenzvolumenströme zu kalibrieren.
  • Insbesondere ist vorteilhaft, den mittleren Messfehler der individuellen Durchflussmessgeräte 7 zu berücksichtigen und die individuellen Durchflussmessgeräte 7 der einzelnen Füllorgane 3, 4, 5 so auf einen Referenzvolumenstrom zu kalibrieren, dass eine Abweichung des tatsächlich abgefüllten Volumens an Füllprodukt nicht mehr vom individuellen mittleren Messfehler des individuellen Durchflussmessgeräts 7 der einzelnen Füllorgane abhängt, sondern hier nur noch die Wiederholbarkeit eine Rolle spielt. Mit anderen Worten kann durch eine Kalibrierung der individuellen Durchflussmessgeräte 7 auf einen Referenzvolumenstrom eine Verbesserung der Gleichmäßigkeit der Abfüllung erreicht werden.
  • Hierzu wird in dem vorgeschlagenen Ausführungsbeispiel eines der Füllorgane 3, 4, 5 als Referenzfüllorgan ausgewählt. Hier wird exemplarisch das Füllorgan 3 als Referenzfüllorgan herangezogen und im Folgenden auch als "Referenzfüllorgan 3" bezeichnet. Es ist zu beachten, dass sich das Referenzfüllorgan 3 von seinem Aufbau her nicht von den anderen Füllorganen 4, 5 der Abfüllanlage 1 unterscheidet. Das Referenzfüllorgan 3 wird im regulären Abfüllbetrieb vielmehrso wie jedes anderen Füllorgan 3, 4, 5 auch - zur Befüllung der zu befüllenden Behälter verwendet.
  • Zu dem Referenzfüllorgan 3 sind alle andern Füllorgane 4, 5 weiterhin über die Ringleitung 10 parallelgeschaltet - zumindest wenn die Betrachtung von der Zentralleitung 9 aus durchgeführt wird. Wird jedoch ein Fluss an Füllprodukt durch das Referenzfüllorgan 3 hindurch in die Ringleitung 10 gegeben, so sind die jeweiligen anderen Füllorgane 4, 5 vom Referenzfüllorgan 3 aus gesehen jeweils in Reihe geschaltet. Mit anderen Worten fließt bei einer solchen Ausgestaltung das Füllprodukt durch das Referenzfüllorgan 3 hindurch in die Ringleitung 10 und dann durch eines oder mehrere der verbleibenden Füllorgane 4, 5, die nicht als Referenzfüllorgan 3 ausgewählt sind, wieder aus der Ringleitung 10 heraus.
  • Entsprechend kann das Referenzfüllorgan 3 mit seinem zugeordneten Durchflussmessgerät 7 einen Referenzfüllproduktstrom bereitstellen, der dann anschließend durch die weiteren Füllorgane 4, 5 geleitet werden kann, um auf diese Weise eine Kalibrierung der Durchflussmessgeräte 7 der weiteren Füllorgane 4, 5 bezüglich des Referenzfüllproduktstroms zu erreichen.
  • Die Füllorgane 3, 4, 5 weisen eine Mehrzahl an Kanälen auf, die sowohl zum Zuführen des eigentlichen Füllprodukts über eine Füllproduktleitung, als auch zum Zuführen und Abführen von Gasen und anderen Medien vorgesehen sind.
  • Beispielsweise werden zum Sicherstellen einer sauerstoffarmen Abfüllung die Behälter vor dem eigentlichen Befüllen mit dem Füllprodukt mit CO2 gespült, so dass entsprechend ein Spülgaskanal zum Zuführen von CO2 vorgesehen sein kann. Weiterhin kann der Behälter bei einer Abfüllung von karbonisierten Füllprodukten vor dem Einleiten des Füllprodukts mit über einen Spanngaskanal zugeführtem CO2 vorgespannt werden, um ein übermäßiges Entbinden des CO2 aus dem Füllprodukt und das damit einhergehende Aufschäumen beim Befüllen zu reduzieren. Während der eigentlichen Befüllung kann das durch das Füllprodukt aus dem Behälter verdrängte Gas über einen Rückgaskanal abgeführt werden.
  • Weiterhin ist typischer Weise jeweils mindestens ein Reinigungsmedienkanal in den Füllorganen 3, 4, 5 vorgesehen, mittels dessen ein Reinigungsmedium durch das Füllorgan geleitet werden kann und dabei beispielsweise durch das Verschließen des Füllproduktauslaufs ein durch die Füllproduktleitung und den Reinigungsmedienkanal gebildeter Kreislauf ausgebildet werden kann, der eine "cleaning in place" (CIP) Reinigung der füllproduktberührten Bereiche des Füllorgans ermöglicht.
  • In das Referenzfüllorgan 3 ist beispielsweise ein Reinigungsmedienkanal 12 integriert, der zum Reinigen des Füllorgans in einer Reinigungsphase dient. In der Funktion als Referenzfüllorgan 3 ist er als Referenzleitung 6 vorgesehen.
  • In Figur 2A sind die Füllorgane 3, 4, 5 schematisch dargestellt. Das Verfahren zum Kalibrieren gemäß der vorliegenden Offenbarung ist über die gestrichelten bzw. gepunkteten Linien wie folgt angedeutet.
  • Zunächst wird dem Referenzfüllorgan 3 entgegen der Abfüll-Richtung ein Referenzdurchfluss Fr zugeführt. Der Referenzdurchfluss Fr passiert am Punkt P1 das Durchflussmessgerät 7 des Referenzfüllorgans 3, welches sodann einen Referenzmesswert Vr ausgibt, wie von dem das Durchflussmessgerät 7 verlassenden Pfeil angedeutet ist.
  • Anschließend läuft der Referenzdurchfluss Fr über die Ringleitung 10 in das erste Füllorgan 4, wie durch die gestrichelte Linie dargestellt. Mit dem Eintritt in das erste Füllorgan 4 wird der Referenzdurchfluss Fr als erster Fülldurchfluss Ff1 bezeichnet. Der Referenzdurchfluss Fr gleicht somit dem ersten Fülldurchfluss Ff1. Der erste Fülldurchfluss Ff1 passiert am Punkt P2 das Durchflussmessgerät 7 des ersten Füllorgans 4, welches sodann einen ersten Füllorganmesswert Vf1 ausgibt, wie von dem das Durchflussmessgerät 7 verlassenden Pfeil angedeutet ist.
  • Die Einleitung des Referenzdurchflusses in das erste Füllorgan 4 wird dadurch erreicht, dass nur das Referenzfüllorgan 3 und das erste Füllorgan 4 geöffnet sind, aber alle anderen Füllorgane 5 geschlossen sind. Um sicherzustellen, dass der Referenzdurchfluss Fr tatsächlich am ersten Füllorgan 4 anliegt, wird weiterhin sichergestellt, dass alle beteiligten Füllproduktleitungen vollständig gefüllt sind - also insbesondere die Ringleitung 10, die Zentralleitung 9 und die Füllproduktleitung 13 der Füllorgane.
  • Über einen Vergleich des ersten Füllorganmesswerts Vf1 mit dem Referenzmesswert Vr wird ein erster Kalibrierungsparameter C1 ermittelt. Dieser erste Kalibrierungsparameter C1 kann dafür herangezogen werden, den mittleren Messfehler des Durchflussmessgeräts 7 des ersten Füllorgans 4 bei dem gegebenen Referenzdurchfluss Fr zu bestimmen, um somit die das erste Füllorgan 4 verlassende Abfüllmenge im Abfüll-Betrieb entsprechend anzupassen und somit das Abfüll-Ergebnis zu verbessern, indem der mittlere Messfehler kompensiert wird.
  • Der erste Kalibrierungsparameter C1 kann beispielsweise als C1 = Vf1/Vr gegeben sein, so dass beim Abfüllen im Abfüllbetrieb eine erneute Messung von Vf1 durch Multiplikation mit dem Kalibrierungsparameter den Referenzwert angibt.
  • Sobald der erste Kalibrierungsparameter C1 des ersten Füllorgans 4 bekannt ist, wird das erste Füllorgan 4 geschlossen und der Referenzdurchfluss Fr dem zweiten Füllorgan 5 zugeleitet, wie von der gepunkteten Linie dargestellt. Mit dem Eintritt in das zweite Füllorgan 5 wird der Referenzdurchfluss Fr als zweiter Fülldurchfluss Ff2 bezeichnet. Der Referenzdurchfluss Fr gleicht somit auch dem zweiten Fülldurchfluss Ff2. Der zweite Fülldurchfluss Ff2 passiert am Punkt P3 das Durchflussmessgerät 7 des zweiten Füllorgans 5, welches sodann einen zweiten Füllorganmesswert Vf2 ausgibt, wie von dem das Durchflussmessgerät 7 verlassenden Pfeil angedeutet ist. Über einen Vergleich des zweiten Füllorganmesswerts Vf2 mit dem Referenzmesswert Vr wird analog ein zweiter Kalibrierungsparameter C2 ermittelt. Dieser zweite Kalibrierungsparameter C2 kann dafür herangezogen werden, die Messabweichung des Durchflussmessgeräts 7 des zweiten Füllorgans 5 genauer zu ermitteln, um somit die das zweite Füllorgan 5 verlassende Abfüllmenge im Abfüll-Betrieb entsprechend anzupassen und somit das Abfüll-Ergebnis zu verbessern.
  • Wie schematisch in Figur 2B dargestellt können diese Schritte dann nach und nach für alle Füllorgane 21 der Abfüllanlage durchgeführt werden, so dass dann für jedes Füllorgan ein Kalibrierungsparameter vorliegt, der nachfolgend für die individuelle Anpassung der jeweiligen Abfüllmenge herangezogen werden kann.
  • Weitere Kalibrierungsparameter können auch bei anderen Referenzdurchflüssen bestimmt werden, um etwaige Nichtlinearitäten der Durchflussmessgeräte 7 bei unterschiedlichen Durchflüssen zu berücksichtigen. Mit anderen Worten können je Füllorgan mehrere Kalibrierungsparameter bestimmt werden, die dann je nach vorgegebenem gewünschtem Durchfluss zur Anwendung kommen.
  • In Figur 3 sind das Referenzfüllorgan 3 und das erste Füllorgan 4 in einer konkreten Ausführungsform dargestellt. Beide Füllorgane 3, 4 sind über eine Schnittstelle 16 ihrer Füllproduktleitung 13 mit der Ringleitung 10 und somit auch über die Ringleitung 10 miteinander in Reihe verbunden.
  • Das Referenzfüllorgan 3 unterscheidet sich von dem ersten Füllorgan 4 nur dadurch, dass an dem Füllproduktauslauf 15 eine Verschlusskappe 11 angeordnet ist. Diese verhindert, dass unabhängig von der Schaltung des Füllventils 8 Fluid das Referenzfüllorgan 3 verlassen kann. Für die vorliegend behandelte Kalibrierung wird an einer Schnittstelle 17 des Reinigungsmedienkanals 12 Füllprodukt zur Ausbildung eines Referenzdurchflusses Fr bereitgestellt. Dieser fließt durch den als Referenzleitung 6 ausgebildeten Reinigungsmedienkanal 12 in das Referenzfüllorgan 3 hinein. Die Strömungsrichtung des Referenzdurchflusses Fr ist durch die Pfeilspitzen im Referenzfüllorgan 3 angedeutet.
  • Nachdem der Referenzdurchfluss Fr das Füllventil 8 des Referenzorgans 3 passiert hat, wird er durch die Verschlusskappe 11 in die Füllproduktleitung 13 umgelenkt und fließt nun entgegen der im regulären Füllbetrieb vorgesehenen Abfüll-Richtung die Füllproduktleitung 13 und dabei auch das Durchflussmessgerät 7. An der Schnittstelle 16 zur Ringleitung verlässt der Referenzdurchfluss Fr dann das Referenzfüllorgan 3 und tritt in die Ringleitung 10 ein.
  • Sobald der Referenzdurchfluss Fr am ersten Füllorgan 4 anliegt, wird er als erster Fülldurchfluss Ff1 bezeichnet. Der erste Fülldurchfluss Ff1 tritt an der Schnittstelle 16 zur Ringleitung 10 des ersten Füllorgans 4 in das erste Füllorgan 4 ein und wird entlang der Füllproduktleitung 13 geführt. So durchläuft der Fülldurchfluss Ff1 das Durchflussmessgerät 7 des ersten Füllorgans 4 entsprechend der regulären Abfüll-Richtung. Nachdem der erste Fülldurchfluss Ff1 das Füllventil 8 des ersten Füllorgans 4 passiert hat, verlässt er an dem Füllproduktauslauf 15 das erste Füllorgan 4. Eine Richtungsumkehr findet hier aufgrund der nicht vorhandenen Verschlusskappe 11 nicht statt. Die Reinigungsmedienkanal 12 des ersten Füllorgans 4 hat im hiesig behandelten Kalibrierungsprozess keine Funktion.
  • Durch die Messung des Referenzdurchflusses Fr mit dem Durchflussmessgerät 7 im Referenzfüllorgan 3 und der nachfolgenden Messung des Fülldurchflusses Ff1 im Durchflussmessgerät 7 des ersten Füllorgans 4 kann ein Kalibrierungsparameter C1 beispielsweise als Vf1/Vr für dieses erste Füllorgan 4 bestimmt werden.
  • Diese Bestimmung von Kalibrierungsparametern lässt sich auch für eine Mehrzahl unterschiedlicher Referenzdurchflüsse Fr1, Fr2, ... auf die gleiche Weise, wie oben beschrieben, durchführen um das Verhalten der individuellen Durchflussmessgeräte 7 bei unterschiedlichen Flüssen zu berücksichtigen. Der jeweils ermittelte Kalibrierungsparameter C11, C12, C21, C22 für das individuelle Füllorgan wird dann im Abfüllbetrieb anhand des von der Abfüllanlage vorgegebenen beziehungsweise gewünschten Füllproduktflusses ausgewählt.
  • Dies lässt sich für alle weiteren Füllorgane, die nicht das Referenzfüllorgan sind, ebenso durchführen.
  • Im nachfolgenden Abfüllbetrieb können dann mittels der individuell für jedes Füllorgan bestimmten Kalibrierungsparameter die Durchflussmengen der jeweiligen Füllorgane aneinander angeglichen werden. Beispielsweise kann damit erreicht werden, dass unabhängig von dem individuellen Signal des jeweiligen Durchflussmessgeräts bei Vorgabe eines gewünschten Füllvolumens schließlich im Rahmen der Wiederholbarkeit der Messungen der individuellen Durchflussmessgeräte an allen Füllorganen im Wesentlichen das gleiche Volumen in den jeweiligen Behälter ausgegeben wird.
  • In Figur 4 ist eine weitere Abfüllanlage 1 schematisch dargestellt. Diese nimmt alternativ zu dem vorstehendend beschriebenen Verfahren eine Kalibrierung über eine separate Durchflusskalibrierungs-Vorrichtung 18 vor. Diese realisiert eine Regelung und ist mit den Durchflussmessgeräten 7 in den jeweiligen Füllorganen, die in der Ringleitung 10 angeordnet sind, in Kommunikation, um in Abhängigkeit der jeweils gemessenen Durchflusswerte die Kenntnis über die Messabweichung zu erhöhen. Die vorstehende Offenbarung ist - sofern technisch sinnvoll - vollständig auf diese Ausführungsform anwendbar.
  • In Figur 5 ist eine weitere Abfüllanlage 1 schematisch dargestellt. Diese weist in ihrer Ringleitung 10 verschiedene Unterbrecher 19 auf. Diese sind jeweils nach zwei Füllorganen angeordnet, um ein Weiterfließen des Füllprodukts in der Ringleitung 10 zu unterbrechen. Außerdem sind Überbrückungsleitungen 20 vorgesehen, welche eine Verbindung zwischen den Füllproduktauslässen jeweils zweier benachbarter Füllorgane bereitstellen und so die jeweiligen Unterbrecher 19 überbrücken. Damit kann die Kommunikation zwischen den einzelnen Füllorganen trotz der Unterbrecher 19 ermöglicht werden.
  • Auf diese Weise ist gewährleistet, dass ein Referenzdurchfluss Fr durch mehrere oder sogar alle Füllorgane fließt, wodurch die jeweils vorherrschende Messungenauigkeit eines jeden Durchflussmessgeräts 7 beziehungsweise Füllorgans präzise bestimmbar ist, da in allen Durchflussmessgeräten 7 der identische Referenzdurchfluss anliegt. Die vorstehende Offenbarung ist - sofern technisch sinnvoll - vollständig auf diese Ausführungsform anwendbar.
  • Soweit anwendbar, können alle einzelnen Merkmale, die in den Ausführungsbeispielen dargestellt sind, miteinander kombiniert und/oder ausgetauscht werden, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen.
    • Bezugszeichenliste
    • 1
    Abfüllanlage
    2
    Füllprodukt
    3
    Füllorgan / Referenzfüllorgan
    4
    Füllorgan
    5
    Füllorgan
    6
    Referenzleitung
    7
    Durchflussmessgerät
    8
    Füllventil
    9
    Zentralleitung
    10
    Ringleitung
    11
    Verschlusskappe
    12
    Reinigungsmedienkanal
    13
    Füllproduktleitung
    15
    Füllproduktauslauf
    16
    Schnittstelle zur Ringleitung
    17
    Schnittstelle zum Spülreservoir
    18
    Durchflusskalibrierungs-Vorrichtung
    19
    Unterbrecher
    20
    Überbrückungsleitung
    21
    weitere Füllorgane
    Vf1
    erster Füllorganmesswert
    Vf2
    zweiter Füllorganmesswert
    Fr
    Referenzdurchfluss
    Fr1
    erster Referenzdurchfluss
    Fr2
    zweiter Referenzdurchfluss
    Ff1
    erster Fülldurchfluss
    Ff2
    zweiter Fülldurchfluss
    C1
    erster Kalibrierungsparameter
    C2
    zweiter Kalibrierungsparameter
    C11
    Kalibrierungsparameter des ersten Füllorgans bei dem ersten Referenzdurchfluss
    C12
    Kalibrierungsparameter des ersten Füllorgans beim dem zweiten Referenzdurchfluss
    C21
    Kalibrierungsparameter des zweiten Füllorgans bei dem ersten Referenzdurchfluss
    C22
    Kalibrierungsparameter des zweiten Füllorgans bei dem zweiten Referenzdurchfluss
    P1
    Punkt 1
    P2
    Punkt 2
    P3
    Punkt 3

Claims (13)

  1. Verfahren zum Kalibrieren eines Füllorgans (3, 4, 5) in einer Abfüllanlage (1), wobei die Abfüllanlage (1) eine Mehrzahl von Füllorganen (3, 4, 5) zum Abfüllen eines Füllprodukts (2) in Behälter aufweist, umfassend die folgenden Schritte:
    - Einleiten des Füllprodukts (2) in eine Referenzleitung (6) eines als Referenzfüllorgan (3) ausgewählten Füllorgans (3) zur Erzeugung eines Referenzdurchflusses (Fr);
    - Messen des Referenzdurchflusses (Fr) in dem Referenzfüllorgan (3) zum Erhalt eines Referenzmesswerts (Vr);
    - Einleiten des Referenzdurchflusses (Fr) in ein erstes Füllorgan (4) zur Erzeugung eines ersten Fülldurchflusses (Ff1);
    - Messen des ersten Fülldurchflusses (Ff1) in dem ersten Füllorgan (4) zum Erhalt eines ersten Füllorganmesswerts (Vf1); und
    - Ermitteln eines ersten Kalibrierungsparameters (C1) durch Vergleichen des Referenzmesswerts (Vr) mit dem ersten Füllorganmesswerts (Vf1).
  2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein
    - Anpassen von Fülleigenschaften des ersten Füllorgans (4) in Abhängigkeit von dem ermittelten ersten Kalibrierungsparameter (C1).
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch ein
    - Speichern des ersten Kalibrierungsparameters (C1) in dem ersten Füllorgan (4) zur Verwendung im Abfüllbetrieb der Abfüllanlage (1).
  4. Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein
    - Einleiten des Referenzdurchflusses (Fr) in ein zweites Füllorgan (5) zur Erzeugung eines zweiten Fülldurchflusses (Ff2);
    - Messen des zweiten Fülldurchflusses (Ff2) in dem zweiten Füllorgan (5) zum Erhalt eines zweiten Füllorganmesswerts (Vf2);
    - Ermitteln eines zweiten Kalibrierungsparameters (C2) durch Vergleichen des Referenzmesswerts (Vr) mit dem zweiten Füllorganmesswert (Vf2).
  5. Verfahren nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch ein
    - Anpassen von Fülleigenschaften des zweiten Füllorgans (5) in Abhängigkeit von dem ermittelten zweiten Kalibrierungsparameter (C2).
  6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, gekennzeichnet durch ein
    - Speichern des zweiten Kalibrierungsparameters (C2) in dem zweiten Füllorgan (5) zur Verwendung im Abfüllbetrieb der Abfüllanlage (1).
  7. Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Einleiten des Füllprodukts (2) in die Referenzleitung (6) des Referenzfüllorgans (3) alle füllproduktführenden Bereiche der Abfüllanlage (1) vollständig mit Füllprodukt (2) gefüllt werden.
  8. Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das als Referenzfüllorgan (3) ausgewählte Füllorgan (3) im Abfüllbetrieb der Abfüllanlage (1) zum Abfüllen des Füllprodukts (2) in Behälter verwendet wird.
  9. Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für alle Füllorgane (3, 4, 5, 21) ein individueller Kalibrierungsparameter (C1, C2, ...) ermittelt wird.
  10. Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für jedes Füllorgan (3, 4, 5) die Ermittlung von Kalibrierungsparametern (C11, C12, C21, C22) bei mindestens zwei unterschiedlichen Referenzdurchflüssen (Fr1, Fr2) durchgeführt wird.
  11. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Referenzleitung (6) des Referenzfüllorgans (3) ein von einer im Referenzfüllorgan (3) angeordneten Füllproduktleitung (13) separater Reinigungsmedienkanal (12) ist, der dazu angepasst ist, in einem Spülvorgang der Abfüllanlage ein Spülmittel aufzunehmen.
  12. Abfüllanlage (1) zum Abfüllen eines Füllprodukts (2) in Behälter, mit
    einer Ringleitung (10) zum Führen des Füllprodukts (2),
    einem Referenzfüllorgan (3), das in der Ringleitung (10) angeordnet ist und das eine von der Ringleitung (10) versorgte Füllproduktleitung (13) und einen Reinigungsmedienkanal (12) aufweist,
    und mit zumindest einem weiteren Füllorgan (4, 5),
    wobei die Füllproduktleitung (13) von einer Schnittstelle (16) des Referenzfüllorgans (3) mit der Ringleitung (10) bis zu einem Füllproduktauslauf (15) verläuft, und
    wobei der Reinigungsmedienkanal (12) separat von der Füllproduktleitung (13) von einer Schnittstelle (17) des Referenzfüllorgans (3) mit einem Spülreservoir bis zum Füllproduktauslauf (15) verläuft,
    wobei auf dem Füllproduktauslauf (15) des Referenzfüllorgans (3) eine Verschlusskappe (11) anordenbar ist, die einen Fluidfluss von dem Reinigungsmedienkanal (12) in die Füllproduktleitung (13) ermöglicht,
    wobei das Referenzfüllorgan (3) ein Durchflussmessgerät (7) aufweist und das weitere Füllorgan (4, 5) ein Durchflussmessgerät (7) aufweist, welches mit dem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11 kalibrierbar ist.
  13. Abfüllanlage nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass
    die Verschlusskappe (11) auf dem Füllproduktauslauf (15) angeordnet ist und/oder dass das zumindest eine weitere Füllorgan (4, 5) baugleich zum Referenzfüllorgan (3)
    ausgestaltet ist, wobei der Füllproduktauslauf (15) des zumindest einen weiteren Füllorgans (4, 5) verschlusskappenfrei ist.
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