DE3128507C2

DE3128507C2 - Einrichtung zum Überwachen der Länge einer Flüssigkeitssäule

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Publication number: DE3128507C2
Application number: DE3128507A
Authority: DE
Inventors: Olaf A. 3504 Kaufungen Richter
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1981-07-18
Filing date: 1981-07-18
Publication date: 1986-02-06
Also published as: DE3128507A1; US4423628A

Abstract

Bei einem Verfahren und einer Einrichtung zum Überwachen der Länge einer aus einer wäßrigen Lösung bestehenden Flüssigkeitssäule, insbesondere der Füllhöhe von Getränkeflaschen, wird eine Parallelschaltung mit einer bestimmten Hochfrequenzleistung bzw. einem bestimmten Hochfrequenzstrom beaufschlagt. In dem einen Zweig der Parallelschaltung befindet sich die in deren Längsrichtung über Elektroden angekoppelte Flüssigkeitssäule, die bei richtiger Länge für ein Resonanzverhalten des ersten Zweiges sorgt. Dieser kann als Saugkreis oder als Pumpkreis betrieben werden. In beiden Fällen spiegelt sich das Resonanzverhalten im zweiten Zweig wider, in dem die verbleibende Leistung bzw. der restliche Strom erfaßt werden. Beim Überschreiten gewisser Sollwertbereiche erfolgt eine Fehleranzeige, ggf. in Verbindung mit einer Fehlerbehebung. Bei der Überwachung der Füllhöhe von Getränkeflaschen werden diese nacheinander in den Bereich der Elektroden geführt und dann einer Hochfrequenzbeaufschlagung sowie Überwachungsauswertung unterworfen. Die Bewegung der Prüflinge durch die Überwachungseinrichtung kann kontinuierlich sein, und es erfolgt dabei eine Triggerung des Betriebes der Überwachungseinrichtung in Abhängigkeit von der Position der Prüflinge. Die Ankopplung einer oberen stationären Elektrode der Einrichtung erfolgt vorzugsweise berührungslos über einen Luftspalt. Eine untere Elektrode kann als Abstützung für den Prüfling dienen oder einem hierfür dienenden Träger, wie einem .........

Description

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest die untere Elektrode (20) über eine die Flüssigkeitssäule (34) aufnehmende unterseitige Behälterwandung, wie eine Glaswandung, an die Flüssigkeitssäule angekoppelt ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die obere Elektrode (22) über einen Luftspalt und ggf. zusätzlich über eine die Flüssigkeitssäule (34) aufnehmende Behälterwandung, wie eine Glaswandung an die Flüssigkeitssäule angekoppelt ist.

4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die mit Masse verbundene untere Elektrode (20) mit einem Flaschen-Förderer (52) verbunden oder hiervon gebildet ist.

5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die obere Elektrode (22) einen mit dem Flaschen-Förderer (52) ausgerichteten und jeweils einen Flaschenhals (54) umfassenden Durchlaufkanal bildet, dessen Länge maximal gleich dem Flaschendurchmesser ist.

6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrodenschuhe (24, 26) jeweils einen Abstand von 3—50 mm von dem Flaschenhals (52) haben.

7. Einrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch eine äußere Abschirmung (56,58) der oberen Elektrode (22).

8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, gekennzeichnet durch die Elektrodenschuhe (24, 26) in Durchlaufrichtung endseitig umfassende äußere Abschirmungen (56,58).

9. Einrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das

resonanzbeeinflussende elektrische Abstimmglied (36) zwischen einer der Elektroden, wie der oberen Elektrode (22), und dem Hochfrequenzgenerator (ϊθ) angeordnet ist.

10. Einrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Zweig (16) einen ersten Teil mit der Flüssigkeitssäule (34) und einen hierzu parallelen zweiten Teil mit wenigstens einem resonanzbeeinflussenden elektrischen Abstimmglied (36) aufweist

11. Einrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10, gekennzeichnet durch einen Hochfrequenzgleichrichter (40) im zweiten Zweig (18) mit nachgeschaltetem Fensterdiskriminator(44).

IZ Einrichtung nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch einen Verstärker (42), wie einen Operationsverstärker, zwischen dem Hochfrequenzgleichrichter (40) und dem Fensterdiskriminator(44).

13. Einrichtung nach Anspruch 11 oder 12, gekennzeichnet durch eine Triggereinheit (46) zum Synchronisieren des Fensterdiskriminators (44) mit der Hochfrequenzbeaufschlagung einer Flüssigkeitssäule (34).

14. Einrichtung nach Anspruch 13, gekennzeichnet durch einen den Fensterdiskriminator (44) aktivierenden Abtaster (46), der anspricht, wenn sich ein die Flüssigkeitssäule (34) aufnehmender Behälter(32) im Arbeitsbereich beider Elektroden (20,22) befindet

15. Einrichtung nach Anspruch 14, gekennzeichnet durch einen optischen, induktiven, kapazitiven, magnetischen oder mechanischen Abstaster (46).

16. Einrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 15, gekennzeichnet durch mit dem Fensterdiskriminator (44) verbundene akustische und/oder optische Anzeigemittel (48) zum Anzeigen fehlerhafter Flüssigkeitssäulen.

17. Einrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 16, gekennzeichnet durch mit dem Fensterdiskriminator (44) verbundene Auslösemittel (50) zum Herausführen fehlerhafter Flüssigkeitssäulen aus einer zu überwachenden Reihe derselben.

18. Einrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die obere Elektrode (22) vertikal einstellbar gehalten ist.

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Überwachen der Länge einer aus einer wäßrigen Lösung bestehenden Flüssigkeitssäule, insbesondere der Füllhöhe von Getränkeflaschen, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Es ist bekannt, die Füllhöhe von Flüssigkeitssäulen in Glasflaschen oder dergleichen mittels optischer Verfahren zu überwachen, bei denen beispielsweise eine infrarote oder sichtbare Strahlung zu einer Querdurchstrahlung der Flüssigkeitssäule oder zu einer Oberflächenreflektion an der Flüssigkeitssäule veranlaßt wird (US-Patente 31 33 638, 32 18 463 und 32 25 191). Der wesentliche Nachteil derartiger Verfahren besteht darin, daß die Messung durch zahlreiche Störgrößen beeinflußt oder unmöglich gemacht werden kann, wie z. B. durch Etiketten, Schmutz, Schaum, die Flaschenform, die Bewegung der Flaschen oder ihre Farbe. Optische Verfahren sind deshalb nur begrenzt einsetzbar und eignen sich für viele Anwendungsfälle überhaupt nicht.
Es ist ferner bekannt, Flüssigkeitssäulen zu überwa-

chen, indem mittels eines Strahlers und einer Schlitzblende eine Durchstrahlung mit Gammastrahlen erfolgt Dieses Verfahren hat gewisse Vorteile, da beispielsweise auch Blechdosen durchstrahlt werden körnen. Andererseits ist die Anwendung solcher Verfahren an ein gewerbliches Genehmigungsverfahren gebunden, und oft behindert eine negative öffentliche Meinung den Einsatz.

Es ist ferner auch schon bekannt (DE-AS \2 45 159), am oberen Rand von Speicherbehältern für gehäufte Materialien, wie Steine oder Sand, eine Fühlsonde mit Elektroden anzubringen, die Teil eines Resonanzkreises sind, der belastet wird, v/enn das aufgehäufte Material in die unmittelbare Nähe der Elektroden gelangt oder diese berührt, woraufhin dann eine Schalteinrichtung den Fühlvorgang unterbricht Da bei dieser Meßanordnung unterschiedliche Lagen der Böschung im Speicherbehäitar unberücksichtigt bleiben und beide Elektroden bis zur Berührung über dem gehäuften Ma: ;rial ange- ordnet sind, handelt es sich um ein in seiner spezifischen Anwendung verhältnismäßig grobes Meßverfahren, welches zur Messung der Füllhöhe von auf einem Band geführten Flaschen nicht geeignet wäre, zumal jeweils die Elektroden der Fühlsonde mehrmals pro Sekunde in die bewegten Flaschen eingeführt und wieder herausgezogen werden müßten.

Schließlich ist es zum Feststellen von Laugenresten in Flaschen bekannt (DE-OS 26 48 076), die Flaschen zwisehen zwei dicht über dem Boden angeordneten kreisrunden Kupferplättchen hindurchzuführen, deren eine eine HF-Sendeantenne und deren andere die Empfangsantenne eines auf die Frequenz des Senders abgestimm-(en Empfängers darstellt, an dessen Gleichspannung eine Auswertungseinrichtung angeschlossen ist In diesem Fall soll nur festgestellt werden, ob überhaupt Flüssigkeit in der Flasche ist nicht deren Höhe. Die Hochfrequenz durchdringt die Flasche in Querrichtung. Nachdem der Empfänger auf den Sender abgestimmt worden ist, führt das Vorkommen eines Laugenrests in der FIasehe zu einer Veränderung der Ankoppelung des Empfängers an den Sender, aber nicht zu einer Veränderung der Resonanz bzw. der Abstimmung. Die Flüssigkeit ist nicht Teil des abzustimmenden Empfängers, insbesondere wird nicht die Länge der Flüssigkeitssäule als Ab-Stimmglied verwendet. Im übrigen hat sich bei Untersuchungen, die im Zusammenhang mit der Erfindung vorgenommen wurden, gezeigt, daß dann, wenn die Höhe einer Flüssigkeitssäule gemessen werden soll, eine horizontale HF-Durchstrahlung der Säule nur zu sehr üngenauen Ergebnissen führt.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung der genannten Art zu schaffen, die eine sehr genaue.

Längenüberwachung von Flüssigkeitssäulen ermöglicht und sich insbesondere zur Überwachung von gefüllten Getränkeflaschen in der laufenden Produktion eignet.

Vorstehende Aufgabe wird durch die Kombination der im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Die Wirkung der erfindungsgemäßen Einrichtung kommt dadurch zustande, daß den beiden elektrischen Zweigen eine bestimmte Hochfrequenzleistung bzw. ein entsprechender Hochfrequenzstrom zugeführt wird, wobei in dem zweiten Zweig stets nur diejenige Leistung bzw. derjenige Strom auftreten kann, die bzw. der nicht in den ersten Zweig gelangt. Wegen der Resonanz im ersten Zweig und der damit verbundenen Verringerung bzw. -erhöhung des Hochfrequenzwiderstandes kann die Länge der resonanzbeeinflussenden Flüssigkeitssäule durch das Erfassen der Leistung bzw. des Stroms im zweiten Zweig überwacht werden. Wegen der Ausnutzung der Resonanz ist die Überwachung sehr genau, und dazu trägt weiterhin bei, daß die obere Elektrode zwei elektrisch uirekt miteinander verbundene gegenüberliegende Elektrodenschuhe aufweist zwischen deren unteren Enden sich im fehlerfreien Zustand etwa das obere Ende der Flüssigkeitssäule befindet Diese beiderseitigen Elektrodenschuhe ermöglichen eine Kompensation von lagebedingten Abstandsfehlern, da dann, wenn sich der Luftspalte an dem anderen Elektrodenschuh verringert wird. Beide Elektrodenschuhe haben ständig dasselbe Potential, so daß zwischen ihnen keine Hochfrequenz fließt Ein weiterer Vorteil dieser beiderseitigen Elektrodenschuhe besteht darin, daß hierdurch die Ankopplung der Hochfrequenz an die Flüssigkeitssäule begünstigt wird. In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist zumindest die untere Elektrode über eine die Flüssigkeitssäule aufnehmende unterseitige Behälterwandung, wie eine Glaswandung, an die Flüssigkeitssäule angekoppelt Diese die Flüssigkeitssäule aufnehmende Behälterwandung stört die Ausbildung der Resonanzerscheinung in keiner Weise und ermöglicht eine klare Trennung zwischen der Elektrode sowie der Flüssigkeit Besonders günstige Verhältnisse ergeben sich dann, wenn die obere Elektrode über einen Luftspalt und gegebenenfalls zusätzlich über eine die Flüssigkeitssäule aufnehmende Behälterwandung, wie eine Glaswandung, an die Flüssigkeitssäule angekoppelt ist. Sofern der Luftspalt ausreichend klein ist, stört auch dieser nicht die Ausbildung einer Resonanzerscheinung. Vielmehr ermöglicht dieser Luftspalt eine berührungslose Ankopplung der Hochfrequenz an die Flüssigkeitssäule, die sich beispielsweise in einer Glasflasche befindet

In weiterer Ausgestaltung ist es möglich, daß die mit Masse verbundene untere Elektrode mit einem FIaschen-Förderer verbunden oder hiervon gebildet ist. Ein solcher Flaschen-Förderer kann vielfältig ausgebildet sein und beispielsweise eine Förderrinne oder ein Förderband haben, auf der bzw. dem gefüllte Getränkeflaschen durch die Überwachungseinrichtung geleitet werden.

Ferner ist es bevorzugt, daß die obere Elektrode einen mit dem Flaschen-Förderer ausgerichteten und jeweils einen Flaschenhals umfassenden Durchlaufkanal bildet, dessen Länge maximal gleich dem Flaschendurchmesser ist. Hierdurch wird bei richtiger Synchronisation bzw. Triggerung der Überwachung sichergestellt, daß stets nur eine Flüssigkeitssäule erfaßt wird, da sich in diesem Fall niemals zwei Flüssigkeitjsäulen im Einflußbereich der oberen Elektrode befinden können um die Meßgenauigkeit möglichst groß zu machen und eine Hochfrequenzstreuung weitgehend zu vermeiden, ist es hierbei bevorzugt, daß die Elektrodenschuhe jeweils einen Abstand von etwa 3—50 mm von dem Flaschenhals haben. Dieser Abstand ist ausreichend klein und ermöglicht dennoch auch unter Berücksichtigung gewisser Lagetoleranzen eine berührungslose Ankopplung an die Flüssigkeitssäule. Dieses ist wichtig, da die obere Elektrode stationär ist, während sich die Flüssigkeitssäulen, beispielsweise die gefüllten Getränkeflasehen, mit dem Förderer bewegen. Eine weitere Verbesserung läßt sich durch eine äußere Abschirmung der oberen Elektrode erzielen. Hierdurch wird die Genauigkeit verbessert, da Hochfrequenzstreuungen weitge-

hend ausgeschaltet sind. Diese Ausbildung ist besonders dann wichtig, wenn die einzelnen Glieder einer Flüssigkeitssäulen-Reihe nacheinander überwacht werden. In diesem Fall ist es bevorzugt, die Elektrodenschuhe in Durchlaufrichtung endseitig umfassende äußere Abschirmungen vorzusehen, so daß der Einfluß von an den Prüfling angrenzenden Flüssigkeitssäulen sicher vermieden wird.

Grundsätzlich ist es möglich, zumindest ein resonanzbeeinflussendes elektrisches Glied, wie ein Abstimmglied, zwischen einer der Elektroden, wie der oberen Elektrode, und dem Hochfrequenzgenerator vorzusehen. Ein solches Glied kann das Ausbilden einer Resonanzerscheinung begünstigen und ermöglicht gewisse Grob- und/oder Feinanpassungen an die jeweiligen Betriebsverhältnisse. Diese Maßnahme wird dann angewendet, wenn der erste Zweig als Saugkreis arbeiten soll. Im Falle eines Pumpkreises ist es zweckmäßig, daß der erste Zweig einen ersten Teil mit der Flüssigkeitssäule und einen hierzu parallelen zweiten Teil mit wenigstens einem resonanzbeeinflussenden elektrischen Glied, wie einem Abstimmglied, aufweist. Auch hierdurch kann die Ausbildung einer Resonanzerscheinung begünstigt werden. Ferner sind hierdurch gewisse Grob- und/oder Feinanpassungen möglich.

Bei einer praktischen Ausführungsform befindet sich im zweiten Zweig ein Hochfrequenzgleichrichter mit nachgeschaltetem Fensterdiskriminator. Durch die Hochfrequenzgleichrichtung und das Abfließen über einen Verbraucher, wie einen Widerstand, ist es möglich, die Leistung bzw. den Strom im zweiten Zweig zu erfassen, wobei dem Fensterdiskriminator eine leistungs- bzw. stromproportionale Spannung zugeleitet wird. Zu diesem Zweck kann sich ein Verstärker, wie ein Operationsverstärker zwischen dem Hochfrequenzgleichrichter und dem Fensterdiskriminator befinden. Dieser ermöglicht eine klare Erkennung derjenigen Fälle, bei denen die Länge der Flüssigkeitssäule aus einem bestimmten Längen- bzw. Sollwertbereich herausfällt, so daß Maßnahmen zur Fehlerbehebung ergriffen werden müssen.

In weiterer Ausgestaltung ist eine Triggereinheit zum Synchronisieren des Fensterdiskriminators mit der Hochfrequenzbeaufschlagung einer Flüssigkeitssäule vorgesehen, in diesem Zusammenhang ist es besonders einfach und zweckmäßig, einen den Fensterdiskriminator aktivierenden Abtaster zu verwenden, der anspricht, wenn sich ein die Flüssigkeitssäule aufnehmender Behälter, wie eine Getränkefiasche, im Arbeitsbereich beider Elektroden befindet. Beispielsweise kann in diesem Zusammenhang ein optischer, induktiver, kapazitiver, magnetischer oder mechanischer Abtaster benutzt werden. Durch diesen wird sichergestellt, daß der Fensterdiskriminator eine Fehlererkennung nur dann vornimmt, wenn sich tatsächlich eine Flüssigkeitssäule bzw. ein diese aufnehmender Behälter im Bereich beider Elektroden befindet Fehlsortierungen werden somit sicher vermieden.

Ferner ist es zweckmäßig, mit dem Fensterdiskriminator verbundene akustische und/oder optische Anzeigemittei zum Anzeigen fehlerhafter Flüssigkeitssäulen, wie Getränkeflaschen, vorzusehen. Stattdessen oder zusätzlich können auch mit dem Fensterdiskriminator verbundene Auslösemittel zum Herausführen fehlerhafter Flüssigkeitssäulen, wie Getränkeflaschen, aus einer zu überwachenden Reihe derselben vorgesehen sein. Während im ersten Fall das Bedienungspersonal über den Fehlerzustand informiert wird, ermöglicht der zweite Fall eine vollautomatische Fehlerüberwachung und -korrektur durch Herausnehmen von zu kurzen und zu langen Flüssigkeitssäulen.

Ein bevorzugtes vertikal einstellbares Haltern der oberen Elektrode ermöglicht ein einfaches Anpassen an die jeweilige Länge der zu überwachenden Flüssigkeitssäule.

Die Erfindung wird nachfolgend an zeichnerisch dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 in einer schematischen Gesamtansicht eine erfindungsgemäße Einrichtung zum Überwachen der Füllhöhe von Getränkeflaschen;

F i g. 2 in einer teilweise geschnittenen Draufsicht einen Flaschen-Förderer und eine obere Elektrode der erfindungsgemäßen Einrichtung,

F i g. 3 an einer Kurvendarstellung die prinzipielle resonanzabhängige Arbeitsweise der erfindungsgemäßen Einrichtung und

F i g. 4 das Ausgangssignal eines bei der vorliegenden Erfindung benutzten Fensterdiskriminators in Abhängigkeit von der Länge der Flüssigkeitssäule.

Bei der nachfolgenden Beschreibung einer bevorzugten Anwendung der erfindungsgemäßen Einrichtung wird davon ausgegangen, daß aneinandergereihte Getränkeflaschen die Einrichtung aufeinanderfolgend durchlaufen und einzeln auf ihre richtige Füllhöhe untersucht werden. Da die Getränkeflaschen in Großanlagen mit einer sehr großen Geschwindigkeit von beispielsweise 80 000 Flaschen pro Stunde abgefüllt werden, kommt dieser Überwachungsaufgabe eine sehr große Bedeutung zu. Die Überwachungsvorgänge müssen auch unter Berücksichtigung der ständigen Flaschenbewegungsvorgänge sehr exakt erfolgen, um Getränkeflaschen mit einer vom Sollwert stark abweichenden Füllhöhe aussortieren zu können. Derartige Füllfehler der Füllstation lassen sich nicht vermeiden, und es kommt immer wieder vor, daß die Füllhöhe zu klein oder zu groß ist

Gemäß F i g. 1 ist an einen Hochfrequenzgenerator 10, der beispielsweise eine Frequenz von etwa 1 MH/ bis etwa 1 GHz, vorzugsweise von 27,12 MHz, bei einer Ausgangsleistung von 0,1 mW erzeugt, im vorliegenden Fall über einen Koppelkondensator 12 eine Parallelschaltung 14 angeschlossen, und zwar unter Einbeziehung eines Massenrückschlusses. Da der Hochfrequenzgenerator 10 eine im wesentlichen konstante Leistung bzw. einen im wesentlichen konstanten Strom abgibt, erfolgt eine diesbezügliche Verteilung entsprechend der jeweils vorliegenden Widerstandsrelationen in den beiden Zweigen der Parallelschaltung 14, die einen ersten Zweig 16 und einen zweiten Zweig 18 aufweist.

In dem ersten Zweig 16 befinden sich eine untere, an Masse angeschlossene Elektrode 20, auf der der Prüfling steht, und eine obere Elektrode 22, die über einen nicht näher bezeichneten Luftspalt an den Prüfling angekoppelt ist Im vorliegenden Fall besitzt die obere Elektrode 22 zwei unter einem gegenseitigen Seitenabstand angeordnete Elektrodenschuhe 24, 26, die über eine Schuhverbindung 28 direkt miteinander und an den elektrischen Kreis angeschlossen sind. Somit haben die Elektrodenschuhe 24, 26 stets dasselbe Potential. An den zueinanderweisenden Enden der Elektrodenschuhe 24, 26 befindet sich jeweils ein metallischer Schuhaufsatz 30. Somit stellt die obere Elektrode 22 eine Art Durchlaufrinne dar, in die eine zu überwachende Getränkeflasche 32 mit einer darin befindlichen Flüssigkeitssäule 34 in Form eines Getränks mit ihrem Flaschenhals so ein-

greift, daß sich das obere Ende der Flüssigkeitssäule 34 im einwandfreien Füllzustand etwa im Bereich der Elektrodenschuhe 24, 26 oder etwas darunter befindet. Die Ankopplung der Hochfrequenz an die Flüssigkeitssäule 34 erfolgt somit beiderseits über die zwischen den Elektrodenschuhen 24, 26 und der Flüssigkeitssäule 34 befindlichen Luftspalte sowie die Glaswandungen der Getränkeflasche 32. Grundsätzlich wäre es auch möglich, daß die obere Elektrode 22 direkt oberhalb des Flüssigkeitsniveaus und nicht beiderseits desselben angeordnet ist. Die berührungslose Hochfrequenzankopplung im Bereich der oberen Elektrode 22 ist äußerst vorteilhaft, wenn die Prüflinge wie bei dem geschilderten Anwendungsfall schnell bewegt werden, wobei die Flaschenhälse der Getränkeflaschen 32 mit großer Geschwindigkeit durch den Durchlaufkanal der oberen Elektrode 22 gelangen.

Im vorliegenden Fall ist zwischen die obere Elektrode 22 und den Koppelkondensator 12 bzw. den zweiten Zweig 18 in den ersten Zweig 16 ein resonanzbeeinflussendes Glied 36 eingeschaltet. Hierbei kann es sich um ein Abstimmglied zum Grob- und/oder Feinabstimmen handeln. Stattdessen oder zusätzlich ist es auch möglich, daß gemäß der gestrichelten Darstellung in F i g. 1 ein entsprechendes resonanzbeeinflussendes Glied 38, wie ein Abstimmglied der oberen Elektrode 22 sowie dem Prüfling parallel geschaltet ist Das Glied 38 kann auch direkt an die Verbindung zwischen dem Koppelkondensator 12 und dem zweiten Zweig 18 angeschlossen sein. Während der erste Zweig 16 im Falle des Gliedes 36 im wesentlichen einen Saugkreis darstellt, der im Resonanzfall besonders viel Leistung bzw. Strom aufnimmt, bildet der erste Zweig 16 im Falle des Gliedes 38 im wesentlichen einen Pumpkreis, der im Resonanzfall besonders wenig Leistung bzw. Strom aufnimmt.

Der zweite Zweig 18 enthält einen Hochfrequenzgleichrichter 40, der für eine Aufnahme derjenigen Leistung bzw. desjenigen Stroms sorgt, die bzw. der nicht vom ersten Zweig 16 aufgenommen wird. Beispielsweise handelt es sich hierbei um einen Hochfrequenz-Diodengleichrichter mit Siliziumdioden mit nachgeschaltetem Glättkondensator und einer Widerstandsspannungsbegrenzung. Das dabei entstehende Ausgangssignal wird über einen Verstärker 42 dem Eingang eines Fensterdiskriminators 44 zugeleitet Der Verstärker 42 kann ein durch die Beschallung frequenzkompensierter, rückgekoppelter Operationsverstärker sein, der ein Verstärkungsverhältnis von ca. 1 :250 hat Demgegenüber kann es sich bei dem Fensterdiskriminator um einen vom Typ TCA 965 handeln, dem zur Impulsformung dienende, zeichnerisch nicht dargestellte Schwellwertschalter vom Typ TCA 345 nachgeschaltet sind.

Der Betrieb des Fensterdiskriminators 44 wird mit der Hochfrequenzbeaufschlagung einer Flüssigkeitssäule 34 bzw. mit dem Vorhandensein einer Getränkeflasche 32 an der Überwachungsstelle im Bereich der Elektroden 20, 22 synchronisiert. Zu diesem Zweck ist der Überwachungsstelle ein berührungslos arbeitender Näherungsschalter 46 zugeordnet, der bei Anwesenheit eines Prüflings an der Überwachungsstelle den Fensterdiskriminator 44 triggert bzw. freigibt Der letztere ist ausgangsseitig einerseits mit einem optischen und/oder akustischen Anzeigemittel 48 und andererseits mit einem Auslösemittel 50 verbunden, welches im Fehlerfalle dafür sorgt, daß der fehlerbehaftete Prüfling aus einer Reihe von zu überwachenden Getränkeflaschen 32 herausgenommen wird. Ferner können mit dem Fensterdiskriminator 44 Registriermittel verbunden sein, die für eine Aufzeichnung des Betriebsgeschehens sorgen.

Aus F i g. 2 ist ersichtlich, daß sich die Getränkeflaschen 32 aneinandergereiht auf einem Flaschen-Förderer 52 befinden, der beispielsweise eine Rinne oder ein Band sein kann. Die untere Elektrode 20 aus F i g. 1 kann bei der Ausführungsform aus F i g. 2 dem Flaschen-Förderer 52 zugeordnet oder hiervon gebildet sein. Die Flaschenhälse 54 der Getränkeflaschen 32 bewegen sich in Pfeilrichtung durch den Durchlaufkanal

ίο zwischen den Elektrodenschuhen 24,26, wobei die Luftspalte zwischen dem Flaschenhals 54 und den Elektrodenschuhen 24, 26 etwa im Bereich von 5 bis 10 mm liegen. Die in Bewegungsrichtung der Getränkeflaschen 32 gemessene Länge der Elektrodenschuhe 24, 26 entspricht maximal dem Flaschendurchmesser, damit ein Einfluß angrenzender Prüflinge auf das Überwachungsergebnis ausgeschaltet wird. Zur Verbesserung des Meßergebnisses sind die Elektrodenschuhe 24, 26 bei der Ausführungsform aus F i g. 2 von im Querschnitt U-förmigen Abschirmungen 56, 58 umgeben, die für eine Reduzierung der Hochfrequenzstreuung, insbesondere zu angrenzenden Prüflingen, sorgen, so daß die Ankopplung der Hochfrequenz an den jeweils zu überwachenden Prüfling optimiert wird. Während bei der dargestellten Ausführungsform die in Bewegungsrichtung gemessene Länge etwa dem Flaschendurchmesser entspricht, genügt eine lediglich dem Durchmesser des Flaschenhalses 54 entsprechende Länge. Diese kann im Bereich von 3 bis 50 mm liegen und beispielsweise 35 mm betragen.

Die obere Elektrode 22 ist vorzugsweise durch nicht dargestellte Mittel vertikal so einstellbar, daß die Elektrodenschuhe 24, 26 etwa in dem Bereich des oberen Flüssigkeitsniveaus oder etwas darüber liegen. Die Ein-

richtung wird somit vor dem eigentlichen Überwachungsvorgang auf die jeweilige Art der Prüflinge bzw. auf die erwünschte Länge der Flüssigkeitssäule 34 voreingestellt.
In F i g. 3 ist die grundsätzliche Abhängigkeit der Leistungs- bzw. Stromgröße PJ im zweiten Zweig 18 in Abhängigkeit von der tatsächlichen Länge der Flüssigkeitssäule 34 bzw. der Füllhöhe F dargestellt. Diese Größe ist entsprechend dem Resonanzverhalten des ersten Zweiges im Resonanzfall überhöht bzw. vermindert Die Kurve a stellt den Fall dar, bei dem der erste Zweig 16 einen Pumpkreis bildet, während die gestrichelte Kurve b den Fall eines Saugkreises darstellt. Beide Fälle sind an sich gleichwertig, und es wird nachfolgend eine Anwendung der Kurve a betrachtet Der SoIlwert Si, Si oder S3 der Flüssigkeitssäule 34 kann auf die aufsteigende oder abfallende Flanke oder in das Maximum bzw. Minimum der Resonanzkurve gelegt werden. Den einzelnen Sollwerten sind bestimmte Sollwertbereiche ^fSi, JS2 bzw. JS3 zugeordnet Erst wenn die Füllhöhe aus dem jeweiligen Sollwertbereich herausfällt, also diesbezüglich zu klein oder zu groß ist erfolgt eine Fehlerauslösung.

In F i g. 4 ist eine beispielhafte Abhängigkeit des Ausgangssignals A des Fensterdiskriminators 44 von der tatsächlichen Füllhöhe F für zwei Fälle dargestellt In beiden Fällen erzeugt der Fensterdiskriminator in einem Sollwertbereich AS um den eigentlichen Sollwert S kein Ausgangssignal A. In diesem Sollwertbereich JS wird davon ausgegangen, daß die Füllhöhe Fannähernd richtig ist und keiner Korrektur bedarf. Sobald jedoch die tatsächliche Füllhöhe F um das Maß des halben Sollwertbereiches JS kleiner als der Sollwert S ist erzeugt der Fensterdiskriminator 44 ein bestimmtes Aus-

gangssignal a\. Wenn jedoch die tatsächliche Füllhöhe F in entsprechender Weise größer als der Sollwert 5 ist, wird ein gleichartiges Ausgangssignal ai oder aber ein gestrichelt dargestelltes Ausgangssignal aj entgegengesetzter Polarität erzeugt. Während die Signale a\ und a₂ s keine Fehlerunterscheidung bezüglich zu kleiner oder zu großer Füllhöhen F ermöglichen, ist eine solche Fehlerunterscheidung bei den Signalen a\ und a-s ohne weiteres möglich. Demnach sind die Ausgangssignale a\, a2 für den Sollwert 53 aus F i g. 3 geeignet, während die Signale a, und a₃ vorzugsweise für die Sollwerte Si, S₂ aus F i g. 3 benutzt werden.

Es ist darauf hinzuweisen, daß der symmetrisch zum Sollwert 5 dargestellte Sollwertbereich AS nicht unbedingt symmetrisch angeordnet sein muß. Außerdem ist die in F i g. 4 dargestellte Abhängigkeit des Ausgangssignals A des Fensterdiskriminators 44 von der Füllhöhe F nur beispielhaft und kann vielfältig abgewandelt werden. Beispielsweise können die Signale a\, a₂, ai entsprechend der tatsächlichen Leistungs- bzw. Stromgröße amplitudenvariabel sein, so daß zumindest im Falle der Sollwerte Si und S₂ aus F i g. 3 auch hierdurch eine richtungsmäßige Fehlerunterscheidung möglich ist. Abgesehen hiervon sollen von der vorliegenden Erfindung auch weitere Abwandlungen bezüglich einzelner Details umfaßt werden. Wichtig ist jedoch dabei stets, daß der den Prüfling enthaltende erste Zweig der Parallelschaltung ein Resonanzkreis ist, der beim Vorliegen einer richtigen Länge der Flüssigkeitssäule bzw. einer richtigen Füllhöhe einer Getränkeflasche durch den Prüfling auf einen bestimmten Sollwert Sin einem Toleranzbereich JS abgestimmt ist Dieses Resonanzverhalten wird durch das Ankoppeln einer bestimmten Hochfrequenzleistung bzw. eines bestimmten Hochfrequenzstroms an die Parallelschaltung in derem zweiten Zweig widergespiegelt und entsprechend erfaßt.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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60

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Claims

Patentansprüche:

1. Einrichtung zum Überwachen der Länge einer aus einer wässrigen Lösung bestehenden Flüssigkeitssäule, insbesondere der Füllhöhe von Getränkeflaschen, mit folgenden Merkmalen:

1) an den Ausgang eines Hochfrequenzgenerators sind Elektroden angeschlossen, zwischen welche die zu überwachende Flüssigkeitssäule einführbar ist,

2) es sind Auswertemittel vorhanden, die auf Veränderungen der die Flüssigkeitssäule durchdringenden Hochfrequenzleistung ansprechen; dadurch gekennzeichnet, daß

3) die Elektroden (20, 22) oberhalb und unterhalb der Flüssigkeitssäule (34) angeordnet sind,

4) die obere Elektrode (22) zwei elektrisch direkt miteinander verbundene Elektrodenschuhe (24, 26) aufweist, die sich auf gegenüberliegenden Seiten der Flüssigkeitssäule (34) befinden,

5) die Elektroden (20, 22) in einem ersten elektrischen Zweig (16) und die Auswertemittel (40,42, 44) in einem zu diesem parallelen zweiten elektrischen Zweig (18) liegen und

6) die Frequenz des Hochfrequenzgenerators (10) und ein resonanzbeeinflussendes Abstimmglied (36) im ersten Zweig (16) so einstellbar sind, daß in diesem Zweig (16) für einen zu überwachenden Längenbereich der Flüssigkeitssäule (34) die elektrische Resonanz eines Resonanzkreises ausgenutzt ist.