DE19612797C2 - Dosiersystem - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Dosieren von pumpfä­ higen Produkten sowie eine Vorrichtung dazu nach dem Ober­ begriff des Anspruchs 2.

Aus der DE 40 29 620 A1 ist ein Verfahren zum Dosieren von pumpfähigen Produkten bekannt, bei der die Schließbewegung des Füllventils in Abhängigkeit von den Werten der Durchfluß­ messung ausgelöst wird. Mit Hilfe des gattungsgemäßen Verfah­ rens ist die Menge des durchlaufenden Produktes genau be­ stimmbar ist. Eine Ungenauigkeit beim Dosieren der abzufüllen­ den Menge besteht jedoch dadurch, daß unterschiedliche Druckverhältnisse in der Rohrleitung herrschen können:
Der Schließvorgang des Füllventils benötigt eine gewisse Zeit, und die in dieser Zeit ausströmende Produktmenge wird in der Praxis berücksichtigt, indem der Schließvorgang des Füllventils eingeleitet wird, bevor die komplette Füllmenge durch das Füll­ ventil gelangt ist. Dieser sogenannte "Nachlauf" stellt sicher, daß nicht konstant eine erhebliche Menge überdosiert wird. Bei höherem Druck innerhalb der Rohrleitung jedoch weist das Pro­ dukt eine höhere Ausströmgeschwindigkeit auf, so daß der Nachlauf eine größere Menge umfaßt als zum Erreichen der vorgegebenen Füllmenge erforderlich ist. Es kommt hierdurch zu einer Überdosierung.

Umgekehrt bedingen geringere Druckverhältnisse in der Rohrlei­ tung einen Nachlauf mit entsprechend weniger Material. Um die Soll-Füllmenge nicht zu unterschreiten, muß der Beginn des Schließvorgangs des Füllventils daher so ausgelegt sein, daß stets zumindest die Dosierung der Soll-Füllmenge sichergestellt ist. In der Praxis tritt daher regelmäßig eine Überdosierung auf, die wirtschaftlich nachteilig ist.

Aus der DE 38 19 076 A1 ist eine Durchfluß-Meßvorrichtung be­ kannt, die eine den Güterstrom darstellende Impulsfolge erzeugt und auswertet. Weitere Meßvorrichtungen für flüssige bzw. pumpfähige Stoffe sind der EP 290 889 A1 entnehmbar, welche die Verwendung einer Fuzzy-Steuerung beschreibt, sowie der EP 296 648 A1, der EP 236 693 A1 und der US 5 022 557.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Dosierverfahren dahingehend zu verbessern, daß eine möglichst exakte Dosie­ rung ermöglicht und das Maß einer Überdosierung möglichst gering gehalten werden kann. Weiterhin soll die Erfindung eine Vorrichtung schaffen, mit der eine exakter und näher an der Soll-Füllmenge erfolgende Dosierung ermöglicht wird.

Diese der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 sowie durch eine Vorrichtung ge­ mäß Anspruch 2 gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteran­ sprüchen 3 bis 6 entnehmbar.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der Zeich­ nung im folgenden näher erläutert.

Dabei ist mit 1 eine Rohrleitung bezeichnet, durch die das abzu­ füllende Produkt gefördert wird. Das Produkt gelangt durch die Rohrleitung 1 in einen Füllcontainer 2, der schematisch ange­ deutet ist und der beispielsweise als Flasche, Tube, Schlauch­ beutel oder Kartonbehälter ausgestaltet sein kann.

Am Ende der Rohrleitung 1 ist ein Füllventil 3 schematisch an­ gedeutet, und in Förderrichtung vor dem Füllventil 3 ist eine magnetisch-induktiv arbeitende Durchflußmengen-Meßvorrichtung 4 vorgesehen.

Drucksensoren 5 sind sowohl vor der Durchflußmengen-Meßvorrichtung 4 als auch in dem Bereich der Rohrleitung 1 zwischen der Durchflußmengen-Meßvorrichtung 4 und dem Füllventil 3 vorgesehen, wobei rein beispielhaft lediglich ein Drucksensor 5 dargestellt ist.

Die Meßdaten von der Durchflußmengen-Meßvorrichtung 4 und auch von den Drucksensoren 5 werden einer Schaltungsanord­ nung 6 zugeleitet, die in Form einer Mikrocontrollerkarte aus­ gebildet ist, auf welcher die gesamte Steuerung des Abfüllvor­ gangs integriert ist. Die eingehenden Daten von der Durchfluß­ mengen-Meßvorrichtung 4 und auch von den Drucksensoren 5 werden über einen eigenständigen, auf der Karte integrierten Prozessor verarbeitet. Dies sichert eine hoher Verarbeitungsge­ schwindigkeit, so daß eine hochpräzise Steuerung der Ventil­ stellung möglich ist: anhand der verarbeiteten Daten werden die Steuerdaten für die Positionierung des Servo- oder Schrittmo­ tors umgesetzt. Auch die Positioniersteuerung des Servomotors ist Bestandteil der Mikrocontrollerkarte. Die Verarbeitung der Meßdaten sowie die Positionierung des Motors erfolgt mittels einer Software, die ebenfalls auf der Mikrocontrollerkarte unter­ gebracht ist.

Durch diese Ausgestaltung der Schaltungsanordnung 6 wird die Verwendung der Steuerung in handelsüblichen PCs oder Indu­ strie-PCs ermöglicht und dementsprechend eine Kosteneinspa­ rung durch Vermeidung von Sonderbauteilen oder Sonderge­ häusen bewirkt. Zudem ermöglicht diese Ausgestaltung der Schaltung einen schnellen Austausch der gesamten Steuerung, so daß bei Betriebsstörungen die Mikrocontrollerkarte schnell gegen eine Ersatzkarte ausgetauscht werden kann. So kann die Anlagenverfügbarkeit verbessert werden, indem die Reparatur der Steuerung erfolgen kann, während die Abfüll- und Dosieran­ lage wieder betriebsbereit ist.

Die Schaltung arbeitet nach den Regeln der Fuzzy-Logik. Für verschiedene Druckverhältnisse, die jeweils an den Drucksenso­ ren 5 gemessen werden, sowie in Abhängigkeit von der Durch­ flußmenge, die die Durchflußmengenmeßvorrichtung 4 ermittelt, berechnet die Schaltung die optimale Schließstellung des Füll­ ventils 3 und steuert dementsprechend über eine als Steuerlei­ tung dienende Verbindungsleitung 7 den Motor an, der das Füll­ ventil 3 bewegt.

Auf diese Weise kann nicht nur zu einem bestimmten, ggf. frei wählbaren, Zeitpunkt eine Schließbewegung des Füllventils ein­ geleitet werden, sondern die Schließbewegung kann während ihres gesamten Vorgangs beeinflußt werden, beispielsweise be­ schleunigt, verlangsamt oder ganz angehalten werden. Somit wird in Abhängigkeit von der gemessenen Durchflußmenge eine möglichst nah an der Sollmenge liegende Dosierung des Pro­ duktes ermöglicht, indem jeder Füllvorgang individuell entspre­ chend den vorliegenden Meßdaten selbständig von der Mikro­ controllerkarte gesteuert wird. Überdosierungen können daher erheblich minimiert werden und die damit verbundenen wirt­ schaftlichen Verluste im gleichen Maße.

Die Steuerungsschaltung der Abfüllmaschine ist schematisch dargestellt und mit 8 bezeichnet. Sie gibt den Startimpuls "Start Füllvorgang" an die Mikrocontrollerkarte. Die Mikrocontrollerkar­ te gibt ihrerseits den Impuls "Ende Füllvorgang" zur Abfüllma­ schinensteuerung 8.

Die beschriebene Anordnung und das Verfahren zum Dosieren fließfähiger Produkte weist den Vorteil auf, daß im Gegensatz zu bekannten Anlagen ein Zwischenlager in Form eines sogenann­ ten Vorlaufbehälters nicht mehr erforderlich ist. Vielmehr kann das Produkt unmittelbar aus dem Produktionsprozeß in die Rohrleitung 1 und zum Abfüllventil 3 gefördert werden. Demge­ genüber ist beim Stand der Technik oft ein derartiger Vorlaufbe­ hälter vorgesehen, in den das Produkt aus der Produktion ge­ fördert wird und aus dem die Dosiervorrichtung das abzufüllen­ de Produkt entnimmt, beispielsweise mit Hilfe einer Kolbendo­ sierpumpe, deren Füllmenge durch den Kolbenhub bestimmt ist.

Durch den Entfall des Vorlaufbehälters ergeben sich nicht nur verringerte Kosten für die Erstellung einer Abfüllanlage, sondern insbesondere wird die Wartung und Reinigung der Dosiervor­ richtung erheblich erleichtert und beschleunigt, so daß sich auch beim Unterhalt der Dosieranlage wirtschaftliche Vorteile ergeben.

Claims (6)

1. Verfahren zum Dosieren von pumpfähigen Produkten, die durch eine Rohrleitung zu einem Füllventil gefördert werden, bei dem der Schließvorgang des Füllventils in Abhängigkeit von einer Durchflußmessung in der Rohrleitung ausgelöst wird, die Schließbewegung des Füllventils (3) in Abhängigkeit von den Werten der Durchflußmessung geregelt wird, zusätzlich zu der Durchflußmengenmessung auch eine Druckmessung in der Rohrleitung (1) erfolgt und die ermittelten Druckmeßwerte neben den Durchflußmeßwerten in die Auswertung zur Regelung des Schließvorgangs des Füllventils (3) einbezogen werden, wobei bei höherem Druck der Schließvorgang früher eingeleitet wird und/oder schneller erfolgt als bei niedrigerem Druck in der Rohr­ leitung.

2. Vorrichtung zum Dosieren von pumpfähigen Produkten mit einer Rohrleitung für das Produkt, die zu einem Füllventil führt,
wobei dem Füllventil Betätigungsorgane zur Bewegung des Füll­ ventils zwischen einer Schließstellung und einer Offenstellung zugeordnet sind,
und mit einer Meßeinrichtung zur Bestimmung der Durchflußmen­ ge durch die Rohrleitung,
gekennzeichnet durch
eine zusätzliche Druck-Meßeinrichtung mit Drucksensoren (5), die in der Rohrleitung (1) angeordnet sind,
sowie durch eine Schaltungsanordnung (6), die die Signale der Durchflußmengen-Meßeinrichtung (4) und daneben die der Druck-Meßeinrichtung (5) verarbeitet, die mit den Betätigungs­ organen des Füllventils (3) verbunden ist, und die die Schließbe­ wegung des Füllventils (3) in Abhängigkeit von den Meßwerten der Durchflußmengenmessung und der Druckmessung regelt.

3. Dosiervorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltungsanordnung (6) als Fuzzy-Logik-Schaltung ausgebildet ist.

4. Dosiervorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß dem Füllventil (3) ein Servomotor oder Schrittmotor als Antrieb zugeordnet ist, wobei die Schaltungsanordnung (6) die Stellung des Motors in Abhängigkeit von den Meßwerten bestimmt.

5. Dosiervorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltungsanordnung (6) als Mikrocontrollerkarte ausge­ staltet ist.

6. Dosiervorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Mikrocontrollerkarte einen eigenständigen Prozessor ent­ hält, der die Daten der Durchflußmengen-Meßeinrichtung (4) und der Druck-Meßeinrichtung (5) verarbeitet.