DE10008426B4

DE10008426B4 - System sowie Verfahren zum Füllen von Behältern mit einem flüssigen Füllgut

Info

Publication number: DE10008426B4
Application number: DE10008426A
Authority: DE
Inventors: Ludwig 55543 Clüsserath; Manfred 55559 Härtel
Original assignee: KHS GmbH
Current assignee: KHS GmbH
Priority date: 2000-02-23
Filing date: 2000-02-23
Publication date: 2011-07-28
Anticipated expiration: 2020-02-24
Also published as: EP1127835A1; US20010045242A1; ES2190937T3; US6474368B2; EP1127835B1; DE10008426A1; DE50001324D1; JP2001261096A; BR0100648A

Abstract

System zum Füllen von Flaschen, Dosen oder dergleichen Behältern (2) mit einem flüssigen Füllgut, mit mehreren Füllpositionen, die jeweils ein Füllelement (4) aufweisen, an welchem der jeweilige Behälter (2) zumindest während eines Teils des Füllprozesses mit seiner Behältermündung in Dichtlage anliegt und über welches der Innenraum des Behälters während des Füllprozesses in wenigstens einem Prozess-Schritt mit wenigstens einem Prozessdruck beaufschlagt wird, wobei an jedem Füllelement (4) wenigstens ein Drucksensor (25) vorgesehen ist, der während des Füllprozesses den Druck im Innenraum des mit dem Füllelement (4) verbundenen Behälters (2) erfasst und ein diesem Druck entsprechendes elektrisches Signal an eine für sämtliche Füllelemente (4) gemeinsame, den Druckverlauf während des Füllprozesses an jedem Füllelement individuell auswertende Elektronik (26) liefert.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein System gemäss Patentanspruch 1 sowie auf ein Verfahren gemäss Patentanspruch 14.
Zum Füllen von Flaschen, Dosen oder dergleichen Behältern mit einem flüssigen Füllgut, insbesondere auch mit Getränken sind Systeme oder Füllmaschinen, speziell auch solche umlaufender Bauart bekannt, die am Umfang eines um eine vertikale Maschinenachse umlaufenden Rotors eine Vielzahl von Füllelementen aufweisen. An diesen sind die zu füllenden Behälter zumindest bei einer Druckfüllung mit Hilfe eines Behälterträgers in Dichtlage mit der Behältermündung angepresst. Der Füllprozess umfasst dann in bekannter Weise eine Vielzahl von zeitlich aufeinander folgenden Prozess- oder Verfahrens-Schritten, insbesondere auch solche, die dem eigentlichen Füllen vorausgehen, wie z. B. Evakuieren und Spülen des Behälterinnenraumes usw.. Aus JP 07267297 A ist ein Füllsystem bekannt, bei welchem Drucksensoren vorgesehen sind, die während des Füllprozesses den Druck im Innenraum des mit dem Füllelement verbundenen Behälters erfassen und ein entsprechendes elektrisches Signal liefern. Dieses Signal wird an eine für sämtliche Füllelemente gemeinsame Elektronik geliefert, um eine Nachlaufzeit zur Füllhöheneinstellung zu regulieren.
Die Qualität des Füllprozesses und damit auch die Haltbarkeit des Produktes, d. h. des in die Behälter abgefüllten Füllgutes hängen entscheidend von der einwandfreien Arbeitsweise der Füllelemente einer Füllmaschine ab.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein System und ein Verfahren aufzuzeigen, mit dem in einfacher Weise eine Überwachung der Füllelemente, aber auch eine optimale Steuerung des Füllprozesses möglich ist.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist ein System entsprechend dem Patentanspruch 1 und ein Verfahren entsprechend dem Patentanspruch 14 ausgebildet.
Bei der Erfindung wird der tatsächliche Druckverlauf (Istdruckverlauf – Istwert) an jedem Füllelement individuell erfasst und von einer Elektronik individuell ausgewertet. Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass allein aus dem gemessenen Druckverlauf die Funktionstüchtigkeit eines jeden Füllelementes einer Füllmaschine überwacht und ein evtl. Fehlverhalten bereits frühzeitig, d. h. bereits vor einer Beeinträchtigung der Qualität des Produktes festgestellt werden kann. Diese Diagnose wird dann durch ständigen Vergleich des Istdruckverlaufs (Istwert) mit einem Solldruckverlauf (Sollwert) erstellt.
Das erfindungsgemäße System gestattet es aber auch, die einzelnen Verfahrensschritte so zu korrigieren, dass der Istwert möglichst dem Sollwert des betreffenden Verfahrensschritts entspricht. Diese Korrektur erfolgt bevorzugt und in besonders einfacher Weise durch eine entsprechende Änderung der Zeitdauer des jeweiligen Verfahrensschritts. Eine Steuerung bzw. Regelung anderer Parameter der Prozess-Schritte (z. B. des Drucks), die nur mit hohem Aufwand möglich wäre, ist vermieden.
Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Figuren an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Es zeigen:
1 in sehr vereinfachter schematischer Darstellung und in Draufsicht eine Füllmaschine gemäß der Erfindung;
2 in vereinfachter Darstellung ein Füllelement der Füllmaschine der 1;
3 in einer Graphik den Solldruckverlauf an einem der Füllelemente der Füllmaschine der 1.
Die in der 1 allgemein mit 1 bezeichnete Füllmaschine diens zum Füllen von Behältern, nämlich von Flaschen 2 mit einem flüssigen Füllgut in Form eines Getränkes. Die Füllmaschine 1 ist eine solche umlaufender Bauart, d. h. sie besitzt in der dem Fachmann bekannten Weise an einem um eine vertikale Maschinenachse umlaufenden Rotor 3 in gleichmäßigen Winkelabständen verteilt eine Vielzahl von Füllstellen, die jeweils von einem Füllelement 4 mit einem Behälterträger 5 gebildet sind. Die über einen Transporteur 6 zugeführten Flaschen 2 werden den einzelnen Füllstellen 4/5 über einen Flascheneinlauf 7 zugeführt und die gefüllten Flaschen 2 werden an einem Flaschenauslauf 8 den Füllstellen 4/5 entnommen und an den Transporteur 6 übergeben. Der Rotor 3 ist in Richtung des Pfeiles A der 1 umlaufend angetrieben.
Zwischen dem Flascheneinlauf 7 und dem Flaschenauslauf 8 erfolgt der Füllprozess der jeweils an ein Füllelement 4 angehobenen und in Dichtlage mit diesem Füllelement befindlichen Flaschen 2 in mehreren Prozess-Schritten, und zwar bei der dargestellten Ausführungsform entsprechend der 3 in elf Schritten. In dieser Figur ist der Druckverlauf (Solldruckverlauf) des in der jeweiligen Flasche 2 beim Füllprozess angestrebten Drucks in Abhängigkeit von der Zeit wiedergegeben, und zwar als Differenzdruck gegenüber dem Atmosphärendruck p0.
Im Einzelnen umfasst der Füllprozess also folgende Schritte: – Erstes Evakuieren der jeweiligen Flasche 2 vom Umgebungsdruck auf einen Druck p1 während einer Zeitdauer (Behandlungsdauer) t1, – erstes Spülen mit Inert-Gas oder CO2-Gas mit einem Anstieg des Drucks auf einen Wert p2 unterhalb des Umgebungsdruckes während einer Zeitdauer (Behandlungsdauer) t2, – zweites Evakuieren auf einen Druck p3 unterhalb des Druckes p2 während einer Zeitdauer (Behandlungsdauer) t3, – zweites Spülen mit Inert-Gas oder CO2-Gas mit einem Druckanstieg auf den Druck p4 (weiterhin unterhalb des Atmosphärendrucks) während einer Zeitdauer (Behandlungsdauer) t4, – drittes Evakuieren auf einen Druck p5 gleich oder etwa gleich den Druck p1 während einer Zeitdauer (Behandlungsdauer) t5, – Vorspannen auf den Vorspanndruck p6 deutlich über dem Atmosphärendruck während einer Zeitdauer (Behandlungsdauer) t6, – Einleiten eines Schnellfüllens bei im wesentlich gleichbleibenden Druck über eine Zeitdauer t7; – Einleiten einer Langsamfüllphase bei anfänglichem geringen Druckanstieg auf den Druck p7 und bei dann im wesentlichen gleichbleibendem Druck über eine Zeitdauer t8, – Einleiten einer Vorentlastung über eine Zeitdauer t9 bei auf den Wert p9 sinkendem Druck; – Einleiten einer Beruhigungsphase bei im wesentlich gleichbleibendem Druck p9 über eine Zeitdauer t10 und – Restentlastung über eine Zeitdauer t11 bei auf den Umgebungsdruck p0 absinkendem Druck.
Ein Großteil der vorbeschriebenen Prozess-Schritte ist zeitgesteuert. Einzelne Prozess-Schritte, nämlich die Beendigung des Langsamfüllens und z. B. der Übergang zwischen dem Schnellfüllen und dem Langsamfüllen sind auch durch einen Sensor gesteuert.
In der 2 ist eines der am Rotor 3 vorgesehenen Füllelemente 4 näher im Detail wiedergegeben, und zwar als füllrohrloses Füllelement. Im Gehäuse 9 dieses Füllelementes ist zunächst der Flüssigkeitskanal 10 ausgebildet, in welchem u. a. das Flüssigkeitsventil 11 angeordnet ist, welches durch eine nicht dargestellte Betätigungseinrichtung zum Einleiten des Schnellfüllens geöffnet und am Ende des Langsamfüllens geschlossen wird und in der 2 in seiner geöffneten Stellung wiedergegeben ist.
Der Flüssigkeitskanal 10 ist mit einem am Rotor 3 vorgesehenen Ringkessel 12 bzw. mit einem dortigen, von dem Füllgut eingenommenen Füllgutraum 13 verbunden. Oberhalb des Füllgutraums 13 ist im Ringkessel 12 ein Gasraum 14 für ein unter Druck stehende Inert-Gas, beispielsweise CO2-Gas gebildet. Der Füllgutraum 13 wird über eine Leitung 15 mit dem flüssigen Füllgut versorgt, und zwar derart, dass das Niveau N des Füllgutspiegels in dem Ringkessel 12 auf einen vorgegebenen oder vorgewählten Wert eingeregelt ist. Der Gasraum 14 wird über eine Spanngasleitung 16 mit dem unter Druck stehenden Inert-Gas (CO2-Gas) versorgt, und zwar über eine Druckregelung in der Weise, dass der Druck im Gasraum 14 konstant oder im wesentlichen konstant ist oder in etwa den Druck p7 entspricht.
Für die einzelnen Behandlungs- oder Füllphasen sind am Rotor 3 bei der dargestellten Ausführungsform für sämtliche Füllelemente 4 gemeinsam noch vorgesehen: – Ein Spanngas-Ringkanal 17, der über eine Leitung 18 mit dem Gasraum 14 in Verbindung steht, – ein erster Rückgas-Ringkanal 19, der für die Vorentlastung dient und in dem ein dem Vorentlastungsdruck entsprechender Druck p9 eingeregelt ist, – ein zweiter Rückgasringkanal 20, der für das Restentlasten mit der Atmosphäre in Verbindung steht sowie – ein Vakuum-Ringkanal 21, der mit einer nicht dargestellten Vakuumquelle verbunden ist.
Jedes Füllelement 4 besitzt ein Rückgasrohr 22, welches bei am Füllelement 4 angesetzter Flasche 2 mit seinem unteren, offenen Ende in den Innenraum der jeweiligen Flasche 2 und mit seinem oberen, offenen Ende in einen im Gehäuse 9 ausgebildeten Gaskanal 23 mündet, der Bestandteil vom im Gehäuse 3 ausgebildeten Gaswegen ist. Diese sind über eine an jedem Füllelement 4 vorgesehene, individuell steuerbare Steuerventileinrichtung 24 derart steuerbar, dass der Innenraum der jeweiligen, am Füllelement 4 in Dichtlage vorgesehenen Flasche 2 für die einzelnen Behandlungsschritte u. a. mit dem dem jeweiligen Behandlungs- oder Prozess-Schritt entsprechenden Ringkanal 17, 19, 20 bzw. 21 verbunden ist, und zwar derart, dass sich bei ordnungsgemäß arbeitendem Füllelement 4 der in der 3 wiedergegebene Solldruckverlauf während des Füllens ergibt.
Im Gaskanal 23 ist ein Drucksensor 25 vorgesehen, der über das Rückgasrohr 22 ständig den im Innenraum der am Füllelement 4 vorgesehenen Flasche 2 erfasst und den entsprechenden Messwert an eine für sämtliche Füllelemente 4 bzw. deren Drucksensoren 25 gemeinsame Elektronik 26 liefert, die vorzugsweise rechnergestützt bzw. von einem Rechner gebildet ist.
Mit den Drucksensoren 25 und der Elektronik 26 besteht zum einen die Möglichkeit einer Überwachung und/oder Diagnose der einzelnen Füllelemente 4 bei laufender Maschine, d. h. ein evtl. Fehlverhalten einzelner Füllelemente wird frühzeitig erkannt, um ggf. Gegenmaßnahmen einzuleiten. Mit den Drucksensoren 25 und der gemeinsamen Elektronik 26 ist aber auch eine automatische, füllgutspezifische Regelung des Füllprozesses möglich.
Überwachung und/oder Diagnose der Füllelemente 4
Diesem Diagnoseverfahren liegt die Erkenntnis zugrunde, dass allein durch die Überwachung des Istdruckverlaufs mittels der Drucksensoren 25 und durch Vergleich dieses an dem jeweiligen Füllelement 4 gemessenen Druckverlaufs mit einem Solldruckverlauf eventuelle Fehler in einzelnen Füllelementen 4 bei laufender Füllmaschine 1 frühzeitig erkennbar sind.
Der Solldruckverlauf, der in der 3 mit 27 bezeichnet ist, ist in einem Speicher der Elektronik 26 abgelegt, und zwar zusammen mit einem engeren Toleranzbereich, der durch die beiden der Kurve 27 näher liegenden Kurven 27' und 27'' definiert ist, sowie zusammen mit einem breiteren Toleranzbereich, der durch die beiden außen liegenden Kurven 27''' und 27'''' definiert ist. Die Bandbreite des engeren Toleranzbereichs (Kurven 27' und 27'') ist so gewählt, dass dann, wenn der Istdruckverlauf vollständig innerhalb dieser Bandbreite liegt, qualitativ voll akzeptable Füllergebnisse erreicht werden, wobei die Elektronik 26 allerdings bereits bei Abweichungen innerhalb dieses engeren Toleranzbereichs eine Fehlermeldung absetzt, die die mögliche Fehlerursache und auch eine genaue Identifikation des jeweiligen Füllelementes 4 enthält, beispielsweise dessen laufende Nummer am Rotor 3 enthält. Die Fehlerursache analysiert die Elektronik 26 aus der Position, an der der Druck an dem betreffenden Füllelement 4 von der Sollkennlinie bzw. vom Solldruckverlauf 27 abweicht. Fehler, die innerhalb des von den Kurven 27' und 27'' definierten engeren Toleranzbereiches auftreten, liegen auf jeden Fall noch innerhalb der Qualitätsmaßstäbe, die für ein verkaufsfähiges Produkt ausreichen. Eine entsprechende Fehlermeldung kann aber im Rahmen einer vorbeugenden Wartung genutzt werden, um den entsprechenden Fehler bereits im Vorfeld, d. h. bevor eine Beeinträchtigung der Abfüllqualität auftritt, abzustellen.
Überschreitet der an einem Füllelement 4 durch den dortigen Drucksensor 25 erfasste Istdruckverlauf zu einem beliebigen Zeitpunkt den breiteren Toleranzbereich, der durch die Kurven 27''' und 27'''' definiert ist, so entspricht die Qualität nicht mehr den Maßstäben eines verkaufsfähigen Produktes. Von der Elektronik 26 wird das fehlerhafte Füllelement 4 erfasst und dann die Flasche 2 des betreffenden Füllelementes gesteuert durch die Elektronik 26 an einem nicht dargestellten Ausgleitsystem aussortiert oder aber bei einem gravierenden Fehler die Füllmaschine 1 vollständig angehalten.
Durch die abgesetzte Fehlermeldung mit genauer Definition des fehlerhaften Füllelementes und der möglichen Fehlerursache ist es dem Wartungspersonal möglich, den entsprechenden Fehler schnell zu beseitigen. Insbesondere dann, wenn keine gravierenden Abweichungen von der Sollkennlinie 27 vorliegen, ist es auch möglich, über die Elektronik 26 das betreffende Füllelement bzw. einzelne Behandlungs- oder Prozess-Schritte an diesem Füllelement 4 so zu steuern, dass aufgetretene Fehler zumindest in ihrer Wirkung korrigiert werden, und zwar durch entsprechende Änderung der Behandlungszeiten einzelner Verfahrensschritte.
Durch eine solche Berichtigungs- oder Korrekturmaßnahme besteht die Möglichkeit, ein Füllelement innerhalb einer noch zulässigen Toleranz mit korrekten Füllergebnissen zu halten. Wird z. B. während der Vorspannzeit t6 an einem Füllelement 4 der erforderliche Füll- oder Vorspanndruck p6 nicht ganz erreicht, so kann die Elektronik 26 bei dem nächsten Füllprozess die Vorspannzeit t6 entsprechend verlängern. Mit dieser Korrektur der Behandlungszeiten können Füllelemente 4 mit leichten Defekten bis zur nächsten routinemäßigen Wartung der gesamten Füllmaschine mit qualitativ akzeptablen Füllergebnissen verwendet werden.
Das beschriebene Diagnosesystem bzw. die Elektronik 26 enthält selbstverständlich auch die Möglichkeit, sämtliche, relevanten Daten, insbesondere auch den von den Drucksensoren 25 gelieferten Daten aufzuzeichnen, so dass diese dann später datentechnisch verarbeitet und ausgewertet werden können.
Es versteht sich, dass der Solldruckverlauf 27 sowie auch dem der engeren Toleranzbereich (Kurven 27' und 27'') und dem weiteren Toleranzbereich (Kurven 27''' und 27'''') entsprechenden Daten und Werte jeweils für unterschiedliche Behandlungs- oder Füllprozesse und für unterschiedliche Füll-Parameter, wie Füllgutsorte, CO2-Gehalt, Abfülltemperatur, Abfüllvolumen, Leervolumen der Behälter, Füllhöhe usw. gesondert abgelegt sind.
Der jeweilige Solldruckverlauf 27 mit den Toleranzbereichen kann in die Elektronik 26 durch entsprechende Dateneingabe eingelesen werden. Vorzugsweise errechnet aber die Elektronik 26 zu Beginn einer Produktion aus den von den Drucksensoren 25 gelieferten Daten eine Druckverlaufkennlinie, die sich aus den gemittelten Werten einer bestimmten Anzahl von Füllungen an den Füllelementen 4 der Füllmaschine 1 errechnet. Diese Druckverlaufkennlinie wird dann als Solldruckverlauf 27 weiter verwendet.
Automatische Parametrierung und Steuerung des Füllprozesses
Das von den Drucksensoren 25 und der gemeinsamen Elektronik 26 gebildete elektronische Diagnosesystem kann auch zur Parametrierung und Steuerung des Füllprozesses in Abhängigkeit von Füllparameter verwendet werden. Diese Füllparameter sind beispielsweise: – Art des Füllgutes bzw. Getränkesorte – CO2-Gehalt, – Abfülltemperatur, – Abfüllvolumen – Leervolumen des betreffenden Behälters bzw. betreffenden Flasche – Füllhöhe – Füllverfahren (z. B. drucklose Füllung, Druckfüllung, einmaliges oder mehrmaliges Evakuieren mit Inert-Gas, Zwischenspülen, Dampfbehandlung usw.).
Die vorgenannten Parameter bedingen nicht nur u. a. in ihrer Anzahl und/oder Art unterschiedliche Verfahrensschritte, sondern insbesondere auch eine bestimmte Zeitdauer und einen bestimmten Druckverlauf im jeweiligen Verfahrensschritt. Der Verfahrensablauf ist für das jeweilige Füllverfahren im Speicher der Elektronik 26 hinterlegt. Hinterlegt sind weiterhin die von dem jeweiligen Füllgut bzw. Getränk und den zu füllenden Behältern 2 abhängigen Parameter und Kennlinien, aus denen die einzelnen Prozessdrücke, deren zeitlicher Verlauf, die Behandlungszeiten usw. für die jeweiligen Verfahrensabschnitte errechnet werden.
Derartige Kennlinien sind z. B. – die Evakuierungszeit t1 oder t3 in Abhängigkeit von dem Volumen der zu füllenden Flaschen 2, – die Vorspannzeit t6 in Abhängigkeit vom Fülldruck p7 und dem Volumen der zu füllenden Flaschen 2, – die Entlastungszeit in Abhängigkeit vom Volumen des Gasraumes innerhalb der gefüllten Flasche 2 oberhalb des Füllgutspiegels, vom Ausgangsdruck und vom Durchmesser der in den Füllelementen 4 vorhandenen Entlastungsdüsen, – der Fülldruck in Abhängigkeit von dem jeweiligen Füllgut (Getränk), dem CO2-Gehalt und der Abfülltemperatur, – der Rückgas- und Vorentlastungsdruck in Abhängigkeit vom Füllgut (Getränk, CO2-Gehalt und Abfülltemperatur).
Von einem Bediener würden dann beispielsweise für eine Abfüllpartie folgende Daten eingegeben: Getränk: Bier CO2-Gehalt: 5,5 g/l Abfülltemperatur: 12°C Flascheninhalt: 0,5 Liter Füllhöhe: 50 mm.
Grundsätzlich kann die Steuerung auch so ausgebildet sein, dass die Elektronik 26 bei Eingabe einer Füllgutart bzw. Getränkesorte ein Füllverfahren mit einem für diese Getränkesorte optimalen Verfahrensablauf auswählt oder vorschlägt.
Aus den vorgenannten fünf Werten kann die Elektronik 26 dann mit Hilfe der gespeicherten Daten alle für die Füllung notwendigen Einstellungen für die einzelnen Verfahrensschritte vornehmen, nämlich

– Zeitdauer – Erstes Evakuieren
– Zeitdauer – Erstes Spülen
– Zeitdauer – Zweiten Evakuieren
– Zeitdauer – Zweites Spülen
– Zeitdauer – Drittes Evakuieren
– Zeitdauer – Teilvorspannen
– Zeitdauer – Vorspannen
– Zeitdauer – Vorentlasten
– Zeitdauer – Restentlasten
– Zeitdauer – Fülldruck
– Zeitdauer – Vorentlastungsdruck
– Niveau N des Füllgutes im Ringkessel 12.

Die Füllzeiten t7 und t8 ergeben sich sensorgesteuert aus der Füllhöhenmessung bzw. aus der Volumenmessung.
Die Steuerung erfolgt im Detail so, dass die Füllmaschine 1 den Füllbetrieb zunächst einmal mit Werten beginnt, die die Elektronik 20 aus abgelegten Prozessparametern unter Berücksichtigung der Einstellung durch den Bediener errechnet hat. Während des Betriebs vergleicht dann die Elektronik 26 die in den einzelnen Verfahrensschritten erreichten und von den Drucksensoren 25 erfassten Drücke mit den anzustrebenden Solldrücken (Solldruckverlauf). Bei Abweichungen zwischen einem Istwert und dem Sollwert führt die Elektronik 26 dann entsprechende Zeitkorrekturen durch, und zwar bis der optimale Füllprozess erreicht ist. Bei dieser automatischen Parametrierung des Verfahrensverlaufes des Füllprozesses sind somit keine Detailkenntnisse des Füllprozesses durch den Bediener erforderlich. Der Bediener muss lediglich die allgemein bekannten Getränke-Daten, einschließlich der Art und Größe der zu füllenden Behälter bzw. Flaschen eingeben.
Die Erfindung wurde voranstehend an einem Ausführungsbeispiel beschrieben. Es versteht sich, dass Änderungen sowie Abwandlungen möglich sind, ohne dass dadurch der der Erfindung zugrundeliegende Erfindungsgedanke verlassen wird.
Bezugszeichenliste

1: Füllmaschine
2: Flasche
3: Rotor
4: Füllelement
5: Behälterträger
6: Transporteur
7: Flascheneinlauf
8: Flaschenauslauf
9: Füllelementgehäuse
10: Flüssigkeitskanal
11: Flüssigkeitsventil
12: Ringkessel
13: Füllgutraum
14: Gasraum
15: Leitung
16: Spanngasleitung
17: Spanngasringkanal
18: Verbindungsleitung
19: erster Rückgasringkanal
20: zweiter Rückgasringkanal
21: Vakuum-Ringkanal
22: Rückgasrohr
23: Gaskanal
24: Steuerventileinrichtung
25: Drucksensor
26: Elektronik bzw. Rechner

Claims

System zum Füllen von Flaschen, Dosen oder dergleichen Behältern (2) mit einem flüssigen Füllgut, mit mehreren Füllpositionen, die jeweils ein Füllelement (4) aufweisen, an welchem der jeweilige Behälter (2) zumindest während eines Teils des Füllprozesses mit seiner Behältermündung in Dichtlage anliegt und über welches der Innenraum des Behälters während des Füllprozesses in wenigstens einem Prozess-Schritt mit wenigstens einem Prozessdruck beaufschlagt wird, wobei an jedem Füllelement (4) wenigstens ein Drucksensor (25) vorgesehen ist, der während des Füllprozesses den Druck im Innenraum des mit dem Füllelement (4) verbundenen Behälters (2) erfasst und ein diesem Druck entsprechendes elektrisches Signal an eine für sämtliche Füllelemente (4) gemeinsame, den Druckverlauf während des Füllprozesses an jedem Füllelement individuell auswertende Elektronik (26) liefert.
System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektronik eine rechnergestützte Elektronik oder ein Rechner ist.
System nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Drucksensoren (25) jeweils den zeitlichen Verlauf des Druckes während des Füllverfahrens für jedes Füllelement (4) individuell erfassen, und dass die Elektronik (26) diesen Istdruckverlauf mit einem Solldruckverlauf (27) bzw. den jeweiligen Istdruck mit dem sich aus dem Solldruckverlauf ergebenden zugehörigen Solldruck vergleicht, der füllgutspezifisch in einem Speicher der Elektronik (26) abgelegt ist.
System nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektronik (26) bei einer Differenz zwischen dem Istdruck und dem Sollwert (27), die größer ist als eine erste Toleranzgrenze (27', 27'') ein Fehlersignal liefert, welches zumindest eine Identifikation des betreffenden Füllelementes enthält.
System nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Differenz zwischen dem Istwert und dem Sollwert, die über einer vorgegebenen zweiten Toleranzgrenze (27''', 27'''') liegt, die Elektronik eine Fehlermeldung absetzt, die die Identifikation des betreffenden Füllelementes enthält und die ein Abschalten der Füllmaschine und/oder ein Ausschleusen des an dem betreffenden Füllelement befindlichen Behälters (2) bewirkt.
System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektronik (26) bei einer Differenz zwischen dem Sollwert und dem an einem Füllelement gemessenen Istwert ein Differenzsignal zur Korrektur des betreffenden Verfahrensschrittes, insbesondere zur Korrektur der Zeitdauer des Verfahrensschrittes erzeugt.
System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sollwert sowie die zugehörigen Toleranzgrenzen (27', 27''; 27''', 27'''') jeweils für unterschiedliche Füllgutarten spezifisch für den wenigstens einen Verfahrensschritt im Speicher der Elektronik (26) abgelegt sind.
System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für Füllverfahren mit einer Vielzahl von Verfahrensschritten der gesamte, gewünschte zeitliche Druckverlauf als Istwert im Speicher der Elektronik (26) abgelegt ist, und zwar zusammen mit den zugehörigen Toleranzgrenzen.
System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Füllmaschine eine solche umlaufender Bauart ist, bei der die Füllelemente (4) am Umfang eines um eine Maschinenachse umlaufenden Rotors vorgesehen sind.
System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der jeweilige Sollwert bzw. der entsprechende Solldruckverlauf bei jeder neuen Füllpartie dadurch gebildet wird, dass die Elektronik (26) zunächst aus den von den Drucksensoren (25) gelieferten Signalen eine Druckverlaufkennlinie errechnet, und zwar vorzugsweise durch Mittelung der Drucksignale, die unterschiedliche Füllelemente (4) jeweils bei sich entsprechenden Verfahrensschritten liefern.
System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektronik unter Berücksichtigung von eingestellten oder eingegebenen Füllgut- und/oder Behälter-Daten sowie unter Berücksichtigung von vorzugsweise im Speicher der Elektronik abgelegten getränke- und behälter-abhängigen Parametern den Solldruckverlauf ermittelt und/oder errechnet und aus dem Vergleich zwischen dem Solldruckverlauf und dem Istdruckverlauf ein den Füllprozess korrigierendes Signal oder eine Fehlermeldung erzeugt.
System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Drucksensor (25) jedes Füllelementes (4) an einem im Füllelement (4) ausgebildeten Gaskanal (23) vorgesehen ist, der mit dem Innenraum des am Füllelement (4) angesetzten Behälters (2) in Verbindung steht.
System nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Gaskanal (23), in dem der Drucksensor (25) angeordnet ist, der mit einem Rückgasrohr (22) des Füllelementes (4) in Verbindung stehende Rückgaskanal (23) ist.
Verfahren zum Füllen von Flaschen, Dosen oder dergleichen Behältern (2) mit einem flüssigen Füllgut, unter Verwendung mehrerer Füllpositionen, die jeweils ein Füllelement (4) aufweisen, an welchem der jeweilige Behälter (2) zumindest während eines Teils des Füllprozesses mit seiner Behältermündung in Dichtlage anliegt und über welches der Innenraum des Behälters während des Füllprozesses in wenigstens einem Prozess-Schritt mit wenigstens einem Prozessdruck beaufschlagt wird, dadurch gekennzeichnet, dass an jedem Füllelement (4) während des Füllprozesses der Druck im Innenraum des mit dem Füllelement (4) verbundenen Behälters (2) individuell erfasst wird, und dass den Drücken entsprechende elektrische Signale an eine für sämtliche Füllelemente (4) gemeinsame, den Druckverlauf während des Füllprozesses an jedem Füllelement individuell auswertende Elektronik (26) weitergeleitet werden.
Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils der zeitliche Verlauf des Druckes während des Füllverfahrens für jedes Füllelement (4) individuell erfasst wird, und dass die Elektronik (26) diesen Istdruckverlauf mit einem Solldruckverlauf (27) bzw. den jeweiligen Istdruck mit dem sich aus dem Solldruckverlauf ergebenden zugehörigen Solldruck vergleicht, der füllgutspezifisch in einem Speicher der Elektronik (26) abgelegt ist.
Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektronik (26) bei einer Differenz zwischen dem Istdruck und dem Sollwert (27), die größer ist als eine erste Toleranzgrenze (27', 27'') ein Fehlersignal liefert, welches zumindest eine Identifikation des betreffenden Füllelementes enthält.
Verfahren nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Differenz zwischen dem Istwert und dem Sollwert, die über einer vorgegebenen zweiten Toleranzgrenze (27''', 27'''') liegt, die Elektronik eine Fehlermeldung absetzt, die die Identifikation des betreffenden Füllelementes enthält und die ein Abschalten der Füllmaschine und/oder ein Ausschleusen des an dem betreffenden Füllelement befindlichen Behälters (2) bewirkt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektronik (26) bei einer Differenz zwischen dem Sollwert und dem an einem Füllelement gemessenen Istwert ein Differenzsignal zur Korrektur des betreffenden Verfahrensschrittes, insbesondere zur Korrektur der Zeitdauer des Verfahrensschrittes erzeugt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sollwert sowie die zugehörigen Toleranzgrenzen (27', 27''; 27''', 27'''') jeweils für unterschiedliche Füllgutarten spezifisch für den wenigstens einen Verfahrensschritt im Speicher der Elektronik (26) abgelegt sind.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für Füllverfahren mit einer Vielzahl von Verfahrensschritten der gesamte, gewünschte zeitliche Druckverlauf als Istwert im Speicher der Elektronik (26) abgelegt ist, und zwar zusammen mit den zugehörigen Toleranzgrenzen.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der jeweilige Sollwert bzw. der entsprechende Solldruckverlauf bei jeder neuen Füllpartie dadurch gebildet wird, dass die Elektronik (26) zunächst aus den von den Drucksensoren (25) gelieferten Signalen eine Druckverlaufkennlinie errechnet, und zwar vorzugsweise durch Mittelung der Drucksignale, die unterschiedliche Füllelemente (4) jeweils bei sich entsprechenden Verfahrensschritten liefern.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektronik unter Berücksichtigung von eingestellten oder eingegebenen Füllgut- und/oder Behälter-Daten sowie unter Berücksichtigung von vorzugsweise im Speicher der Elektronik abgelegten getränke- und behälter-abhängigen Parametern den Solldruckverlauf ermittelt und/oder errechnet und aus dem Vergleich zwischen dem Solldruckverlauf und dem Istdruckverlauf ein den Füllprozess korrigierendes Signal oder eine Fehlermeldung erzeugt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der jeweilige Druck in einem im Füllelement (4) ausgebildeten Gaskanal (23) gemessen wird, der mit dem Innenraum des am Füllelement (4) angesetzten Behälters (2) in Verbindung steht.