DE102016117919A1 - Dosiervorrichtung einer Prozessanlage - Google Patents
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Abstract
Eine Dosiervorrichtung in einer Prozessanlage (1) umfassend ein Ventil (2) und eine Auswerteeinheit (12), wobei das Ventil (2) im geöffneten Zustand einen Ringspalt (14) zur Durchleitung eines Dosiermediums aufweist und wobei das Ventil (2) eine Sensoranordnung aufweist, wobei die Sensoranordnung zumindest ein Leuchtmittel (9) und einen Lichtsensor (10) zur Erfassung eines vom Leuchtmittel (9) Lichtsignals und wobei die Sensoranordnung derart angeordnet ist, dass ein vom Leuchtmittel (9) ausgestrahlte Lichtsignal im geöffneten Zustand des Ventils (2) in den Ringspalt (14) abgegeben wird, wobei die Dosiervorrichtung in einer Prozessanlage (1) eine Auswerteeinheit (12) aufweist, welche eingerichtet ist zur Überwachung des Schließzustandes, insbesondere der Dichtigkeit des Schließzustandes, des Ventils (2) anhand der Sensoranordnung, sowie ein Verfahren zur Überprüfung des Schließzustandes des Ventils (2) der Dosiervorrichtung in einer Prozessanlage (1).
Description
- Die Erfindung betrifft eine Dosiervorrichtung einer Prozessanlage nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
- Aus der
DE 39 39 502 A1 ist eine Filtervorrichtung bekannt, welche ein Ventil aufweist. Das Ventil weist eine Lichtschrankenanordnung auf. Die Lichtschrankenanordnung dient der Erfassung der Anzahl von Partikeln in einer Flüssigkeit bei dessen Durchlauf im Ventilbereich und dient der Abschätzung der Qualität der vorangegangenen Filtration. - Bei Dosiervorrichtungen in einer Prozessanlagen werden typischerweise in den Ventilen Dichtungen eingesetzt. Diese können durch mechanischen Abrieb und durch Verschmutzungen Abnutzungserscheinungen unterliegen. Dadurch kann das Ventil undicht werden, was bei Dosiervorgängen eine genaue Ermittlung der Dosiermenge nicht möglich macht und zu einem Verlust an Dosiermedium führt.
- Ausgehend vom vorhergehenden Stand der Technik ist es nunmehr Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Dosiervorrichtung in einer Prozessanlage bereitzustellen, bei welcher derartige Undichtigkeiten erkannt werden können.
- Die vorliegende Erfindung löst diese Aufgabe durch eine Dosiervorrichtung einer Prozessanlage mit den Merkmalen des Anspruchs 1.
- Eine erfindungsgemäße Dosiervorrichtung einer Prozessanlage kann in einer bevorzugten Ausgestaltungsvariante als Abfüllanlage ausgebildet sein. Sie umfasst ein Ventil und eine Auswerteeinheit. Das Ventil kann einen geschlossenen Zustand und einen geöffneten Zustand aufweisen. Der geöffnete Zustand kann eine vollständige Öffnung oder eine Teilöffnung des Ventils bedeuten.
- Im geöffneten Zustand weist das Ventil einen Ringspalt auf. Durch diesen Ringspalt kann eine Durchleitung eines Abfüllmediums durch das Ventil erfolgen. Das Ventil weist eine Sensoranordnung auf. Diese Sensoranordnung umfasst zumindest ein Leuchtmittel und ein Lichtsensor zur Erfassung eines vom Leuchtmittel ausgesandten Lichtsignals. Die Sensoranordnung ist derart angeordnet, dass das vom Leuchtmittel ausgestrahlte Lichtsignal im geöffneten Zustand des Ventils in den Ringspalt abgegeben wird.
- Die Dosiervorrichtung in einer Prozessanlage weist zudem eine Auswerteeinheit auf, welche eingerichtet ist zur Überwachung des Schließzustandes des Ventils anhand der Sensoranordnung. Der Lichtsensor erfasst das ausgesandte Lichtsignal und übermittelt ein Messsignal an die Auswerteeinheit. Diese bestimmt anhand des Messsignals ob ein dichter und geschlossener Zustand des Ventils vorliegt oder ob das Ventil undicht ist.
- Anders als im Stand der Technik erfolgt somit keine Konzentrationsmessung an Partikeln sondern eine Überwachung des Schließzustandes, insbesondere der Dichtigkeit des Schließzustandes.
- Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
- Es ist von Vorteil, wenn die Auswerteeinheit die Einstellung des Ventils für eine Befüllung eines zu befüllenden Behältnisses mit einem zudosierten, insbesondere abzufüllenden, Medium nach einer vorgegebenen Dosierkurve, insbesondere einer vorgegebenen Abfüllkurve, vornimmt. Diese Dosierkurve kann beispielsweise auf einem Datenspeicher in der Auswerteeinheit hinterlegt sein. Ein Durchfluss-messgerät kann den Durchfluss bei der Dosierung, insbesondere der Abfüllung, ermitteln, mit dem theoretischen Wert auf der Dosierkurve vergleichen und das Ventil entsprechend nachregeln.
- Die Dosiervorrichtung in einer Prozessanlage kann ein Durchflussmessgerät zur Ermittlung eines oder mehrerer Durchfluss-Messsignale aufweisen. Das Ventil kann zudem durch die Auswerteeinheit anhand der ermittelten Durchfluss-Messsignale regelbar ausgebildet sein.
- Das Ventil kann vorzugsweise ein Verschlussteil, insbesondere ein linear bewegliches Verschlussteil, und eine Ventilwandung, insbesondere eine mediumsberührende Ventilwandung, aufweisen. Mediumsberührend bezieht sich auf das Dosiermedium im bestimmungsgemäßen Betrieb der Dosiervorrichtung in einer Prozessanlage. Das Verschlussteil und die Ventilwandung begrenzen vorteilhaft den Ringspalt im geöffneten Zustand des Ventils.
- Das Verschlussteil kann bevorzugt das Leuchtmittel der Sensoranordnung aufweisen. Die Ventilwandung kann zudem den Lichtsensor aufweisen.
- Das Leuchtmittel kann eine oder mehrere Lichtquellen und einen ringförmigen Lichtleiter aufweisen. Der Lichtleiter ist dabei der mediumsberührende Abschnitt des Leuchtmittels.
- Das Leuchtmittel kann alternativ auch mehrere Lichtquellen aufweisen, welche umfangsverteilt, vorzugsweise gleichmäßig umfangsverteilt, um das Verschlussteil angeordnet sind.
- In einer bevorzugten und vorteilhaft energiesparenden Variante der Erfindung kann das Leuchtmittel zumindest eine Lichtquelle aufweisen, welche als LED-Lichtquelle ausgebildet ist.
- Alternativ oder zusätzlich kann das Leuchtmittel als ein Leuchtmittel zur Aussendung von UV-Licht ausgebildet sein. Dadurch kann eine Desinfenktion zumindest eines Teilbereichs des Ventils durch das abgestrahlte UV-Licht erreicht werden. Alternativ oder zusätzlich kann das Leuchtmittel auch ausgebildet sein zur Aussendung von Licht im sichtbaren Spektrum, sogenanntes Vis-Licht bzw. visuelles Licht..
- Die Auswerteeinheit kann vorteilhaft zur Abgabe eines Alarmsignals bei Detektion eines unzureichenden Schließzustands des Ventils eingerichtet sein.
- Weiterhin vorteilhaft ist es wenn das Ventil als Doppelsitzventil ausgebildet ist.
- Alternativ oder vorzugsweise zusätzlich kann die Sensoranordnung auch zu einer Reflexionsmessung ausgebildet sein. In diesem Fall können das Leuchtmittel und der Lichtsensor auf ein- und derselben Seite des Ringspalts angeordnet sein. Während in der vorgenannten Variante eine Durchlichtmessung erfolgt, so kann es in manchen Anwendungen vorteilhaft sein eine Reflexionsmessung, z.B. durchzuführen.
- Unterschiedliche Medien können unterschiedliche Sensoranordnungen benötigen. Typische Beispiele für die Unterschiedlichkeit von Medien sind z.B. Milch, Bier, Kirschsaft, Wasser und/oder eine entleerte Leitung mit Luft oder Dampf. Bei Medien mit intensiver Eigenfärbung kann sich eine Messung des Reflexionslichts als wesentlich zuverlässiger erweisen als die Messung eines sogenannten Durchlichts. Gerade beim Abfüllen empfiehlt sich eine Kontrolle der Ventildichtheit eher über Reflexionsmessung. Bei anderen Anwendungen einer Prozessanlage kann die Ventildichtigkeit jedoch auch über Durchlicht am Ventilsitz ermittelt werden.
- Ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Überprüfung des Schließzustandes des Ventils der erfindungsgemäßen Dosiervorrichtung in einer Prozessanlage weist zumindest die folgenden Schritte auf:
- I. Erfassen des Lichtsignals des Leuchtmittels durch den Lichtsensor und Übermittlung eines Messsignals vom Lichtsensor an die Auswerteeinheit;
- II. Vergleich des Messsignals des Lichtsensors mit einem vorgegebenen Grenzwert und
- III. Ausgeben einer Information bezüglich der Dichtigkeit des Schließzustandes sofern der Messwert den Grenzwert über- oder unterschreitet.
- Die Information kann auch lediglich in einem Alarm bestehen, sofern das Messsignal außerhalb eines von zumindest dem einen Grenzwert definierten Toleranzbereichs liegt.
- Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels unter Zuhilfenahme der beigefügten Figuren näher erläutert. Es zeigen:
-
1 eine erfindungsgemäße Dosiervorrichtung umfassend ein Ventil; und -
2 Detaildarstellung des Ventils der1 . - Die Bezeichnung Dosiervorrichtung umfasst im Rahmen der vorliegenden Erfindung auch Abfüllanlagen. Bei der Dosierung mit der erfindungsgemäßen Dosiervorrichtung kann nach dem nachfolgend beschriebenen ersten Ventil
2 manchmal ein zweites Ventil oder ein Behälter und/oder eine Pumpe installiert sein. Bei einer Abfüllanlage bildet typischerweise das dargestellte Ventil2 oft den Abschluss zum Umgebungslicht. Beide Varianten sind durch den Begriff Dosiervorrichtung im Rahmen der vorliegenden Erfindung umfasst. -
1 zeigt eine erste Ausführungsvariante einer erfindungsgemäßen Dosiervorrichtung in einer Prozessanlage1 . Die Dosiervorrichtung in einer Prozessanlage weist einen Tank3 mit dem zu befüllenden Dosiermedium auf. - Dabei kann es sich beispielsweise um die Abfüllung einer Getränkeabfüllung handeln. Allerdings können auch andere fließfähige Medien abgefüllt werden. Dabei wird das Dosiermedium in ein zu befüllendes Behältnis
5 , z.B. eine Flasche, geleitet. - Die Dosiervorrichtung in einer Prozessanlage weist eine Auslassöffnung
11 auf. Eine Auswerteeinheit12 überprüft die Abfüllung und regelt den Dosiervorgang. - Zur Regulierung der Dosiermenge und der Dosiergeschwindigkeit weist die Dosiervorrichtung in einer Prozessanlage
1 ein Ventil2 auf. Dieses Ventil kann als Einsitzventil oder besonders bevorzugt als Doppelsitzventil ausgebildet sein. - Das Ventil
2 weist eine Ventilwandung13 und ein Verschlussteil8 auf. Die Ventilwandung13 und das Verschlussteil8 definieren einen Ringspalt14 , durch welchen das Dosiermedium bei geöffnetem Ventil2 geleitet wird. - Dieses Verschlussteil
8 ist beweglich, vorzugsweise linear-beweglich in oder entgegen einer Richtung S, im Ventil, insbesondere einer zylindrisch-ausgebildeten Ventilwandung13 , angeordnet. Zur Bewegung des Verschlussteils8 kann ein nicht näher dargestellter Antrieb, z.B. ein Luft-Feder-Antrieb, verwendet werden. Ebenfalls kann eine Kolbenstange vorgesehen sein, welche den Antrieb mit dem Verschlussteil8 verbindet. Aus Gründen der Übersichtlichkeit sind der Antrieb und die Kolbenstange in1 und2 nicht näher dargestellt und erörtert. - In
1 und2 ist das Verschlussteil8 kolben- bzw. stopfenförmig, insbesondere kegelstumpfförmig, dargestellt. Allerdings kann das Verschlussteil8 auch eine andere Form aufweisen. - Das Verschlussteil
8 weist ein Leuchtmittel9 auf, welches Licht in den Ringspalt14 abgibt. Das Leuchtmittel9 gibt ein Lichtsignal an einen oder mehrere Lichtsensoren10 ab. Der Lichtsensor10 gibt ein Messsignal an die Auswerteeinheit12 ab. - Da Leuchtmittel
9 weist vorzugsweise eine oder mehrere Lichtquellen sowie einen ringförmigen Lichtleiter auf. Alternativ oder zusätzlichweist das Leuchtmittel9 mehrere Lichtquellen auf, welche umfangsverteilt, vorzugsweise gleichmäßig umfangsverteilt, um das Verschlussteil8 angeordnet sind. - Selbstverständlich kann das Leuchtmittel
9 auch in der Außenwandung13 des Ventils2 angeordnet sein und der Lichtsensor im Verschlussteil8 - Auch eine Reflexionsmessung ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung denkbar. Dabei wird das Lichtsignal des Leuchtmittels auf den Lichtsensor zurückgeworfen. Bei dieser Variante ist dann der Lichtsensor auf derselben Seite des Ringspalts angeordnet wie das Leuchtmittel. Der Lichtsensor kann sogar mit Leuchtmittel eine bauliche Einheit bilden.
- Die Lichtquelle kann in einer besonders bevorzugten Ausführungsvariante eine LED-Lampe sein. Alternativ oder zusätzlich kann die Lichtquelle oder eine weitere Lichtquelle als UV-Lampe ausgebildet sein. Die UV-Strahlung erlaubt zugleich eine Desinfektionswirkung.
- Weiterhin weist die Dosiervorrichtung in einer Prozessanlage in einer bevorzugten Ausführungsvariante ein Durchflussmessgerät
4 auf. Das Durchflussmessgerät4 kann beispielsweise als ein magnetisch-induktives Durchflussmessgerät ausgebildet sein. Daher weist das in1 dargestellte Durchflussmessgerät4 ein Elektrodenpaar6 und ein Magnetsystem7 auf. - Die Auswerteeinheit
12 steuert anhand der vom Durchflussmessgerät4 ermittelten Messwerte den Dosiervorgang des Dosiermediums in das zu befüllende Behältnis5 und stellt den Durchfluss während der Befüllung durch Betätigen des Ventils2 ein. - Die Auswerteeinheit
12 ermittelt zudem anhand des Lichtsensors10 und des Leuchtmittels9 die Dichtigkeit des Ventils2 im geschlossenen Zustand. Die Intensität des empfangenen Lichtsignals ändert sich mit dem dazwischen befindlichen Medium. Befindet sich ein Dosiermedium zwischen dem Leuchtmittel9 und dem Lichtsensor10 , so wird dies durch die Auswerteeinheit12 anhand der vom Lichtsensor10 übermittelten Messwerte ermittelt. - Die Auswerteeinheit
12 kann sodann ein Alarmsignal z.B. in Form eines visuellen oder akustischen Signals ausgeben. Somit dient der Lichtsensor10 zur Überwachung des Schließzustandes eines Ventils. Der Lichtsensor10 überwacht die Dichtung des Ventils2 . - Bezugszeichenliste
-
- 1
- Dosiervorrichtung in einer Prozessanlage
- 2
- Ventil
- 3
- Tank
- 4
- Durchflussmessgerät
- 5
- Zu befüllendes Behältnis
- 6
- Elektrodenpaar
- 7
- Magnetsystem
- 8
- Verschlussteil
- 9
- Leuchtmittel
- 10
- Lichtsensor
- 11
- Auslassöffnung
- 12
- Auswerteeinheit
- 13
- Ventilwandung
- 14
- Ringspalt
- ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
- Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
- Zitierte Patentliteratur
-
- DE 3939502 A1 [0002]
Claims (15)
- Dosiervorrichtung (
1 ) einer Prozessanlage umfassend ein Ventil (2 ) und eine Auswerteeinheit (12 ), wobei das Ventil (2 ) im geöffneten Zustand einen Ringspalt (14 ) zur Durchleitung eines Dosiermediums aufweist und wobei das Ventil (2 ) eine Sensoranordnung aufweist, wobei die Sensoranordnung zumindest ein Leuchtmittel (9 ) und einen Lichtsensor (10 ) zur Erfassung eines vom Leuchtmittel (9 ) ausgesandten Lichtsignals und wobei die Sensoranordnung derart angeordnet ist, dass ein vom Leuchtmittel (9 ) ausgesandtes Lichtsignal im geöffneten Zustand des Ventils (2 ) in den Ringspalt (14 ) abgegeben wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Dosiervorrichtung in einer Prozessanlage (1 ) eine Auswerteeinheit (12 ) aufweist, welche eingerichtet ist zur Überwachung des Schließzustandes, insbesondere der Dichtigkeit des Schließzustandes, des Ventils (2 ) anhand der Sensoranordnung. - Dosiervorrichtung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit (
12 ) eingerichtet ist zur Einstellung des Ventils (2 ) für eine Befüllung eines zu befüllenden Behältnisses (5 ) mit einem Dosiermedium nach einer vorgegebenen Dosierkurve. - Dosiervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Dosiervorrichtung in einer Prozessanlage (
1 ) ein Durchflussmessgerät (4 ) zur Ermittlung eines oder mehrerer Durchfluss-Messsignale aufweist und dass das Ventil (2 ) durch die Auswerteeinheit (12 ) anhand der ermittelten Durchfluss-Messsignale regelbar ist. - Dosiervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil (
2 ) ein Verschlussteil (8 ), insbesondere ein linear bewegliches Verschlussteil (8 ), und eine Ventilwandung (13 ) aufweist, wobei das Verschlussteil (8 ) und die Ventilwandung (13 ) den Ringspalt (14 ) im geöffneten Zustand des Ventils (2 ) begrenzen. - Dosiervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verschlussteil (
8 ) das Leuchtmittel (9 ) der Sensoranordnung aufweist. - Dosiervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilwandung (
13 ) den Lichtsensor (10 ) aufweist. - Dosiervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Leuchtmittel (
9 ) eine oder mehrere Lichtquellen und einen ringförmigen Lichtleiter aufweist. - Dosiervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Leuchtmittel (
9 ) mehrere Lichtquellen aufweist, welche umfangsverteilt, vorzugsweise gleichmäßig umfangsverteilt, um das Verschlussteil (8 ) angeordnet sind. - Dosiervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Leuchtmittel (
9 ) zumindest eine Lichtquelle aufweist, welche als LED-Lichtquelle ausgebildet ist. - Dosiervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit (
12 ) zur Abgabe eines Alarmsignals bei Detektion eines unzureichenden Schließzustands des Ventils (2 ) eingerichtet ist. - Dosiervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil (
2 ) als Doppelsitzventil ausgebildet ist. - Dosiervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Leuchtmittel (
9 ) als ein Leuchtmittel (9 ) zur Aussendung von UV-Licht ausgebildet ist. - Dosiervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Leuchtmittel (
9 ) als ein Leuchtmittel (9 ) zur Aussendung von Vis-Licht ausgebildet ist. - Dosiervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoranordnung ausgebildet ist zur Überwachung des Schließzustandes anhand des ausgesandten und im Ringspalt reflektierten Lichtsignals.
- Verfahren zur Überprüfung des Schließzustandes des Ventils (
2 ) der Dosiervorrichtung in einer Prozessanlage (1 ) gemäß Anspruch 1 gekennzeichnet durch die folgenden Schritte: I. Erfassen des Lichtsignals des Leuchtmittels (9 ) durch den Lichtsensor (10 ) und Übermittlung eines Messsignals vom Lichtsensor (10 ) an die Auswerteeinheit (12 ); II. Vergleich des Messsignals des Lichtsensors (10 ) mit einem vorgegebenen Grenzwert und III. Ausgeben einer Information bezüglich der Dichtigkeit des Schließzustandes sofern der Messwert den Grenzwert über- oder unterschreitet.
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- 2016-09-22 DE DE102016117919.1A patent/DE102016117919A1/de active Pending
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Representative=s name: HAHN, CHRISTIAN, DIPL.-PHYS. DR.RER.NAT., DE |
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