DE3143470A1

DE3143470A1 - Vorrichtung zur steuerung von ventilen an rotierenden flaschenfuellmaschinen

Info

Publication number: DE3143470A1
Application number: DE19813143470
Authority: DE
Inventors: Erich Dipl Ing Kynast; Friedrich Urban
Original assignee: Nagema VEB
Current assignee: Nagema VEB
Priority date: 1981-01-27
Filing date: 1981-11-03
Publication date: 1982-08-19

Description

Vorrichtung zur Steuerung von Ventilen an rotierenden
Flaschenfüllmaschinen Die Erfindung wird angewendet in Flaschenfüllmaschinen und betrifft die Steuerung von Ventilen an rotierenden Flaschenfüllmaschinen mit einem als Ringkanal ausgebildeten FlüssigkeitæbehGlter und einer durch Ventil gesteuerten Fldssigkeitszuleitung, wobei zur Steuerung des Ventiles der Flüssigkeitszuleitung in Abhängigkeit vom ?illstand eine Füllstandsmeßsonde im Ringkanal sowie zugehörige elektronische Schaltungen oder elektronische oder pneumatische Regler angeordnet sind.
Es ist bekannt, bei Fülleinrichtungen zum Abfüllen von PlEssigkeiten (DE 11 21 956) in einem Püllkessel eine Niveauregelung für den Stand der abzufüllenden FlUssigkeit anzubringen. Diese Niveauregelung besteht aus einer Steuerung mit Schwimmer oder aus einer elektrischen oder mit Strahlen arbeitenden Niveauregelung.
Zur Steuerung der Flüssigkeitshöhe im Ringkanal einer Flüssigkeitsab£Ellanlage (DE 21 62 115) ist es weiterhin bekannt, eine Füllstandsmeßsonde zu verwenden. Diese Füllstandsmeßsonde arbeitet kapazitiv und ist über eine elektronische Steuerung mit elektro-magnetisch betätigbaren Einwegventilen verbunden. Bei der kapazitiven Füllstandsmeßsonde stellen der Ringkanal sowie die Sonde einen Kondensator dar, wobei die Flüssigkeit und die sich darüber befindliche Luft als Dielektrikum dient. Je nach Höhe des Flüssigkeitsstandes ändert sich der Epsilon-Wert des Kondensators und damit seine Kapazität, wobei die veränderte Stromstärke als Steuerimpuls weiterverarbeitet wird.
Nachteilig bei diesen Lösungen wirkt sich aus, daß bei den Steuerungen des Zulaufes von Flüssigkeit in einen Füllerkessel oder Ringkanal mit Schwimmer oder bei Verwendung einer Sonde, die lediglich anzeigt, ob Flüssigkeit vorhanden ist oder nicht, der Zulauf geöffnet oder geschlossen ist.
Ein ruhiger kontinuierlicher Zulauf ist dadurch nicht gewährleistet. Besonders bei kohlensäurehaltigen Flüssigkeiten kann es deshalb zu einer Beunruhigung des Getränkes, zum Aufschäumen im Ringkanal und zu einer nicht qualitätsgerechten Füllung der Plasche kommen. Außerdem besitzt ein Schwimmer mehrere mechanische Elemente, die zu einer größeren biologischen Verunreinigung führen und die Qualität des Getränkes negativ beeinflussen.
Bei der kapazitiven Messung des Füllstandes ist es notwendig, jeweils Weichungen der Geräte vorzunehmen. Da verschiedene Getränke z. B. Bier> Cola oder Limonaden auch verschiedene Epsilon-Werte als Die lekt rikum besitzen, ergeben sich beim Abfüllen von verschiedenen Getränken bei gleichem Füllstand im Ringkanal unterschiedliche Kapazitäten und umgekehrt.
Sollan also auf einer Füllmaschine mehrere Getränkearten abgefüllt werden, wie es z. B. in Betrieben zum Abfüllen alkoholfreier Getränke üblich ist, so ist eine Eichung entsprechend dem Epsilon-Wert des Geränkes notwendig. Weiterhin wird die kapazitive Messung verfälscht, wenn sich über dem Flussigkeitsspiegel Schaum befindet.
Ziel der Erfindung ist die Beseitigung der Mangel des Standes der Technik durch eine optimale Füllstandsregelung von Flüssigkeiten im Ringkanal einer Flaschenfüllmaschine.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Flüssigkeitszu lauf zum Ringkanal einer Flaschenfüllmaschine nach Messung des Flüssigkeitsstandes kontinuierlich und unabhängig von der Art der Flüssigkeit zu regeln.
I£rfindungsgemäB wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß im Sondenstab der Füllstandsmeßsonde mehrere Sensoren in axialen Abständen am Umfang angeordnet sind, von denen jeder durch eine isolierte Leitung mit einer elektronischen Schaltung im Sondenkopf verbunden ist und jedem Sensor ein elektronisches Schaltglied nachgeschaltet ist, das bei Belegung mit einer Steuerspannung einen Widerstand in einen SVIeßstromkreis schaltet, wobei je nach Berührung mehrerer Sensoren mehrere Widerstände in den Meßstromkreis geschaltet sind und durch die sich ergebende, dem Füllstand proportionale, Stromstärke des Meßstromkreises über einen Regler die Regelung des Eingangsventiles der Flüssigkeitszuleitung erfolgt. Dabei sind die Sensoren im oberen und unteren Teil des Sondenstabes in größeren Abständen und im mittleren Teil, d. h. im Normalfüllstandsbereich, in kleineren Abständen teils spiralförmig um den Sondenstab angeordnet und bündig zur zylindrischen Wandung des vorwiegend aus PTFE bestehenden Sondenstabes vergossen. Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung sind die Sensoren mit einer Wechselspannung beaufschlagt. Die Signalverarbeitung erfolgt im Sondenkopf, und für die Wei terleitung des Auagangssignales zum Regler ist nur ein zusätzlicher Leiter vorgesehen. Zur besseren Demontierbarkeit ist die Füllstandsmeßsonde durch eine Steckverbindung mit Überwurfmutter mit dem Ringkanal verbunden.
Der Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung besteht darin, daß bei Berührung der Sensoren durch die Flüssigkeit eine Schaltung ausgelöst wird, unabhängig vom Epsilon-Wert oder Leitwert der Flüssigkeit, wobei bei dichter Anordnung der Sensoren z. B. spiralförmig um den Sondenstab eine fast analoge Messung erfolgt. Da die Sensoren auf die Berührung durch Schaum nicht ansprechen, ist eine Verfälschung des Meßergebisses durch Schaumbildung nicht gegeben. Weiterhin wird durch die Zuführung von Wechselstrom zu den Sensoren eine elektrolytische Abtragung oder Ablagerung vermieden.
An Hand eines Ausführungsbeispieles soll die Erfindung näher erläutert werden. In der zugehörigen Zeichnung zeigen: Fig. 1: das Prinzip der Steuerung des Flüssigkeitszulaufes; Fig. 2: die Füllstandsmeßsonde; Fig. 3: die prinzipielle Schaltung im Zusammenhang mit dem Ringkanal.
Rotierende Flaschenfülimaschinen bestehen unter anderem aus einem Maschinenuntertail mit Flaschenführung> Hubzylinderrlw Antriebseinrichtungen und einer zentrisch angeordneten Flüssiglceitszuleitung 1 fTir das Abfüllmedium. Diese Flüssigkeitszuleitung 1 ist durch ein Eingangaventil 2 zu- und abschaltbar. Oberhalb des Maschinenunterteiles befindet sich ein Rotor, der im wesentlichen aus einem Ringkanal 3 mit Füllventilen 4 sowie aus Leitungen und Steuereinrichtungen besteht.
Die Flüssigkeitszuleitung 1 mündet in der Mittelsäule über einen Verteiler 5 und Verbindungsrohre 6 in den Ringkanal 3.
Im Ringkanal 3 ist zur Steuerung des Eingangsventiles 2 der Flüssigkeitszuleitung 1 in Abhängigkeit vom Füllstand eine Füllstandsmeßsonde angebracht. Die Füllstandsmeßsonde ist in der Abdeckung 7 des Ringkanales 3 befestigt und ragt mit ihrem Sondenstab 8 in den Ringkanal 3 hinein. Der Sondenstab 8 besteht aus einem isolierenden Rohr 9, in dem in axialen Abständen am Umfang Sensoren 10 angebracht sind, die nach außen bündig mit dem Sondenstab 8 abschließen. Im Bereich des Normalfüllstandes des Ringkanales 3 sind die Sensoren 10 in kleinen Abständen am Sondenstab 8 teilweise sogar spiralförmig angeordnet. Die Sensoren 10 besitzen je eine isolierte Leitung 11, die nach oben aus dem Sondenstab 8 herausgeführt und durch Steckverbinder mit Leiterplatten, die sich in einem Sondenkopf 12 befinden, verbunden ist.
Der Sondenkopf 12 bildet mit dem Sondenstab 8 eine Einheit, und die gesamte Füllstandsmeßsonde ist mit dem Ringkanal 3 durch eine Steckverbindung 13 mit Überwurfmutter 14 verbunden. Dadurch kann die Füllstandssonde zur Reinigung schnell ohne Hilfsmittel oder Werkzeuge demontiert werden. Jeder Sensor 10 ist über die isolierte Leitung 11 im Sondenkopf 12 mit einer Eingangslogik 1 5 mit nachgeschalteten Schalttransistor 16 verbunden. Jeder Schalttransistor 16 schaltet wiederum bei Belegung mit einer Steuerspannung einen Widerstand 17, wobei die Widerstände 17 parallel geschaltet sind. Diese Widerstände 17 sind über eine Leitung mit einem Stromwandler 18 und sich anschließendem Regler 19 verbunden, der wiederum den Stellantrieb 20 für das Eingangsventil 2 der Flüssigkeitszuleitung 1 steuert. Die Stromversorgung 21 erfolgt über einen Stabilisierungsbaustein 22 einmal zum Stromwandler 18 und zum anderen zu einem mit dem Ringkanal 3 verbundenen Frequenzgenerator 23.
Die Wirkungsweise der Vorrichtung ist folgende: Durch die Flüssigkeitsuleitung 1 strömt das Abfüllmedium bei geöffnetem Eingangsventil 2 in den Ringkanal 3. Je nach Füllstand der Flüssigkeit im Ringkanal 3 wird dort eine bestimmte Anzahl der auf dem Sondenstab 8 angeordneten Sensoren 10 berührt. -Die berührten Sensoren 10 ergeben über den Ringkanal 3 und die Flüssigkeit eine leitende Verbindung, wodurch mittels der Eingangslogik 15 die Steuerspannung am jeweilig zugehörigen Schalttransistor 16 anliegt und dieser leitend wird.
Dieser Schalttransistor 1 6 schaltet wiederum den jeweils zugehörigen Widerstand 17 in den Meßstromkreis. Je nach FUllhöhe werden die Widerstände 17 parallel geschaltet, wodurch der Meßstrom analog der Füllhöhe im Ringkanal 3 verändert wird. Der Meßstrom wird über einen Stromwandler 18 dem Regler 19 zugeführt. Dieser Regler 19 steuert über einen Stellantrieb 20 das Eingangsventil 2 der Flüssigkeitszuleitung 1.
Je nach dem Füllstand im Ringkanal3 wird das Eingangsventil 2 geöffnet oder geschlossen. Somit ist entsprechend dem Füllstand der Flüssigkeit im Ringkanal 3 ein kontinuierlicher strömungsgünstiger Zulauf des Abfüilme diums gesichert, wobei der gewünschte Füllstand ständig gehalten wird. Da die Ansteuerung der Sensoren 10 unabhängig von den Eigenschaften des Abfüllmediums arbeitet, ist die Funktionsfähigkeit der Vorrichtung auch bei der Abfüllung von verschiedenen Medien auf einer Flaschenfüllmaschine ohne Umstellung gegeben.
Die Schaltschwelle der Eingangslogik 15 ist so eingestellt, daß die FUllstandsmeßsonde schaumunabhängig ist. Eine Stromversorgung 21 liefert dem Stabilisierungsbaustein 22 die für den Betrieb der Füllstandsmeßsonde notwendige Energie.
Zur Vermeidung von elektrolytischen Abtragungen oder Ablagerungen wird den Sensoren 10 über einen Frequenzgenerator 23 eine Wechselspannung zugeführt.
Aufstellung der Bezugszeichen 1 Flüssigkeitszuleitung 2 Eingangsventil 3 Ringkanal 4 Füllventil 5 Verteiler 6 Verbindungsrohr 7 Abdeckung 8 Sondenstab 9 Rohr 10 Sensoren 11 Leitung 12 Sondenkopf 13 Steckverbindung 1 4 Überwurfmutter 15 Eingangslogik 1 6 Schalttransistor 17 Widerstand 18 Stromwandler 19 Regler 20 Stellantrieb 21 Stromversorgung 22 Stabilisierungsbaustein 23 Frequenzgenerator Leerseite

Claims

Patentansprüche: 1. Vorrichtung zur Steuerung von Ventilen an rotierenden Flaschenfüllmaschinen mit einem als Ringkanal ausgebildeten Flüssigkeitsbehälter und einer durch ein Eingangsventil gesteuerten Flüssigkeitszuleitung, wobei zur Steuerung des Eingangsventiles der Flitesigkeitszuleitung in Abhängigkeit vom Füllstand eine Füllstandsmeßsonde im Ringkanal sovie zugehbrige elektronische Schaltungen oder elektronische oder pneumatische Regler angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, da13 im Sondenstab (8) der Füllstandsmeßsonde mehrere Sensoren (10) in axialen Abständen am Umfang angeordnet sind, von denen jeder durch eine isolierte Leitung (11) mit einer elektronischen Schaltung im Sondenkopf (12) verbunden ist und jedem Sensor (10) ein elektronisches Schaltglied (15; 16) nachgeschaltet ist, das bei Belegung mit einer Steuerspannung einen Widerstand (17) in einen Meßstromkreis schaltet, wobei Je nach 3ertihrung mehrerer Sensoren (10) mehrere Widerstände (17) in den Meßstromkreis geschaltet sind und durch die sich ergebende, dem Füllstand proportionale, Stromstärke des Meßstromkreises über einen Regler (19) die Regelung des Eingangsventiles (2) der Flüssigkeitszuleitung (1) erfolgt.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daX die Sensoren (10) im oberen und unteren Teil des Sondenstabes (8) in größeren Abständen und im mittleren Teil, d. h. im Normalfüllstandsbereich, in kleineren Abständen teils spiralförmig um den Sondenstab (8) angeordnet und bündig zur zylindrischen Wandung des vorwiegend aus PTEE bestehenden Sondenstabes (8) vergossen sind.
3, Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensoren (10) mit einer Wechselspannung beautb schlagt sinde
4. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalverarbeitung im Sondenkopf (12) angeordnet ist und f!ir die Weiterleitung des Ausgangssignales zum Regler (15) nur ein zusätzlicher Leiter vorgesehen ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Fullstandsmeßsonde durch eine Steckverbindung (13) mit Überwurfmutter (14) mit dem Ringkanal (3) verbunden ist.