EP0179366A2

EP0179366A2 - Verfahren und Steuersystem zum Überwachen der Zufuhr eines unter Druck stehenden flüssigen Gases in einen Behälter

Info

Publication number: EP0179366A2
Application number: EP85112915A
Authority: EP
Inventors: Gary G. Hayward
Original assignee: Continental Group Inc
Current assignee: Continental Group Inc
Priority date: 1984-10-12
Filing date: 1985-10-11
Publication date: 1986-04-30
Also published as: JPH0448243B2; EP0179366A3; JPS6197719A; US4662154A

Abstract

Es ist ein Steuersystem für die Gaszufuhr in einer automatisch arbeitenden Füllinie für Behälter vorgesehen, die eine Abgabestation für das inerte Flüssigkeitsgas, eine Behälterschließstation und eine Überwachungsstation zum Feststellen und Anzeigen des Innendruckes in dem verschlossenen Behälter aufweist. Die Abgabestation weist ein bezüglich der Öffnungszeit steuerbares Abgabeventil für das Flüssiggas auf. Die Öffnungszeitdauer wird dabei gesteuert von den festgestellten Innendruckwerten der verschlossenen Behälter, wobei das Steuersystem aus den Druckwerten ein Mittelwertsignal bildet, das entsprechend in einen Impuls von variabler Länge gewandelt wird, dessen Impulsdauer nach Vergleich mit einem Soll-Wert die Öffnungsdauer steuert.

Description

Die Erfindung bezieht sich allgemein auf die Erzeugung eines Innendruckes in Behältern und insb. auf ein Steuersystem und ein entsprechendes Steuerverfahren zum Steuern des Volumens eines flüssigen inerten Gases, das in einen Behälter abgegeben wird, um den gewünschten inneren Druck im Behälter nach seinem Verschließen sicherzustellen.
Es ist in der Praxis ein System unter dem Warenzeichen TapTone-System (vgl. US-PS 38 02 252) bekannt, um Behälter zu überprüfen und das Ausmaß des inneren druckes solcher Behälter zu bestimmen. Dieses System kann entweder auf dem Profil des Deckels im Fall einer Dose basieren oder aufgrund des Lautes arbeiten, der von dem Behälter ausgesandt wird, wenn der Deckel niedergedrückt und freigegeben wird.
Von diesem bekannten System geht die vorliegende Erfindung aus. Bei diesem System wird nicht nur bestimmt, ob der Druck innerhalb eines Behälters innerhalb vorbestimmter Grenzen liegt, sondern mit dem System kann auch der Ausstoß von solchen Behältern gesteuert werden, die einen zu niedrigen oder einen zu hohen inneren Druck aufweisen. Das System wandelt den durch den Behälter ausgesandten Ton in Druckbereiche, wobei getrennte und unterschiedliche Signale für jeden Druckbereich erzeugt werden. Weiterhin werden Schaltmittel selektiv von den unterschiedlichen Druckbereichsignalen eingeschaltet, um die Ausstoßvorrichtung für den Behälter auszulösen.
Die unterschiedliche Drücke anzeigenden Signale können auch in eine Aufzeichnungseinrichtung geleitet werden, welche eine laufende Aufzeichnung von dem angezeigten Druck innerhalb jedes geprüften Behälters oder jeder Dose aufzeichnet.
Es sind weiterhin Vorrichtungen entwickelt worden, um kontrollierte Mengen an flüssigem, inerten Gas, wie Wasserstoff, in einen gefüllten Behälter bekannt, bevor der Behälter geschlossen wird, um einen vorbestimmten inneren Druck in dem Behälter sicherzustellen und zwar aufgrund des Verdampfens des flüssigen inerten Gases. Druckdetektoren und Anzeiger werden dabei stromabwärts von den Flüssiggasabgabevorrichtungen eingesetzt, um festzustellen, ob die korrekte Menge an beispielsweise flüssigem Wasserstoff in den Behälter eingebracht worden ist.
Die Erfindung bezieht'sich auf das eingangs näher beschriebene System und hat zum Ziele, noch wesentlich sparsamer und genauer das Flüssigkeitgas in den Behälter einzubringen, so daß der Anteil der auszuscheidenden Behälter wesentlich geringer als bisher ist.
Diese Aufgaber wird durch das Verfahren nach Anspruch 1 und durch das Steuersystem nach Anspruch 4 gelöst.
Dabei werden die in dem bekannten Steuersystem erhaltenen und von Druckdaten abgeleiteten Steuersignale in eine Steuerung für das Ventil zur Abgabe des flüssigen Gases umgewandelt, so daß automatisch die Zeit variiert wird, während der dieses Ventil offen ist. Dadurch ergibt sich eine genaue Kontrolle der Menge an flüssigem Stickstoff oder anderem inerten Gas. Die benötigte Menge wir dabei von gemittelten Druckwerten abgeleitet, die in Bezug auf die untersuchten Behälter festgestellt werden.
Das Steuersystem nach der Erfindung erhält von dem bekannten Steuersystem exponentielle Daten und bildet von diesen Daten den Durchschnitt, jedesmal wenn ein Behälter überprüft ist. Dadurch wird eine digitale Durchschnittsinformation geliefert, die dann in ein analoges Ausgangssignal umgewandelt wird. Dieses wird mit einem vorgewählten Einstellpunkt verglichen, um einen Steuerimpuls mit einer Weite zu erhalten, die der entspricht, die durch das analoge Ausgangssignal gefordert wird. Die Länge dieses Impulses steuert die Zeit, während der das Ventil öffnet und somit das Volumen an flüssigem, abgegebenen Gas, wie Stickstoff.
Aus dem Vorstehenden wird deutlich, daß es somit möglich ist, unter Einsatz dieser geschlossenen Kontrollschleife die Zugabe des flüssigen Stickstoffes automatisch zu kontrollieren und die Menge an flüssigem Gas, das abgegeben wird, zu variieren, um so einen konstanten Druck in den geschlossenen Behältern aufrecht zu erhalten, ohne daß es einer näheren Beobachtung bedarf. Damit wird der Ausschuß von nicht ordnungsgemäß unter Druck stehenden Behältern wesentlich verringert und die Produktion damit effektiver und preiswerter.
Um sicherzustellen, daß flüssiges Gas nicht abgegeben wird, wenn kein Behälter in der Abgabestation ist, und um ferner sicherzustellen, daß die gesamte abgegebene Gasmenge auch voll in die Öffnung des Behälters gelangt, ist in Verbindung mit der Gasabgabevorrichtung ein Detektor vorgesehen, der ein Steuersignal erzeugt, welches seiner Zeitdauer nach der Zeit entspricht, während der sich ein Behälter in einer Stellung befindet, um das abgegebene Flüssiggas zu empfangen. Dieser zusätzliche Impuls wird in Verbindung mit dem das Öffnen des Ventils steuernden Impuls in Reihe verwendet, so daß der Behälterdetektor als eine Steuerung im Sinne: kein Behälter/ keine Abgabe funktioniert sowie als Abschlußkontrolle der Abgabe, um zu verhindern, daß flüssiger Stickstoff abgegeben wird, nachdem der Behälter zu weit weitergewandert ist.
Im Rahmen des neuen Steuersystems kann auch eine neue Abgabevorrichtung für Flüssigkeit, z.B. flüssigen Stickstoff eingesetzt werden. Diese Abgabevorrichtung weist ein neuartiges Ventil auf, bei dem mit Vorteil entweichender Gasdampf benutzt wird, um die Arbeitskomponenten der Abgabevorrichtung gegen Luft enthaltende Feuchtigkeit abzuschirmen, um so eine Vereisung der Vorrichtung zu verhindern.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand schematischer Zeichnungen an mehreren Ausführungsbeispielen näher, erläutert.
Es zeigen:

Figur 1 eine schematische Draufsicht auf eine Behälterfüll und -schließlinie, welche eine Abgabevorrichtung für flüssigen Stickstoff, eine Druckprüfstation und eine Druckbestimmungsstation aufweist, wobei die verschiedenen Vorrichtungen über das Kontrollsystem gemäß der Erfindung miteinander gekoppelt sind.
Figur 2 eine schematische Ansicht des Steuersystems, wobei die Beziehung zwischen dem Steuersystem und der Einrichtungen zur Feststellung und Bestimmung des Druck und zu der Abgabevorrichtung für Flüssiggas gezeigt ist.
Figur 3 zeigt schematisch die Beziehung zwischen Impulsen aus dem Steuersystem und von dem Detektor zum Feststellen der Position eines Behälters.
Figur 4 eine vergrößerte Draufsicht, die Einzelheiten der Abgabevorrichtung und der zugehörigen Steuerung zeigt.
Figur 5 im Ausschnitt eine Seitenansicht der Vorrichtung nach Fig. 4.
Figur 6 im Ausschnitt einen senkrechten Schnitt entlang der Schnittlinie VI-VI der Figur 5.
Figur 7 im größeren Maßstabe einen senkrechten Schnitt durch die Abgabevorrichtung für das Flüssiggas, wobei der Schnitt entlang der Schnittlinie VII-VII der Figur 5 gelegt ist und
Figur 8 im Ausschnitt eine Draufsicht auf die AbgabeVorrichtung.

Die in Fig. 1 gezeigte Vorrichtung 10 zum Füllen eines Behälters mit einem Produkt, zum Einbringen eines Flüssiggases, wie Stickstoff, in den Kopfraum oberhalb des Produktes, zum Schließen des Behälters sowie zum Testen des geschlossenen Behälters im Hinblick auf den inneren Druck, die entsprchende Stationen aufweist. So zeigt die Anordnung eine Füllstation 12, eine Abgabeeinrichtung 14 für Flüssiggas, einen übliche Behälterschließmaschine 16, einen Abnahmeförderer 18, sowie eine Teststation 20 zum Feststellen des inneren Druckes. Aus Gründen der Beschreibung wird angenommen, daß es sich bei dem Behälter um eine Dose C handelt, deren oberes Ende offen ist und die in der Schließmaschine 16 durch Anwendung eines Deckels verschlossen wird, der mit dem Behälterrumpf unter Herstellung einer Doppelfalznaht hermetisch verbunden wird.
Die Füllstation 12 und die Abgabestation 14 für Flüssiggas sind in Fluchtung hintereinander angeordnet und sind einem gemeinsamen Förderband 22 zugeordnet, welches die Dosen vom Eingangsende "a" in die Schließmaschine fördert, wobei die Dosen C auf dem Förderband in gleichförmigen Abständen angeordnet sind.
In der Füllstation werden die Dosen C mit dem gewünschten Produkt gefüllt und zwar unter Verwendung einer üblichen Fülleinrichtung 24. In vielen Fällen ist das in die Dosen eingefüllt Produkt ein heiß eingefülltes Produkt.
Nachdem die Dosen gefüllt worden sind werden sie auf ihrem Weg entlang der Förderband 22 unter die Abgabevorrichtung 26 für ein Flüssiggas, wie Stickstoff, gelangen. Die Abgabevorrichtung wird in Zeitbeziehung mit der Anordnung einer Dose unterhalb der Abgabevorrichtung 26 gesteuert, wobei die Menge an Flüssiggas, die abgegeben wird, in engen Grenzen in einer nachfolgend beschriebenen Weise überwacht wird.
Sehr kurz nach Einbringen des Flüssiggases in die Dosen C gelangen die Dosen in die Schließmaschine 16 und werden hermetisch abdichtend verschlossen. Danach verlassen die geschlossenen Dosen die Verschließmaschine 16 und gelangen auf das Förderband 28 der Abnahmeeinrichtung 18. In einem ausreichenden Abstand von der Schließmaschine wird der Innendruck der geschlossenen Dosen getestet und festgestellt durch einen Druckdetektor und einen Druckanzeiger, die zu der Überwachungsstation 20 gehören. Der Abstand ist so gewählt, daß ausreichend Zeit vorliegt, daß das flüssige Gas innerhalb des geschlossenen Behälters vollständig verdampfen kann, so. daß sich normale Druckbedingungen eingestellt haben, welche innerhalb des geschlossenen Behälters weiterhin aufrecht erhalten werden. Die Drucküberwachstation entspricht der dem eingangs beschriebenen System. Jedoch wird gemäß der Erfindung ein Rückführunssignal von der Einheit 20 zu einer Kontrollvorrichtung 30 geleitet, welche die Abgabevorrichtung 26 für das Flüssiggas steuert.
Bevor im einzelnen das Steuersystem für die Abgabevorrichtung 26 beschrieben wird, ist es wünschenswert im einzelnen zu verstehen, wie die Abgabevorrichtung für das Flüssigkeit aufgebaut ist und arbeitet. Es wird daher zunächst Bezug genommen auf die Figuren 7 und 8.
Die Abgabevorrichtung 26 für Flüssiggas, insb. Stickstoff, umfaßt einen Flüssiggastank 32, der bevorzugt aus einem geschäumten Kunststoffmaterial besteht, da eine ausreichende Oberflächendichtigkeit aufweist, um ein Ausfließen des flüssigen Gases zu verhindern. Der Tank 32 weist einen zylindrischen Rumpf 34 mit einer Bodenwand 36 auf. Der Rumpf 34 weist vorzugsweise einen nach unten ragenden Schürzenbschnitt 37 auf, der sich nach unten über die Bodenwand 36 hinaus erstreckt. Der Tank 34 umfaßt weiterhin einen oberen Deckel 38 mit einem zentral herabhängenden Stöpselabschnitt 40, der mit engem Sitz in die Rumpföffnung 34 eingreift und das obere Ende des Tankes abdichtet. Der Deckel 38 ist an dem Rumpf 34 mit Hilfe relativ schwacher Schrauben 42 verbunden, welche eine Soll-Bruchstelle bilden, wenn unerwünschte Drücke innerhalb des Tankes 32 entstehen, so daß eine Tankexplosion auf diese Weise verhindert wird.
Es ist ersichtlich, daß der Tank 32 mit flüssigem Stickstoff oder einem äquivalenten inerten Flüssiggas gefüllt wird, und zwar bis zu einem vorbestimmten Flüssigkeitsstand, durch den im Tank 32 oberhalb der Flüssigkeit ein ausreichender Kopfraum für verdampftes Gas verbleibt. Der Tank 32 ist mit einer Fülleinrichtung 44 versehen, die durch den Deckel 38 getragen wird und in den Tank hinein über einen Füllkanal 46 offen ist. Das Flüssiggas gelangt zu der Fülleinrichtung 44 über eine Speiseleitung 46 (Fig. 8), wobei die Strömung durch ein Ventil 48 kontrolliert wird. Das Flüssiggas gelangt von einem Vorrat 50 über Speiseleitung 52 zu dem Ventil 48.
Eine Füllstandsüberwachungseinrichtung 54 ragt in den Tank 32 vom Deckel 38 aus und weist eine Steuerleitung 56 auf, die zu dem Ventil 48 geführt wird, um ein automatisches Schließen des Ventils 48 sicherzustellen, wenn der Flüssigkeitsstand des Flüssiggases im Tank 32 das gewünschte Niveau erreicht.
Die Abgabe des flüssigen Stickstoffes wird durch ein sehr einfaches Ventil überwacht. Das Ventil umfaßt hauptsächlich eine Bohrung 58 von großem Durchmesser an der Unterseite des Bodens 36, die sich nur teilweise durch den Boden 36 erstreckt. Die große Bohrung 58 steht mit dem Inneren des Tankes 32 über einen Strömungskanal in Verbindung, der allgemein durch einen konischen Ventilsitz 60 gebildet wird. Ein bewegliches Ventilglied 62 ist in Form einer langgetreckten Stange aus Kunststoff vorgesehen, deren unteres Ende ein allgemein konisches Ventilelement 64 trägt, das an den Ventilsitz 60 angepaßt ist und mit diesem zusammenarbeitet, um den Durchgang vom inneren des Tanks 32 in die Bohrung 58 normalerweise zu schließen.
Das obere Ende des Ventilgliedes 62 erstreckt sich durch eine Hülse 66 des Deckels 38 und ragt in das untere Ende eines Gehäuses 68, in dem eine elektromagnetische Wicklung 70 angeordnet ist. Das obere Ende des Ventilgliedes 62 ist mit einer Metallverlängerung 72 versehen, die als Ankerkern in die Wicklung 70 hineinragt. Wenn das Ventilglied 62 in Form einer Kunststoffstange ausgebildet ist, kann eine Metallhülse 74 vorgesehen sein, die jedoch lediglich als Beschwergewicht wirkt, um die Stange nach unten in die Schließstellung zu zwingen. Es kann auch eine Feder 76 vorgesehen sein, welche das Ventilglied 62 ständig nach unten vorspannt.
Es ist ersichtlich, daß dann, wenn die elektromagnetische Wicklung 70 eingeschaltet wird, der Anker 72 nach oben in eine Mittelstellung in der Wicklung 70 gezogen wird, so daß das Ventilelement 64 vom Ventilsitz 60 freikommt und dem flüssigen Stickstoff einen Austritt durch den Boden des Tankes ermöglicht. Die Menge an angegebenem Flüssiggas bei jedem Öffnungsvorgang des Ventils hängt hauptsächlich von der Öffnungszeit des Ventils ab.
Es ist ersichtlich, daß eine Einstelleinrichtung für die Verstellung des Ventilelementes 64 gegenüber dem Ventilsitz 60 vorgesehen sein kann, z.B. durch senkrechte Einstellung der Wicklung 70. Zu diesem Zweck ist eine Montageplatte 78 für die elektromagnetische Wicklung 70 von einer oberen Wand des Gehäuses 68 mit Hilfe von Gewinde aufweisenden Stützelementen 80 aufgehängt, welche durch eine Mutter oder ein ähnliches Element 82 ragen, die ihrerseits durch die Stützplatte 78 getragen werden. Eine Feder 84 umgibt das Befestigungselement 80, so daß in jeder Stellung die elektromagnetische Wicklung festgelegt ist. Es ist ferner ersichtlich, daß aufgrund der Minustemperaturen des Flüssiggases die Tendenz besteht, daß Luftfeuchtigkeit vereist. Ein Vereisen der Abgabevorrichtung 26 ist jedoch unerwünscht. Weiterhin ist ersichtlich, daß das Flüssiggas, das in dem Tank 32 nicht unter Druck steht, ständig Dampf abgibt. Diese geringen Dampfverluste werden bei der neuen Ventilkonstruktion vorteilhaft ausgenutzt.
Zunächst ist die Speiseleitung 46 von einem entsprechenden Hüllrohr 86 oder dgl. umgeben. Weiterhin sind Dampfleitungen 88 mit Anschlußstücken 90 verbunden, welche von dem Schürzenabschnitt 36 getragen werden, um den Dampf in den Bereich unter den Boden 36 in den von dem Schürzenabschnitt umgebenden Raum zu leiten und zwar durch Bohrungen 92 in dem Schürzenabschnitt.
Der Deckel 38 ist mit einer Gasentlüftungsbohrung 94 versehen, die außerhalb des Deckels mit einem Anschlußstück 96 versehen ist. An diese sind die Leitungen 88 und 98 angekuppelt, welche Dampf dem Anschlußstück 100 und dem Leitungsmantel 86 zuführt.
Es ist ersichtlich, daß Gas auch von dem Tank 32 durch die Buchse 66 in das Wicklungsgehäuse 68 entweicht. Dieses Gehäuse wiederum ist durch ein Kupplungsstück 102 für die elektrischen Leitungen belüftet, welche einen Mantel 104 für Steuerleitungen 106 der Wicklung 70 trägt.
Aus den Figuren 4, 5 und 6 ist ersichtlich, daß der Tank 32 oberhalb des Förderbandes 22 mit Hilfe einer entsprechenden Stützeinrichtung 108 montiert ist, welche durch Halter 110 getragen wird. Es ist ferner zu erkennen, daß die Stütze 108 einen Halter 112 trägt, an dem ein Annäherungsfühler 114 vorgesehen ist, der feststellt, wenn eine Dose C eine Steuerstellung unterhalb des Tankes 32 erreicht hat.
Man erkennt, daß die Steuervorrichtung 30 in einem entsprechenden Gehäuse 116 angeordnet ist, das nahe dem Tank 32 und dem Annäherungsfühler 114 montiert ist. Zu dem Gehäuse 116 führen Steuerleitungen 106 für die Wicklung 70. Weitere Steuerleitungen 118 führen zu dem Näherungsfühler 114. Außerdem sind eine Speiseleitung 120 sowie Steuerleitungen 122 vorgesehen, die zu der Steuereinheit 20 des bekannten Steuersystems führen. Die Einheit 20, d.h. der Druckfühler und Anzeiger umfaßt eine Befestigungseinrichtung 124, von der ein Prüfkopf 126 in einer das Förderband 28 überlagernden Stellung - gehalten wird. Der Prüfkopf 126 übt bei der bevorzugten Ausführungsform mit Hilfe induzierter magnetischer Kräfte eine nach unten gerichtete Kraft auf den Dosendeckel aus, um diesen nach unten auszubiegen. Wenn diese Kraft plötzlich unterbrochen wird, kann der Dosendeckel wieder mit hörbarem Klicklaut nach außen springen. Der Ton dieses Klicklautes ist eine Anzeige für die Höhe des Innendruckes innerhalb der Dose. Die Einheit 20 erzeugt mit Hilfe einer in einem Gehäuse 128 angeordneten Steuereinrichtung ein Signal in Abhängigkeit von dem festgestellten Druck. Die Steuereinrichtung in dem Gehäuse 128 ist durch Leitung g mit einer Spannungsquelle verbunden.
Zur Vereinfachung der Beschreibung kann angenommen werden, daß zehn verschiedene Signale in Abhängigkeit von den feststellbaren Drücken erzeugt werden, wobei jedes Signal von dem benachbarten Signal sich unterscheidet entsprechend einem Druckunterschied von z.B. 0,35 kg/cm².
Die Funktionsweise der Einheit 20 ist im einzelnen in der US-PS 38 02 252 beschrieben.
In dem Schaltschema nach Fig. 2 ist eine Anzeigetafel 130 der Einheit 128 gezeigt, auf der mehrere Anzeigelampen 132 vorgesehen sind. Jede Anzeigelampe ist einem der zehn feststellbaren Druckbereiche zugeordnet. Jeder Lampe 132 ist ein Steuerschalter 134 zugeordnet, der selektiv geschlossen werden kann, um das Druckanzeigesignal mit einer Auswerfvorrichtung 136 nach Fig. 1 zu verbinden, die solche Dosen C auswirft, deren festgestellter Druck unterhalb oder oberhalb einer vorgewählten Norm liegt. Sollte beispielsweise der Innendruck in einer geprüften Dose unterhalb eines Druckes von 0,70 kg/cm²oder oberhalb eines Druckes von 3,16 kg/cm² liegen, kann diese Dose aus der Transportlinie als fehlerhaft ausgestoßen werden. Dies wird erreicht durch schließen des Schalters 134 über die Prüfkreise 1, 2 und 10.
Es wird außerdem nur zum Zwecke der Beschreibung angenommen, daß der gewünschte Druck innerhalb der Dose C 2,11 kg/cm² beträgt, so daß dann, wenn der Druck einer typischen Dose erreicht ist, dieser in den Testbereich 6 fällt.
Wenn der Innendruck jeder Dose festgestellt wird, zeigt nicht nur eine der Lampen 132 auf der Anzeigetafel 130 den festgestellten inneren Druck der Dose an, sondern ein das Prüfergebnis wiedergebendes Signal wird zu einem Datenprozessor 136 geleitet, der eine permanente Aufzeichnung der Druckprüfergebnisse liefert.
Gemäß der Erfindung werden die Druckprüfdaten verwendet, um die Zeitdauer zu steuern, während der das Ventil zur Abgabe von Flüssiggas offen ist, so daß dadurch das Volumen der vom Tank 32 abgegebenen Menge an Flüssiggas kontrolliert wird.
In Fig. 2 ist ein neues Steuersystem 138 gezeigt, das die Druckprüfdaten von der Einheit 20 empfängt. Diese Signale gelangen in einen annehmbaren Datenfilter 140, der fehlerhafte Daten ausfiltert und aus gut befundene Daten 142 in exponentieller Form einer Einheit 144 zuführt, welche einen Mittelwert von den exponentiellen Daten bildet und diese speichert und welche ein kontinuierliches Signal erzeugt, das den Durchschnitt der Daten anzeigt, die von der Einheit 20 empfangen werden. Beispielsweise kann ein Testergebnis die Größe 6 haben, das nächste die Größe 5, dann eine 6, dann eine 7 und dergleichen mit einem Durchschnitt dieser Testergebnisse im Bereich von 6. Die Einheiten 140 und 144 bilden zusammen einen Datenlogger "d".
Die durchschnittlichen Daten werden dann einem Gedächtsniskreis und einem Gleichspannungs/Wechselspannungs-Wandler 146 zugeführt, der das digitale Durchschnittssignal in ein analoges Ausgangssignal wandelt.
Das analoge Ausgangssignal wird kontinuierlich einem Kontrollsystem "e" zugeführt, das einen Komparator 148 aufweist, dem ein einjustierbarer Einstellpunkt 150 zugeordnet ist. Im dargestellten Beispiel würde dieser auf die Größe "6" eingestellt. Der Ausgang des Komparators 48 wird dann einem Analog/Impulsweitenwandler 152 zugeführt, dessen Länge umgekehrt proportional zu dem Unterschied in den verglichenen Daten variiert wird. Wenn beispielsweise der Innendruck für eine Dose C bei einem durchschnittlichen Wert von 6 liegen soll und das Durchschnittsdatum liegt bei 7 nimmt die Impulsweise ab, während wenn das Durchschnittsdatum bei 5 liegt, die Impulsweite zunehmen würde. Wie nachfolgend gezeigt wird, wird die Impulsweite, welche das Ausgangssignal des Wandlers 152 ist, die Zeitlänger steuern, während der das Ventil der Abgabevorrichtung 26 geöffnet ist.
Der zuvor beschriebene Annäherungsfühler 114, der in Fig. 2 als auf Vorhandensein eines Behälters ansprechender Detektor gezeigt ist, erzeugt ebenfalls ein Steuersignal und die Steuersignale vom Wandler 152 und vom Behälterdetektor 114 liegen in Reihe und liefern ein Signal 154 für die Wicklung 10, um deren Einschaltung zu bewirken, und zwar für eine vorbestimmte ausgewählte Zeitdauer.
Es wird nun Bezug genommen auf Fig. 3. Dort ist ersichtlich, daß der Behälterdetektor 114 einen Impuls P1 erzeugt, der eine konstante vorbestimmte Länge aufweist. Der Impuls P1 betimmt die Zeitdauer, während der eine Dose Cin Fluchtung mit dem Tank 32 sein kann, um Flüssiggas aus dem Tank zu erhalten. Somit kontrolliert der Impuls P1 die Zeit während der das Ventil des Tankes 32 geöffnet werden kann, sofern eine Dose sich unterhalb des Ventils befindet.
Der Impuls Pl weist eine nachlaufende Flanke 158 auf, welche den Zeitpunkt bestimmt, an dem die Abgabe des flüssigen Stickstoffes in einen darunter befindlichen Behälter C unterbrochen werden muß, um sicherzustellen, daß das abgegebene Flüssigkeitsgas auch voll in die Dose gelangt.
Der Impuls P2 ist so zeitlich bestimmt, daß seine nachlaufende Flanke 160 mit der nachlaufenden Flanke 158 des Impulses P1 zusammenfällt, so daß die Abgabe des Flüssiggases stets zu dem Zeitpunkt unterbrochen wird, der durch den Impuls P1 bestimmt wird.
Der Impuls Pl ist stets in seiner Länge größer als der Impuls P2 und weist eine Startflanke 162 auf, die einem Zeitpunkt zugeordnet ist, an dem der Abgabevorgang für den flüssigen Stickstoff beginnen kann. Die Weite des Impulses P2 wird wie oben festgestellt, in Übereinstimmung mit den Testergebnissen von der Einheit 20 gesteuert, so daß eine Abgabe des Flüssiggases mit einem Volumen sichergestellt wird, welches für den gewünschten inneren Druck innerhalb der Dose sorgt. Somit wird die Startflanke 164 des Impulses P2 zwar variieren, aber stets in die Breite des Impulses P1 fallen.
Da die Impulse P1, P2 in Reihe sind, wird die Wicklung 70 nur eingeschaltet, wenn beide Impulse P1 und P2 wirksaw sind. Sollte somit keine Dose durch den Annäherungsfühler 114 festgestellt werden, bleibt der Impuls P1. Selbst wenn der Impuls P2 die Einschaltung der Wicklung /0 fordert kann diese Einschaltung nicht erfolgen, so daß der Impuls P1 als eine Steuerung im Sinne: keine D₁se/keine Abgabe wirksam ist.
Es ist ersichtlich, daß dann, wenn der durchschnittliche festgestellte Druck in den geprüften Dosen unter den Druck fällt, der durch den Einstellpunkt 150 vorgegeben ist, die Weite des Impulses P2 zunimmt, um für eine längere Abgabezeit für das Flüssigkeitsgas zu sorgen, so daß die Abgabemenge des Flüssiggases dem Volumen nach größer wird. Das Entgegengesetzte tritt ein, sollte der festgestellte Durchschnittsdruck über den eingestellten Wert hinaus ansteigen.
Es ist ersichtlic-h, daß es mehrere praktische Anwendungen für die Einbringung eines Flüssiggases, wie flüssigen Stickstoff in einen Behälter gibt und daß dies nicht beschränkt ist auf Dosen. Wenn das zu verpackende Produkt ein Heißfüllprodukt ist wird die in dem Kopfraum oberhalb des Produktes vorhandene Luft zum Zeitpunkt des Verschließens der Dose erhitzt. Wenn die erhitzte Luft auf Raumtemperatur abkühlt ergibt sich ein Vakuum. Dosen, die normalerweise verwendet werden, können zur Zeit diesem Vakuum nicht wiederstehen. Es ist daher notwendig, Mittel vorzusehen, um die Dose mit einem Innendruck zu versehen, um diese Vakuumwirkung zu kompensieren.
Eine weitere Verwendung des flüssigen Stickstoffes oder dgl. inerten Gases besteht darin, die Möglichkeit zu schaffen, dünnere Metalle bei der Herstellung von solchen Dosen zu verwenden, insb. für die Dosenrümpfe. Wenn eine Dose im Inneren mit einem Druck versehen ist, weist sie größere Stapelfestigkeit auf, indem der Dosenrumpf teilweise durch den Innendruck gestützt wird. Dies gestattet die Verwendung von leichteren Blechdicken für die Herstellung von Dosenrümpfen.

Claims

1. Verfahren zum Überwachen der Zufuhr eines unter Druck stehenden flüssigen inerten Gases in einen Behälter, insb. in eine Konservendose, der unmittelbar anschliessend abdichtend verschlossen wird, worauf der durch das inerte Gas im Behälter erzeugte Innendruck festgestellt und angezeigt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Flüssiggas durch eine vorbestimmte Öffnung im Boden eines Vorratsbehälters unter der Kontrolle durch ein elektromagnetisch gesteuertes Ventil in den gefüllten, oben offenen Behälter über eine vorbestimmte Zeitdauer und mit einem vorbestimmten Volumen eingeleitet wird, und daß aus den festgestellten Innendruckwerten mehrerer aufeinanderfolgender Dosen ein Durchschnittswert gebildet wird, der mit einem ausgewählten Standardwert verglichen wird, und daß mit dem Vergleichsergebnis die öffnungszeit des Ventils und somit das Volumen der in einen Behälter eingefüllten Menge an Flüssiggas bestimmt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß aus den festgestellten Vergleichswerten ein impulsartigesSignal von der Abgabezeit entsprechender Impulsweite gebildet wird.

3. Verfahren nach Anspruch lader 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei jedem Abgabezyklus von Flüssiggas gleichzeitig die Korrespondenz von Bodenöffnung und offenem Behälter geprüft und ein ent_- sprechendes impulsartiges zweites Signal erzeugt wird, das gemeinsam mit dem dem Vergleichswert entsprechenden Impulssignal zur Steuerung der Öffnungszeit des Ventils verwendet wird.

4. Steuersystem für die Gaszufuhr in einer automatisch arbeitenden Füllinie für Behälter, insb. Konservendosen, welche eine Abgabestation für ein inertes Flüssiggas in den Kopfraum der aufeinander folgend durch die Füllstation transportierten, offenen, gefüllten Behälter, eine Behälterschließstation und eine Überwachungsstation zum Feststellen und Anzeigen des Innendruckes in den verschlossenen Behältern aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Abgabestation (26) für Flüssiggas ein bezüglich seiner Öffnungszeit steuerbares Abgabeventil (60) aufweist, daß das Steuersystem (138) Mittel (136) zum Festhalten der den in der Überwachungsstation (20) festgestellten Druckwerten aufeinanderfolgenden Behältern (C) entsprechenden Signale, Mittel (144) zur Bildung eines Mittelwertsignals aus den Druckwertsignalen, und Komparatormittel (148) zum Vergleichen des Mittelwertsignals mit einem einstellbaren Sollwert-Signal (150) aufweist, wobei die Komparatormittel ausgangsseitig über einen Wandler (152) mit der Steuereinrichtung (70) des Abgabeventils (6) in der Abgabestation (26) verbunden sind, um die Öffnungsdauer des Ventils in Abhängigkeit von der Differenz zwischen dem Mittelwertsignal und dem Sollwert-Signal zu steuern.

5. Steuersystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß den Komparatormitteln (148) ein Signalwandler (152) nachgeschaltet ist, der das Komparatorausgangssignal in einen Impuls (P2) von dem Komparatorausgangssignal entsprechender variabler Länge umwandelt, welcher Impuls die Öffnungsdauer des Ventils bestimmt.

6. Steuersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Überwachungsstation (20) einen Steuermechanismus (128) aufweist, der für jeden festgestellten Innendruckwert der aufeinanderfolgenden Behälter (C) ein exponentielles Signal erzeugt, und daß die Mittel (144) zur Bildung des Mittelwertes so ausgebildet sind, daß sie die exponentiellen Signale jeweils in ein digitales Signal umwandeln.

7. Steuersystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß weitere Wandlermittel (146) vorgesehen sind, welche das digitale Mittelwertsignal in ein analoges Ausgangssignal für die Komparatormittel (148) umwandelt.

8. Steuersystem nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Komparatormittel (148) einen einstellbaren Eingang (150) aufweisen.

9. Steuersystem nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß es eine auf das Fehlen oder Vorhandensein eines Behälters (C) ansprechende Detektoreinrichtung (144) an der Abgabestation (26) für Flüssiggas aufweist, der mit dem Wandler (152) in Reihe geschaltet eine Einrichtung bildet, die bei Fehlen eines Behälters eine Flussiggasabgabe unterbindet.

10. Steuersystem nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Wandler (152) so ausgebildet ist, daß er ein das Abgabeventil (70) steuernden Impuls erzeugt, dessen Weite in Abhängigkeit von dem Signalvergleich variiert, wobei die Impulse eine feste rückwärtige Flanke und eine variable vordere Flanke aufweisen, während der Detektor (114) ein zweites, das Abgabeventil (70) steuerndes Signal erzeugt, das eine feste vordere und eine feste rückwärtige flanke aufweist und eine feste Weite besitzt, die größer ist als die des zuerst genannten Steuerimpulses.

11. Steuersystem nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Steuerimpulse sich überlappen und ihre rückwärtigen Flanken zusammenfallen, derart, daß das Ende des Abgabevorganges für Flüssiggas in die Zeitperiode fällt, in der sich ein Behälter (C) zuverlässig in der Abgabestation (26) befindet.

12. Steuersystem nach einem der Ansprüche 4 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß eine Ausstoßeinrichtung (136) für Behälter (C) mit zu geringem oder zu hohem Innendruck der Überwachungsstation (20) zugeordnet ist und durch vorbestimmte der festgestellten Druckwerte betätigbar ist.

13. Steuersystem nach einem der Ansprüche 4 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Abgabestation (26) einen Flüssiggasvorratstank (32) mit einer Abgabeöffnung (58) in seinem Boden (36) aufweist, daß einem Ventilsitz (60) der Abgabe (58) ein vertikal angeordneter Stößel (62) mit einem normalerweise in Schließstellung befindlichen Ventilschließelement (64) an seinem unteren Ende zugeordnet ist, und daß eine elektromechanische Betätigungseinrichtung (70) für den Stößel (62) vorgesehen ist, die an den Wandler (152) angeschlossen ist.

14. Steuersystem nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Tank (32) eine Fülleinrichtung (46-54) zum Aufrechterhalten eines vorbestimmten Füllstandes und eines vorbestimmten Gaskopfraumes aufweist, und daß eine mit dem Kopfraum verbundene Gasverteilereinrichtung (88-100) vorgesehen ist, um das Gas aus dem Kopfraum an Stellen außerhalb des Tankes zur Unterbindung einer Vereisung der Vorrichtung vorgesehen ist.

15. Steuersystem nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß ein Bereich unterhalb des Tankbodens (36) durch eine schürzenartige Wand (37) begrenzt und an die Gasverteilungseinrichtung angeschlossen ist.

16. Steuersystem nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die elektromagnetische Betätigungseinrichtung (70) in einer Kammer (68) angeordnet ist, die ihrerseits mit der Gasverteilereinrichtung verbunden ist.

17. Flüssiggasabgabevorrichtung, insb. zur Verwendung im Zusammenhang mit einerm Steuersystem nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch einen Tank (32) zur Aufnahme des Flüssiggases mit einer Bodenwand (36) und in dieser eine Abgabeöffnung (58), die einen Ventilsitz (60) aufweist, dem ein Ventilschließglied (64) am unteren Ende eines vertikalen Stößels (62) zugeordnet ist, welcher sich normalerweise in Schließstellung befindet und durch eine elektromechanische Betätigungseinrichtung (70) in die Offenstellung anhebbar ist.

18. Flüssiggasabgabeeinrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Tank (32) eine Fülleinrichtung (46-54) zur Aufrechterhaltung eines vorbestimmten Füllstandes und eines vorbestimmten Gaskopfraumes aufweist, und daß eine Gasverteilereinrichtung (88-100) mit dem Kopfraum verbunden ist, welche das Gas in Bereichen außerhalb des Tankes zur Vermeidung der Vereisung der Vorrichtung verteilt.

19. Flüssiggasabgabevorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Tank (32) einen durch einen schürzenartigen Wandabschnitt (37) begrenzten Bereich unterhalb des Tankbodens (36) aufweist, der an die Gasverteilereinrichtung angeschlossen ist.

20. Flüssiggasabgabevorrichtung nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, daß die elektromechanische Betätigungseinrichtung (70) in einer Kammer (68) angeordnet ist, die ihrerseits an die Gasverteilereinrichtung angeschlossen ist.