DE102009040496A1

DE102009040496A1 - Tube filling machine for filling viscous product in tube, has filling device comprising dosing pump for conveying product from storage container to dosing nozzle via product line and formed as rotary piston pump

Info

Publication number: DE102009040496A1
Application number: DE200910040496
Authority: DE
Inventors: Richard Dr. Christ
Original assignee: IWK Verpackungstechnik GmbH
Current assignee: IWK Verpackungstechnik GmbH
Priority date: 2009-09-08
Filing date: 2009-09-08
Publication date: 2011-03-10

Abstract

The machine has a filling device (10) for filling a viscous product in a tube (T) and comprising a storage container (11) for the product. The filling device has a dosing pump (13) for conveying the product from the container to a dosing nozzle (12) via a product line (14) and formed as a rotary piston pump. A low-pressure source is arranged downstream to the pump in a low-pressure line, and conveys the product from the container to the pump. The low-pressure line is branched off between the pump and the nozzle by the product line. An independent claim is also included for a method for controlling a dosing pump.

Description

Die Erfindung betrifft eine Tubenfüllmaschine mit einer Füllvorrichtung, mittels der ein Produkt in eine Tube einfüllbar ist, wobei die Füllvorrichtung einen Vorratsbehälter für das Produkt, eine Dosierdüse und eine Pumpe aufweist, mittels der das Produkt aus dem Vorratsbehälter über eine Produktleitung zur Dosierdüse förderbar ist. Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Steuerung einer Dosierpumpe, wie sie bei einer entsprechenden Tubenfüllmaschine zum Einsatz kommen kann.The invention relates to a tube filling machine with a filling device, by means of which a product in a tube can be filled, wherein the filling device comprises a reservoir for the product, a metering nozzle and a pump by means of which the product from the reservoir via a product line to the metering is conveyed. Moreover, the invention relates to a method for controlling a metering pump, as it can be used in a corresponding tube filling machine.

In einer Tubenfüllmaschine wird eine Tube mit einem viskosem Produkt befüllt. Eine Leertube wird in einen Tubenhalter eingesetzt und durchläuft in diesem verschiedene Arbeitsstationen, in denen die Tube gefüllt, verschlossen und überprüft wird. Die Füllstation der Tubenfüllmaschine weist eine Füllvorrichtung auf, in der das Produkt aus einem Vorratsbehälter mittels einer Pumpe zu einer Dosierdüse gefördert wird, mit der das Produkt in die Tube eingebracht wird. Als Pumpe findet üblicherweise eine Zylinderkolbenpumpe Verwendung, die in einem 1. Takt eine vorbestimmte Menge des Produktes aus dem Vorratsbehälter in den Zylinder ansaugt und dann in einem 2. Takt das angesaugte Produkt zur Dosierpumpe ausstößt. Auf diese Weise lässt sich eine schnelle und genaue Dosierung des Produktes erreichen.In a tube filling machine, a tube is filled with a viscous product. An empty tube is inserted into a tube holder and passes through various work stations in which the tube is filled, closed and checked. The filling station of the tube filling machine has a filling device in which the product is conveyed from a storage container by means of a pump to a metering nozzle with which the product is introduced into the tube. As a pump is usually a cylinder piston pump use that sucks a predetermined amount of the product from the reservoir into the cylinder in a first cycle and then ejected in a second cycle, the sucked product to the metering pump. In this way, a quick and accurate dosage of the product can be achieved.

Bei einem Produktwechsel muss die Füllvorrichtung vollständig gereinigt und gegebenenfalls sterilisiert werden. Dies geschieht üblicherweise entweder im eingebauten Zustand im sogenannten ”Clean-In-Place”- bzw. ”Steril-In-Place”-Verfahren (kurz CIP/SIP) in der Maschine oder alternativ extern im demontierten Zustand.When changing the product, the filling device must be completely cleaned and, if necessary, sterilized. This is usually done either in the installed state in the so-called "clean-in-place" or "sterile-in-place" method (short CIP / SIP) in the machine or alternatively externally in disassembled state.

Bei der CIP/SIP-Reinigung wird ein flüssiges Reinigungsmittel durch den Saugstutzen der Dosierpumpe und eventuell weitere Reinigungs-Hilfsanschlüsse geleitet. Dabei hat sich gezeigt, dass sich eine Kolbenpumpe aufgrund ihres konstruktiven Aufbaus nur schwer reinigen lässt, so dass zeitintensive Reinigungsmaßnahmen notwendig sind, um die hygienischen Anforderungen zu erfüllen. Während dieser Zeit steht die Tubenfüllmaschine still, was unwirtschaftlich und kostenintensiv ist.During CIP / SIP cleaning, a liquid cleaning agent is routed through the suction nozzle of the dosing pump and possibly through additional auxiliary cleaning connections. It has been found that a piston pump is difficult to clean due to its structural design, so that time-consuming cleaning measures are necessary to meet the hygienic requirements. During this time, the tube filling machine is stationary, which is uneconomical and costly.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Tubenfüllmaschine zu schaffen, deren Füllvorrichtung sich in einfacher Weise reinigen lässt. Darüber hinaus soll ein Verfahren zur Steuerung einer Dosierpumpe einer entsprechenden Füllvorrichtung geschaffen werden, das eine Abfüllung des exakten Dosiervolumens gewährleistet.The invention has for its object to provide a tube filling machine, the filling device can be cleaned in a simple manner. In addition, a method for controlling a metering pump of a corresponding filling device is to be provided, which ensures a filling of the exact metering volume.

Diese Aufgabe wird hinsichtlich der Tubenfüllmaschine dadurch gelöst, dass als Dosierpumpe eine Drehkolbenpumpe verwendet wird. Eine Drehkolbenpumpe bringt den Vorteil mit sich, dass sich aufgrund des relativ einfachen und offenen konstruktiven Aufbaus eines Rotorenpaares in einem Gehäuse bei Durchströmen der Drehkolbenpumpe mit dem Reinigungsmittel eine sehr gute Reinigungswirkung erzielen lässt, da die Bauteile vollständig von dem Reinigungsmittel umströmt und dabei gereinigt werden.This problem is solved with regard to the tube filling machine in that a rotary piston pump is used as the metering pump. A rotary lobe pump has the advantage that a very good cleaning effect can be achieved due to the relatively simple and open structural design of a rotor pair in a housing when flowing through the rotary lobe pump with the cleaning agent, since the components are completely surrounded by the cleaning agent and thereby cleaned.

Die Reinigung einer Drehkolbenpumpe wird hauptsächlich dadurch begünstigt, dass die Verdrängungskammern der Drehkolbenpumpe Spaltdichtungen aufweisen, die für das dünnflüssige Reinigungsmittel relativ gut durchlässig sind. Dieses Konstruktionsmerkmal kann gleichzeitig beim Ansaugen des Produkts aus dem Leerzustand ein Nachteil sein, weil sich infolge des Luftspaltes im Leerzustand nur ein sehr geringer Unterdruck aufbauen lässt. Dies ist dann von Bedeutung, wenn das Produkt von der Drehkolbenpumpe aus dem Leerzustand angesaugt werden muss und dabei sich das Niveau des Vorratsbehälters nur in geringem Maße oberhalb oder sogar unterhalb des Pumpenniveaus befindet. Wenn nach einer Entlüftung die Verdrängungskammern der Drehkolbenpumpe mit Produkt gefüllt sind, ist die Ansaugleistung wieder auf dem üblichen Niveau einer Dosierpumpe.The cleaning of a rotary lobe pump is mainly facilitated by the fact that the displacement chambers of the rotary lobe pump have gap seals which are relatively well permeable to the low-viscosity cleaning agent. This design feature can simultaneously be a disadvantage when sucking the product from the empty state, because due to the air gap in the empty state only a very low vacuum can be built. This is important when the product of the rotary pump from the empty state must be sucked and thereby the level of the reservoir is only slightly above or even below the pump level. If after a vent the displacement chambers of the rotary lobe pump are filled with product, the suction is back to the usual level of a metering pump.

Wenn der Vorratsbehälter für das abzufüllende Produkt oberhalb der Drehkolbenpumpe angeordnet ist, kann das Produkt üblicherweise infolge der Gewichtskraft bis zur Drehkolbenpumpe gelangen, ohne dass zusätzliche Maßnahmen beim Entlüften der Drehkolbenpumpe erforderlich sind. Gegebenenfalls unterstützt die Drehkolbenpumpe dies durch Erzeugung eines geringfügigen Unterdrucks auf ihrer Saugseite. Wenn der Vorratsbehälter für das abzufüllende Produkt jedoch unterhalb der Drehkolbenpumpe angeordnet ist, reicht die Saugleistung der Drehkolbenpumpe im Leerzustand in manchen Fällen nicht aus, um das Produkt zuverlässig der Drehkolbenpumpe zuzuführen. Dies ist insbesondere bei Produkten hoher Viskosität der Fall. In diesem Fall kann in Weiterbildung der Erfindung vorgesehen sein, dass das Produkt mittels einer in einer Unterdruckleitung stromab der Drehkolbenpumpe angeordneten Unterdruckquelle aus dem Vorratsbehälter in die Drehkolbenpumpe förderbar ist. Der Ansaugvorgang aus dem Leerzustand kann bei einer Drehkolbenpumpe mit Spaltdichtung durch Anschluss der Unterdruckquelle zwischen dem Druckstutzen der Pumpe und der Dosierdüse verbessert bzw. beschleunigt werden. Die in der Unterdruckleitung angeordnete Unterdruckquelle kann von einer Pumpe und insbesondere einer Strahlpumpe (Ejektor) gebildet sein.If the storage container for the product to be filled is arranged above the rotary pump, the product can usually reach the rotary piston pump as a result of the weight force, without the need for additional measures when venting the rotary piston pump. Optionally, the rotary pump supports this by generating a slight negative pressure on its suction side. However, when the reservoir for the product to be filled is disposed below the rotary pump, the suction power of the rotary pump in the empty state is insufficient in some cases to reliably supply the product to the rotary pump. This is the case in particular for products of high viscosity. In this case, it can be provided in a development of the invention that the product is conveyed by means of a vacuum line downstream of the rotary piston pump arranged vacuum source from the reservoir into the rotary piston pump. The suction from the empty state can be improved or accelerated in a rotary lobe pump with gap seal by connecting the vacuum source between the discharge nozzle of the pump and the metering. The vacuum source arranged in the vacuum line can be formed by a pump and in particular a jet pump (ejector).

In einer möglichen Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Unterdruckleitung zwischen der Drehkolbenpumpe und der Dosierdüse von der Produktleitung abzweigt und zu einem Ablauf oder einem Sammelbehälter führt. Dabei wird der Ausgang der Dosierdüse über ein Ventil geschlossen und die Unterdruckleitung geöffnet. Durch den Unterdruck wird das Produkt durch die Dichtspalte bis zur Druckseite angesaugt. Danach ist die Pumpe mit Produkt gefüllt und kann ihren Dosierbetrieb aufnehmen.In a possible embodiment of the invention can be provided that the vacuum line between the rotary pump and the Dosing nozzle branches off the product line and leads to a drain or a collection container. The outlet of the metering nozzle is closed by a valve and the vacuum line is opened. Due to the negative pressure, the product is sucked through the sealing gaps to the pressure side. Thereafter, the pump is filled with product and can record their dosing.

Alternativ zu der abzweigenden Unterdruckleitung kann vorgesehen sein, dass die Unterdruckleitung der Dosierdüse nachgeschaltet ist. In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist dabei vorgesehen, dass die Unterdruckleitung mittels eines Adapters, beispielsweise in Form einer becherartigen Kappe bzw. einer sogenannten Spültasse in abgedichteter Weise auf die Mündung der Dosierdüse aufgesetzt werden kann.As an alternative to the branching vacuum line can be provided that the vacuum line of the metering nozzle is connected downstream. In a preferred embodiment of the invention, it is provided that the vacuum line can be placed by means of an adapter, for example in the form of a cup-shaped cap or a so-called rinse cup in a sealed manner on the mouth of the metering nozzle.

In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist eine Reinigungsmittelzuführleitung vorgesehen, über die der Saugseite der Drehkolbenpumpe ein vorzugsweise flüssiges Reinigungsmittel zuführbar ist, wobei auf der Druckseite der Drehkolbenpumpe eine Ablaufleitung für das Reinigungsmittel vorgesehen ist, durch die das Reinigungsmittel nach Durchströmen der Drehkolbenpumpe abgeleitet werden kann. Um die Reinigungswirkung zu erhöhen, ist es vorteilhaft, das Reinigungsmittel unter Druck durch die Drehkolbenpumpe und die angeschlossenen Leitungen und Bauteile der Füllvorrichtung zu fördern. Somit strömt das Reinigungsmittel von der Saugseite der Drehkolbenpumpe durch diese hindurch und durch die Produktleitung und reinigt die genannten Abschnitte und Bauteile der Füllvorrichtung. Dabei kann vorgesehen sein, dass die Unterdruckleitung zumindest abschnittsweise die Ablaufleitung bildet und somit ebenfalls gereinigt wird.In a preferred embodiment of the invention, a Reinigungsmittelzuführleitung is provided, via which the suction side of the rotary piston pump preferably liquid detergent can be supplied, wherein on the pressure side of the rotary piston pump a drain line is provided for the cleaning agent through which the detergent can be discharged after flowing through the rotary piston pump. In order to increase the cleaning effect, it is advantageous to convey the cleaning agent under pressure through the rotary pump and the connected lines and components of the filling device. Thus, the cleaning agent flows from the suction side of the rotary pump through it and through the product line and cleans the said sections and components of the filling device. It can be provided that the vacuum line at least partially forms the drain line and thus also cleaned.

Wenn die Ablaufleitung in einer möglichen Ausgestaltung der Erfindung an den Adapter bzw. die Kappe angeschlossen ist, kann die aus der Dosierdüse austretende Reinigungsflüssigkeit in der Kappe aufgefangen und in die Ablaufleitung abgeleitet und zu einem Sammelbehälter oder einem sonstigen Ablauf geleitet werden.If the drain line is connected in a possible embodiment of the invention to the adapter or the cap, the cleaning liquid emerging from the metering nozzle can be collected in the cap and discharged into the drain line and directed to a sump or other drain.

Wird die Drehkolbenpumpe im CIP/SIP-Verfahren gereinigt, dann muss die gesamte Unterdruckleitung mit den daran angeschlossenen Bauelementen gereinigt werden. Um diesen zusätzlichen Aufwand mit weiteren möglichen Kontaminationsstellen zu vermeiden, wird in bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung die Unterdruckquelle nur temporär an die Dosierdüse angedockt.If the rotary lobe pump is cleaned using the CIP / SIP method, then the entire vacuum line with the components connected to it must be cleaned. In order to avoid this additional expense with further possible contamination points, the vacuum source is only temporarily docked to the metering nozzle in a preferred embodiment of the invention.

Die Unterdruckquelle kann z. B. an der becherartigen Kappe angeschlossen sein, um eine direkte Verbindung mit dem Druckstrang zu verhindern. Nach dem Reinigungsprozessverbleibt die Kappe noch so lange an der Dosierdüse bis die Entlüftung der Drehkolbenpumpe abgeschlossen ist.The vacuum source can, for. B. may be connected to the cup-like cap to prevent a direct connection with the print string. After the cleaning process, the cap remains on the metering nozzle until the venting of the rotary lobe pump is completed.

Eine andere Möglichkeit besteht darin, eine separate Unterdruckleitung zu verwenden, die nach der Reinigung kurzzeitig an die Dosierdüse über ein steriles Dichtelement angedockt wird.Another possibility is to use a separate vacuum line, which is briefly docked to the dosing nozzle via a sterile sealing element after cleaning.

Durch diese Art der Unterdruckanbindung kann die Füllvorrichtung so einfach und reinigungsfreundlich ausgeführt werden wie ein System ohne Unterdruckunterstützung.Due to this type of vacuum connection, the filling device can be made as simple and easy to clean as a system without negative pressure support.

Eine Drehkolbenpumpe besitzt eine nicht-lineare Fördercharakteristik, d. h. während einer Umdrehung der Rotoren der Drehkolbenpumpe wird nicht ständig das gleiche Fördervolumen pro Winkel bzw. Winkelbereich gefördert, sondern der Volumenstrom Q der Drehkolbenpumpe schwankt sinusförmig um einen Mittelwert Q_M. Wenn eine Dosierung eine relativ hohe Anzahl von Umdrehungen der Rotoren der Drehkolbenpumpe benötigt, ist der durch die Nicht-Linearität des Volumenstroms verursachte Fehler relativ gering und kann üblicherweise vernachlässigt werden. Dies ist jedoch nicht der Fall, wenn das Dosiervolumen V so gering ist, dass dafür keine vollständige Umdrehung der Rotoren der Drehkolbenpumpe notwendig ist. Der normalerweise sinusförmige Verlauf der Schwankung des Volumenstroms Q über den Drehwinkel φ ist von den geometrischen Verhältnissen der Drehkolbenpumpe abhängig und üblicherweise als Pumpenkennwert bekannt. Um bei einer derartigen Drehkolbenpumpe insbesondere beim Einsatz in der Füllvorrichtung einer Tubenfüllmaschine eine genaue Dosierung des Produktes auch bei einem relativ kleinen Dosiervolumen zu erreichen, ist zur Lösung der oben genannten Aufgabe ein Verfahren zur Steuerung einer als Dosierpumpe verwendeten Drehkolbenpumpe vorgesehen, bei dem während eines Dosiervorgangs zur Dosierung eines bestimmten Dosiervolumens V zunächst die aktuelle Winkelposition der Rotoren der Drehkolbenpumpe als Startposition des Dosiervorgangs (Startwinkel φ_a) erfasst wird. Ausgehend von dieser aktuellen Winkelposition (Startwinkel φ_a) wird dann in Abhängigkeit vom Startwinkel φ_a derjenige Dosierwinkel φ_D errechnet, um den die Rotoren der Drehkolbenpumpe ausgehend aus der aktuellen Winkelposition gedreht werden müssen, um genau das gewünschte Dosiervolumen V zu fördern.A rotary lobe pump has a non-linear delivery characteristic, ie during one revolution of the rotors of the rotary lobe pump, the same delivery volume per angle or angular range is not constantly conveyed, but the volume flow Q of the lobe pump fluctuates sinusoidally around a mean value Q _M. If a metering requires a relatively high number of revolutions of the rotors of the rotary pump, the error caused by the non-linearity of the volumetric flow is relatively small and can usually be neglected. However, this is not the case if the dosing volume V is so low that it does not require complete revolution of the rotors of the rotary pump. The normally sinusoidal course of the fluctuation of the Volume flow Q over the rotation angle φ is dependent on the geometric conditions of the rotary lobe pump and commonly known as the pump characteristic value. In order to achieve precise metering of the product even with a relatively small metering volume in such a rotary pump, in particular when used in the filling device of a tube filling machine, a method for controlling a rotary piston pump used as a metering pump is provided to achieve the above object, in which during a dosing For dosing a specific dosing volume V, first the current angular position of the rotors of the rotary piston pump is detected as the starting position of the dosing process (starting angle φ _a ). Starting from this actual angular position (starting angle φ _a ), the dosing angle φ _{D is then} calculated as _a function of the starting angle φ _a , by which the rotors of the rotary pump must be rotated starting from the current angular position in order to convey exactly the desired dosing volume V.

In einer 1. Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Dosierwinkel φ_D unmittelbar aus der mathematischen Beziehung der sinusförmigen Schwankung des Volumenstroms Q unter Berücksichtigung der aktuellen Winkelposition der Rotoren der Drehkolbenpumpe, d. h. der Startposition des Dosiervorgangs errechnet wird. Dies ist möglich, wenn der Sinusverlauf der Schwankung des Volumenstroms Q über den Drehwinkel φ bekannt ist und sich der Dosierwinkel aus der Lösung des Integrals

errechnen lässt, wobei gilt:

V_soll: = das gewünschte Dosiervolumen
φ_a: = Winkelstellung der Rotoren der Drehkolbenpumpe zu Beginn des Dosiervorgangs (= Startposition)
φ_e: = Winkelstellung der Rotoren der Drehkolbenpumpe am Ende des Dosiervorgangs (= Endposition)
Q(φ): = Funktion des Verlaufs des Volumenstroms Q über den Drehwinkel φ.

In a first embodiment of the invention, it is provided that the metering angle φ _{D is} calculated directly from the mathematical relationship of the sinusoidal fluctuation of the volume flow Q taking into account the current angular position of the rotors of the rotary piston pump, ie the starting position of the metering operation. This is possible if the sinusoidal course of the fluctuation of the volume flow Q is known via the angle of rotation φ and if the metering angle results from the solution of the integral

can calculate, where:

V _should: = the desired dosing volume
φ _a: = Angular position of the rotors of the rotary lobe pump at the beginning of the dosing process (= start position)
φ _e: = Angular position of the rotors of the rotary lobe pump at the end of the dosing process (= end position)
Q (φ): = Function of the course of the volume flow Q over the rotation angle φ.

Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung sind aus der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung ersichtlich. Es zeigen:Further details and features of the invention will become apparent from the following description of an embodiment with reference to the drawings. Show it:

1 eine schematische Darstellung der Bestandteile einer Füllvorrichtung einer Tubenfüllmaschine, 1 a schematic representation of the components of a filling device of a tube filling machine,

2 eine Abwandlung der Füllvorrichtung gemäß 1, 2 a modification of the filling device according to 1 .

3 eine weitere Abwandlung der Füllvorrichtung gemäß 1 und 3 a further modification of the filling device according to 1 and

4 ein Diagramm zur Darstellung der Schwankung des Volumenstroms Q über den Drehwinkel φ. 4 a diagram showing the fluctuation of the volume flow Q over the rotation angle φ.

1 zeigt eine Füllvorrichtung 10 einer Tubenfüllmaschine mit einem Vorratsbehälter 11, in dem ein abzufüllendes viskoses Produkt enthalten ist. Der Vorratsbehälter 11 steht über einen 1. Abschnitt 14a einer Produktleitung 14 mit der Eingangs- bzw. Saugseite einer Drehkolbenpumpe 13 in Verbindung, die auf ihrer Ausgangs- oder Druckseite über einen 2. Abschnitt 14b der Produktleitung 14 mit einer Dosierdüse 12 verbunden ist. Mittels der Drehkolbenpumpe 13 kann das Produkt aus dem Vorratsbehälter 11 zu der Dosierdüse 12 in dosierter Weise gefördert und in eine nur schematisch dargestellte Tube T eingebracht werden. 1 shows a filling device 10 a tube filling machine with a storage container 11 in which a viscous product to be filled is contained. The storage tank 11 is about a 1st section 14a a product line 14 with the inlet or suction side of a rotary lobe pump 13 connected to their output or pressure side via a 2nd section 14b the product line 14 with a dosing nozzle 12 connected is. By means of the rotary lobe pump 13 Can the product from the reservoir 11 to the dosing nozzle 12 promoted in a metered manner and introduced into a tube T shown only schematically.

2 zeigt eine Abwandlung und Weiterentwicklung der Füllvorrichtung 10 gemäß 1. Auch hierbei ist vorgesehen, dass der Vorratsbehälter 11 über eine Produktleitung 14, in der die Drehkolbenpumpe 13 angeordnet ist, mit der Dosierdüse 12 in Verbindung steht. Zwischen der Drehkolbenpumpe 13 und der Dosierdüse 12 ist ein 1. Sperrventil 16 angeordnet. 2 shows a modification and further development of the filling device 10 according to 1 , Again, it is provided that the reservoir 11 via a product line 14 in which the rotary lobe pump 13 is arranged with the metering nozzle 12 communicates. Between the rotary lobe pump 13 and the dosing nozzle 12 is a 1st shut-off valve 16 arranged.

Zwischen der Drehkolbenpumpe 13 und dem 1. Sperrventil 16 zweigt von dem Abschnitt 14b der Produktleitung 14 eine Unterdruckleitung 17, ab, in der eine Unterdruckquelle 19 beispielsweise in Form einer Strahlpumpe angeordnet ist. In der Unterdruckleitung 17 ist stromauf der Unterdruckquelle 19 ein 2. Sperrventil 18 und stromab der Unterdruckquelle 19 ein 3. Sperrventil 20 angeordnet. Im dargestellten Ausführungsbeispiel bildet die Unterdruckleitung 17 gleichzeitig auch eine Ablaufleitung 20 und mündet in einem nicht näher dargestellten Ablauf 21.Between the rotary lobe pump 13 and the 1st shut-off valve 16 branches from the section 14b the product line 14 a vacuum line 17 , starting in which a vacuum source 19 is arranged for example in the form of a jet pump. In the vacuum line 17 is upstream of the vacuum source 19 a second shut-off valve 18 and downstream of the vacuum source 19 a third shut-off valve 20 arranged. In the illustrated embodiment forms the vacuum line 17 at the same time a drain line 20 and flows into a procedure not shown 21 ,

Der Drehkolbenpumpe 13 kann über eine Reinigungsmittelzufuhrleitung 22 ein flüssiges Reinigungsmittel vorzugsweise unter Druck zugeführt werden, das durch die Drehkolbenpumpe 13 strömt und nach Durchströmen der Ablaufleitung 28 in den Ablauf 21 gelangt und/oder durch das 1. Sperrventil 16 zur Dosierdüse 12 gelangt und dort austritt.The rotary lobe pump 13 can via a detergent supply line 22 a liquid cleaning agent are preferably supplied under pressure, by the rotary piston pump 13 flows and after flowing through the drain line 28 in the process 21 passes and / or through the 1st check valve 16 to the dosing nozzle 12 arrives and exits there.

Wie 2 zeigt, steht im dargestellten Ausführungsbeispiel der Vorratsbehälter 11 auf einem geringeren Höhenniveau als die Drehkolbenpumpe 13. In diesem Fall wird die Unterdruckquelle 19 dazu benutzt, bei der Entlüftung der Dosierkolbenpumpe bzw. der erstmaligen Füllung der Produktleitung 14 das Produkt aus dem Vorratsbehälter 11 zumindest bis in die Verdrängungskammer der Drehkolbenpumpe 14 zu saugen. Die weitere Förderung des Produktes erfolgt dann während des Dosiervorgangs durch die Drehkolbenpumpe 13.As 2 shows, in the illustrated embodiment, the reservoir 11 at a lower height level than the rotary lobe pump 13 , In this case, the vacuum source becomes 19 used for venting the metering piston pump or filling the product line for the first time 14 the product from the reservoir 11 at least up to the displacement chamber of the rotary lobe pump 14 to suck. The further promotion of the product is then carried out during the metering process by the rotary lobe pump 13 ,

3 zeigt eine weitere Abwandlung der Füllvorrichtung 10 gemäß 1. Auch bei dieser Ausgestaltung steht der Vorratsbehälter 11 über die Produktleitung 14, in der die Drehkolbenpumpe 13 angeordnet ist, mit der Dosierdüse 12 in Verbindung. Auf die Austrittsmündung der Dosierdüse 12 ist ein Adapter 27 in Form einer becherartigen Kappe 23 bzw. einer sogenannten Spültasse in abgedichteter Weise aufgesetzt, die über eine Unterdruckleitung 17, in der ein Sperrventil 25 angeordnet ist, mit einer Unterdruckquelle 19 verbunden ist. Auf diese Weise kann innerhalb der Kappe 23 und so unmittelbar an der Mündung der Dosierdüse 12 ein Unterdruck erzeugt werden. 3 shows a further modification of the filling device 10 according to 1 , Also in this embodiment, the reservoir is 11 via the product line 14 in which the rotary lobe pump 13 is arranged with the metering nozzle 12 in connection. On the outlet of the dosing nozzle 12 is an adapter 27 in the form of a cup-like cap 23 or a so-called rinse cup placed in a sealed manner, which via a vacuum line 17 in which a check valve 25 is arranged with a vacuum source 19 connected is. That way, inside the cap 23 and so directly at the mouth of the metering nozzle 12 a negative pressure can be generated.

Desweiteren steht die Kappe 23 über eine Ablaufleitung 28, in der ein Sperrventil 26 angeordnet ist, mit einem Ablauf 21 für das flüssige Reinigungsmittel in Verbindung.Furthermore, the cap is 23 via a drain line 28 in which a check valve 26 is arranged, with a drain 21 for the liquid detergent.

Zum Reinigen der Füllvorrichtung 10 wird die Kappe 23 auf die Dosierdüse 12 aufgesetzt und der Drehkolbenpumpe 13 wird auf ihrer Saugseite über die Reinigungsmittelzuführleitung 22 ein flüssiges Reinigungsmittel zugeführt, das die Drehkolbenpumpe 13, den anschließenden Abschnitt 14b der Produktleitung 14 und die Dosierdüse 12 durchströmt und in die Kappe 23 gelangt, aus der es über die Ablaufleitung 28 zum Ablauf 21 abfließt.For cleaning the filling device 10 will the cap 23 on the dosing nozzle 12 put on and the rotary lobe pump 13 is on its suction side via the detergent feed 22 a liquid detergent supplied to the rotary lobe pump 13 , the subsequent section 14b the product line 14 and the dosing nozzle 12 flows through and into the cap 23 gets out of it via the drain line 28 the end 21 flows.

Um das Produkt aus dem Vorratsbehälter 11 zur erstmaligen Füllung in die Drehkolbenpumpe 13 einzubringen, wird die Unterdruckquelle 19 aktiviert, das Sperrventil 26 der Ablaufleitung 29 geschlossen und das Sperrventil 25 der Unterdruckleitung 17 geöffnet. Auf diese Weise wirkt innerhalb der Kappe 23 ein Unterdruck, durch den das Produkt aus dem Vorratsbehälter 11 durch den Abschnitt 14a der Produktleitung 14 bis zur Saugseite der Drehkolbenpumpe 13 und in diese hineingesaugt wird. Sobald die Drehkolbenpumpe 13 mit dem Produkt befüllt ist, kann die Unterdruckquelle 19 deaktiviert und die Kappe 23 entfernt werden.To remove the product from the reservoir 11 for initial filling in the rotary lobe pump 13 bring in, the vacuum source 19 activated, the check valve 26 the drain line 29 closed and the check valve 25 the vacuum line 17 open. In this way acts within the cap 23 a negative pressure through which the product from the reservoir 11 through the section 14a the product line 14 to the suction side of the rotary lobe pump 13 and sucked into it. Once the rotary lobe pump 13 filled with the product, the vacuum source 19 disabled and the cap 23 be removed.

4 zeigt ein Diagramm für den Volumenstrom Q der Drehkolbenpumpe über den Drehwinkel φ der Rotoren der Drehkolbenpumpe. Wie der 4 zu entnehmen ist, ist der Volumenstrom Q über den Drehwinkel φ nicht konstant, sondern schwankt sinusförmig um einen Mittelwert Q_M. Daraus ergibt sich, dass das Dosiervolumen V, das der Fläche unter der Kurve zwischen einem Anfangswert φ_a und einem Endwert φ_e entspricht, von der Stellung der Rotoren zu Beginn der Dosierung abhängig ist. Wenn die Rotoren zu Beginn der Dosierung bei 0° stehen und die Dosierung eine Drehung um 80° erfordert, ergibt sich ein anderes Dosiervolumen, also wenn die Rotoren zu Beginn der Dosierung bei 16° stehen und um 80° bis in eine Position von 96° gedreht werden. 4 shows a diagram for the volume flow Q of the rotary piston pump over the rotation angle φ of the rotors of the rotary piston pump. Again 4 can be seen, the volume flow Q is not constant over the rotation angle φ, but varies sinusoidally by an average value Q _M. It follows that the metering volume V, which corresponds to the area under the curve between an initial value φ _a and a final value φ _e , is dependent on the position of the rotors at the beginning of the metering. If the rotors are at 0 ° at the beginning of the dosing and the dosage requires a rotation of 80 °, a different dosing volume results, ie when the rotors are at 16 ° at the beginning of dosing and at 80 ° at a position of 96 ° to be turned around.

Erfindungsgemäß wird zu Beginn eines Dosiervorgangs zur Dosierung eines vorbestimmten Dosiervolumens V die aktuelle Winkelposition φ_a der Rotoren der Drehkolbenpumpe als Startposition des Dosiervorgangs erfasst. Dieser Wert entspricht der linken Grenze der Fläche unter der Kurve in 4 und ist dort beispielhaft zu 16° angenommen. Da der mathematische Verlauf der Sinuskurve des Volumenstroms Q über den Drehwinkel φ bekannt ist, lässt sich auch die rechte Grenze φ_e der Fläche, d. h. die Endposition des Dosiervorgangs unter der Sinuskurve ermitteln, so dass die Fläche genau dem gewünschten Dosiervolumen V entspricht. Dazu ist notwendig, das folgende Integral

zu lösen, wobei gilt:

V_soll: = das gewünschte Dosiervolumen
φ_a: = Winkelstellung der Rotoren der Drehkolbenpumpe zu Beginn des Dosiervorgangs (= Startposition)
φ_e: = Winkelstellung der Rotoren der Drehkolbenpumpe am Ende des Dosiervorgangs (= Endposition)
Q(φ): = Funktion des Verlaufs des Volumenstroms Q über den Drehwinkel φ

und aus der Lösungsgleichung den Endwinkel φ_e zu ermitteln.According to the invention, the current angular position φ _{a of} the rotors of the rotary piston pump is detected as the starting position of the metering process at the beginning of a metering operation for metering a predetermined metering volume V. This value corresponds to the left boundary of the area under the curve in 4 and is assumed there by way of example to 16 °. Since the mathematical course of the sine curve of the volume flow Q is known via the rotation angle φ, the right limit φ _{e of} the surface, ie the end position of the metering process under the sine curve, can also be determined, so that the surface corresponds exactly to the desired metering volume V. For this is necessary, the following integral

to solve, where:

V _should: = the desired dosing volume
φ _a: = Angular position of the rotors of the rotary lobe pump at the beginning of the dosing process (= start position)
φ _e: = Angular position of the rotors of the rotary lobe pump at the end of the dosing process (= end position)
Q (φ): = Function of the course of the volume flow Q over the rotation angle φ

and to determine the final angle φ _e from the solution equation.

In 4 ist diese rechte Grenze beispielhaft zu 96° angegeben. Der Antrieb der Drehkolbenpumpe, bei dem es sich beispielsweise um einen Servomotor handeln kann, wird nun so angesteuert, dass die Rotoren der Drehkolbenpumpe genau eine Drehung um den errechneten Dosierwinkel φ_D ausführen, der der Winkeldifferenz zwischen dem Anfangswinkel φ_a und dem Endwinkel φ_e und im dargestellten Beispiel 96° – 16° = 80° entspricht. Auf diese Weise ist sichergestellt, dass die Drehkolbenpumpe trotz ihres über den Drehwinkel φ schwankenden Volumenstroms Q exakt das richtige Dosiervolumen fördert.In 4 this right-hand limit is exemplified at 96 °. The drive of the rotary piston pump, which may be, for example, a servo motor, is now controlled so that the rotors of the rotary pump perform exactly one rotation about the calculated metering angle φ _D , the angle difference between the initial angle φ _a and the end angle φ _e and in the example shown corresponds to 96 ° - 16 ° = 80 °. In this way, it is ensured that the rotary lobe pump promotes exactly the right dosing volume despite its variable over the rotation angle φ flow rate Q.

Claims

Tube filling machine with a filling device ( 10 ), by means of which a product in a tube (T) can be filled, wherein the filling device ( 10 ) a storage container ( 11 ) for the product, a metering nozzle ( 12 ) and a pump ( 13 ), by means of which the product from the reservoir ( 11 ) via a product line ( 14 ) to the dosing nozzle ( 12 ), characterized in that the pump is a rotary lobe pump ( 13 ).

Tubular filling machine according to claim 1, characterized in that downstream of the rotary piston pump ( 13 ) in a vacuum line, a vacuum source ( 19 ) is arranged.

Tubular filling machine according to claim 1 or 2, characterized in that the product by means of the vacuum source ( 19 ) from the reservoir ( 11 ) into the rotary lobe pump ( 13 ) is eligible.

Tube filling machine according to claim 2 or 3, characterized in that the vacuum line ( 17 ) between the rotary lobe pump ( 13 ) and the dosing nozzle ( 12 ) of the product line ( 14 ) branches off.

Tube filling machine according to claim 2 or 3, characterized in that the vacuum line ( 17 ) of the metering nozzle ( 12 ) is connected downstream.

Tubular filling machine according to claim 5, characterized in that the vacuum line ( 17 ) by means of an adapter ( 27 ) on the dosing nozzle ( 12 ) can be placed.

Tube filling machine according to claim 6, characterized in that the adapter ( 27 ) an attachable cap ( 23 ).

Tubular filling machine according to one of claims 1 to 7, characterized in that a Reinigungsmittelzuführleitung ( 22 ) is provided, via which the suction side of the rotary lobe pump ( 13 ) a cleaning agent can be supplied, and that on the pressure side of the rotary lobe pump ( 13 ) a drain line ( 28 ) is arranged for the cleaning agent.

Tubular filling machine according to claim 8, characterized in that the vacuum line ( 17 ) at least in sections, the drain line ( 28 ).

Tubular filling machine according to claim 9, characterized in that the drain line ( 28 ) on the adapter ( 27 ) connected.

Method for controlling a metering pump in the form of a rotary piston pump, the volume flow Q varies in a predetermined manner over the rotation angle φ, wherein in a metering for metering a Dosiervolumens V detects the current angular position of the rotors of the rotary piston pump as the starting position of the metering (start angle φ _a ) and in Depending on the starting angle φ _a, the dosing angle φ _{D is} calculated by which the rotors of the metering piston pump must be rotated starting from the current angular position in order to convey precisely the metering volume V.

A method according to claim 11, characterized in that the volume flow Q of the rotary pump sinusoidally fluctuates about an average value Q _M and that the metering angle φ _D results from the difference between the initial angle φ _a and an end angle φ _{e of} the metering, wherein the end angle φ _e from the solution of the integral

where V _soll = the desired dosing volume φ _a = angular position of the rotors of the rotary lobe pump at the beginning of the dosing process (= start position) φ _e = angular position of the rotors of the rotary lobe pump at the end of the dosing process (= end position) Q (φ) = function the course of the volume flow Q over the rotation angle φ.