DE4030081A1 - Aufschaeumvorrichtung zum verdraengen des restluftvolumens aus mit einem aufschaeumbaren fluessigen fuellgut gefuellten behaeltern, insbesondere flaschen - Google Patents
Aufschaeumvorrichtung zum verdraengen des restluftvolumens aus mit einem aufschaeumbaren fluessigen fuellgut gefuellten behaeltern, insbesondere flaschenInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Aufschäumvorrichtung
gemäß Oberbegriff Patentanspruch 1.
Es ist bekannt, beim Abfüllen eines aufschäumbaren flüssigen
Füllgutes (insbesondere kohlensäurehaltige Getränke) in
Behälter und dabei bevorzugt beim Abfüllen von Bier das nach
dem Abfüllen in dem betreffenden Behälter vorhandene Rest
luftvolumen durch Aufschäumen des flüssigen Füllgutes vor dem
Verschließen zu verdrängen, um so insbesondere eine Beein
trächtigung im Geschmack und in der Haltbarkeit des abge
füllten Füllgutes durch Luft- bzw. Sauerstoffeinflüsse zu
vermeiden.
Zum Aufschäumen des flüssigen Füllgutes bzw. zum Verdrängen
des Restluftvolumens werden die mit dem Füllgut gefüllten,
aber noch nicht verschlossenen Behälter auf einer die
Füllmaschine und eine Behälterverschließeinrichtung ver
bindenden Förderstrecke unter einer Düseneinrichtung vorbei
bewegt, die wenigstens eine Einspritzdüse aufweist. Aus
dieser wird dann jeweils eine vorgegebene Menge des Auf
schäummediums, welches bevorzugt die Form einer Flüssigkeit
aufweist, in den jeweiligen Behälter eingebracht, so daß das
im Behälter abgefüllte Füllgut zum Aufschäumen bzw. zur
Schaumbildung angeregt und durch den hierbei zunehmend
entstehenden Flüllgutschaum die Restluftmenge aus dem
Behälter verdrängt wird. Für ein optimales Aufschäumen wird
beim Stand der Technik angestrebt, daß der Füllgutschaum bzw.
die von diesem gebildete Schaumkrone die obere Behältermün
dung dann erreicht bzw. über diese obere Behältermündung ohne
Überschäumen oder wesentliches Überschäumen dann geringfügig
übersteht, wenn der betreffende Behälter an die Verschließ
position der Behälterverschließeinrichtung gelangt. Die
Verschließposition ist dabei diejenige Position der Behälter
verschließeinrichtung, an der auf dem jeweiligen Behälter ein
Verschluß aufgesetzt bzw. der jeweilige Behälter verschlossen
wird.
Ein zu starkes Aufschäumen bzw. Überschäumen, welches
Füllgutverluste und Verunreinigungen der Behälterverschließ
einrichtung verursacht, ist dabei ebenso zu vermeiden, wie
ein zu geringes Aufschäumen, welches nur zu einer unzu
reichenden Verdrängung der Restluftmenge aus dem betreffenden
Behälter führt. Der Grad des Aufschäumens bzw. der Schaum
bildung an der Verschließposition hängt dabei u. a. von
derjenigen Zeit ab, die für den Aufschäumvorgang zur Ver
fügung steht, d. h. zwischen dem Einbringen des Aufschäum
mediums in einen Behälter und dem Verschließen verbleibt.
Dies bedeutet auch, daß der Grad des Aufschäumens von der
Fördergeschwindigkeit der Förderstrecke und damit von der
Maschinenleistung (verarbeitete Flaschen je Zeiteinheit)
abhängt.
Da der Grad des Aufschäumens auch von der Art des jeweiligen
Füllgutes, d. h. von dem Aufschäumvermögen des flüssigen
Füllgutes abhängt, wurde bei Verwendung eines flüssigen
Aufschäummediums bereits vorgeschlagen (DE-OS 16 32 034), den
durch einen pneumatischen Druckverstärker, d. h. durch eine
mit Druckluft betätigte Kolbenpumpenanordnung erzeugten Druck
des flüssigen Aufschäummediums dem jeweiligen Füllgut
entsprechend einzustellen, und zwar durch Einstellung des
Druckes der für den Antrieb des Druckverstärkers verwendeten
Druckluft.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Aufschäumvorrichtung
aufzuzeigen, die bei geringem Bauaufwand ein verbessertes
Verdrängen des Restluftvolumens aus Behältern ermöglicht, und
zwar unabhängig von Änderungen der Leistung der vorgeschal
teten Behälterfüllmaschine bzw. unabhängig von Änderungen der
Fördergeschwindigkeit der Förderstrecke.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist eine Aufschäumvorrichtung
entsprechend dem kennzeichenden Teil des Patentanspruches 1
ausgebildet.
Bei der erfindungsgemäßen Aufschäumvorrichtung erfolgt eine
echte Regelung des Druckes des Aufschäummediums in Abhängig
keit von einem Istwert-Sollwert-Vergleich, und zwar unter
Verwendung eines Regelkreises der zumindest die Steuerein
richtung, das bevorzugt als Proportionalventil ausgebildete
Steuerventil sowie die wenigstens eine Meßstation zum
Erfassen des jeweiligen Istzustandes bzw. Istwertes der
Aufschäumung bzw. Schaumbildung umfaßt. Unter "Meßstation"
ist dabei im Sinne der Erfindung jede Einrichtung bzw. jeder
Sensor usw. zu verstehen, die bzw. der die Erfassung des
Istzustandes bzw. Istwertes ermöglicht.
Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist zur Erzielung einer
vollständigen, optimalen Verdrängung des Restluftvolumens ein
Aufschäumen in der Form möglich, daß es vor dem Aufsetzen
eines Verschlusses auf den jeweiligen Behälter bzw. vor dem
Verschließen dieses Behälters zwar zu einem Überschäumen des
flüssigen Füllgutes aus dem Behälter kommt, das Ausmaß dieses
Überschäumens aber so gering gehalten ist, wie dies für das
Verdrängen des Restluftvolumens gerade erforderlich ist. Mit
der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist es insbes. auch
möglich, das Ausmaß des Überschäumens so zu steuern, daß das
Überschäumen im wesentlichen dann beendet ist, wenn nach der
ersten Schaumbildung mit relativ großen, noch Luft ent
haltenen Blasen Füllgutschaum mit kleineren, im wesentlichen
nur noch Kohlensäure enthaltenen Blasen aus der Mündung des
jeweiligen Behälters austritt.
Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist beispielsweise das
Aufschäumen so geregelt, daß der Anteil an flüssigem Füllgut
in dem aus dem jeweiligen Behälter ausgetretenen Füllgut
schaum in der Größenordnung zwischen 0,3-1,0 ml liegt.
Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unter
ansprüche.
Die Erfindung wird im folgenden anhand der Figuren an einem
Ausführungsbeispiel näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 in schematischer Darstellung und in Draufsicht eine
Flaschenfüllmaschine, eine Flaschenverschließein
richtung, eine mit einer Düse an einer Förderstrecke
zwischen der Füllmaschine und der Flaschenverschließ
einrichtung vorgesehene Aufschäumvorrichtung sowie
Funktionselemente dieser Aufschäumvorrichtung;
Fig. 2 einen Schnitt entsprechend der Linie I-I der Fig. 1.
In den Figuren ist 1 eine Flaschenfüllmaschine herkömmlicher
Bauart, von der der einfacheren Darstellung wegen nur der um
eine vertikale Achse umlaufende Flaschentisch bzw. Rotor
dargestellt ist und die zum Füllen von Flaschen 2 mit einem
aufschäumbaren flüssigen Füllgut, vorzugsweise zum Füllen der
Flaschen 2 mit Bier dient. Am Flaschenauslauf der Füll
maschine 1 ist ein synchron mit der Füllmaschine 1 um eine
vertikale Achse umlaufender Transport- oder Überführungsstern
3 vorgesehen, der die gefüllten, noch nicht verschlossenen
Flaschen 2 auf einer von einem Teilkreis gebildeten Förder
strecke 4 nacheinander einer eine Verschließstation bzw.
Verschließposition aufweisenden Flaschenverschließeinrichtung
5 zuführt, aus welcher die verschlossenen Flaschen 2 über
einen nicht dargestellten Ausschubstern an einen ebenfalls
nicht dargestellten Abförderer weitergeleitet werden.
Der die Förderstrecke 4 für die aufrechtstehenden Flaschen 2
bildende Überführungsstern 3 und die Flaschenverschließein
richtung 5 weisen ebenso wie der nicht dargestellte Aus
schubstern und der nicht dargestellte Abförderer die für
diese Elemente bekannte und übliche Konstruktion auf.
Weiterhin sind der Überführungsstern 3, die Flaschenver
schließeinrichtung 5 und der nicht dargestellte Ausschubstern
üblicherweise synchron mit der Füllmaschine 1 angetrieben.
Über dem Überführungsstern 3 ist ein Haltearm 6 vorgesehen,
der mit seinem einen Ende durch Schwenken um eine vertikale
Achse an einem Haltezapfen 7 manuell einstellbar gehalten.
Der Haltezapfen 7 ist seinerseits an einer an einem orts
festen Maschinenteil 8, beispielsweise an einem Steuerring
der Flaschenfüllmaschine 1 befestigten Halterung 9 derart
vorgesehen, daß die Achse des Haltezapfens 7 achsgleich mit
der Mittelachse des Überführungssternes 3 bzw. mit der Achse
einer diesen Überführungsstern 3 antreibenden Welle 10 liegt.
Durch eine Klemmvorrichtung 11 ist der Arm 6 nach einem
manuellen Schwenken bzw. Einstellen an dem Haltezapfen 7
festklemmbar. Am anderen, dem Haltezapfen 7 entfernt liegen
den Ende ist am Arm 6 eine Einspritzdüse 12 befestigt, die
mit ihrem eine Düsenöffnung aufweisenden unteren Ende über
die Unterseite des Haltearmes 6 vorsteht und mit ihrer
Düsenöffnung über der von dem Überführungsstern 3 gebildeten
Förderstrecke angeordnet sowie senkrecht nach unten auf die
Bewegungsbahn der Mündungen der Flaschen 2 ausgerichtet ist.
Über ein Magnetventil 13 ist die Einspritzdüse 12 mit einer
Flüssigkeitsleitung 14 zum Zuführen eines unter Druck
stehenden flüssigen Aufschäummediums verbunden. Dieses
Aufschäummedium ist bei der dargestellten Ausführungsform
Wasser. Als Aufschäummedium könnte aber auch eine andere
Flüssigkeit, beispielsweise das flüssige Füllgut verwendet
werden.
Das dem Magnetventil 13 entfernt liegende andere Ende der
Flüssigkeitsleitung 14, die für das Schwenken des Haltearmes
6 zumindest in einem Teilbereich flexibel ausgeführt ist
und/oder für dieses Schwenken eine Drehkupplung aufweist, ist
mit dem Ausgang eines Heizgerätes 15 verbunden, welches über
eine Flüssigkeitsleitung 16 an den Ausgang eines Steuer
ventils 17 angeschlossen ist, welches als Proportional-Druck
ventil ausgebildet ist. Der Eingang des Steuerventiles 17 ist
über eine ein Absperrventil 18 aufweisende Flüssigkeitslei
tung 19 mit dem Ausgang einer von einem Elektromotor 20
angetriebenen Pumpe 21 für das flüssige Aufschäummedium
verbunden. An den Ausgang der Pumpe 21 ist weiterhin auch ein
Druckspeicher 22 angeschlossen, so daß stets eine ausrei
chende Menge an Aufschäummedium mit einem ausreichenden,
durch die Pumpe 21 erzeugten Druck zur Verfügung steht. Der
Eingang der Pumpe 21 ist mit einer Flüssigkeitsleitung 23
verbunden, die über ein Druckregelventil 24, über einen
Schmutzfänger bzw. über ein Filter 25 und über ein Absperr
ventil 26 an eine örtliche Wasserversorgung anschließbar ist.
Zwischen dem Ausgang und dem Eingang der Pumpe 21 ist
weiterhin ein Sicherheitsventil 27 vorgesehen, welches bei
Überschreiten eines vorgegebenen maximalen Druckes, bei
spielsweise bei Überschreiten eines Druckes von 20 bar
öffnet, so da8 der Druck in der Flüssigkeitsleitung 19 und in
dem Druckspeicher 22 diesen Maximaldruck nicht übersteigen
kann. Über eine eine Drosseleinrichtung 28 aufweisende
Flüssigkeitsleitung 29, die mit ihrem einen Ende von der
Flüssigkeitsleitung 16 abzweigt und mit ihrem anderen Ende in
die Flüssigkeitsleitung 23 zwischen dem Druckregelventil 24
und dem Eingang der Pumpe 21 einmündet, ist der Ausgang des
Steuerventiles 17 mit dem Eingang der Pumpe 21, d. h. mit
einem Teil des das Aufschäummedium führenden Systems ver
bunden, der den niedrigen, durch das Druckregelventil 24 im
wesentlichen konstant gehaltenen Druck dieses Systems
aufweist.
Das Magnetventil 13 und das Steuerventil 17 sind jeweils an
einen Ausgang einer elektrischen bzw. elektronischen Steuer
einrichtung 30 angeschlossen, und zwar über elektrische
Leitungen 37 bzw. 38. Über eine elektrische Leitung 31 erhält
die Steuereinrichtung ein dem Maschinen-bzw. Arbeitstakt der
Füllmaschine 1 entsprechendes Taktsignal, welches beispiels
weise von dem gemeinsamen Antrieb der Füllmaschine 1, des
Überführungssternes 3 und der Flaschenverschließeinrichtung 5
bzw. von einem von diesem Antrieb angesteuerten Impulsgene
rator oder Taktgeber abgeleitet ist.
Über elektrische Leitungen 32 und 33 sind zwei weitere
Eingänge der Steuereinrichtung 30 jeweils mit einer Meß
station 34 und 35 verbunden, von denen jede an der Bewegungs
bahn der Flaschen 2 derart angeordnet ist, daß mit ihr der
Bereich der Mündungen der vorbeibewegten Flaschen 2 und dabei
speziell der Grad der Aufschäumung in den jeweils vorbei
bewegten Flaschen 2 erfaßt wird. Die Meßstationen 34 und 35
arbeiten beispielsweise mit einer Hochfrequenzmessung oder
sind als Lichtschranken oder Kamerasystem ausgebildet. Auch
andere Meßverfahren, beispielsweise Ultraschall-Meßverfahren
können an den Meßstationen 34 und 35 verwendet werden.
Wie aus der Fig. 1 ersichtlich ist, ist die Meßstation 34 im
Bereich der vom Überführungsstern 3 gebildeten Förderstrecke
4 vorgesehen, und zwar kurz vor dem Übergang zur Flaschenver
schließeinrichtung 5. Die Meßstation 35 ist an der Bewegungs
bahn der Flaschen 2 in der Flaschenverschließeinrichtung 5
unmittelbar vor demjenigen Bereich dieser Flaschenverschließ
einrichtung 5 vorgesehen, an welchem die Verschlüsse auf die
Flaschen 2 aufgesetzt oder die Flaschen 2 verschlossen
werden.
Durch das Heizgerät 15 wird das der Einspritzdüse 12 zuge
führte flüssige Aufschäummedium erwärmt, so daß dieses Medium
beim Austritt aus der Einspritzdüse 12 möglichst eine
konstante, einem vorgegebenen Wert entsprechende Temperatur
(z. B. 90°-95°C) aufweist. Weiterhin ist im Inneren des
Heizgerätes 15 auch ein einen gewissen Volumen-Ausgleich
ermöglichendes Luft-oder Gaspolster vorgesehen.
Die Arbeitsweise der Aufschäumvorrichtung läßt sich, wie
folgt, beschreiben:
Es wird davon ausgegangen, daß der Haltearm 6 und damit die
Einspritzdüse 12 sich in einer Position (Einspritzposition)
an der hauptsächlich vom Überführungsstern 3 gebildeten
Förderstrecke befinden, die (Position) unter Berücksichtigung
der Eigenschaften des flüssigen Füllgutes, d. h. der Auf
schäumfähigkeit dieses Füllgutes, sowie unter Berücksich
tigung des Bereichs, innerhalb dessen der Druck der Auf
schäummediums durch das Steuerventil 17 verändert werden
kann, sowie gegebenenfalls unter Berücksichtigung weiterer
Parameter bzw. Einflußgrößen (z. B. Temperatur des flüssigen
Füllgutes, Art bzw. Größe der zu füllenden Flaschen 2 usw.)
ein möglichst optimales Aufschäumen des flüssigen Füllgutes
in den Flaschen 2 sicherstellt.
Ein optimales Aufschäumen ist dann gewährleistet, wenn es
durch die Beaufschlagung mit dem flüssigen Aufschäummedium zu
einem Überschäumen kommt, allerdings nur in einem solchen
Ausmaß, wie es für das vollständige Verdrängen des Restluft
volumens aus der jeweiligen Flasche 2 gerade erforderlich
ist. Das Aufschäumen des flüssigen Füllgutes in den Flaschen
2 ist dabei beispielsweise so gesteuert, daß vor dem
Aufsetzen eines Verschlusses auf eine Flasche 2 bzw. vor dem
Verschließen dieser Flasche 2 aus ihr eine geringe Menge an
Füllgutschaum austritt, in der (Menge) der Anteil an flüssi
gem Füllgut in der Größenordnung zwischen etwa 0,3-1,0 ml
liegt. Ein optimales Aufschäumen ist aber auf jeden Fall dann
gewährleistet, wenn nach dem ersten Flüssigkeitsschaum, der
noch relativ große, Luft enthaltene Blasen besitzt, sich im
Bereich der Mündung der jeweiligen Flasche ein Flüssigkeits
schaum mit feinen, im wesentlichen nur noch Kohlensäure
enthaltenen Blasen gebildet hat.
Die eingestellte Position des Haltearmes 6 bzw. der Ein
spritzdüse 12 in bezug auf die von den Überführungsstern 3
gebildete Transportstrecke 4 wird der Steuereinrichtung 30 an
einer Eingabeeinrichtung 36 manuell eingegeben, oder aber
diese Position des Haltearmes 6 bzw. der Einspritzdüse 12
wird von einem Meßgeber (z. B. Winkelgeber) als Meßsignal
automatisch an die Steuereinrichtung 30 übermittelt.
Bei laufender Maschine ist das Magnetventil 13 durch die
Steuereinrichtung 30 geöffnet. In jede sich unter der
Einspritzdüse 12 bzw. deren Düsenöffnung vorbeibewegende
Flasche 2 wird somit zum Anregen des Aufschäumens ein Strahl
des flüssigen Aufschäummediums eingespritzt. Der Druck, mit
dem dieses Einspritzen des Aufschäummediums erfolgt und der
die Intensität und vor allem auch die Schnelligkeit des
Aufschäumvorganges bestimmt, wird durch die Steuereinrichtung
30 über das als Proportional-Druckventil ausgebildete
Steuerventil 17 geregelt, und zwar in Abhängigkeit von einem
Istwert-Sollwert-Vergleich. Diese Regelung wird dabei
beispielsweise unter Verwendung entweder der Meßstation 34
oder der Meßstation 35 durchgeführt.
In beiden Fällen erfolgt durch die Steuereinrichtung 30 und
das Steuerventil 17 in Abhängigkeit von der Maschinenleistung
nach vorgegebenen Kennwerten zunächst eine Einstellung eines
Basisdruckes für das Aufschäummedium, welcher (Basisdruck)
beispielsweise nach Erfahrungswerten ein optimales Auf
schäumen des flüssigen Füllgutes, d. h. ein vollständiges
Verdrängen des Restluftvolumens aus der jeweiligen Flasche 2
durch optimales Aufschäumen des flüssigen Füllgutes erwarten
läßt. Die Abhängigkeit dieses Basisdruckes von der Leistung
sowie gegebenenfalls von weiteren Parametern, wie z. B.
Temperatur des flüssigen Füllgutes, Art des flüssigen
Füllgutes, Form der verwenderen Flaschen, Füllhöhe des
flüssigen Füllgutes in der jeweiligen Flasche usw., ist in
einem Speicher der Steuereinrichtung 30, z. B. in Form von
Tabellen oder Kennlinien gespeichert, so daß aufgrund der
tatsächlichen Maschinenleistung von der Steuereinrichtung 30
und dem Steuerventil 17 der jeweilige Basisdruck eingestellt
wird.
Die tatsächliche Maschinenleistung sowie andere Parameter
können beispielsweise durch die Eingabeeinrichtung 36 manuell
eingegeben werden. Bevorzugt erfolgt jedoch die Eingabe der
Maschinenleistung sowie anderer durch einfache Sonden
erfaßbare Parameter (z. B. Temperatur des flüssigen Füll
gutes) selbsttätig.
Auch die Position der Einspritzdüse 12 an der vom Über
führungsstern 3 gebildeten Förderstrecke, d. h. die Winkel
stellung des Haltearmes 6 wird hierbei beispielsweise als
Parameter erfaßt.
Zusätzlich zu dieser Einstellung des Basisdruckes bewirkt die
Steuereinrichtung 30 auch noch die Regelung durch den
Istwert-Sollwert-Vergleich, und zwar beispielsweise unter
Verwendung der Meßstation 34, mit der bei den vorbeibewegten
Flaschen 2 der Abstand zwischen der Oberkante der durch das
Aufschäumen gebildeten Schaumkrone und der Oberkante der
jeweiligen Flaschenmündung erfaßt wird. Dieser Istwert wird
in der Steuereinrichtung 30 mit einem Sollwert, d. h. mit
einem Abstand verglichen, der wiederum unter Berücksichtigung
der Maschinenleistung sowie gegebenenfalls weiterer Para
meter, wie Art des flüssigen Füllgutes, Temperatur des
flüssigen Füllgutes, Art der Flaschen 2 usw., ein optimales
Aufschäumen innerhalb derjenigen Zeit sicherstellt, die bis
zum Aufsetzen des Verschlusses auf die jeweilige Flasche 2
oder bis zu deren Verschließen verbleibt bzw. die die
jeweilige Flasche 2 für den Transport von der Meßstation 34
bis an den Verschließbereich der Flaschenverschließeinrich
tung 5 benötigt. Die betreffenden Sollwerte sind ebenfalls in
Abhängigkeit von der Maschinenleistung sowie eventuell in
Abhängigkeit von weiteren Parametern im Speicher der Steuer
einrichtung 30 gespeichert.
Ist der von der Meßstation 34 ermittelte Abstand zwischen der
Oberkante der Schaumkrone und der Oberkante der Flaschen
mündung der Flaschen 2 kleiner als der Sollwert, so bedeutet
dies ein zu intensives bzw. schnelles Aufschäumen. Durch die
Steuereinrichtung 30 und das Steuerventil 17 wird der Druck
des Aufschäumungsmediums reduziert.
In umgekehrter Weise bedeutet ein von der Meßstation 34
erfaßter Abstand zwischen der Oberkante der Schaumkrone und
der Oberkante der Flaschenmündung, der größer ist als der
Sollwert, ein zu wenig intensives Aufschäumen. Die Steuer
einrichtung 30 bewirkt daher durch entsprechende Steuerung
des Steuerventils 17 eine Erhöhung des Druckes des Auf
schäummediums.
Mit der Meßstation 35 wird der Zustand erfaßt, der unmittel
bar vor dem Verschließen der Flaschen 2 vorliegt. Dieser
Istzustand bzw. Istwert wird mit einem Sollwert verglichen,
der einem Sollzustand entspricht, bei dem sich durch das
Überschäumen des flüssigen Füllgutes an der Außenfläche der
jeweiligen Flasche 2 ein Fleck aus Füllgutschaum in einer
bestimmten Größe und/oder Lage gebildet hat, also ein
Überschäumen in einem bestimmten Ausmaß vorliegt. Zur
Erfassung dieses Fleckes ist die Meßstation 35 vorzugsweise
als Kamera (Videokamera) ausgebildet, wobei der Istwert-
Sollwert-Vergleich beispielsweise durch Bildvergleich
zwischen dem von dieser Kamera gelieferten Bild und einem
vorgegebenen Bild erfolgt. Bei diesem Bildvergleich werden
beispielsweise Hell-Dunkel-Übergänge zwischen dem helleren
Fleck aus Füllgutschaum und der sonstigen, dunkleren Außen
fläche der jeweiligen Flasche ausgenutzt bzw. ausgewertet.
Wird der vorgegebene Sollwert überschritten, so erfolgt über
die Steuereinrichtung 30 und das Steuerventil 17 eine
Reduzierung des Druckes des Aufschäummediums. Im umgekehrten
Fall erfolgt eine Erhöhung dieses Druckes.
Für die Steuerung ist nur eine der beiden Meßstationen 34
oder 35 erforderlich. Grundsätzlich ist es selbstverständlich
auch möglich, beide Meßstationen gleichzeitig vorzusehen.
Unabhängig hiervon ist es sinnvoll, die Steuerung bzw.
Regelung so vorzunehmen, daß die bei einer bestimmten
Abweichung zwischen Sollwert und Istwert (ausgehend von einem
bestimmten Basisdruck) vorgenommene Druckänderung ebenfalls
zumindest von der Maschinenleistung in der Weise abhängig
ist, daß bei einer vorgegebenen Abweichung zwischen Istwert
und Sollwert diese Druckänderung mit zunehmender Maschinen
leistung zunimmt.
Durch die Flüssigkeitsleitung 29 mit Drosseleinrichtung 28
sowie durch das Gaspolster in Heizgerät 15 ist sicherge
stellt, daß bei der Regelung auch größere Druckänderungen
praktisch verzögerungsfrei erfolgen können.
Die Erfindung wurde voranstehend an einem Ausführungsbeispiel
beschrieben. Es versteht sich, daß zahlreiche weitere
Änderungen sowie Abwandlungen möglich sind, ohne daß dadurch
der der Erfindung zugrundeliegende Erfindungsgedanke ver
lassen wird. So ist es bei der Erfindung insbes. möglich, die
Einspritzdüse 12 bzw. den Haltearm 6 fest zu positionieren,
d. h. nicht verstellbar vorzusehen, wobei dann in einem
solchen Fall selbstverständlich eine Änderung der Position
der Einspritzdüse, d. h. eine Änderung der Einspritzposition
bei der Regelung nicht berücksichtigt werden muß. Weiterhin
ist es auch möglich, daß anstelle nur einer Einspritzdüse 12
eine Düsenanordnung vorgesehen ist, die über der Förder
strecke 4 mehrere Einspritzdüsen besitzt, die in Förderrich
tung dieser Förderstrecke 4 aufeinander folgen und von denen
dann zur Änderung der Einspritzposition jeweils eine Ein
spritzdüse 12 entsprechend ausgewählt und aktiviert wird, und
zwar bevorzugt durch die Steuereinrichtung 30.
Bei einer Ausführungsform der Erfindung mit fest positionier
ter Einspritzdüse 12 erfolgt die Einstellung des Basisdruckes
in Abhängigkeit von der Maschinenleistung, wie folgt:
Maschinenleistung (Flaschen je Std.) | |
Basisdruck (bar) | |
10 000 | |
3 | |
20 000 | 4 |
30 000 | 6,5 |
40 000 | 7 |
50 000 | 8 |
60 000 | 10 |
70 000 | 10 |
Aufstellung der Bezugszeichen
1 Flaschenfüllmaschine
2 Flasche
3 Überführungsstern
4 Förderstrecke
5 Flaschenverschließeinrichtung
6 Haltearm
7 Haltezapfen
8 Maschinenteil
9 Halterung
10 Welle
11 Klemmvorrichtung
12 Einspritzdüse
13 Magnetventil
14 Flüssigkeitsleitung
15 Heizgerät
16 Flüssigkeitsleitung
17 Steuerventil
18 Absperrventil
19 Flüssigkeitsleitung
20 Elektromotor
21 Pumpe
22 Druckspeicher
23 Flüssigkeitsleitung
24 Druckregler
25 Filter
26 Absperrventil
27 Sicherheitsventil
28 Drosseleinrichtung
29 Flüssigkeitsleitung
30 Steuereinrichtung
31 elektrische Leitung
32 elektrische Leitung
33 elektrische Leitung
34 Meßstation
35 Meßstation
36 Eingabeeinrichtung
37 elektrische Leitung
38 elektrische Leitung
2 Flasche
3 Überführungsstern
4 Förderstrecke
5 Flaschenverschließeinrichtung
6 Haltearm
7 Haltezapfen
8 Maschinenteil
9 Halterung
10 Welle
11 Klemmvorrichtung
12 Einspritzdüse
13 Magnetventil
14 Flüssigkeitsleitung
15 Heizgerät
16 Flüssigkeitsleitung
17 Steuerventil
18 Absperrventil
19 Flüssigkeitsleitung
20 Elektromotor
21 Pumpe
22 Druckspeicher
23 Flüssigkeitsleitung
24 Druckregler
25 Filter
26 Absperrventil
27 Sicherheitsventil
28 Drosseleinrichtung
29 Flüssigkeitsleitung
30 Steuereinrichtung
31 elektrische Leitung
32 elektrische Leitung
33 elektrische Leitung
34 Meßstation
35 Meßstation
36 Eingabeeinrichtung
37 elektrische Leitung
38 elektrische Leitung
Claims (15)
1. Aufschäumvorrichtung zum Verdrängen des Restluftvolumens
aus mit einem aufschäumbaren flüssigen Füllgut gefüllten
Behältern, insbesondere Flaschen (2), mit einer Düsen
einrichtung mit wenigstens einer Einspritzdüse (12),
welche über einer Förderstrecke (4), die die mit den
Füllgut gefüllten, noch nicht verschlossenen Behälter
aufrechtstehend einer Verschließposition einer Behälter
verschließeinrichtung (5) zuführt, angeordnet ist und zum
Verdrängen des Restluftvolumens durch den hierbei
entstehenden Füllgutschaum das Füllgut in den sich unter
der Düseneinrichtung vorbeibewegenden Behälter an einer
in Förderrichtung der Förderstrecke (4) vor der Ver
schließstation befindlichen Einspritzposition mit einem
Strahl eines gasförmigen oder flüssigen Aufschäummediums
beaufschlagt, sowie mit einer Versorgungseinrichtung für
das Aufschäummedium, die über eine Gas- oder Flüssig
keitsleitung (16) mit der Düseneinrichtung verbunden ist
und Mittel (17) zur Änderung des Druckes des Aufschäum
mediums aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel
zur Änderung des Druckes des Aufschäummediums von einem
von einer elektrischen Steuereinrichtung (30) angesteuer
ten Steuerventil (17) gebildet sind, und daß das Steuer
ventil (17) und die Steuereinrichtung (30) zusammen mit
wenigstens einer an der Förderstrecke (4) in Förder
richtung nach der Einspritzposition angeordneten Meß
station (34, 35) Elemente eines geschlossenen, den Druck
des Aufschäummediums regelnden Regelkreises sind, in
welchem durch die wenigstens eine Meßstation (34, 35) vor
der Verschließposition der Grad des Aufschäumens bzw. der
Schaumbildung an den jeweils vorbeibewegten Behälter als
Istwert erfaßt, in der Steuereinrichtung (30) mit einem
Sollwert verglichen und aus der Abweichung zwischen
Istwert und Sollwert ein Steuersignal zur Änderung des
Druckes des Aufschäummediums an das Steuerventil (17)
erzeugt wird.
2. Aufschäumvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß als Aufschäummedium Wasser oder das
flüssige Füllgut verwendet ist.
3. Aufschäumvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß das Steuerventil (17) ein Propor
tionalventil ist.
4. Aufschäumvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß die wenigstens eine Meßstation (35)
in Förderrichtung der Förderstrecke (4) unmittelbar vor
der Verschließposition der Behälterverschließeinrichtung
(5) vorgesehen ist.
5. Aufschäumvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Sollwert einem Zustand entspricht, bei
dem das Aufschäumen soweit erfolgt ist, daß es zu einem
Überschäumen des flüssigen Füllgutes aus dem Behälter
kommt, allerdings nur in einem vorgegebenen geringen, für
das Verdrängen des Restluftvolumens ausreichenden Ausmaß.
6. Aufschäumvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, daß die wenigstens eine Meß
station (34) in Förderrichtung der Förderstrecke (4) in
einem Abstand vor der Verschließposition der Behälter
verschließeinrichtung (5) vorgesehen ist.
7. Aufschäumvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Sollwert so gewählt ist, daß der
Istwert einem Grad der durch das Aufschäumen erzeugten
Schaumbildung entspricht, bei der zumindest unter
Berücksichtigung der Fördergeschwindigkeit der Förder
strecke an der Verschließposition der Behälterverschließ
einrichtung (5) ein vollständiges Aufschäumen, d. h.
bevorzugt ein Aufschäumen in der Form bewirkt wird, daß
es zu einem Überschäumen des flüssigen Füllgutes aus dem
Behälter kommt, allerdings nur in einem vorgegebenen
geringen, für das Verdrängen des Restluftvolumens
ausreichenden Ausmaß.
8. Aufschäumvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, daß der jeweilige Sollwert von
der Fördergeschwindigkeit der Förderstrecke (4) bzw. der
Maschinenleistung sowie gegebenenfalls von wenigstens
einer weiteren Einflußgröße aus der Gruppe "Art und/oder
Temperatur des flüssigen Füllgutes, Abstand der Ein
spritzposition von der wenigstens einen Meßstation (34),
Art und/oder Formgebung und/oder Größe der Behälter,
Füllhöhe des flüssigen Füllgutes im jeweiligen Behälter"
abhängig ist.
9. Aufschäumvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet, daß durch ein von der Steuer
einrichtung (30) an das Steuerventil (17) geliefertes
Steuersignal mit Hilfe dieses Steuerventils (17) ein
Basisdruck für das Aufschäummedium einstellbar ist, und
daß die Regelung des Druckes des Aufschäummediums
ausgehend von diesem Basisdruck, d. h. durch Erhöhung
oder Verringerung des Basisdruckes erfolgt.
10. Aufschäumvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Basisdruck durch die Steuereinrichtung
(30) und durch das Steuerventil (17) in Abhängigkeit von
der Fördergeschwindigkeit der Förderstrecke (4) bzw. in
Abhängigkeit von der Maschinenleistung sowie gegebenen
falls unter Berücksichtigung wenigstens einer weiteren
Einflußgröße der Gruppen "Art und/oder Temperatur des
flüssigen Füllgutes, Abstand der Einspritzposition von
der Verschließposition der Behälterverschließeinrichtung,
Art und/oder Formgebung und/oder Größe der Behälter,
Füllhöhe des flüssigen Füllgutes im jeweiligen Behälter"
einstellbar ist.
11. Aufschäumvorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch
gekennzeichnet, daß durch die Steuereinrichtung (30) und
durch das Steuerventil (17) eine Änderung des Basis
druckes des Aufschäummediums erfolgt, die (Änderung) bei
vorgegebener Abweichung zwischen Istwert und Sollwert von
der Fördergeschwindigkeit der Förderstrecke (4) bzw. von
der Maschinenleistung abhängig ist, und zwar vorzugsweise
derart, daß diese Druckänderung des jeweiligen Basis
druckes mit zunehmender Maschinenleistung zunimmt.
12. Aufschäumvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11,
gekennzeichnet durch eine vorzugsweise in der Steuer
einrichtung (30) vorgesehene Speichereinrichtung zum
Speichern der Sollwerte und/oder zum Speichern von den
Basisdrücken entsprechenden Werten, und zwar vorzugsweise
in Abhängigkeit von wenigstens einer Einflußgröße der
Gruppe "Fördergeschwindigkeit der Förderstrecke (4), Art
und/oder Temperatur des flüssigen Füllgutes, Abstand der
Einspritzposition von der wenigstens einer Meßstation
(34, 35), Art und/oder Formgebung und/oder Größe der
Behälter, Füllhöhe des flüssigen Füllgutes im jeweiligen
Behälter".
13. Aufschäumvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12,
dadurch gekennzeichnet, daß in der die Düseneinrichtung
mit der Versorgungseinrichtung verbindenden Gas- oder
Flüssigkeitsleitung (16) eine Heizeinrichtung (15)
und/oder eine einen Volumenausgleich ermöglichende
Einrichtung (15) vorgesehen ist.
14. Aufschäumvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13,
dadurch gekennzeichnet, daß die Versorgungseinrichtung
wenigstens eine Pumpe (21) aufweist, die an ihrem Ausgang
das unter Druck stehende und an das Steuerventil (17)
geleitete Aufschäummedium liefert und die mit ihrem
Eingang an einen das Aufschäummedium mit niedrigerem
Druck führenden Teil der Versorgungseinrichtung verbunden
ist, und daß der Ausgang des Steuerventils (17) über eine
Drosseleinrichtung (28) mit diesem, das Aufschäummedium
unter niedrigerem Druck führenden Teil der Versorgungs
einrichtung verbunden ist.
15. Aufschäumvorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekenn
zeichnet, daß der das Aufschäummedium mit niedrigerem
Druck führende Teil der Versorgungseinrichtung über einen
Druckregler (24) sowie gegebenenfalls über ein Filter
(25) und/oder ein Absperrventil (26) an eine stationäre
Wasserversorgung anschließbar ist.
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EP91115726A EP0479030B1 (de) | 1990-09-22 | 1991-09-17 | Aufschäumvorrichtung und Verfahren zum Verdrängen des Restluftvolumens aus mit einem aufschäumbaren flüssigen Füllgut gefüllten Behältern, insbesondere Flaschen |
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