DE102015216089B4

DE102015216089B4 - Dosing device, beverage filling system and use of a dosing device

Info

Publication number: DE102015216089B4
Application number: DE102015216089.0A
Authority: DE
Inventors: Jürgen Leibrich
Original assignee: Baumueller Nuernberg GmbH
Current assignee: Baumueller Nuernberg GmbH
Priority date: 2014-09-11
Filing date: 2015-08-24
Publication date: 2024-06-06
Anticipated expiration: 2035-08-25
Also published as: DE102015216089A1

Abstract

Dosiervorrichtung (12), insbesondere einer Getränke-Abfüllanlage (2), mit einer einen Flüssigkeitszufuhranschluss (24) und eine Austrittsöffnung (22) aufweisenden Dosierkammer (18), innerhalb derer ein Dosierkolben (26) in eine Hubrichtung (34) zur Ausbildung einer ersten und einer zweiten Position (36, 38) beweglich gelagert ist, wobei die Austrittsöffnung (22) bei der ersten Position (36) geöffnet und bei der zweiten Position (38) verschlossen ist, und wobei der Dosierkolben (26) in Hubrichtung (34) mittels eines elektrischen Linearmotors (46) angetrieben ist, wobei der elektrische Linearmotor 46 direkt an dem Dosierkolben (26) angebunden ist, wobei die Achse (48) des elektrischen Linearmotors (46) gleich der Achse (30) des Dosierkolbens (26) ist, wobei die beiden Achsen (30, 48) parallel zur Hubrichtung (34) sind, und wobei der elektrische Linearmotor (46) ein Reluktanzmotor ist.Dosing device (12), in particular of a beverage filling system (2), with a dosing chamber (18) having a liquid supply connection (24) and an outlet opening (22), within which a dosing piston (26) is movably mounted in a stroke direction (34) to form a first and a second position (36, 38), wherein the outlet opening (22) is open in the first position (36) and closed in the second position (38), and wherein the dosing piston (26) is driven in the stroke direction (34) by means of an electric linear motor (46), wherein the electric linear motor 46 is connected directly to the dosing piston (26), wherein the axis (48) of the electric linear motor (46) is the same as the axis (30) of the dosing piston (26), wherein the two axes (30, 48) are parallel to the stroke direction (34), and wherein the electric linear motor (46) is a reluctance motor.

Description

Die Erfindung betrifft eine Dosiervorrichtung mit einer Dosierkammer sowie eine Getränke-Abfüllanlage mit einer Dosiervorrichtung als auch eine Verwendung einer Dosiervorrichtung.The invention relates to a dosing device with a dosing chamber and a beverage filling system with a dosing device as well as a use of a dosing device.

Zum Abfüllen von Getränken in Flaschen werden Getränke-Abfüllanlagen verwendet, die eine Dosiervorrichtung mit einer Dosierkammer umfassen. Das Getränk wird zunächst in die Dosierkammer geleitet, und in einem weiteren Arbeitsschritt wird eine Austrittsöffnung der Dosierkammer über der zu befüllenden Flasche positioniert. Sobald die Positionierung abgeschlossen ist, wird die Austrittsöffnung geöffnet, woraufhin das Getränk in die Flasche läuft. Um diesen Vorgang zu beschleunigen, herrscht in der Dosierkammer üblicherweise ein erhöhter statischer Druck.To fill drinks into bottles, drinks filling systems are used that include a dosing device with a dosing chamber. The drink is first fed into the dosing chamber and in a further step an outlet opening of the dosing chamber is positioned over the bottle to be filled. As soon as positioning is complete, the outlet opening is opened and the drink flows into the bottle. To speed up this process, there is usually an increased static pressure in the dosing chamber.

Die Austrittsöffnung wird normalerweise mittels eines Dosierkolbens verschlossen, der innerhalb der Dosierkammer angeordnet ist. Mittels einer Feder wird der Dosierkolben gegen die Austrittsöffnung gepresst, um ein ungewolltes Austreten der Flüssigkeit aus der Dosierkammer zu vermeiden. Um die Austrittsöffnung zu öffnen, wird der Dosierkolben mittels Druckluft beaufschlagt, was zu einer linearen Bewegung des Dosierkolbens von der Austrittsöffnung weg führt, sofern die mittels der Druckluft aufgebrachte Kraft die Federkraft übersteigt.The outlet opening is normally closed by a dosing piston that is arranged inside the dosing chamber. The dosing piston is pressed against the outlet opening by a spring to prevent the liquid from accidentally escaping from the dosing chamber. To open the outlet opening, the dosing piston is pressurized with compressed air, which leads to a linear movement of the dosing piston away from the outlet opening if the force applied by the compressed air exceeds the spring force.

Die Verfahrgeschwindigkeit des Dosierkolbens hängt in diesem Fall vom Druck und vom Volumen der zugeführten Luft ab. Folglich ist die maximale Verfahrgeschwindigkeit des Dosierkolbens durch den maximalen Luftdruck sowie den maximalen Volumenstrom der zugeführten Luft begrenzt. Eine Variation des Drucks sowie des maximalen Volumenstrom der zugeführten Luft ist vergleichsweise aufwendig, sodass der Dosierkolben im Wesentlichen stets mit der gleichen Verfahrgeschwindigkeit betrieben wird.In this case, the travel speed of the dosing piston depends on the pressure and volume of the supplied air. Consequently, the maximum travel speed of the dosing piston is limited by the maximum air pressure and the maximum volume flow of the supplied air. Varying the pressure and the maximum volume flow of the supplied air is comparatively complex, so that the dosing piston is essentially always operated at the same travel speed.

Zudem ist der Aufwand zur Erzeugung der Druckluft erheblich, was zu hohen Herstellungskosten der Getränke-Abfüllanlage führt. Auch ist bei einer Bewegung der Dosierkammer die Möglichkeit eines Verdrillens oder einer Beschädigung einer die Druckluft führenden Leitung gegeben. In diesem Fall ist der Luftdruck, mittels dessen der Dosierkolben beaufschlagt ist, nicht konstant bzw. entspricht nicht dem vorgegebenen Sollwert. Infolgedessen ist es möglich, dass die Austrittsöffnung bei der Befüllung der Flasche nicht vollständig geöffnet ist, was zu einem verminderten Füllstand der Flasche führt.In addition, the effort required to generate the compressed air is considerable, which leads to high manufacturing costs for the beverage filling system. If the dosing chamber moves, there is also the possibility of a line carrying the compressed air becoming twisted or damaged. In this case, the air pressure applied to the dosing piston is not constant or does not correspond to the specified target value. As a result, it is possible that the outlet opening is not fully open when the bottle is filled, which leads to a reduced fill level in the bottle.

Beim Betrieb von Dosierkammer ist es zudem häufig erwünscht, den Dosierkolben zunächst schnell in einen vorgesehenen Bereich fahren zu können, um eine Vorpositionierung zu erreichen. In einem weiteren Schritt erfolgt anschließend eine Feinpositionierung des Dosierkolbens. Diese ist nur unter hohem konstruktivem Aufwand erreichbar, da für gewöhnlich die mechanischen Anschläge des Dosierkolbens dessen Hubweg, und somit das Dosiervolumen bestimmen, wenn der Dosierkolben mittels der Druckluft beaufschlagt wird.When operating a dosing chamber, it is often desirable to be able to move the dosing piston quickly into a designated area in order to achieve pre-positioning. In a further step, the dosing piston is then finely positioned. This can only be achieved with a great deal of design effort, since the mechanical stops of the dosing piston usually determine its stroke and thus the dosing volume when the dosing piston is pressurized by compressed air.

Aus der DE 10 2005 043 577 B4 ist eine Dosierkammer mit einem darin angeordneten Dosierkolben bekannt. Die Dosierkammer ist mittels einer Membran verschlossen, um ein Eindringen von Verschmutzungen in die Dosierkammer zu vermeiden.From the EN 10 2005 043 577 B4 A dosing chamber with a dosing piston arranged in it is known. The dosing chamber is closed by a membrane to prevent contamination from entering the dosing chamber.

In DE 10 2013 113 621 A1 ist ein Füllorgan zum Abfüllen eines Füllprodukts in einen Behälter gezeigt. Das Füllorgan weist ein mittels eines Hubantriebs betätigbares Füllventil auf.In EN 10 2013 113 621 A1 a filling device for filling a filling product into a container is shown. The filling device has a filling valve that can be actuated by means of a lifting drive.

Aus DE 10 2010 027 337 A1 ist eine Behandlungsmaschine für Behälter bekannt. Die Behandlungsmaschine weist eine Antriebseinheit mit einer Hohlwelle aufOut of EN 10 2010 027 337 A1 A treatment machine for containers is known. The treatment machine has a drive unit with a hollow shaft

In DE 696 04 073 T2 ist ist eine Zuführvorrichtung für gasförmigen Brennstoff für eine Brennkraftmaschine offenbart. Es soll eine gleiche Verteilung eines Gesamtgasstroms auf verschiedene Zylinder der Brennkraftmaschine realisiert werden. In DE 696 04 073 T2 A supply device for gaseous fuel for an internal combustion engine is disclosed. The aim is to achieve an equal distribution of a total gas flow to different cylinders of the internal combustion engine.

WO 2008/145363 A1 zeigt eine Maschine mit Direktantrieb zur Behandlung von Behältern. Mittels dieser werden die Behälter, wie Flaschen, bewegt, sodass diese beispielsweise mit einem Getränk gefüllt oder mit einem Etikett versehen werden können. WO 2008/145363 A1 shows a machine with a direct drive for handling containers. This is used to move containers such as bottles so that they can be filled with a drink or labelled, for example.

Aus DE 10 2007 014 425 A1 ist ein bewegliches Dosiersystem bekannt. Das Dosiersystem weist einen Aktuator auf, der bevorzugt als bidirektional drehender Elektromotor ausgebildet ist.Out of EN 10 2007 014 425 A1 A movable dosing system is known. The dosing system has an actuator, which is preferably designed as a bidirectional rotating electric motor.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine besonders geeignete Dosiervorrichtung mit einer Dosierkammer sowie eine besonders geeignete Getränke-Abfüllanlage, bei denen jeweils geeigneterweise eine Einstellung einer Flüssigkeitsmenge vereinfacht und zweckmäßigerweise eine hierfür benötigte Zeitspanne verkürzt ist, sowie deren Wartung insbesondere vereinfacht und/oder deren Fehleranfälligkeit verringert ist, als auch eine besonders geeignete Verwendung einer Dosiervorrichtung anzugeben.The invention is based on the object of specifying a particularly suitable dosing device with a dosing chamber and a particularly suitable beverage filling system, in each of which an adjustment of a liquid quantity is suitably simplified and a time period required for this is expediently shortened, and whose maintenance is particularly simplified and/or whose susceptibility to errors is reduced, as well as a particularly suitable use of a dosing device.

Hinsichtlich der Dosiervorrichtung wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1, hinsichtlich der Getränke-Abfüllanlage durch die Merkmale des Anspruchs 7 und hinsichtlich der Verwendung durch die Merkmale des Anspruchs 8 erfindungsgemäß gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.With regard to the dosing device, this object is achieved by the features of claim 1, with regard to the beverage filling system by the features of claim 7 and with regard to the use This object is achieved according to the invention by the features of claim 8. Advantageous further developments and refinements are the subject of the subclaims.

Die Dosiervorrichtung ist insbesondere Bestandteil einer Getränke-Abfüllanlage, mittels derer flüssige Lebensmittel, wie z.B. Getränke, insbesondere Bier, in dafür vorgesehene Behälter abgefüllt wird. Die Dosiervorrichtung weist eine Dosierkammer mit einem Flüssigkeitszufuhranschluss auf. Der Flüssigkeitszufuhranschluss ist vorgesehen und eingerichtet, an eine Leitung angeschlossen zu werden, mittels derer im Montagezustand die Dosierkammer mit einem Flüssigkeitsreservoir fluidtechnisch gekoppelt ist. Mittels der Leitung wird bei Betrieb der Dosiervorrichtung Flüssigkeit in die Dosierkammer verbracht.The dosing device is in particular a component of a beverage filling system, by means of which liquid foodstuffs, such as beverages, in particular beer, are filled into containers provided for this purpose. The dosing device has a dosing chamber with a liquid supply connection. The liquid supply connection is intended and set up to be connected to a line by means of which the dosing chamber is fluidically coupled to a liquid reservoir in the assembled state. When the dosing device is in operation, liquid is fed into the dosing chamber by means of the line.

Die Dosierkammer weist ferner eine Austrittsöffnung auf, durch die bei Betrieb der Dosiervorrichtung eine sich innerhalb der Dosierkammer befindende Flüssigkeit aus dieser hinausgeleitet wird. Der Flüssigkeitszufuhranschluss ist zweckmäßigerweise auf der der Austrittsöffnung gegenüberliegenden Seite der Dosierkammer positioniert. Zweckmäßigerweise ist die Dosierkammer im Wesentlichen hohlzylindrisch ausgestaltet. Beispielsweise ist ein Boden der Dosierkammer im Wesentlichen kegelstumpfförmig zur Bildung der Austrittsöffnung gestaltet. Innerhalb der Dosierkammer ist ein Dosierkolben angeordnet. Zweckmäßigerweise ist der Dosierkolben zylindrisch geformt, wobei eine Grundfläche zur Ausbildung einer Spitze nach Art eines Kegels geformt ist. Zweckmäßigerweise sind der Dosierkolben und die Dosierkammer konzentrisch zueinander angeordnet, wobei der jeweilige Mittelpunkt zweckmäßigerweise auf einer Symmetrieachse liegt. Hierbei ist der Dosierkolben vorzugsweise von einer Mantelfläche der hohlzylindrischen Dosierkammer beabstandet, sodass ein Durchtritt von Flüssigkeit zwischen dem Dosierkolben und der Zylinderwandung der Dosierkammer ermöglicht ist.The dosing chamber also has an outlet opening through which a liquid located inside the dosing chamber is led out of the dosing device when it is in operation. The liquid supply connection is expediently positioned on the side of the dosing chamber opposite the outlet opening. The dosing chamber is expediently designed as a substantially hollow cylinder. For example, a base of the dosing chamber is designed as a substantially truncated cone to form the outlet opening. A dosing piston is arranged inside the dosing chamber. The dosing piston is expediently cylindrical, with a base surface shaped like a cone to form a tip. The dosing piston and the dosing chamber are expediently arranged concentrically to one another, with the respective center point expediently lying on an axis of symmetry. The dosing piston is preferably spaced from a jacket surface of the hollow cylindrical dosing chamber so that liquid can pass between the dosing piston and the cylinder wall of the dosing chamber.

Der Dosierkolben ist innerhalb der Dosierkammer in einer Hubrichtung beweglich gelagert, wobei die Hubrichtung zweckmäßigerweise parallel zur Symmetrieachse des Dosierkolbens oder zumindest zu der Längsrichtung des den Dosierkolben zumindest teilweise bildenden Zylinders ist. Aufgrund der Lagerung ist es ermöglicht, dass der Dosierkolben zumindest eine erste und eine zweite Position bezüglich der Dosierkammer einnehmen kann. Falls der Dosierkolben die erste Position einnimmt, ist die Austrittsöffnung geöffnet, und falls der Dosierkolben die zweite Position einnimmt, ist die Austrittsöffnung verschlossen. Vorzugsweise ist aufgrund der Lagerung noch eine Vielzahl weiterer Positionen geschaffen, bei denen der Öffnungsgrad der Austrittsöffnung variiert. Beispielsweise existiert eine Position des Dosierkolbens, bei der die Austrittsöffnung halb geöffnet ist. Folglich wird mittels der Position des Dosierkolbens bezüglich der Dosierkammer ein Volumenstrom einer aus der Dosierkammer austretenden Flüssigkeit eingestellt. Vorzugsweise existieren eine Vielzahl von Positionen, so dass der Volumenstrom zwischen dem maximalen Volumenstrom, der mit der ersten Position korrespondiert, und keinen Volumenstrom, der mit der zweiten Position korrespondiert, im Wesentlichen kontinuierlich eingestellt werden kann.The dosing piston is mounted within the dosing chamber so that it can move in a stroke direction, the stroke direction being expediently parallel to the axis of symmetry of the dosing piston or at least to the longitudinal direction of the cylinder that at least partially forms the dosing piston. Due to the mounting, it is possible for the dosing piston to assume at least a first and a second position with respect to the dosing chamber. If the dosing piston assumes the first position, the outlet opening is open, and if the dosing piston assumes the second position, the outlet opening is closed. Preferably, due to the mounting, a plurality of further positions are created in which the degree of opening of the outlet opening varies. For example, there is a position of the dosing piston in which the outlet opening is half open. Consequently, a volume flow of a liquid emerging from the dosing chamber is set by means of the position of the dosing piston with respect to the dosing chamber. Preferably, a plurality of positions exist so that the volume flow can be adjusted substantially continuously between the maximum volume flow corresponding to the first position and no volume flow corresponding to the second position.

Der Dosierkolben ist mittels eines elektrischen Linearmotors in Hubrichtung angetrieben. Folglich wird mittels des Linearmotors die Position des Dosierkolbens entlang der Hubrichtung eingestellt. Somit wird mit abhängig von der Bestromung des elektrischen Linearmotors die erste oder zweite Position von dem Dosierkolben eingenommen. Folglich ist die Dosiervorrichtung vergleichsweise robust, da ein Abknicken eines Druckluft führenden Schlauches ausgeschlossen ist, wohingegen eine elektrische Leitung zur Bestromung des Linearmotors vergleichsweise flexibel ist. Ferner ist keine Pumpe oder dergleichen zur Erstellung von Druckluft erforderlich, was die Herstellungskosten reduziert. Zudem kann der elektrische Linearmotor vergleichsweise genau angesteuert werden, so dass es ermöglicht ist, die Position des Dosierkolbens bezüglich der Austrittsöffnung vergleichsweise präzise einzustellen. Hierbei ist zudem eine unterschiedliche Verfahrensgeschwindigkeit in Abhängigkeit der Bestromung des elektrischen Linearmotors einstellbar.The dosing piston is driven in the stroke direction by means of an electric linear motor. Consequently, the position of the dosing piston is adjusted along the stroke direction by means of the linear motor. Thus, depending on the current supply to the electric linear motor, the dosing piston assumes the first or second position. Consequently, the dosing device is comparatively robust, since kinking of a hose carrying compressed air is impossible, whereas an electrical line for powering the linear motor is comparatively flexible. Furthermore, no pump or the like is required to generate compressed air, which reduces manufacturing costs. In addition, the electric linear motor can be controlled comparatively precisely, so that it is possible to adjust the position of the dosing piston with respect to the outlet opening comparatively precisely. In addition, a different process speed can be set depending on the current supply to the electric linear motor.

Der Linearmotor ist direkt an den Dosierkolben angebunden, was die Anzahl benötigter Teile reduziert. Auch ist auf diese Weise eine Reibung verhindert oder zumindest reduziert, die eine präzise Einstellung des Dosierkolbens bezüglich der Austrittsöffnung verhindern könnte. Die Achse des elektrischen Linearmotors ist gleich der Achse des Dosierkolbens, wobei die beiden Achsen parallel zur Hubrichtung sind. Mit anderen Worten ist die Achse, entlang derer der Läufer des Linearmotors bei Betrieb bewegt wird, gleich der Achse, entlang derer der Dosierkolben zur Annahme der ersten oder zweiten Position bewegt wird. Auf diese Weise sind keine Umlenkhebel oder dergleichen erforderlich, was zu einer Wirkungsgradeinbuße führen würde.The linear motor is connected directly to the dosing piston, which reduces the number of parts required. This also prevents or at least reduces friction that could prevent precise adjustment of the dosing piston with respect to the outlet opening. The axis of the electric linear motor is the same as the axis of the dosing piston, with the two axes being parallel to the stroke direction. In other words, the axis along which the linear motor's rotor is moved during operation is the same as the axis along which the dosing piston is moved to assume the first or second position. In this way, no reversing levers or the like are required, which would lead to a loss of efficiency.

Der elektrische Linearmotor ist ein Reluktanzmotor, also ein Elektromotor, bei dem im Wesentlichen die Reluktanzkraft und nicht im Wesentlichen die Lorentzkraft zur Bewegung des Läufers des Linearmotor beiträgt, wobei jedoch beispielsweise auch zusätzlich die Lorentzkraft herangezogen wird. Mit anderen Worten handelt es sich bei dem Reluktanzmotor um einen Hybridmotor. Auf diese Weise ist eine Wärmeentwicklung des Läufers des elektrischen Linearmotors im Wesentlichen ausgeschlossen, so dass auf eine Kühlung des Läufers verzichtet werden kann. The electric linear motor is a reluctance motor, i.e. an electric motor in which the reluctance force and not the Lorentz force contributes to the movement of the linear motor's rotor, although the Lorentz force is also used. In other words, the reluctance motor is a hybrid motor. This prevents the rotor from developing heat. of the electric linear motor is essentially eliminated, so that cooling of the rotor can be dispensed with.

Beispielsweise weist der Läufer keinen Permanentmagneten oder dergleichen auf. Geeigneterweise ist der elektrische Linearmotor permanent-magnetenlos, was die Herstellungskosten reduziert. Insbesondere ist der Läufer aus einem hoch permeablen, weichmagnetischen Material, wie beispielsweise Elektroblech oder Weicheisen gefertigt. Folglich ist eine vergleichsweise kostengünstige Herstellung des Läufers ermöglicht. Ferner ist eine Reibung zwischen dem Läufer und dem Stator reduziert. Auch sind die bewegten Massen vergleichsweise gering, so dass der elektrische Linearmotor eine vergleichsweise geringe Trägheit aufweist. Somit ist eine Einstellung der Geschwindigkeit des elektrischen Linearmotors bei einer Ausführung als Reluktanzmotor vergleichsweise einfach. Ferner ist bei einem Stromlosschalten des elektrische Linearmotors praktisch keine Reibung oder dergleichen zwischen dem Läufer und dem Stator des elektrische Linearmotors vorhanden, sodass der Läufer im Wesentlichen frei bewegt werden kann, beispielsweise manuell, um eine bestimmte Position des Dosierkolbens einzustellen.For example, the rotor does not have a permanent magnet or the like. Suitably, the electric linear motor is permanent magnet-free, which reduces manufacturing costs. In particular, the rotor is made of a highly permeable, soft magnetic material, such as electrical sheet or soft iron. This enables the rotor to be manufactured relatively inexpensively. Furthermore, friction between the rotor and the stator is reduced. The moving masses are also comparatively small, so that the electric linear motor has a comparatively low inertia. Thus, adjusting the speed of the electric linear motor is comparatively simple when designed as a reluctance motor. Furthermore, when the electric linear motor is de-energized, there is practically no friction or the like between the rotor and the stator of the electric linear motor, so that the rotor can be moved essentially freely, for example manually, to set a specific position of the dosing piston.

Zweckmäßigerweise umfasst der elektrische Linearmotor ein Zylindergehäuse, das sich vorzugsweise entlang der Achse des elektrischen Linearmotors erstreckt. Innerhalb des Zylindergehäuses, das beispielsweise nach Art eines Hohlzylinders geformt ist, ist ein Blechpaket angeordnet, das an dem Zylindergehäuse angebunden ist. Das Blechpaket weist eine Anzahl von elektrischen Wicklungen (Elektromagneten) auf, die zweckmäßigerweise mit einer Elektronik des elektrischen Linearmotors elektrisch kontaktiert sind. Bei Betrieb des elektrischen Linearmotors wird somit mittels der Elektronik und den Wicklungen ein Magnetfeld erzeugt. Die Elektronik ist derart, dass bei Betrieb der Dosiervorrichtung ein zeitlich veränderliches, beispielsweise rotierendes, Magnetfeld innerhalb des Zylindergehäuses geschaffen ist.The electric linear motor expediently comprises a cylinder housing, which preferably extends along the axis of the electric linear motor. Inside the cylinder housing, which is shaped, for example, in the manner of a hollow cylinder, a laminated core is arranged, which is connected to the cylinder housing. The laminated core has a number of electrical windings (electromagnets), which are expediently electrically contacted with electronics of the electric linear motor. When the electric linear motor is operating, a magnetic field is thus generated by means of the electronics and the windings. The electronics are such that when the dosing device is operating, a temporally variable, for example rotating, magnetic field is created inside the cylinder housing.

Vorzugsweise umfasst der Linearmotor eine Anzahl an Permanentmagnetenringen, die übereinander gestapelt sind, insbesondere in axialer Richtung. Beispielsweise ist die Dicke jedes der Permanentmagnetenringe in axialer Richtung zwischen 2mm und 4mm, insbesondere gleich 3mm. Zweckmäßigerweise sind die Permanentmagnetenringe deckungsgleich und/oder aneinander befestigt. Die Permanentmagnetenringe sind radial magnetisiert, wobei direkt benachbarte Permanentmagnetenringe entgegengesetzt magnetisiert sind. So ist die Reihenfolge der Magnetisierung beispielsweise: radial nach innen gerichtet, radial nach außen gerichtet, radial nach innen gerichtet, ... Die Permanentmagnetenringe sind insbesondere ein Bestandteil eines Stators und zweckmäßigerweise an dem Zylindergehäuse angebunden, sofern dieses vorhanden ist. Die Permanentmagnetenringe sind radial insbesondere mittels einer Anzahl von elektrischen Wicklungen, zweckmäßigerweise mittels des die elektrischen Wicklungen aufweisenden Blechpakets umgeben. Insbesondere umgibt das Blechpaket die Permanentmagnetenringe umfangsseitig. Mit anderen Worten ist die radiale Ausdehnung des Blechpaketes größer als die radiale Ausdehnung der Permanentmagnetenringe. Insbesondere ist die axiale Ausdehnung des Verbunds der Permanentmagnetenringe kleiner oder bevorzugt gleich der axialen Ausdehnung des Blechpakets. Insbesondere ist der Linearmotor 3-phasig aufgebaut (U,V,W). Hierfür ist insbesondere die Anzahl der elektrischen Wicklungen des Elektromotors ein ganzzahliges Vielfaches von 3.The linear motor preferably comprises a number of permanent magnet rings that are stacked on top of one another, in particular in the axial direction. For example, the thickness of each of the permanent magnet rings in the axial direction is between 2 mm and 4 mm, in particular equal to 3 mm. The permanent magnet rings are expediently congruent and/or attached to one another. The permanent magnet rings are radially magnetized, with directly adjacent permanent magnet rings being magnetized in opposite directions. For example, the order of magnetization is: radially inward, radially outward, radially inward, ... The permanent magnet rings are in particular a component of a stator and are expediently connected to the cylinder housing, if this is present. The permanent magnet rings are surrounded radially, in particular by means of a number of electrical windings, expediently by means of the laminated core having the electrical windings. In particular, the laminated core surrounds the permanent magnet rings on the circumference. In other words, the radial extent of the laminated core is greater than the radial extent of the permanent magnet rings. In particular, the axial extension of the combination of permanent magnet rings is smaller or preferably equal to the axial extension of the laminated core. In particular, the linear motor is constructed in 3 phases (U, V, W). For this purpose, the number of electrical windings of the electric motor is an integer multiple of 3.

Mittels der elektrischen Wicklungen wird bei Betrieb ein rotierendes Magnetfeld (Statormagnetfeld) erstellt. Aufgrund des Statormagnetfelds wird insbesondere der Läufer des Linearmotors magnetisiert. Hierbei ist das Magnetfeld, das mittels der elektrischen Wicklungen erstellt wird, durch den Läufer gerichtet, also durch dessen Achse. Die Richtung des hierbei insbesondere konstant, also nicht radial. Aufgrund des mittels der Elektromagneten erstellten Magnetfelds wird das mittels der Permanentmagneten erstellte Magnetfeld zumindest teilweise kompensiert. Beispielsweise umfasst der Elektromotor zwischen 10 Nuten (Polschuhe, Statorzahn) und 30 Nuten, insbesondere zwischen 15 Nuten und 25 Nuten, und geeigneterweise gleich 18 Nuten. Hierbei ist jede Nut insbesondere mit einer der elektrischen Wicklungen versehen.During operation, a rotating magnetic field (stator magnetic field) is created by means of the electrical windings. The stator magnetic field in particular magnetizes the rotor of the linear motor. The magnetic field created by means of the electrical windings is directed through the rotor, i.e. through its axis. The direction of the field is in particular constant, i.e. not radial. The magnetic field created by means of the electromagnets at least partially compensates for the magnetic field created by means of the permanent magnets. For example, the electric motor comprises between 10 slots (pole shoes, stator teeth) and 30 slots, in particular between 15 slots and 25 slots, and suitably 18 slots. Each slot is in particular provided with one of the electrical windings.

Zweckmäßigerweise umfasst der elektrische Linearmotor eine drehfest gelagerte Gewindespindel. Die Gewindespindel ist zweckmäßigerweise in Hubrichtung beweglich gelagert. Insbesondere bildet die Gewindespindel den Läufer des elektrischen Linearmotors und ist vorzugsweise aus einem hoch permeablen, weichmagnetischen Material erstellt, z.B. Weicheisen. Die Gewindespindel weist einen helixförmig geschwungenen Steg auf, mittels dessen bei Betrieb des elektrischen Linearmotors zweckmäßigerweise das Magnetfeld des Stators geleitet wird. Die Dicke des Stegs, also die Ausdehnung des Stegs in Hubrichtung, ist hierbei zweckmäßigerweise gleich dem Abstand zwischen in Hubrichtung benachbarten Abschnitten des Stegs, also der Ausdehnung der zwischen dem Steg gebildeten Nut/Tal in Hubrichtung. Beispielsweise ist die Dicke des Stegs zwischen 2mm und 4mm, zweckmäßigerweise gleich 3mm. Insbesondere ist die Dicke der Nut zwischen 2mm und 4mm, zweckmäßigerweise gleich 3mm. Zweckmäßigerweise ist der Gewindegang (Ganghöhe) der Spindel, also die Ausdehnung des Stegs und der zwischen dem Steg bildeten Nut, zwischen 4mm und 8mm, und insbesondere gleich 6mm. Sofern der elektrische Linearmotor die elektrischen Windungen und die Permanentmagnetenringe aufweist, ist die Ganghöhe der Helix zweckmäßigerweise gleich dem Abstand zweier gleichartiger magnetischer Pole der Permanentmagnetenringe in Hubrichtung. Auf diese Weise wird bei einer Änderung des mittels der elektrischen Windungen erstellten Magnetfelds die Gewindestange entlang der Hubrichtung bewegt. Insbesondere ist die Ganghöhe gleich dem Doppelten der Dicke eines der Permanentmagnetringe in axialer Richtung, also in Hubrichtung.The electric linear motor expediently comprises a threaded spindle that is mounted so that it cannot rotate. The threaded spindle is expediently mounted so that it can move in the direction of travel. In particular, the threaded spindle forms the rotor of the electric linear motor and is preferably made from a highly permeable, soft magnetic material, e.g. soft iron. The threaded spindle has a helically curved web, by means of which the magnetic field of the stator is expediently guided when the electric linear motor is in operation. The thickness of the web, i.e. the extent of the web in the direction of travel, is expediently equal to the distance between adjacent sections of the web in the direction of travel, i.e. the extent of the groove/valley formed between the web in the direction of travel. For example, the thickness of the web is between 2mm and 4mm, expediently 3mm. In particular, the thickness of the groove is between 2mm and 4mm, expediently 3mm. It is advisable to set the thread pitch of the spindle, i.e. the extension of the web and the groove formed between the web, between 4mm and 8mm, and in particular equal to 6mm. If the electric linear motor has the electric windings and the permanent magnet rings, the pitch of the helix is expediently equal to the distance between two similar magnetic poles of the permanent magnet rings in the stroke direction. In this way, when the magnetic field created by the electric windings changes, the threaded rod is moved along the stroke direction. In particular, the pitch is equal to twice the thickness of one of the permanent magnet rings in the axial direction, i.e. in the stroke direction.

Beispielsweise ist der Durchmesser der Spindel, also die Ausdehnung senkrecht zur Hubrichtung zwischen 2cm und 10cm, vorzugsweise zwischen 3cm und 8cm und insbesondere gleich 5cm. Zweckmäßigerweise ist die Gewindespindel zumindest teilweise innerhalb des Verbunds aus Permanentmagnetringen und Blechpaket angeordnet, sofern diese vorhanden sind.For example, the diameter of the spindle, i.e. the extension perpendicular to the stroke direction, is between 2 cm and 10 cm, preferably between 3 cm and 8 cm and in particular equal to 5 cm. The threaded spindle is expediently arranged at least partially within the assembly of permanent magnet rings and laminated core, if these are present.

Bei Betrieb wird folglich die Gewindespindel aufgrund des vorhandenen Magnetfelds magnetisiert, wobei der Steg der Gewindespindel aufgrund des geringeren Abstands zu dem Stator entgegengesetzt zu dem jeweiligen mittels eines der elektrischen Wicklungen erstellten Pols magnetisiert ist. Dahingegen sind die zwischen den einzelnen Stegen gebildeten Täler entsprechend des auf dieser Seite gebildeten Magnetpols magnetisiert. So sind beispielsweise bei einem mittels einer der elektrischen Wicklungen erstellten Nordpol die diesem Nordpol zugewandten Abschnitte des Stegs (Helix) der Spindel als Südpol magnetisiert, wohingegen die dazwischen gebildeten Täler als Nordpol magnetisiert sind. Aufgrund des Gewindegangs der Spindel und der drehfesten Lagerung wird bei einem rotierenden Statormagnetfeld die Spindel folglich in axialer Richtung bewegt. Die Dicke der Permanentmagnetringe in axialer Richtung beträgt bei dem Elektromotor vorzugswiese 3 mm. Auch die Dicke der Stege und der Täler der Spindel beträgt jeweils 3 mm. Folglich ist der Gewindegang der Spindel 6 mm.During operation, the threaded spindle is therefore magnetized due to the existing magnetic field, with the web of the threaded spindle being magnetized opposite to the respective pole created by one of the electrical windings due to the smaller distance to the stator. In contrast, the valleys formed between the individual webs are magnetized according to the magnetic pole formed on this side. For example, with a north pole created by one of the electrical windings, the sections of the web (helix) of the spindle facing this north pole are magnetized as the south pole, whereas the valleys formed in between are magnetized as the north pole. Due to the thread of the spindle and the non-rotatable bearing, the spindle is therefore moved in the axial direction when the stator magnetic field is rotating. The thickness of the permanent magnet rings in the axial direction in the electric motor is preferably 3 mm. The thickness of the webs and valleys of the spindle is also 3 mm each. The thread of the spindle is therefore 6 mm.

Zweckmäßigerweise ist die Gewindespindel direkt mit dem Dosierkolben gekoppelt. Beispielsweise weist die Gewindespindel eine Schubstange auf, an der der Dosierkolben befestigt ist. Auf diese Weise sind keine weiteren Bauteile zur Verbindung der Gewindespindel mit dem Dosierkolben erforderlich. Sofern der Dosierkolben eine Lagerung aufweist, ist auf diese Weise ein spezielles Lager für die Lagerung der Gewindespindel nicht erforderlich. Alternativ ist, sofern die Gewindespindel mittels eines eigenen Lagers gelagert ist, beispielsweise innerhalb des Zylindergehäuses, kein Lager für den Dosierkolben erforderlich, was zu einer verminderten Reibung der Dosiervorrichtung und folglich zu einem erhöhten Wirkungsgrad führt.The threaded spindle is expediently coupled directly to the dosing piston. For example, the threaded spindle has a push rod to which the dosing piston is attached. In this way, no further components are required to connect the threaded spindle to the dosing piston. If the dosing piston has a bearing, a special bearing for the threaded spindle is not required. Alternatively, if the threaded spindle is mounted using its own bearing, for example within the cylinder housing, no bearing is required for the dosing piston, which leads to reduced friction in the dosing device and consequently to increased efficiency.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die Dosiervorrichtung eine Messeinrichtung auf. Mittels der Messeinrichtung wird zweckmäßigerweise die Position des Dosierkolbens und/oder des Läufers des elektrischen Linearmotors, wie z.B. dessen Gewindespindel, sofern diese vorhanden ist, oder einer etwaigen Schubstange erfasst. Auf diese Weise ist die Position des Dosierkolbens bezüglich der Dosierkammer vergleichsweise genau bestimmbar, so dass auch bei äußeren Einflüssen, wie einer Erschütterung der Dosiervorrichtung, und einer folglichen Positionsänderung des Dosierkolbens bezüglich der Dosierkammer, eine aus der Austrittsöffnung austretende Flüssigkeitsmenge vergleichsweise genau eingestellt werden kann. Auch ist auf diese Weise ein Bestimmen der Position des Dosierkolbens und folglich ein Betrieb der Dosiervorrichtung ermöglicht, falls der Läufer nicht mittels des Stators des elektrischen Linearmotors bewegt wurde, beispielsweise manuell. In diesem Fall ist keine vergleichsweise umfangreiche erneute Kalibrierung des elektrischen Linearmotors erforderlich, da die Position des Dosierkolbens und/oder der etwaigen Gewindespindel mittels der Messeinrichtung bestimmt werden kann. Zweckmäßigerweise ist die Messeinrichtung ein Geberrad oder ein Laserinterferometer.In a preferred embodiment of the invention, the dosing device has a measuring device. The measuring device is expediently used to detect the position of the dosing piston and/or the rotor of the electric linear motor, such as its threaded spindle, if present, or any push rod. In this way, the position of the dosing piston in relation to the dosing chamber can be determined relatively precisely, so that even in the case of external influences, such as a vibration of the dosing device and a consequent change in the position of the dosing piston in relation to the dosing chamber, an amount of liquid emerging from the outlet opening can be set relatively precisely. In this way, it is also possible to determine the position of the dosing piston and consequently to operate the dosing device if the rotor was not moved by means of the stator of the electric linear motor, for example manually. In this case, no comparatively extensive recalibration of the electric linear motor is required, since the position of the dosing piston and/or any threaded spindle can be determined by means of the measuring device. The measuring device is preferably a sensor wheel or a laser interferometer.

Besonders bevorzugt ist bei der zweiten Position der Dosierkolben zumindest teilweise innerhalb der Austrittsöffnung angeordnet. Hierbei wird die Austrittsöffnung mittels des innerhalb der Austrittsöffnung angeordneten Abschnitts des Dosierkolbens ausgefüllt, so dass kein Durchtritt von Flüssigkeit durch die Austrittsöffnung ermöglicht ist. Beispielsweise ist der Dosierkolben oder ein Rand der Austrittsöffnung mittels einer elastischen Lippe umgeben, insbesondere aus einem Kunststoff oder einem Gummi, was die Dichtheit erhöht. Aufgrund des Verschließens der Austrittsöffnung bei der zweiten Position mittels des Dosierkolbens selbst, sind keine weiteren Bauteile sowie eine vergleichsweise komplizierte Umlenkung erforderlich, was die Kosten reduziert. Zudem ist eine Wartung vereinfacht und ein Eindringen von Schmutz im Wesentlichen vermieden. Folglich ist es ermöglicht, die Dosiervorrichtung vergleichsweise steril während des Betriebs zu halten. Alternativ oder in Kombination hierzu ist bei Einnahme der ersten Position durch den Dosierkolben, dieser von der Austrittsöffnung beabstandet. Infolge dessen ist ein Durchtritt einer sich in der Dosierkammer befindenden Flüssigkeit zwischen dem Dosierkolben und einer Begrenzung der Austrittsöffnung ermöglicht. Vorzugsweise ist der Dosierkolben freiendseitig kegelförmig und die Austrittsöffnung rund ausgestaltet. Bei der ersten Position ist vorzugsweise lediglich die Spitze des Kegels oder aber gar kein Bestandteil des Dosierkolbens innerhalb der Austrittsöffnung angeordnet. Bei Bewegung des Dosierkolbens in Hubrichtung wird die Kegelspitze durch die Austrittsöffnung hindurchgeführt, bis diese mittels des Dosierkolbens vollständig verschlossen ist. Auf diese Weise ist eine vergleichsweise präzise Einstellung eines durch die Austrittsöffnung ausströmenden Volumenstroms einer sich innerhalb der Dosierkammer befindenden Flüssigkeit ermöglicht.In the second position, the dosing piston is particularly preferably arranged at least partially within the outlet opening. In this case, the outlet opening is filled by the section of the dosing piston arranged within the outlet opening, so that no liquid can pass through the outlet opening. For example, the dosing piston or an edge of the outlet opening is surrounded by an elastic lip, in particular made of a plastic or rubber, which increases the tightness. Because the outlet opening is closed in the second position by the dosing piston itself, no further components or a comparatively complicated deflection are required, which reduces costs. In addition, maintenance is simplified and the ingress of dirt is essentially avoided. As a result, it is possible to keep the dosing device comparatively sterile during operation. Alternatively or in combination with this, when the dosing piston assumes the first position, it is spaced from the outlet opening. As a result, a liquid located in the dosing chamber can pass between the dosing piston and a boundary of the outlet opening. Preferably, the dosing piston is conical at the free end and the outlet opening is round. In the first position, preferably only the tip of the cone or but no part of the dosing piston is arranged inside the outlet opening. When the dosing piston moves in the stroke direction, the cone tip is guided through the outlet opening until it is completely closed by the dosing piston. In this way, a comparatively precise setting of the volume flow of a liquid inside the dosing chamber flowing out through the outlet opening is possible.

Beispielsweise umfasst die Dosiervorrichtung einen weiteren elektrischen Linearmotor, der insbesondere baugleich zu dem ersten elektrischen Linearmotor ist. Der weitere Linearmotor ist zweckmäßigerweise derart angeordnet, dass dessen Läufer senkrecht zur Achse des Dosierkolbens ausgerichtet ist. Auf diese Weise ist eine Positionierung des Dosierkolbens und/oder der Dosierkammer in eine weitere Raumrichtung ermöglicht, was die Flexibilität der Dosiervorrichtung erhöht.For example, the dosing device comprises a further electric linear motor, which is in particular structurally identical to the first electric linear motor. The further linear motor is expediently arranged such that its rotor is aligned perpendicular to the axis of the dosing piston. In this way, positioning of the dosing piston and/or the dosing chamber in a further spatial direction is possible, which increases the flexibility of the dosing device.

Die Getränke-Abfüllanlage umfasst eine Dosiervorrichtung mit einer einen Flüssigkeitszufuhranschluss sowie eine Austrittsöffnung aufweisenden Dosier-kammer. Innerhalb der Dosierkammer ist ein Dosierkolben in einer Hubrichtung zur Ausbildung einer ersten und einer zweiten Position beweglich gelagert. Bei der ersten Position ist die Austrittsöffnung geöffnet, und bei der zweiten Position ist die Austrittsöffnung verschlossen. Der Dosierkolben ist in Hubrichtung mittels eines elektrischen Linearmotors angetrieben. Beispielsweise umfasst die Getränke-Abfüllanlage eine Fördereinrichtung, wie z.B. ein Förderband, das insbesondere mittels eines Elektromotors angetrieben ist. Vorzugsweise ist die Dosiervorrichtung an einer Gantry angebunden und oberhalb der Fördereinrichtung angeordnet.The beverage filling system comprises a dosing device with a dosing chamber having a liquid supply connection and an outlet opening. Within the dosing chamber, a dosing piston is movably mounted in a stroke direction to form a first and a second position. In the first position, the outlet opening is open, and in the second position, the outlet opening is closed. The dosing piston is driven in the stroke direction by means of an electric linear motor. For example, the beverage filling system comprises a conveyor device, such as a conveyor belt, which is driven in particular by means of an electric motor. The dosing device is preferably connected to a gantry and arranged above the conveyor device.

Zweckmäßigerweise wird eine Dosiervorrichtung mit einer einen Flüssigkeitszufuhranschluss und eine Austrittsöffnung aufweisende Dosierkammer, innerhalb derer ein Dosierkolben in eine Hubrichtung zur Ausbildung einer ersten und einer zweiten Position beweglich gelagert ist, wobei die Austrittsöffnung bei der ersten Position geöffnet und bei der zweiten Position verschlossen ist, und wobei der Dosierkolben in Hubrichtung mittels eines elektrischen Linearmotors angetrieben ist, oder eine Getränke-Abfüllanlage, die eine derartige Dosiervorrichtung aufweist, zur Befüllung von Behältern mit flüssigen Lebensmitteln verwendet. Die Behälter sind insbesondere Flaschen oder Fässer. Als flüssige Lebensmittel werden geeigneterweise Getränke, wie z.B. Milch, Bier oder alkoholfreie Erfrischungsgetränke herangezogen.A dosing device with a dosing chamber having a liquid supply connection and an outlet opening, within which a dosing piston is mounted so as to be movable in a stroke direction to form a first and a second position, the outlet opening being open in the first position and closed in the second position, and the dosing piston being driven in the stroke direction by means of an electric linear motor, or a beverage filling system having such a dosing device is expediently used for filling containers with liquid foodstuffs. The containers are in particular bottles or barrels. Beverages such as milk, beer or non-alcoholic soft drinks are suitably used as liquid foodstuffs.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:

1 schematisch vereinfacht eine Getränke-Abfüllanlage mit einer Dosiervorrichtung,
2 in einer Schnittdarstellung die Dosiervorrichtung mit einem Dosierkolben in einer ersten Position, und
3 gemäß 2 die Dosiervorrichtung mit dem Dosierkolben in einer zweiten Position.

An embodiment of the invention is explained in more detail below with reference to a drawing. In the drawing:

1 schematically simplified a beverage filling plant with a dosing device,
2 in a sectional view the dosing device with a dosing piston in a first position, and
3 according to 2 the dosing device with the dosing piston in a second position.

Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.Corresponding parts are provided with the same reference numerals in all figures.

In 1 ist schematisch in einer Seitenansicht eine Getränke-Abfüllanlage 2 mit einer Förderanlage 4 dargestellt. Die Förderanlage 4 umfasst ein Förderband 6, das mittels Rollen und einem nicht dargestellten Elektromotor angetrieben ist. Auf dem Förderband 6 sind Flaschen 8 positioniert, die mittels des Förderbandes 6 in eine Förderrichtung 10 bewegt werden. Hierbei werden die Flaschen 8 unter einer Dosiervorrichtung 12 vorbei bewegt. Die Dosiervorrichtung 12 ist mittels einer Leitung 14 mit einem Getränke-Reservoir 16 fluidtechnisch gekoppelt. Innerhalb des Getränkereservoirs 16 befindet sich Bier unter einem bestimmten Druck. Sobald eine der Flaschen 8 sich unterhalb der Dosiervorrichtung 12 befindet, wird das Förderband 6 angehalten und diejenige Flasche 8 mittels der Dosiervorrichtung 12 mit Bier befüllt. Hierfür wird das sich innerhalb des Getränke-Reservoirs 16 befindende Bier durch die Leitung 14 und durch die Dosiervorrichtung 12 geleitet. Das Volumen des in die Flasche 8 geleiteten Biers entspricht beispielsweise je nach Größe der Flasche 8, entweder 0,33 Liter oder 0,5 Liter.In 1 is a schematic side view of a beverage filling plant 2 with a conveyor system 4. The conveyor system 4 comprises a conveyor belt 6 which is driven by rollers and an electric motor (not shown). Bottles 8 are positioned on the conveyor belt 6 and are moved in a conveying direction 10 by the conveyor belt 6. The bottles 8 are moved past a dosing device 12. The dosing device 12 is fluidly coupled to a beverage reservoir 16 by a line 14. Beer under a certain pressure is located inside the beverage reservoir 16. As soon as one of the bottles 8 is located below the dosing device 12, the conveyor belt 6 is stopped and that bottle 8 is filled with beer by the dosing device 12. For this purpose, the beer located inside the beverage reservoir 16 is passed through the line 14 and through the dosing device 12. For example, the volume of beer poured into bottle 8 corresponds to either 0.33 liters or 0.5 liters, depending on the size of bottle 8.

In 2 und 3 ist in einer vertikalen Schnittdarstellung die Dosiervorrichtung 12 ausschnittsweise dargestellt. Die Dosiervorrichtung 12 umfasst eine zylindrisch ausgestaltete, vertikal verlaufende Dosierkammer 18, die freiendseitig zur Ausbildung einer Düse 20 kegelstumpfartig verjüngt ist. Das Ende der Düse 20 ist zur Ausbildung einer Austrittsöffnung 22 geöffnet. Ferner umfasst die Dosierkammer 18 einen Flüssigkeitszufuhranschluss 24, an dem im Montagezustand die Leitung 14 angeflanscht ist. Der Flüssigkeitszufuhranschluss 24 ist in vertikaler Richtung bezüglich der Austrittsöffnung 22 nach oben in Richtung des verbleibenden Freiendes der Dosierkammer 18 versetzt und befindet sich im oberen Drittel der Dosierkammer 18.In 2 and 3 The dosing device 12 is shown in detail in a vertical sectional view. The dosing device 12 comprises a cylindrical, vertically extending dosing chamber 18, which is tapered at the free end to form a nozzle 20. The end of the nozzle 20 is open to form an outlet opening 22. The dosing chamber 18 also comprises a liquid supply connection 24, to which the line 14 is flanged in the assembled state. The liquid supply connection 24 is offset in the vertical direction with respect to the outlet opening 22 upwards in the direction of the remaining free end of the dosing chamber 18 and is located in the upper third of the dosing chamber 18.

Innerhalb der Dosierkammer 18 ist ein zylindrisch ausgestalteter und sich in vertikaler Richtung erstreckender Dosierkolben 26 angeordnet. Das vertikal untere Ende ist zur Ausbildung einer Spitze 28 verjüngt. Der Dosierkolben 26 ist konzentrisch mit der Dosierkammer 18 angeordnet. Mit anderen Worten entspricht die Achse 30 des Dosierkolbens 26 der Achse der Dosierkammer. Der Dosierkolben 26 ist von den vertikal verlaufenden Wänden der Dosierkammer 18 beabstandet, sodass zwischen diesen ein umlaufender Spalt 32 gebildet ist.A dosing piston 26 of cylindrical design and extending in the vertical direction is arranged within the dosing chamber 18. The vertical lower end is tapered to form a tip 28. The dosing piston 26 is arranged concentrically with the dosing chamber 18. In other words, the axis 30 of the dosing piston 26 corresponds to the axis of the dosing chamber. The dosing piston 26 is surrounded by the vertically extending walls of the dosing chamber 18 so that a circumferential gap 32 is formed between them.

Der Dosierkolben 26 ist entlang dessen Achse 30 in einer Hubrichtung 34 beweglich, wobei der Dosierkolben 26 eine erste Position 36, die in 2 dargestellt ist, und eine zweite Position 38 annehmen kann, die in 3 gezeigt ist. Bei der ersten Position 36 ist der Dosierkolben 26 bezüglich der Austrittsöffnung 22 in Hubrichtung 34 nach oben versetzt, sodass die Austrittsöffnung 22 geöffnet ist. In diesem Fall ist ein Austritt von Flüssigkeit aus der Dosierkammer 18 durch die Austrittsöffnung 22 ermöglicht. Folglich kann das Bier aus dem Getränke-Reservoir 16 mittels der Leitung 14 und mittels des Flüssigkeitszufuhranschluss 24 in den Spalt 32 und von dort durch die Austrittsöffnung 22 erneut aus der Dosiervorrichtung 12 hinaus gelangen.The dosing piston 26 is movable along its axis 30 in a stroke direction 34, wherein the dosing piston 26 has a first position 36, which in 2 shown, and can assume a second position 38, which is shown in 3 is shown. In the first position 36, the dosing piston 26 is offset upwards in the stroke direction 34 with respect to the outlet opening 22, so that the outlet opening 22 is open. In this case, liquid can escape from the dosing chamber 18 through the outlet opening 22. Consequently, the beer can pass from the beverage reservoir 16 by means of the line 14 and the liquid supply connection 24 into the gap 32 and from there out of the dosing device 12 again through the outlet opening 22.

Bei Einnahme der zweiten Position 38 ist der Dosierkolben 26 im Vergleich zur ersten Position 36 in Hubrichtung 34, also vertikal, nach unten versetzt. Hierbei ist die Spitze 28 des Dosierkolbens innerhalb der Austrittsöffnung 22 angeordnet, sodass diese verschlossen ist. Ferner liegt der weitere Bereich der Spitze 28 an den Seitenwänden der Düse 20 an, was zu einer vergleichsweise effektive Abdichtung des Innenraums der Dosierkammer 18 führt. Infolgedessen ist ein Austritt einer sich in der Dosierkammer 18 befindenden Flüssigkeit, die sich vorwiegend im Bereich des Spaltes 32 befindet, aus der Austrittsöffnung 22 unterbunden.When the second position 38 is assumed, the dosing piston 26 is offset downwards in the stroke direction 34, i.e. vertically, compared to the first position 36. The tip 28 of the dosing piston is arranged within the outlet opening 22 so that it is closed. Furthermore, the further area of the tip 28 rests against the side walls of the nozzle 20, which leads to a comparatively effective sealing of the interior of the dosing chamber 18. As a result, a liquid located in the dosing chamber 18, which is mainly located in the area of the gap 32, is prevented from escaping from the outlet opening 22.

Der Dosierkolben 26 wird in die erste Position 36 bewegt, falls sich eine Flasche 8 unterhalb der Dosiervorrichtung 12 befindet. Dahingegen wird der Dosierkolben 26 in die zweite Position 38 bewegt, falls sich keine Flasche 8 unterhalb der Dosierkammer 12 befindet und/oder das Förderband 6 bewegt wird. Die erste Position 36 und die zweite Position 38 bezeichnen hierbei die beiden maximalen möglichen Positionen des Dosierkolbens 26 bezüglich der Dosierkammer 18 in Hubrichtung 34. Mittels Einnahme einer dazwischen liegenden Position wird die Austrittsöffnung 22 lediglich teilweise verschlossen, so dass ein durch die Austrittsöffnung 22 austretender Volumenstrom des Biers im Vergleich zur ersten Position 36 verringert, aber dennoch möglich ist.The dosing piston 26 is moved to the first position 36 if a bottle 8 is located below the dosing device 12. In contrast, the dosing piston 26 is moved to the second position 38 if there is no bottle 8 below the dosing chamber 12 and/or the conveyor belt 6 is moved. The first position 36 and the second position 38 designate the two maximum possible positions of the dosing piston 26 with respect to the dosing chamber 18 in the stroke direction 34. By assuming a position in between, the outlet opening 22 is only partially closed, so that a volume flow of beer exiting through the outlet opening 22 is reduced in comparison to the first position 36, but is still possible.

Der Dosierkolben 26 ist mittels einer starren Kupplung 40 mit einer Schubstange 42 einer Gewindespindel 44 gekoppelt, die Bestandteil eines als Reluktanzmotor ausgestalteten Linearmotors 46 ist, der lediglich ausschnittsweise dargestellt ist. Die Schubstange 42 bildet in einer zur Achse 48 des Linearmotors 46 parallelen Richtung das dem Dosierkolben 26 zugewandte Ende der Gewindespindel 44. Die Achse 48 des Linearmotors 46 ist die Achse, entlang derer die Gewindespindel 44 bei Betrieb des Linearmotors 46 bewegt wird, und die gleich der Dosierkolbenachse 30 ist. Das verbleibende Ende der Gewindespindel 44 ist verdickt und weist eine Helix 50 auf. Die Schubstange 42 der einstückig aus Weicheisen erstellten Gewindespindel 44 ist mittels eines Lagers 52 eines sich senkrecht zur Hubrichtung 34 erstreckenden Lagerschilds 54 in Hubrichtung 34 beweglich gelagert, wobei eine Rotation der Gewindespindel 44 um die Achse 48 mittels des Lagers 52 gehindert ist. Aufgrund der Kupplung 40 ist somit auch der Dosierkolben 26 in Hubrichtung 34 zwangsgeführt.The dosing piston 26 is coupled by means of a rigid coupling 40 to a push rod 42 of a threaded spindle 44, which is part of a linear motor 46 designed as a reluctance motor, which is only shown in part. The push rod 42 forms the end of the threaded spindle 44 facing the dosing piston 26 in a direction parallel to the axis 48 of the linear motor 46. The axis 48 of the linear motor 46 is the axis along which the threaded spindle 44 is moved when the linear motor 46 is operating, and which is the same as the dosing piston axis 30. The remaining end of the threaded spindle 44 is thickened and has a helix 50. The push rod 42 of the threaded spindle 44, which is made in one piece from soft iron, is movably mounted in the stroke direction 34 by means of a bearing 52 of a bearing plate 54 extending perpendicularly to the stroke direction 34, wherein rotation of the threaded spindle 44 about the axis 48 is prevented by means of the bearing 52. Due to the coupling 40, the dosing piston 26 is thus also positively guided in the stroke direction 34.

Der Lagerschild 54 ist Bestandteil eines ausschnittsweise dargestellten Motorgehäuses 56, das ein hohlzylindrisch ausgestaltetes Zylindergehäuse 58 umfasst. Das Zylindergehäuse 58 ist konzentrisch zur Achse 48 angeordnet und an dem Lagerschild 54 angebunden. Innerhalb des Zylindergehäuses 58 ist ein Blechpaket 60 mit einer Anzahl an Wicklungen 62 angeordnet, die mittels einer Steuerelektronik 64 bei Betrieb der Dosiervorrichtung 12 bestromt werden. Hierfür sind die Wicklungen 62 mittels elektrischer Leitungen 66 mit der Steuerelektronik 64 kontaktiert. Über eine weitere elektrische Leitung 68 ist eine Messeinrichtung 70 mit der Steuerelektronik 64 kontaktiert. Die Messeinrichtung 70 ist auf Seiten des Dosierkolbens 26 an dem Lagerschild 54 angebunden und dient der Positionsbestimmung der Schubstange 42. Folglich ist mittels der Messeinrichtung 70 ermöglicht, zu bestimmen, ob sich der Dosierkolben 26 in der ersten Position 36 oder in der zweiten Position 38 befindet.The bearing plate 54 is part of a motor housing 56, shown in detail, which comprises a hollow cylindrical cylinder housing 58. The cylinder housing 58 is arranged concentrically to the axis 48 and is connected to the bearing plate 54. Inside the cylinder housing 58 there is a laminated core 60 with a number of windings 62, which are energized by means of control electronics 64 when the dosing device 12 is in operation. For this purpose, the windings 62 are contacted with the control electronics 64 by means of electrical lines 66. A measuring device 70 is contacted with the control electronics 64 via a further electrical line 68. The measuring device 70 is connected to the bearing plate 54 on the side of the dosing piston 26 and is used to determine the position of the push rod 42. Consequently, the measuring device 70 makes it possible to determine whether the dosing piston 26 is in the first position 36 or in the second position 38.

Die Wicklungen 62 sind derart bezüglich der Achse 48 an gegenüberliegenden Wänden des Zylindergehäuses 58 angeordnet, dass bei Bestromung mittels der Steuerelektronik 64 jeweils zur Achse 46 weisende Magnetpole realisiert sind. Hierbei sind die auf diese Weise gebildeten Pole in Hubrichtung 34 alternierend angeordnet, wobei der Abstand zwischen Polen der gleichen Polarität der Ganghöhe der Helix 50 entspricht. Die Polarität bezüglich der Achse 48 genau gegenüberliegender Windungen 62 ist zudem gleich. Aufgrund der drehfesten Lagerung der Gewindespindel 44 wird somit die Gewindespindel 44 entlang der Hubrichtung 34 derart bewegt, dass die Helix 50 mit gegenüberliegenden Windungen 62 unterschiedlicher Polarität fluchtet, was dem kleinsten Betrag der magnetischen Reluktanz entspricht, die der Linearmotor 46 annehmen kann. Bei einer Umpolung der Wicklungen 62 wird zur erneuten Minimierung der Reluktanz, also des magnetischen Widerstands, die Gewindespindel 44 um genau eine Ganghöhe in Hubrichtung 34 bewegt. Mittels geeigneter Ansteuerung der Wicklungen 62 mittels der Steuerelektronik 64 ist es folglich ermöglicht, den Dosierkolben von der ersten Position 36 zur zweiten Position 38 zu bewegen. Ferner ist auch eine Einnahme von im Wesentlichen sämtlichen dazwischenliegenden Positionen ermöglicht. Zudem ist die Geschwindigkeit, mittels derer der Dosierkolben 26 verbracht wird, im Wesentlichen frei wählbar. In einer alternativen Ausführungsform werden nicht sämtliche Wicklungen 62, sondern nur jede zweite oder dritte Wicklung 62 zur Ausbildung des jeweiligen Magnetpols bestromt, was die Geschwindigkeit einerseits reduziert, aber auch bei einem Stillstand vergleichsweise sicher die Richtung vorgibt, in die die Gewindespindel 44 verbracht wird.The windings 62 are arranged on opposite walls of the cylinder housing 58 with respect to the axis 48 in such a way that when energized by the control electronics 64, magnetic poles pointing towards the axis 46 are realized. The poles formed in this way are arranged alternately in the stroke direction 34, with the distance between poles of the same polarity corresponding to the pitch of the helix 50. The polarity of windings 62 that are exactly opposite the axis 48 is also the same. Due to the rotationally fixed bearing of the threaded spindle 44, the threaded spindle 44 is thus moved along the stroke direction 34 in such a way that the helix 50 is aligned with opposite windings 62 of different polarity, which corresponds to the smallest amount of magnetic reluctance that the linear motor 46 can assume. When the polarity of the windings 62 is reversed, the threaded spindle 44 is moved by exactly one pitch in the stroke direction 34 in order to minimize the reluctance, i.e. the magnetic resistance. By means of suitable control of the windings 62 by means of the control electronics 64, it is therefore possible to move the dosing piston from the first position 36 to the second position 38. Furthermore, it is also possible to take up essentially all of the chen intermediate positions. In addition, the speed at which the dosing piston 26 is moved is essentially freely selectable. In an alternative embodiment, not all windings 62, but only every second or third winding 62 are energized to form the respective magnetic pole, which on the one hand reduces the speed, but also comparatively reliably specifies the direction in which the threaded spindle 44 is moved when the device is at a standstill.

Bei einem Stromlosschalten der Wicklungen 62 ist die Gewindespindel 44 im Wesentlichen ohne Widerstand innerhalb des Blechpakets 60 bewegbar. Infolgedessen kann eine Position des Dosierkolbens 26 innerhalb der Dosierkammer 18 beispielsweise manuell vorgegeben werden. Aufgrund der Messeinrichtung 70 ist die Position stets erfasst, so dass bei einer Aktivierung der Steuerungselektronik 64 stets die korrekten Wicklungen 62 bestromt werden.When the windings 62 are de-energized, the threaded spindle 44 can be moved within the laminated core 60 essentially without resistance. As a result, a position of the dosing piston 26 within the dosing chamber 18 can be specified manually, for example. Due to the measuring device 70, the position is always recorded, so that when the control electronics 64 are activated, the correct windings 62 are always energized.

In einer weiteren Ausgestaltungsform ist die Wicklung 62 zu einem Stapel aus Permanentmagnetenringen abgewandelt, die in Hubrichtung 34 übereinandergestapelt sind. Die einzelnen Permanentmagnetenringe sind deckungsgleich und aneinander befestigt. Die Permanentmagnetenringe sind jeweils radial magnetisiert, wobei die Polarität benachbarter Permanentmagnetenringe entgegengesetzt ist. Mit anderen Worten weist bei einem der Permanentmagnetenringe der Nordpol radial nach innen. Bei den direkt benachbarten Permanentmagnetenringe, also der sich in Hubrichtung 34 in der Zeichnung oberhalb bzw. unterhalb befindende Permanentmagnetenring, hingegen weist der Südpol radial nach innen. Die Permanentmagnetenringe sind beispielsweise aus einem Ferrit oder NdFeB erstellt. Die Dicke der sich lediglich aufgrund der Magnetisierungsrichtung unterscheidenden, ansonsten gleichartigen Permanentmagnetenringe entspricht 3mm, der Hälfte der Ganghöhe der Helix 50. Die Ganghöhe der Helix 50 entspricht hierbei der Ausdehnung eines Tals in Hubrichtung 34, das in Hubrichtung 34 zwischen benachbarten Abschnitten der Helix 50 gebildet ist, zuzüglich der Ausdehnung eines dieser Abschnitte der Helix 50 in Hubrichtung 34. Die Ganghöhe der Helix 50 ist 6mm. Das Tal weist hierbei eine Ausdehnung in Hubrichtung 34 von 3mm. Auch die Dicke der Stege und der Täler der Spindel beträgt jeweils 3 mm. Zusammenfassend ist die Wicklung 62 durch eine Permanentmagnetenstruktur 62 ersetzt, deren Anzahl an Permanentmagneten der Anzahl der Lagen der Permanentmagnetenringe entspricht.In a further embodiment, the winding 62 is modified to form a stack of permanent magnet rings that are stacked on top of one another in the stroke direction 34. The individual permanent magnet rings are congruent and attached to one another. The permanent magnet rings are each magnetized radially, with the polarity of neighboring permanent magnet rings being opposite. In other words, the north pole of one of the permanent magnet rings points radially inwards. In the directly adjacent permanent magnet rings, i.e. the permanent magnet ring located above or below in the stroke direction 34 in the drawing, the south pole points radially inwards. The permanent magnet rings are made of ferrite or NdFeB, for example. The thickness of the permanent magnet rings, which only differ in terms of the direction of magnetization but are otherwise identical, corresponds to 3 mm, half the pitch of the helix 50. The pitch of the helix 50 corresponds to the extent of a valley in the stroke direction 34, which is formed in the stroke direction 34 between adjacent sections of the helix 50, plus the extent of one of these sections of the helix 50 in the stroke direction 34. The pitch of the helix 50 is 6 mm. The valley has an extent in the stroke direction 34 of 3 mm. The thickness of the webs and the valleys of the spindle is also 3 mm each. In summary, the winding 62 is replaced by a permanent magnet structure 62, the number of permanent magnets of which corresponds to the number of layers of the permanent magnet rings.

Auch das Blechpaket 60 ist abgewandelt und weist nunmehr die elektrischen Windungen auf, die auf jeweils einem radial nach innen, hier nicht gezeigten, Statorzahn (Polschuh) aufgesetzt sind. Die Ausdehnung jeder der elektrischen Windungen in Hubrichtung 34 entspricht im Wesentlichen der Ausdehnung des vollständigen Blechpakets in Hubrichtung 34 und ist insbesondere größer als 10cm, 15cm oder 20cm. Vorzugsweise ist die Ausdehnung des vollständigen Blechpakets in Hubrichtung 34 kleiner oder gleich 50cm, 40cm oder 30cm. Die Anzahl der Statorzähne und somit auch der elektrischen Windungen ist gleich achtzehn. Das Blechpaket 60 ist somit zu einer Elektromagnetenstruktur 60 mit einer zur Anzahl der Statorzähne korrespondierenden Anzahl an Elektromagneten abgewandelt. The laminated core 60 is also modified and now has the electrical windings, which are each placed on a stator tooth (pole shoe) that is radially inward and not shown here. The extent of each of the electrical windings in the stroke direction 34 essentially corresponds to the extent of the complete laminated core in the stroke direction 34 and is in particular greater than 10cm, 15cm or 20cm. Preferably, the extent of the complete laminated core in the stroke direction 34 is less than or equal to 50cm, 40cm or 30cm. The number of stator teeth and thus also of electrical windings is eighteen. The laminated core 60 is thus modified to form an electromagnet structure 60 with a number of electromagnets that corresponds to the number of stator teeth.

Bei Betrieb wird mittels der Elektromagnetenstruktur 60 ein rotierendes Magnetfeld erzeugt, welches stets senkrecht zur Hubrichtung 34 ist. Hierfür werden die einzelnen Elektromagneten der Elektromagnetenstruktur 60 über die elektrischen Leitungen 66 mittels der Steuerelektronik 64 geeignet bestromt. Bei dem in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiel ist beispielsweise der links gezeigte Elektromagnet der Elektromagnetenstruktur 60 derart angesteuert, dass dessen Nordpol nach links und dessen Südpol nach rechts weist. Ebenso ist der in diesen Schnittdarstellungen rechts gezeigte Elektromagnet derart angesteuert, dass dessen Nordpol nach links und dessen Südpol nach rechts weist. Die weiteren Elektromagneten der Elektromagnetenstruktur 60 sind nicht bestromt. Infolgedessen ist die Gewindespindel mittels eines von der Elektromagnetenstruktur 60 erstellten im Wesentlichen homogenen Magnetfeldes durchsetzt. Aufgrund des mittels der Elektromagnetenstruktur 60 erstellten Magnetfelds wird die Gewindespindel 44 magnetisiert, wobei die Abschnitte der Helix 50, die den geringeren Abstand zu den bestromten Elektromagneten aufweisen, entgegengesetzt zu deren jeweiliger Polarität magnetisiert werden. Bei dem in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiel entsprechen folglich die links gezeigten Abschnitte der Helix 50 einem Nordpol und die rechts gezeigten Abschnitte der Helix 50 einem Südpol. Dahingegen sind die zwischen den einzelnen Abschnitten der Helix 50 gebildeten Täler entsprechend des auf dieser Seite gebildeten Magnetpols magnetisiert. So entsprechen die links gezeigten Täler einem Südpol und die rechts gezeigten Täler einem Nordpol.During operation, the electromagnet structure 60 generates a rotating magnetic field which is always perpendicular to the stroke direction 34. For this purpose, the individual electromagnets of the electromagnet structure 60 are suitably energized via the electrical lines 66 by means of the control electronics 64. In the exemplary embodiment shown in the figures, for example, the electromagnet of the electromagnet structure 60 shown on the left is controlled such that its north pole points to the left and its south pole to the right. Likewise, the electromagnet shown on the right in these sectional views is controlled such that its north pole points to the left and its south pole to the right. The other electromagnets of the electromagnet structure 60 are not energized. As a result, the threaded spindle is permeated by an essentially homogeneous magnetic field created by the electromagnet structure 60. Due to the magnetic field created by the electromagnet structure 60, the threaded spindle 44 is magnetized, with the sections of the helix 50 that are closer to the energized electromagnets being magnetized opposite to their respective polarity. In the embodiment shown in the figures, the sections of the helix 50 shown on the left correspond to a north pole and the sections of the helix 50 shown on the right to a south pole. In contrast, the valleys formed between the individual sections of the helix 50 are magnetized according to the magnetic pole formed on this side. The valleys shown on the left correspond to a south pole and the valleys shown on the right to a north pole.

Die Abschnitte der Helix 50 werden von den Permanentmagnetenringen der Permanentmagnetenstruktur 62 magnetisch angezogen, so dass die links gezeigten Abschnitte der Helix 50 jeweils in einer Ebene senkrecht zur Hubrichtung 34 sind, in der ebenfalls die Permanentmagnetenringe liegen, deren Südpol radial nach innen weist. Dahingegen sind die Täler der Spindel 44 jeweils in einer Ebene senkrecht zur Hubrichtung 34, in der die Permanentmagnetenringe liegen, deren Nordpol radial nach innen weist. Bei einer Rotation des mittels der Elektromagnetenstruktur 60 erstellten Magnetfelds um die Linearmotorachse 48 wird somit die Helix 44 in Hubrichtung 48 bewegt, wobei die Richtung abhängig von der Rotationsrichtung des mittels der Elektromagnetenstruktur 60 erstellten rotierenden Magnetfelds ist.The sections of the helix 50 are magnetically attracted by the permanent magnet rings of the permanent magnet structure 62, so that the sections of the helix 50 shown on the left are each in a plane perpendicular to the stroke direction 34, in which the permanent magnet rings are also located, the south pole of which points radially inwards. In contrast, the valleys of the spindle 44 are each in a plane perpendicular to the stroke direction 34, in which the permanent magnet rings are located, the north pole of which points radially inwards. When the magnetic field created by the electromagnet structure 60 rotates around the linear motor axis 48, the helix 44 is thus moved in stroke direction 48, wherein the direction depends on the direction of rotation of the rotating magnetic field created by means of the electromagnet structure 60.

Zusammenfassend weist der Stator vorzugsweise eine Anzahl von Permanentmagneten auf, die insbesondere in Hubrichtung aufeinander gestapelt sind. Die Permanentmagnete sind beispielsweise in Hubrichtung und/oder senkrecht zu dieser, insbesondere radial, magnetisiert. Zweckmäßigerweise sind die Permanentmagneten ringförmig ausgestaltet und zweckmäßigerweise konzentrisch zur Linearmotorachse angeordnet.In summary, the stator preferably has a number of permanent magnets that are stacked on top of one another, in particular in the stroke direction. The permanent magnets are magnetized, for example, in the stroke direction and/or perpendicular to this, in particular radially. The permanent magnets are expediently designed in a ring shape and expediently arranged concentrically to the linear motor axis.

Bei dem Reluktanzmotor handelt es sich um insbesondere einen Elektromotor, in dessen Stator bei Betrieb ein elektromagnetisches, rotierendes Drehfeld (Statorfeld) erzeugt wird. Die Gewindespindel kann beispielsweise aus einem magnetisierbaren Weicheisenmaterial bestehen. Durch das rotierende Statorfeld wird auf die magnetisierte Spindel in einer Richtung entlang ihrer Spindelachse insbesondere eine Kraftkomponente ausgeübt. Durch die entsprechende Reaktionskraft auf den insbesondere fest montierten Stator, der insbesondere durch das (Zylinder-) Gehäuse getragen wird, wird die Spindel insbesondere somit entlang deren Längsachse (Linearmotorachse) bewegt. Die Bewegungsgeschwindigkeit ist insbesondere von der Rotationsgeschwindigkeit des Statorfeld, sowie insbesondere von der Gewindesteigung der Spindel abhängig.The reluctance motor is in particular an electric motor in whose stator an electromagnetic, rotating field (stator field) is generated during operation. The threaded spindle can, for example, consist of a magnetizable soft iron material. The rotating stator field exerts a force component on the magnetized spindle in a direction along its spindle axis. The corresponding reaction force on the stator, which is in particular fixed and supported in particular by the (cylinder) housing, moves the spindle in particular along its longitudinal axis (linear motor axis). The speed of movement depends in particular on the rotational speed of the stator field and in particular on the thread pitch of the spindle.

Die Gewindespindel bildet insbesondere den Kern des Reluktanzmotors, dessen Stator insbesondere fest im Zylindergehäuse eingebaut ist. Dieser Stator umfasst insbesondere auf den gegenüberliegenden Seiten der Gewindespindel in senkrechter Richtung eine Abfolge magnetischer Pole (insbesondere Permanentmagnete) mit insbesondere wechselnden Polaritäten, wobei die vertikalen Abstände zwischen gleichartigen Polen insbesondere den Abständen der Gewindestege der Spindel entsprechen. Durch insbesondere eine an der Statorwicklung angeschlossene 3-Phasen-Wechselspannung wird insbesondere ein rotierendes Statorfeld insbesondere senkrecht zur Spindelachse erzeugt, das insbesondere die Gewindespindel durchläuft und diese temporär aufmagnetisiert. Die Gewindestege der Spindel bilden somit magnetisierte Pole. Die Spindel besteht zweckmäßigerweise aus einem leicht magnetisierbaren Material, wie z. B. Weicheisen.The threaded spindle forms in particular the core of the reluctance motor, the stator of which is in particular permanently installed in the cylinder housing. This stator comprises in particular on the opposite sides of the threaded spindle in a vertical direction a sequence of magnetic poles (in particular permanent magnets) with in particular alternating polarities, whereby the vertical distances between similar poles correspond in particular to the distances between the threaded webs of the spindle. In particular, a 3-phase alternating voltage connected to the stator winding generates in particular a rotating stator field, in particular perpendicular to the spindle axis, which in particular runs through the threaded spindle and temporarily magnetizes it. The threaded webs of the spindle thus form magnetized poles. The spindle is expediently made of an easily magnetizable material, such as soft iron.

Statorfeld und Gewindespindel neigen dazu, sich in einen Zustand eines Kräftegleichgewichts entlang der Spindelachse (Linearmotorachse) einzustellen, in welchem die Spindelstege so auf die Pole des Stators ausgerichtet sind, dass ein Kräftegleichgewicht herrscht. Innerhalb des Stators kann das Statorfeld insbesondere um die Spindelachse rotieren. In diesem Fall geht insbesondere die Ausrichtung der magnetisierenden Pole der Spindel auf die Pole des Stators verloren und das Kräftegleichgewicht wird insbesondere derart gestört, dass auf die Spindel insbesondere eine Kraft ausgeübt wird, die insbesondere danach strebt, das Kräftegleichgewicht wieder herzustellen. Spindel und Stator streben somit insbesondere stets danach, die magnetisierten Pole der Spindel bezüglich der vertikalen Stellung auf die Pole insbesondere des Stators auszurichten.The stator field and threaded spindle tend to settle into a state of force equilibrium along the spindle axis (linear motor axis), in which the spindle webs are aligned with the poles of the stator in such a way that a force equilibrium prevails. Within the stator, the stator field can rotate in particular around the spindle axis. In this case, the alignment of the magnetizing poles of the spindle with the poles of the stator is lost and the force equilibrium is disturbed in particular in such a way that a force is exerted on the spindle in particular, which in particular strives to restore the force equilibrium. The spindle and stator therefore always strive in particular to align the magnetized poles of the spindle with respect to the vertical position with the poles of the stator in particular.

Somit lässt sich durch eine Rotation des Statorfelds insbesondere eine Kraftkomponente auf die (Trapez-) Gewindespindel bzw. eine entsprechende Reaktionskraft auf das Zylindergehäuse erzeugen. Je nach Drehsinn des Statorfelds (8) lässt sich somit die Trapezgewindespindel aufwärts oder abwärts der Spindelachse bewegen und somit den sogenannten „Hub“ realisieren.Thus, by rotating the stator field, a force component can be generated on the (trapezoidal) threaded spindle or a corresponding reaction force on the cylinder housing. Depending on the direction of rotation of the stator field (8), the trapezoidal threaded spindle can be moved up or down the spindle axis, thus realizing the so-called "stroke".

Die Kopplung zwischen dem am Zylindergehäuse fest montierten Stator und der Trapezgewindespindel erfolgt also nicht durch mechanisch zusammenwirkende Mittel, sondern allein durch das Statorfeld. Dreht sich das Statorfeld nicht, wird die Trapezgewindespindel bezüglich des Zylindergehäuses in einer konstanten Fahrposition gehalten. Wird das Statorfeld in Drehung versetzt, gleitet die Trapezgewindespindel über ihre interne Lagerung (Gleitlager) berührungslos innerhalb des Stators.The coupling between the stator, which is permanently mounted on the cylinder housing, and the trapezoidal thread spindle is not achieved by means of mechanically interacting means, but solely by the stator field. If the stator field does not rotate, the trapezoidal thread spindle is held in a constant driving position with respect to the cylinder housing. If the stator field is set in rotation, the trapezoidal thread spindle slides contactlessly within the stator via its internal bearing (sliding bearing).

Zur Entkopplung von Stator und Trapezgewindespindel kann das Statorfeld abgeschaltet werden. Die Trapezgewindespindel ist dann frei entlang der Spindelachse gleitend bewegbar und kann beispielsweise von einem Benutzer auch von Hand geführt werden. Dies kann nützlich sein, um das Schubrohr (Dosierkolben) grob in einem Dosierbereich zu positionieren. Anschließend kann zur Feineinstellung das Statorfeld wieder eingeschaltet werden, sodass sich das Schubrohr ausschließlich entsprechend der Drehung des Statorfelds verfahren lässt. Die Kontrolle des Statorfelds wird durch eine geeignete Steuerung vorgenommen.To decouple the stator and trapezoidal thread spindle, the stator field can be switched off. The trapezoidal thread spindle can then slide freely along the spindle axis and can also be guided by hand by a user, for example. This can be useful for roughly positioning the push tube (dosing piston) in a dosing area. The stator field can then be switched on again for fine adjustment so that the push tube can only be moved in accordance with the rotation of the stator field. The stator field is controlled by a suitable control system.

Die Gewindespindel bildet insbesondere den Kern eines Reluktanzmotors, dessen Stator fest im Schlitten (Zylindergehäuse) eingebaut ist. Insbesondere umfasst dieser Stator auf den gegenüberliegenden Seiten der Gewindespindel in senkrechter Richtung eine Abfolge magnetischer Pole mit wechselnden Polaritäten, wobei die vertikalen Abstände zwischen gleichartigen Polen insbesondere den Abständen der Gewindestege der Spindel entsprechen. Auf diese Weise wird ein Statorfeld senkrecht zur Spindelachse erzeugt, das die Gewindespindel durchläuft und diese magnetisiert. Der Verlauf der Feldlinien des Statorfelds ist insbesondere radial oder senkrecht zur Linearmotorachse. Die Gewindestege der Spindel bilden somit magnetisierte Pole. Die Spindel besteht zweckmäßigerweise aus einem leicht magnetisierbaren Material, wie z. B. Weicheisen.The threaded spindle forms the core of a reluctance motor, the stator of which is permanently installed in the carriage (cylinder housing). In particular, this stator comprises a sequence of magnetic poles with alternating polarities on the opposite sides of the threaded spindle in a vertical direction, with the vertical distances between similar poles corresponding in particular to the distances between the threaded webs of the spindle. In this way, a stator field is generated perpendicular to the spindle axis, which runs through the threaded spindle and magnetizes it. The course of the field lines of the stator field is particularly either radially or perpendicularly to the linear motor axis. The threaded webs of the spindle thus form magnetized poles. The spindle is preferably made of an easily magnetizable material, such as soft iron.

Statorfeld und Spindel neigen dazu, sich in einen Zustand eines Kräftegleichgewichts insbesondere entlang der Spindelachse einzustellen, in welchem die Spindelstege insbesondere so auf die Pole des Stators ausgerichtet sind, dass ein Kräftegleichgewicht herrscht. Innerhalb des Stators kann das Statorfeld insbesondere um die Spindelachse rotieren. In diesem Fall geht insbesondere die Ausrichtung der magnetisierenden Pole der Spindel auf die Pole des Stators verloren und das Kräftegleichgewicht wird insbesondere derart gestört, dass auf die Spindel eine Kraft ausgeübt wird, die danach strebt, das Kräftegleichgewicht wieder herzustellen. Spindel und Schlitten (Zylindergehäuse) streben somit insbesondere stets danach, die magnetisierten Pole der Spindel bezüglich der vertikalen Stellung auf die Pole des Stators auszurichten.The stator field and spindle tend to settle into a state of force equilibrium, particularly along the spindle axis, in which the spindle webs are aligned with the poles of the stator in such a way that a force equilibrium prevails. Within the stator, the stator field can rotate around the spindle axis in particular. In this case, the alignment of the magnetizing poles of the spindle with the poles of the stator is lost and the force equilibrium is disturbed in such a way that a force is exerted on the spindle which strives to restore the force equilibrium. The spindle and slide (cylinder housing) therefore always strive to align the magnetized poles of the spindle with the poles of the stator with respect to the vertical position.

Somit lässt sich durch eine Rotation des Statorfelds insbesondere eine Kraftkomponente auf die Spindel bzw. eine entsprechende Reaktionskraft auf den Schlitten erzeugen. Je nach Drehsinn des Statorfelds lässt sich somit der Schlitten insbesondere aufwärts oder abwärts der Spindelachse bewegen.Thus, a rotation of the stator field can generate a force component on the spindle or a corresponding reaction force on the carriage. Depending on the direction of rotation of the stator field, the carriage can be moved upwards or downwards along the spindle axis.

Die Kopplung zwischen Schlitten und Trapezspindel erfolgt also insbesondere nicht durch mechanisch zusammenwirkende Mittel, sondern insbesondere allein durch das Statorfeld. Dreht sich das Statorfeld nicht, wird der Schlitten bezüglich der Trapezspindel insbesondere in einer konstanten Fahrposition gehalten. Wird das Statorfeld in Drehung versetzt, gleitet der Schlitten über die Oberfläche der Spindel.The coupling between the carriage and the trapezoidal spindle is therefore not achieved by means of mechanically interacting means, but rather solely by the stator field. If the stator field does not rotate, the carriage is held in a constant travel position with respect to the trapezoidal spindle. If the stator field is set in rotation, the carriage slides over the surface of the spindle.

Zur Entkopplung von Schlitten und Spindel kann das Statorfeld insbesondere abgeschaltet werden. Der Schlitten ist dann frei entlang der Spindelachse gleitend bewegbar und kann von einem Benutzer von Hand geführt werden. Dies kann nützlich sein, um den Schlitten grob in einem Messbereich zu positionieren. Anschließend kann zur Feineinstellung das Statorfeld wieder eingeschaltet werden, so dass sich der Schlitten ausschließlich entsprechend der Drehung des Statorfelds verfahren lässt. Diese wird durch eine geeignete Steuerung vorgenommen.In particular, the stator field can be switched off to decouple the slide and spindle. The slide can then slide freely along the spindle axis and can be guided by a user by hand. This can be useful for roughly positioning the slide in a measuring area. The stator field can then be switched on again for fine adjustment so that the slide can only be moved in accordance with the rotation of the stator field. This is carried out by a suitable control system.

In einer weiteren Alternative weist der Läufer des Linearmotors zumindest einen Permanentmagneten auf, zweckmäßigerweise eine Anzahl an Permanentmagneten. Zweckmäßigerweise wird mittels der Wicklungen bei Betrieb ein elektromagnetisches, rotierendes Drehfeld erzeugt.In a further alternative, the rotor of the linear motor has at least one permanent magnet, expediently a number of permanent magnets. Expediently, an electromagnetic, rotating field is generated by means of the windings during operation.

Die Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr können auch andere Varianten der Erfindung von dem Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Gegenstand der Erfindung zu verlassen. Insbesondere sind ferner alle im Zusammenhang mit den Ausführungsbeispielen beschriebene Einzelmerkmale auch auf andere Weise miteinander kombinierbar, ohne den Gegenstand der Erfindung zu verlassen.The invention is not limited to the embodiments described above. Rather, other variants of the invention can also be derived from this by the person skilled in the art without departing from the subject matter of the invention. In particular, all individual features described in connection with the embodiments can also be combined with one another in other ways without departing from the subject matter of the invention.

Claims

Dosing device (12), in particular of a beverage filling system (2), with a dosing chamber (18) having a liquid supply connection (24) and an outlet opening (22), within which a dosing piston (26) is movably mounted in a stroke direction (34) to form a first and a second position (36, 38), wherein the outlet opening (22) is open in the first position (36) and closed in the second position (38), and wherein the dosing piston (26) is driven in the stroke direction (34) by means of an electric linear motor (46), wherein the electric linear motor 46 is connected directly to the dosing piston (26), wherein the axis (48) of the electric linear motor (46) is the same as the axis (30) of the dosing piston (26), wherein the two axes (30, 48) are parallel to the stroke direction (34), and wherein the electric linear motor (46) is a reluctance motor.

Dosing device (12) according to Claim 1 , characterized in that the electric linear motor (46) has a cylinder housing (58) and a laminated core (60) with windings (62) connected therein.

Dosing device (12) according to Claim 1 or 2 , characterized in that the electric linear motor (46) has a rotationally fixed threaded spindle (44).

Dosing device (12) according to Claim 3 , characterized in that the threaded spindle (44) is directly coupled to the dosing piston (26).

Dosing device (12) according to one of the Claims 1 until 4 , characterized in that the electric linear motor (46) has a measuring device (70).

Dosing device (12) according to one of the Claims 1 until 5 , characterized in that in the second position (38) the dosing piston (26) is arranged at least partially within the outlet opening (22), and/or that in the first position (36) the dosing piston (26) is spaced from the outlet opening (22).

Beverage filling plant (2) with a dosing device (12) according to one of the Claims 1 until 6 .

Use of a dosing device (12) according to one of the Claims 1 until 6 or a beverage bottling plant (2) according to Claim 7 for filling containers (8), in particular bottles or barrels, with liquid foodstuffs, in particular beverages.