CN105270661A - 借助于比例阀用填充产品填充容器的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于借助于比例阀用填充产品填充容器的方法，包括针对比例阀的预设的打开曲线(H(t))或预设的期望体积流确定体积流的函数(q(t))的步骤，并且基于体积流的函数(q(t))控制容器的填充。

Description

借助于比例阀用填充产品填充容器的方法

技术领域

本发明涉及一种用于借助于比例阀用填充产品填充容器、尤其用于用饮料填充容器的方法。

背景技术

为了在饮料灌装设备中用填充产品填充容器，已知不同的用于确定填充产品流入到要填充的容器中的体积流的可能性，以便确定填充终点或关断时刻。

例如已知的是，容器的重量经由称重单元测量并且经由在填充期间出现的质量改变来确定流入到容器中的体积流，以便以所述方式确定关断时刻。

此外，已知的是，流入到容器中的填充产品经由体积流测量器、例如感应式的体积流测量器来确定。所述体积流测量器在此典型地设置在填充阀上方并且测量在填充过程期间流入到容器中的体积流。相应地，在达到预定的填充体积之后，能够结束填充过程。

已知的用于结束填充的方法相应于调节方法，其中设有测量元件，例如流量计或称重单元，经由所述测量元件调节填充。

填充阀、以及穿流填充阀的填充产品具有一定的基本惯性，使得当在填充过程结束时发出关闭指令时，不会马上出现填充产品流的立即停止，而是存在一定的惯性量(Nachlauf)。为了能够实现用预设的填充体积精确地填充容器，必要的是，确定所述惯性量并且相应地将发出关闭指令的时刻以一定程度前移，使得在考虑惯性量的情况下实现容器中的正确的填充体积。

对此，已知的是，测量元件在关断填充阀之后也测量相应的惯性量，例如经由称重单元或经由体积流传感器，并且随后相应地基于对惯性量体积的了解将填充过程的关断时刻前移。其相应地为下述调节，在所述调节中设有用于确定惯性量体积的测量元件并且确定关闭填充阀的关断时刻以便修正惯性量体积。

为了能够无级地控制流入到容器中的填充体积并且能够相应地根据填充产品遵循优化的体积流曲线，已知填充阀，所述填充阀构成为比例阀并且所述填充阀能够相应地实现对体积流的基本上无级的控制。这种比例阀通常经由步进马达控制，使得能够可靠地并且可复现地实现期望的打开时间。然而，通过借助步进马达来控制比例阀，用于结束填充过程的关闭过程与在常规的开关阀中相比明显更慢。可实现的关闭时间大致是5倍长。相应地，从关闭要求直至完全关闭比例阀穿流所述比例阀的惯性量体积与在常规的开关阀中相比明显更大。

在使用这种比例阀时已知的是，在每个填充过程中确定惯性量体积，例如经由体积流传感器或者称重单元，并且相应地经由调节来确定优化的关断时刻。然而，惯性量体积流不仅随着填充产品的粘度、而且也随着压差、即相应地随着填充产品在容器中的填充高度而改变，使得用于每个填充过程的调节过程必须重新执行并且填充结果根据调节速度改变。

发明内容

基于已知的现有技术，本发明的目的是，提出一种用于借助于比例阀用填充产品填充容器的方法，所述比例阀具有简化的构造。

所述目的通过根据本发明的用于借助于比例阀用填充产品填充容器的方法来实现。有利的改进形式在下文中得出。

相应地，提出一种借助于比例阀用填充产品填充容器的方法，所述方法包括针对比例阀的预设的打开曲线H(t)确定体积流的函数q(t)的步骤和基于体积流的函数q(t)控制容器的填充。

通过针对比例阀的打开曲线确定体积流的函数，能够基于所确定的体积流控制填充过程。相应地，取消从现有技术中已知的耗费的调节并且能够弃用相应的测量元件，例如体积流测量器或称重单元。

因此，穿流比例阀的体积流能够根据针对比例阀的每个任意的打开位置确定的函数来计算。经由所计算的说明填充产品的实际上流入到容器中的体积流的体积流曲线，能够相应地控制填充过程并且尤其也确定关断时刻。

此外，提出一种用于借助于比例阀用填充产品填充容器的方法，其包括下述步骤：针对比例阀的预设的打开曲线H(t)确定体积流的函数q(t)，基于针对比例阀的实际打开位置H_实际确定的体积流的函数q(t)计算实际体积流q_实际计算，并且借助期望体积流曲线q_期望(t)作为引导变量并且所计算的实际体积流q_实际计算作为调节变量调节容器的填充。

以所述方式，所计算的实际体积流的计算承担测量元件的功能，所述测量元件通常会测量实际体积流并且将所述实际体积流作为调节变量返还给调节装置以与通过期望体积流预设的引导变量进行比较。相应地，在调节时也能够弃用测量单元并且以所述方式提供技术上简化的并且可靠的构造。

为了确定体积流的函数q(t)，优选地，针对比例阀的每个打开位置H确定比例阀的流导Kv的函数Kv(H)，并且体积流q∞(t)在稳态下为：

$q_{\mathrm{\∞}}\left(H\right)=K_v\left(H\right)*\sqrt{\frac{\mathrm{\Δ}p}{1000mbar}*\frac{1000kg/m^3}{\mathrm{\δ}}}$

其中Δp是压差并且δ是穿流比例阀的介质的密度。

尤其优选地，在此，比例阀针对每个打开位置H的流导的函数Kv(H)通过之前在离散的打开位置H测量流导Kv并且根据离散值确定流导的函数Kv(H)、优选通过确定补偿函数来确定。尤其优选地，在此，流导的函数Kv(H)通过回归分析、最小二乘法、确定拟合或者确定补偿多项式、优选六阶补偿多项式匹配于离散值。

优选地，为了测量在打开位置H处的流导Kv，确定穿流比例阀的介质的体积流q、压差Δp和密度δ并且如下计算流导：

$K_v=q_{\mathrm{\∞}}*\sqrt{\frac{1000mbar}{\mathrm{\Δ}p}*\frac{\mathrm{\δ}}{1000kg/m^3}}$

在上面给出的方法中，优选地，压差Δp经由在前置容器的容器底部中的压力传感器和直至阀出口的静态高度的加和、经由前置容器中的液位传感器和直至阀出口的静态高度的加和、和/或经由直接在填充机构的出口上的压力传感器来确定。

在针对比例阀的预设的打开曲线计算体积流时，此外也注意的是，在打开位置动态改变时，即在打开、关闭或改变比例阀的体积流时，分别穿流比例阀的体积流不准确地相应于在恒定打开比例阀时在长时间之后出现的体积流。更确切地说，在此为体积流的动态性能，所述动态性能能够经由针对比例阀的预设的打开曲线计算体积流来确定。

优选地，因此，针对比例阀的预设的打开曲线H(t)的体积流q(t)通过对机械网孔方程求解并且优选针对下降的打开位置H(t)通过

$q\left(t\right)=q_{\mathrm{\∞}}+(q_0-q_{\mathrm{\∞}})*e^{-\frac{\mathrm{\Δ}t}{\mathrm{\τ}}}$

其中τ＝K_v(H)*m

其中 $q_{\mathrm{\∞}}=K_v*\sqrt{\frac{\mathrm{\Δ}p}{1000mbar}*\frac{1000kg/m^3}{\mathrm{\δ}}}$

其中q₀＝稳态过程开始时的体积流并且

其中m＝常数，来求解；

并且针对上升的打开位置H(t)通过

$q\left(t\right)=q_0+(q_{\mathrm{\∞}}-q_0)*(1-e^{-\frac{\mathrm{\Δ}t}{\mathrm{\τ}}})$

其中τ＝K_v(H)*m

其中 $q_{\mathrm{\∞}}=K_v*\sqrt{\frac{\mathrm{\Δ}p}{1000mbar}*\frac{1000kg/m^3}{\mathrm{\δ}}}$

其中q₀＝稳态过程开始时的体积流并且

其中m＝常数

来求解。

相应地，不仅为静态的打开位置、而且也为比例阀的任意动态的打开曲线确定流入到容器中的填充产品的相应的体积流曲线，使得所述体积流曲线能够考虑用于控制填充过程。

尤其，以所述方式为比例阀确定关断时刻。对此，首先确定比例阀的用于关断过程的关闭曲线H(t)。在该关断曲线中，通常经过三个步进马达必须经过的运动阶段，即首先以预设的加速度加速直至达到预设的恒定的速度，随后在速度恒定的情况下关闭阀并且随后作为第三运动阶段以预设的负加速度制动直至在完全关闭阀时达到速度零。所述运动形式通常也在打开时或在比例阀的打开位置每次改变时通过步进马达执行。始终首先从阀的静止位置加速至预设的恒定的速度并且然后再次执行制动，直至阀在预定的位置再次静止。借此，因此得到相应的打开曲线H(t)。

相应预设的打开曲线H(t)或关闭曲线H(t)现在用于计算惯性量体积。相应地，针对预设的关闭曲线计算出现的体积流并且从中例如通过积分来计算在经过关闭曲线时仍流动到容器中的惯性量体积。以此为基础，那么能够控制填充过程，使得在以所述方式确定的关闭点上给出用于经过关闭曲线的指令。相应地实现，在没有其他的调节步骤的情况下，在第一填充过程中已经实现期望的填充体积。

针对比例阀的预设的打开曲线确定体积流曲线q(t)此外用于，确定借助于比例阀输入到要填充的容器中的填充产品的总填充体积。以所述方式，相应地在计算经过预设的打开曲线积分的或累计的填充体积之后也能够正确地确定关断时刻，并且尤其确定经过关闭曲线的时刻。

优选地，相应地，在确定体积流的函数q(t)之后，根据所述函数控制全部后面的填充过程，或者体积流的函数q(t)针对每次新的填充基于流导的函数Kv(H)重新计算。

优选地，对于预设的关闭曲线H(t)计算体积流q(t)直至填充过程结束并且通过关于体积流积分计算惯性量体积，并且在此在确定经过关闭曲线的时刻的情况下考虑惯性量体积。

因此，优选地，为每个填充过程在估计的填充终点之前不久计算惯性量体积，以便能够尽可能准确地确定相应的环境条件、尤其体积流、压差和密度。

尤其优选地，填充产品的总填充体积通过体积流的函数q(t)在填充过程期间积分来确定并且基于此确定填充终点。

附图说明

本发明的优选的其他实施方式和方面通过下面对附图的描述详细阐述。在此示出：

图1示出测量的体积流曲线q(t)的示意图；

图2示出流导的曲线Kv关于比例阀的冲程H的示意图；

图3示出电的等效电路图的示意图；

图4示出测量的和计算的体积流曲线q(t)的比较的示意图；

图5示出比例阀的关闭曲线H(t)和测量的体积流q(t)的示意图；

图6示出关闭曲线H(t)和计算的和测量的体积流曲线q(t)的示意图；

图7示出一个替选的实施例中的测量的体积流曲线q(t)的示意图；并且

图8示出调节回路的示意图，所述调节回路基于期望体积流曲线来执行对比例阀的调节。

具体实施方式

下面，根据附图描述优选的实施例。在此，相同的、相似的或起相同作用的元件在不同的附图中由相同的附图标记表示，并且在下面的描述中部分地放弃对所述元件的重复的描述，以便避免冗余。

在图1中示出在填充过程中在时间t期间测量的体积流1的曲线。体积流q(t)是每单位时间穿流比例阀的液体的体积并且在此以单位ml/秒说明。

所测量的体积流1的这种曲线例如在下述情况下得出，比例阀借助预设的打开曲线控制并且相应地在填充过程期间经过比例阀的打开位置的斜坡或者说不同的打开位置。所测量的体积流1的在图1中示出的曲线针对特定的比例阀借助于流量计确定并且相应地确定由比例阀经过的打开位置曲线H(t)的结果，使得得到体积流曲线作为q(H(t))。

在该示例中可见，跟随打开过程10的是短的平台区域12，随后是打开斜坡14。随后，在平台区域16中以高的体积流执行主要的填充并且随后经过关闭曲线18。在此示出的示例仅可理解成是示例性的，但是示出在灌装饮料期间的体积流的常见表现，其中在发泡倾向小的情况下以及在刚好实现期望的填充体积的情况下应实现尽可能经济的灌装。

从体积流1的测量的曲线也可知，在打开过程10中不存在体积流的突然上升并且在经过关闭曲线18时不存在体积流的突然结束。更确切地说，相应的曲线具有有限的上升以及较复杂的变化。这一方面在于，比例阀需要有限的时间用于打开和关闭过程，并且另一方面在于，穿流的介质具有一定的惯性，所述惯性防止，介质直接跟随比例阀的打开位置。

在下文中描述的根据比例阀的预设的打开曲线确定体积流1的曲线能够实现，在没有实际测量体积流的情况下也确定体积流曲线1。体积流曲线1更确切地说能够借助在下文中描述的Kv模型计算或仿真。相应地，在正常的填充工作中能够放弃在上文中描述的以流量计或称重单元的形式的测量元件，使得以所述方式能够更简单地、更成本适当地并且更可靠地构造受控制的填充设备。

为了能够实现根据比例阀的打开位置曲线H(t)确定体积流曲线q(H(t))，借此在实际的填充工作中能够放弃使用调节回路并且尤其放弃测量元件，提出下述方法：

首先针对比例阀的每个打开位置H确定比例阀的流导的函数Kv(H)。流导Kv也称作为流量系数或流量因数。所述流导是用于穿过比例阀的液体或气体的可实现的通过量的量值，在此以ml/秒的单位给出并且能够解释成有效横截面。每个Kv值仅适用于比例阀的相关的打开位置H。

为了确定流导Kv，在开始的校准过程中，移向比例阀的特定的打开位置H_i，在该打开位置H_i中测量离开比例阀的填充产品流q(H)并且从中在稳态中确定流导Kv，例如经由借助于如称重单元的测量单元进行测量来确定。这针对比例阀的多个离散的打开位置H_i执行。

在Kv值和体积流q_∞(稳态的体积流)之间适用的是下述关系：

$q_{\mathrm{\∞}}=K_v*\sqrt{\frac{\mathrm{\Δ}p}{1000mbar}*\frac{1000kg/m^3}{\mathrm{\δ}}}---\left(1\right)$

其中Δp表示填充产品液面的静态液位和阀出口之间的压差，其中δ表示要填充的产品的密度。

相应地，为了精确地确定流导Kv，除了上述在特定的打开位置测量体积流之外，也还必须确定穿流比例阀的介质的密度δ和压差Δp。

静态液位和阀出口之间的压差Δp随着填充产品的静态液位改变，所述填充产品例如能够引入前置容器。在饮料灌装设备中例如存在用于确定压差的下述方案：

·经由在前置容器的容器底部中的压力传感器和直至阀出口的静态高度的加和，以所述方式能够确定总压差。

·经由在前置容器中的液位传感器和直至阀出口的静态高度的加和，由此能够确定在阀出口上加荷的总液柱并且由此能够确定总压差。但是，在以所述类型确定总压差时，能够不利的是，例如容器中的填充产品的波动以及通过不同的灌装速度引起的作用于填充产品的离心效果不能够被最理想地考虑。

·经由直接在填充机构的出口上的压力传感器，能够精确地确定压差。但是，通过压力传感器，可能会影响填充阀出口处的填充产品的流动表现进而影响真正的填充过程。

填充产品的密度δ通常是已知的或者能够经由已知的测量方法来确定。对于水，密度能够近似假设为1000kg/m³进而不对计算产生影响。

相应地，现在根据针对特定的打开位置H_i测量的体积流q、特定的压差Δp和特定的密度δ，能够通过下式针对所述打开位置确定Kv值：

$K_v\left(H_i\right)=q_{\mathrm{\∞}}*\sqrt{\frac{1000mbar}{\mathrm{\Δ}p}*\frac{\mathrm{\δ}}{1000kg/m^3}}---\left(2\right)$

在此为了确定流导关于打开位置H_i的函数Kv(H)，在确定全部的流导Kv(H_i)之后，通过借助相应的流导Kv(H_i)确定补偿曲线，确定流导关于比例阀的打开位置的函数。补偿曲线例如能够通过线性回归、最小二乘法、拟合算法或其他已知的用于通过测量值确定补偿曲线的方法来确定。所述确定和计算针对打开位置H_i的不同的离散值执行。

作为补偿曲线例如能够使用六阶多项式，因此如例如在图2中示出的那样，在图2中关于比例阀的相应的打开位置绘制出流导。在图2中，为了确定补偿曲线，使用打开位置从0至2mm的第一值域和打开位置从2mm至6mm的第二值域。在此，为了构成Kv值2关于比例阀的打开位置H的曲线，相应地，利用六阶多项式将第一值域中的离散值20和第二值域中的离散值22来构成补偿曲线。

对于比例阀的特定的冲程H，因此，例如作为流导Kv的补偿曲线得出：

Kv(H)＝c₆*H⁶+c₅*H⁵+c₄*H⁴+c₃*H³+c₂*H²+c₁*H+c₇(3)

其中c₁至c₇是用于使函数匹配于测量值的相应的系数。

随后，通过确定补偿函数，也能够在灌装时考虑打开位置的全部中间值。借此，对于稳态，能够针对每个打开位置计算相应的体积流：

$q_{\mathrm{\∞}}\left(H\right)=K_v\left(H\right)*\sqrt{\frac{\mathrm{\Δ}p}{1000mbar}*\frac{1000kg/m^3}{\mathrm{\δ}}}---\left(4\right)$

然而，在此要注意的是，比例阀的针对每个打开位置的流导的所述函数Kv(H)为在稳态中的、即在打开位置保持恒定和较长时间的等待之后的相应的体积流。在将比例阀打开、关闭或从一个打开位置移动到另一个打开位置时，相反地，仍有其他的动态影响起作用。

为了观察动态影响，首先类似于电子元件的领域，其中参照在下表中提到的电学-机械学的类比：

电学考虑	机械学考虑
		欧姆电阻	Kv值
电压	压差
		电流	体积流
电感	加速质量

在图3中示意地示出用于比例阀的电模型的等价电路图。电阻Rp1-n在此相应于可预选的电阻，所述电阻相应于流导Kv并且所述电阻根据比例阀的特性能够通过打开或关闭并联的电阻的相应的开关而改变。

电压U所提供的电流在此相应于压差，所述压差为液体提供相应的压力。电流I相应于体积流并且电感L相应于加速质量。

所述电回路的动态性能能够经由网孔方程来示出，网孔方程为一阶非齐次微分方程：

$u\left(t\right)=Rp*i\left(t\right)+L*\frac{di\left(t\right)}{dt}---\left(5\right)$

为所述一阶非齐次微分方程对上升的电阻值、即连续接入的Rp1-n求解：

$i\left(t\right)=i_{\mathrm{\∞}}+(i_0-i_{\mathrm{\∞}})*e^{-\frac{t}{\mathrm{\τ}}}$

其中 $\mathrm{\τ}=\frac{L}{R_p}$

其中 $i_{\mathrm{\∞}}=\frac{U}{R_p}$

其中i₀＝稳态过程开始时的电流。

当然，要注意的是，所述稳态过程通过持续改变的Rp始终由新的稳态过程中断和替代。

网孔方程的类似的求解能够针对下降的电阻值、即连续断开的Rp1-n为：

$i\left(t\right)=i_0+(i_{\mathrm{\∞}}-i_0)*(1-e^{-\frac{t}{\mathrm{\τ}}})$

其中 $\mathrm{\τ}=\frac{L}{R_p}$

其中 $i_{\mathrm{\∞}}=\frac{U}{R_p}$

其中i₀＝稳态过程开始时的电流。

当然，要注意的是，所述稳态过程也通过连续改变的Rp始终由新的稳态过程中断和替代。

电学图能够转换成机械图，使得针对下降的冲程H(相应于上升的电阻值)得到下述关系：

$q\left(t\right)=q_{\mathrm{\∞}}+(q_0-q_{\mathrm{\∞}})*e^{-\frac{\mathrm{\Δ}t}{\mathrm{\τ}}}$

其中τ＝K_v(H)*m

其中 $q_{\mathrm{\∞}}=K_v\left(H\right)*\sqrt{\frac{\mathrm{\Δ}p}{1000mbar}*\frac{1000kg/m^3}{\mathrm{\δ}}}$

其中q₀＝稳态过程开始时的体积流

其中m＝常数。

针对上升的冲程H(相应于下降的电阻值)得到下述关系：

$q\left(t\right)=q_0+(q_{\mathrm{\∞}}-q_0)*(1-e^{-\frac{\mathrm{\Δ}t}{\mathrm{\τ}}})$

其中τ＝K_v(H)*m

其中 $q_{\mathrm{\∞}}=K_v\left(H\right)*\sqrt{\frac{\mathrm{\Δ}p}{1000mbar}*\frac{1000kg/m^3}{\mathrm{\δ}}}$

其中q₀＝稳态过程开始时的体积流

其中m＝常数。

所述公式分别适用于打开位置的限定的递增的改变。如果打开位置在稳态过程期间仍更新，那么所述稳态过程由具有新的参数的新的稳态过程替代。

对于体积流1的在图1中示出的曲线，现在根据比例阀的具有上述公式的所基于的打开曲线并且基于所测量的流导，作为模拟的体积流3示出体积流1的总变化曲线，如从图4中得出的那样。

相应地，马上可见，所测量的体积流1与模拟的体积流3几乎相同地一致。相应地，在已知填充产品的压差、密度以及流导的情况下，模拟的体积流3能够替代在填充工作期间对体积流1的持续测量。

因此，在使用所提出的方法时，能够放弃用于基于所测量的体积流调节填充过程的测量元件。更确切地说，因此，能够以简单的方式在计算模拟的体积流3之后直接经由相应确定的打开曲线来控制比例阀，并且实现期望的填充体积。替代调节装置，因此能够使用控制装置。

为了确定导入到要填充的容器中的填充体积，因此将模拟的体积流曲线3积分。

现在，仍考虑填充过程结束时的特殊情况。如已经在开始讨论的那样，关闭曲线在比例阀的情况下相对扩展并且关闭过程能够延续至500毫秒。因此，体积流也由于其惯性仅慢地关断，使得相应地，得到要注意的惯性量，所述惯性量在计算总填充体积时必须考虑。

在图5中，在此在预设的关闭曲线40的范围中关于时间t示出比例阀的打开位置4的曲线。在此可见，打开位置4的值H_i在示出的实施例中是离散的，因为比例阀由步进马达驱动。

同时，在图5中也示出所测量的体积流1的曲线，所述曲线在关闭比例阀时得到。

基于在上文中描述的用于针对预设的打开曲线确定模拟的体积流的方法，与此类似地，也可针对预设的关闭曲线40、即比例阀在关闭时的打开位置的曲线H(t)来计算体积流。通过将体积流关于整个关闭曲线积分，因此，确定总惯性量体积。

在图6中也示出借助于上述方法模拟的体积流3。得出，在此在预设的关闭曲线期间对惯性量的体积流3的模拟再次与惯性量的体积流1的所测量的曲线一致。相应地，通过预计惯性量体积流，以所述方式正确地确定开始经过关断曲线的时刻或准确的关断时刻，使得能够放弃经由测量元件、例如称重单元或流量计对填充过程的调节。因此，在此能够放弃调节装置，并且替代于此使用控制装置。

但是，根据在图7中示出的变型形式，也能够在下述构造中使用该方法，其中每个比例阀都配设有测量单元，例如流量计或称重单元。因此，在所测量的体积流q的静态液位16的情况下，确定比例阀在该体积流下的具体的流导Kv，并且随后从中确定在经过关断曲线18期间的体积流。因此，随后准确地确定关断时刻，即开始经过关断曲线的时刻。

计算尽可能仅地在推测的关断时刻附近执行，以便尽可能在随后在惯性量中实际也出现的条件下执行惯性量体积的计算，例如在前置容器的液位、相应的容器压力或产品温度下，所述产品温度然后又影响填充产品的粘度。

详细地，为了计算惯性量执行下述步骤，其中计算优选在下述时刻进行，在所述时刻，比例阀已经达到最大的体积流并且仍存在至填充终点的足够的时间：

1.根据马达加速度和最大的马达速度来确定运动的持续时间，以确定关闭曲线H(t)；

2.在平台16的区域中根据Kv(H)和当前的体积流q确定存在的静态液位。

静态液位在计算期间需要用于连续地计算q_∞

3.根据运动变化与时间t相关地模拟(计算)打开位置H的递增上升

4.在新的打开位置中计算Kv(H)

5.借助Kv(H)计算q_∞和τ

6.计算q(t)

7.如果运动持续时间t结束，则结束计算或者跳转至3.。

通过计算惯性量，在容器中的填充产品液位波动的情况下以及在容器中的压力波动的情况下以及在温度波动的情况下能够实现较高的精度。在此，已经优化地填充第一容器并且能够放弃借助测量元件调节惯性量。

在图8中调节装置，所述调节装置利用针对比例阀的给出的打开位置H经由Kv模型确定的计算的体积流q(t)，其中Kv模型也在该实施例中替代测量元件。

期望体积流50作为引导变量预设给例如构成为PID调节器的调节装置。期望体积流50也能够为期望体积流曲线q_期望(t)，即在时间变化期间改变的体积流，所述体积流应流入到要填充的容器中。

经由PID调节器，相应地，以所述内容为基础，确定期望打开位置H_期望，所述期望打开位置被作为期望打开位置52传递给比例阀的致动器。比例阀基于所述控制指令打开并且将其实际打开位置H_实际作为实际打开位置54作为打开位置传递给Kv计算模型。由于比例阀的惯性，实际打开位置54和期望打开位置52能够重合。

Kv模型基于实际打开位置H_实际将所计算的实际体积流q_实际计算作为所计算的实际体积流56计算，所述实际体积流被作为调节变量再次输送给调节装置并且与期望体积流q_期望的引导变量进行比较。相应地，基于实际打开位置H_实际确定调节变量q_实际计算，所述调节变量然后用于调节期望打开位置H_期望。与常规的调节装置相反地，以所述方式能够放弃用于确定调节变量、即实际体积流的测量元件。更确切地说通过Kv模型替代测量元件。

如在上文中已经讨论和示出的，经由Kv模型，能够在特定的打开位置以好的准确性确定实际体积流。因此，所计算的实际体积流q_{实际计 算}尽可能地相当于实际穿流比例阀的实际体积流q_实际，所述实际体积流能够作为实际体积流58测量。

只要可用，在各个实施例中示出的全部单独的特征能够彼此组合和/或交换，而不脱离本发明的范围。

附图标记列表

1测量的体积流

10打开过程

12平台

14打开斜坡

16高的体积流的平台

18关闭曲线

2流导Kv

20第一值域

22第二值域

3模拟的体积流

4打开位置

40关闭曲线

50期望体积流

52期望打开位置

54实际打开位置

56计算的实际体积流

58实际体积流

t时间

H打开位置

q体积流。

Claims (12)

1.一种用于借助于比例阀用填充产品填充容器的方法，包括下述步骤：

-针对所述比例阀的预设的打开曲线(H(t))确定体积流的函数(q(t))；

-基于体积流的函数(q(t))控制容器的填充。

2.一种用于借助于比例阀用填充产品填充容器的方法，包括下述步骤：

-针对所述比例阀的预设的打开曲线(H(t))确定体积流的函数(q(t))；

-基于针对所述比例阀的实际打开位置(H_实际)确定的体积流的函数(q(t))，计算所计算的实际体积流(q_实际计算)；

-借助作为引导变量的期望体积流曲线(q_期望(t))和作为调节变量的所计算的实际体积流(q_实际计算)，对容器的填充进行调节。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，为了确定体积流的函数(q(t))，针对所述比例阀的每个打开位置(H)确定所述比例阀的流导(Kv)的函数(Kv(H))，并且通过下式确定稳态下的体积流q_∞(H)：

其中Δp是压差并且δ是穿流所述比例阀的介质的密度。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，针对每个打开位置(H)确定所述比例阀的流导的函数(Kv(H))通过之前在离散的打开位置(H)中测量流导(Kv)并且根据离散值确定流导的函数(Kv(H))、优选地通过确定补偿函数来确定。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，流导的函数(Kv(H))通过回归分析、最小二乘法、拟合或确定补偿多项式、优选六阶补偿多项式来匹配于离散值。

6.根据权利要求4或5所述的方法，其特征在于，为了测量打开位置(H)上的流导(Kv)，确定穿流所述比例阀的介质的体积流(q)、压差(Δp)和密度(δ)，并且流导如下计算：

。

7.根据权利要求3至6中任一项所述的方法，其特征在于，所述压差(Δp)经由前置容器的容器底部中的压力传感器和静态高度直至阀出口的加和、经由前置容器中的液位传感器和静态高度直至阀出口的加和，和/或经由直接在填充机构的出口上的压力传感器来确定。

8.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，体积流(q(t))针对所述比例阀的预设的打开曲线(H(t))通过对机械网孔方程求解来确定并且优选地对于下降的打开位置(H(t))通过

其中τ＝K_v(H)*m

其中

其中q₀＝稳态过程开始时的体积流并且

其中m＝常数，来求解；

并且对于上升的打开位置(H(t))通过

其中τ＝K_v(H)*m

其中

其中q₀＝稳态过程开始时的体积流并且

其中m＝常数，

来求解。

9.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在确定体积流的函数(q(t))之后，根据所述函数控制全部后面的填充过程，或者为每次新的填充基于流导的函数(Kv(H))重新计算体积流的函数(q(t))。

10.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，针对预设的关闭曲线(H(t))，在填充过程结束时，计算体积流(q(t))并且通过关于体积流的积分计算惯性量体积，并且在确定经过所述关闭曲线的时刻时考虑所述惯性量体积。

11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，在预计的填充终点之前为每个填充过程计算惯性量体积。

12.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，填充产品的总填充体积通过在填充过程期间对体积流的函数(q(t))的积分确定并且以此为基础确定填充终点。