EP0299234A2 - Einrichtung zum Einfüllen und Dosieren von Flüssigkeiten in Gefässe - Google Patents
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- EP0299234A2 EP0299234A2 EP19880109845 EP88109845A EP0299234A2 EP 0299234 A2 EP0299234 A2 EP 0299234A2 EP 19880109845 EP19880109845 EP 19880109845 EP 88109845 A EP88109845 A EP 88109845A EP 0299234 A2 EP0299234 A2 EP 0299234A2
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- B65B—MACHINES, APPARATUS OR DEVICES FOR, OR METHODS OF, PACKAGING ARTICLES OR MATERIALS; UNPACKING
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- B65B3/26—Methods or devices for controlling the quantity of the material fed or filled
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Definitions
- the invention relates to a device for the flow-controlled dosing of various types of flowable media in the viscosity range below 500 mPa.s with the aid of a pump drive. It can be used for filling solutions, dispersions, emulsions, e.g. in the food industry and in chemistry, especially for paints.
- level control With these or other pumps and also by means of level control, the amount of the filling material in the container is dosed via a level control.
- the characteristic volume control is thus device-oriented, the one referred to as level control is used in a container-oriented manner. Filling for profit -Roberts, T.P.-Modern Paint and Coatings-New York 71 (1981) 5., Pp. 58-60.
- Displacer filling machines work with inlet and outlet valves (suction and pressure valves).
- the outlet valve is usually located in a filler neck that directs the fill jet. When the valve closes, there is regularly a larger, undefinable product residue in the dead space between the valve seat and the outlet end, which contaminates the filling station and the containers by dripping and spilling, and also causes a loss of product.
- the piston filling machine has not defined the quantity of product by the stroke volume, and instead a "level filling" with ultrasonic level measurement in the container and switching of the signal "filling" upon reaching the filling mark on an outlet valve mechanism has been introduced.
- Controlli ultrasourici accrescoulo le precisione velle operationioni de riempimento (ultrasonic controls increase the accuracy of filling processes) -Euaneler, B.-Pitture e Vernici, Milano (1986) 12., pp. 44-46.
- valves represent obstacles in the flow of the filling material, the passage of which requires additional energy expenditure and where machine wear begins in principle.
- the object of the invention is to provide a device for filling and dosing liquids by means of a pump drive, which doses flow-controlled, generates the flow with less energy consumption and reduces the frictional resistance, thereby reducing cross-sectional constrictions in the line and conveyor system and dripping at the product outlet on Minimum should be reduced.
- a centrifugal pump is arranged in the filling material in an automatically level-controlled filling material container, which is fed from a reserve, on the pressure side of which ascending fill pipe connects with a bend of approx. 180 ° running in the summit of the same and a shorter, shorter outlet spout, which has the same cross-section throughout.
- the centrifugal pump is freely accessible from the suction side.
- the impeller is not supported on the pump side, without a seal and connected to the drive motor with a relatively short shaft. The impeller and shaft can be easily removed.
- the constant level of the filling material in the filling container is carried out with different methods, which can be selected per se, with the same characteristics as the dosing of the filling material into the container, so that the level is constantly maintained during the filling operation.
- This constant level of product in the product container which includes the suction and pressure side and is also present in the ascending filling tube, is the prerequisite for ensuring that each filling process is given a special consistency by starting from the same starting level of the product level in the filling tube, and this is ensured by a constantly sufficient supply of filling material on the suction side, i.e. a constant flow, is still supported.
- the automatic level maintenance of the filling material in the filling container takes place in that a continuously charged overflow container is arranged in the same as an intermediate container, into which the centrifugal pump is immersed and from which the rising filling pipe starts on the pressure side.
- the energy to be used by the filling material metering pump (centrifugal pump) up to the head from which the filling jet flows freely into the container is relatively low.
- the dosing process can be started without delay.
- the drive motor is required not just to turn it off, but to stop it artificially. This is done by a stop circuit integrated in the sequence control.
- the shutdown of the service contactor results in the shutdown of the neutral relay and this process in turn results in the shutdown of the brake contactor, which separates the phase-inverted voltage for braking from the drive motor.
- the motor is then no longer braked. Due to the switching inertia of the neutral relay and the downstream brake contactor in the millisecond range between the switching off of the service contactor and that of the brake contactor, there is surprisingly a reduction in the speed of three-phase motors with an output of up to 250 watts and a realizable speed of maximum 1400 min ⁇ 1 in the flow-ineffective Sufficient braking time range causes, that is, a phase-reversed braking current passed for a sufficiently long time without the drive motor noticeably starting again in the opposite direction.
- an outlet elbow is designed so that the cross section of the pressure line is square.
- the manifold adjoins this in such a way that the boundary surface of the inner curve thereof tapers from the amount of one side of the square inlet cross-section to the amount zero at the end of the manifold, that is, when developed, there is an approximately isosceles triangle.
- the boundary surface of the outer arch of the same ends likewise starting from the square side length of the inlet cross section, at the end of the elbow with a side edge of approximately twice the amount, that is to say developed as a trapezoid.
- the inner and outer boundary surfaces are connected with a smooth or slightly rounded section, with the manifold widening somewhat in cross-section towards its end.
- the substantial last section of the outer boundary surface of the elbow is guided in an arc, the radius of which is smaller than that of the arc of the inner boundary surface, and ends earlier than the lower elbow end, with respect to the perpendicular through the end point of the inner boundary surface.
- the arc of curvature of the outer boundary surface has a peak followed by a downward slope, the tangent being an angle through the end point thereof from 50 ° to 45 ° with the horizontal.
- the curve of the inner boundary surface rises steadily until the end.
- the manifold end delimited by the outer, inner and one abstracted lateral surface represents the filling mouth from which the liquid filling material is dispensed by the filling system. It has the shape of an approximately isosceles triangle placed on its tip, which forms an angle of 1 ° to 10 ° with the vertical from the lower end of its edge.
- a container conveyor 13 transports a container 18 to the effective area of a container detection 15.
- a sensor for container detection 1 has detected the container 18, Via a path switch 2 and an amplifier 5, a drive 6 of the container conveyor 13 stopped so that the container 18 under an outlet manifold 17 comes to a standstill.
- the coasting time of the drive of the container conveyor 6 is shorter than the time it takes a centrifugal pump 14 to lift the filling material from the level in the filling material container 16 to the level of the discharge elbow 17, so that the filling of a container 18 always begins after it has stopped .
- a start command 25 switches on a service contactor 21 via a programmed runtime control 26, and a three-phase motor 24, which has a power of up to a maximum of 250 watts and a maximum speed of 1400 rpm, starts up (filling process).
- a neutral relay 28 is activated via a make contact 27 of the operational contactor 21, which switches on a brake contactor 20 via a make contact 29 and thus prepares for braking.
- the programmed filling termination switches off the operational contactor 21 and its power contacts 23 switch to the open position. If the neutral relay 28 and the brake contactor 20 switch off with a delay of one millisecond, depending on the type, with respect to the operating contactor 21 connected upstream of them, i.e. are still briefly activated for switching the braking current, the main current paths for such a current are turned in the opposite direction via a contact set 22 of the still activated brake contactor 20 and the contact set 23 of the already falling contactor 21 closed, whereby the braking is effected by countercurrent. The relays 28 and brake contactor 20, which drop sequentially in the millisecond range, finally disconnect the motor from the mains again.
- a further rotation of the motor in the conveying direction or in the opposite direction up to a speed that would cause the flow rate of the metering pump can thus be reliably prevented.
- the centrifugal pump drive 11 is stopped by a filling quantity program 3 via the amplifier 10.
- the period of time required for the liquid cross-section to be torn off from the outlet elbow 17 is programmed in the start-up delay of the container conveyor 4.
- the amplifier 5 starts the drive of the container conveyor 6 and transports the filled container 18 out of the effective range of the sensor 1. This resets all switching functions.
- the outlet elbow 17 prevents dripping. It is designed in such a way that the cross section of an inlet part 30 is selected to be square, while its outlet cross section 33 is triangular approximately isosceles.
- the curvature of a top surface 31 takes place shortly before the apex, the radius R 1, and then merges into the radius R 2.
- the ratio of the radii R 1: R 2 is approximately 4.
- a tangent forms an angle of 50 ° to 45 ° with the horizontal.
- the development of the top surface 31 is a trapezoid, the Parallels are formed from one side of the square entry part 30 and an edge 34 of the top surface 31.
- the length ratio between one side of the inlet part 30 and the edge 34 of the top surface 31 is approximately 0.6.
- the development of the arcs R 1 and R 2 forms the length of the axis of symmetry of the trapezoid.
- the bottom surface 32 follows the radius R 3, the length resulting from the ratio R 3: R 1 approx. 0.5.
- the circularly curved bottom surface 32 rises vertically and ends approximately 3 to 5 mm before reaching a horizontal course, so that the bottom surface 32 is always inclined in the direction of the riser pipe.
- the development of the bottom surface 32 is approximately an isosceles triangle, the base line of which is equal to one side of the entry part 30 and the height of which is the development of the circular arc with the radius R 3.
- an outlet cross section is formed from the approximate shape of an isosceles triangle, which stands on the tip and forms an angle of 91 ° to 100 ° with the plane of the filling opening of the container 18 to be filled.
- the two side surfaces 35 of the outlet line end piece are formed by abstract connection of the described top surface 31 and bottom surface 32.
- the side surfaces formed in this way can also be rounded on the outside.
- Bottom, top and side surfaces enclose the cross sections which increase towards the filling mouth, which leads to the above-mentioned diffuser effect.
- This configuration further causes the velocity profile shift due to the curvature to be compensated for with larger amounts towards the top surface and with smaller amounts towards the bottom surface by a larger cross-sectional area at the points of higher speed for the purpose of deceleration and reduction in cross-section at points of lower speed for the purpose of acceleration , so that a smooth outflow jet, which falls freely under the influence of the filling mouth design and gravity in the direction of the container opening and breaks off immediately when the flow drive is stopped.
- the pressure line described with a specially designed elbow as a filling line end piece is used, for example, in a filling system controlled by a flow.
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Abstract
Description
- Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum förderstromgesteuerten Dosieren verschiedenartig fließfähiger Medien im Viskositätsbereich unterhalb 500 mPa.s mit Hilfe eines Pumpenantriebes. Sie ist einsetzbar für das Abfüllen von Lösungen, Dispersionen, Emulsionen, z.B. in der Lebensmittelindustrie und in der Chemie, besonders auch für Anstrichstoffe.
- Es ist bekannt, den Förderstrom des Füllgutes durch Pumpen zu erzeugen, die taktweise Volumina verdrängen. Es handelt sich dabei um Verdränger-, Kolben- oder Membran-Pumpen. Mittels derselben wird dementsprechend volumengesteuert dosiert.
- Mit diesen oder anderen Pumpen und auch mittels Niveausteuerung wird die Menge des Füllgutes im Gebinde über eine Füllstandskontrolle dosiert. Die Charakteristik Volumensteuerung wird also vorrichtungsorientiert, die als Niveausteuerung bezeichnete dagegen gebindeorientiert gebraucht. Filling for profit (Abfüllen mit Gewinn)-Roberts, T.P.-Modern Paint and Coatings-New York 71 (1981)5., S. 58-60.
- Auf der Basis des Verdränger-Kolbenfüllmaschinen-Prinzips arbeiten auch die Abfüllmaschinen der auf dem Anstrichstoffsektor sehr bekannten Herstellerfirma De Vree (Belgien). By appointment to the paint industry filling machines by "De Vree"-Polym. Paint Col. J.-Reelhill 173 (1983) 4091, S. 177-178.
- Bestimmte Kolbenfüllmaschinen von "De Vree" weisen einen pneumatischen Antrieb auf. Bei dieser Dosiertechnik ist der erforderliche Energieaufwand erheblich. Dieser Nachteil wird noch verstärkt, wenn bei der Förderung nichtschmierender Medien zur Abfüllung eine erhebliche Reibung überwunden werden muß.
- Verdränger-Füllmaschinen arbeiten mit Zulaß- und Auslaßventilen (Saug- und Druckventilen). Das Auslaßventil sitzt in der Regel in einem Füllstutzen, der den Füllstrahl richtet. Bei Ventilschluß verbleibt in dem toten Raum zwischen Ventilsitz und Auslaufende regelmäßig ein größerer undefinierbarer Füllgutrest, der durch Nachtropfen und -kleckern die Füllstation und die Gebinde verunreinigt sowie auch einen Füllgutverlust bewirkt.
- Soweit Abhilfsmaßnahmen dazu bekannt sind, laufen sie alle prinzipiell auf eine Fixierung des Füllgutrestes zwischen den Fülloperationen im Stutzen durch eine zusätzliche Querschnittsverengung hinaus. Durch denselben noch Füllgut zu pressen, bedeutet einen weiteren erheblichen Energieaufwand.
- Bei Kolbenabfüllmaschinen nimmt die Dosiergenauigkeit infolge Ventil- und Kolben-Zylinderwand-Verschleiß sehr schnell deutlich ab. Das flüssige Füllgut tritt an bestimmten Stellen unnötigerweise aus, verschmutzt die Maschine und bewirkt auch dadurch einen Füllgutverlust.
- Um diese drohenden Dosierungsungenauigkeiten zu kompensieren, ist bei der Kolbenabfüllmaschine auf die Definition der Füllgutmenge durch das Hubvolumen verzichtet und stattdessen eine "Niveaufüllung" mit Ultraschallfüllstandsmessung in Gebinde und Schaltung des Signals "Füllende" bei Erreichen der Füllmarke auf einen Auslaßventilmechanismus eingeführt worden. Controlli ultrasourici accrescoulo le precisione velle operationioni de riempimento (Ultraschallkontrollen steigern die Genauigkeit bei Füllverfahren)-Euaneler, B.-Pitture e Vernici, Milano (1986) 12., S. 44-46.
- Es ist zusammenzufassen, daß in allen Fällen zum Stoppen des Füllstromes der Querschnitt der Fülleitung auf den Wert Null zu bringen ist und Dosierintervalle auf den Förderstrom des Füllgutes durch Ventilbetätigungen aufgezwungen werden.
- Ventile stellen jedoch Hindernisse im Förderstrom des Füllgutes dar, deren Passierung einen zusätzlichen Energieaufwand erfordert und bei denen der Maschinenverschleiß prinzipiell beginnt.
- Die damit verbundenen Auswirkungen können beträchtlich sein, die Beherrschung der Schwierigkeiten des Verschleißes der Pumpen durch abrasive Medien stellt den Konstrukteur von besondere technische Probleme. Förderung bei hohem Druck beherrschbar, G. Vetter-Chemische Rundschau-Düsseldorf 109 (1986), S. 944-950.
- Aufgabe der Erfindung ist es, eine Einrichtung zum Einfüllen und Dosieren von Flüssigkeiten mittels eines Pumpenantriebes zu schaffen, die förderstromgesteuert dosiert, den Förderstrom mit geringerem Energieaufwand erzeugt und den Reibungswiderstand herabsetzt, wobei Querschnittsverengungen im Leitungs- und Fördersystem vermieden und ein Nachtropfen am Füllgutaustritt auf ein Minimum reduziert werden soll.
- Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in einem automatisch niveaugeregelten Füllgutbehälter, der aus einem Vorratsreservat gespeist wird, im Füllgut eine Kreiselpumpe angeordnet ist, an deren Druckseite ein aufsteigendes Füllrohr anschließt mit einem im Gipfel desselben verlaufenden Krümmer von ca. 180 ° und einem abwärts gerichteten kürzeren Auslaufstutzen, das durchgehend den gleichen Querschnitt aufweist. Von der Saugseite her ist die Kreiselpumpe frei zugänglich. Ihr Flügelrad ist pumpenseitig nicht gelagert, ohne Dichtung und mit einer relativ kurzen Welle mit dem Antriebsmotor verbundenen. Flügelrad und Welle sind leicht demontierbar.
- Die Niveaukonstanthaltung des Füllgutes im Füllgutbehälter erfolgt mit verschiedenen, an sich wählbaren Methoden der gleichen Charakteristik wie die Dosierung des Füllgutes in die Gebinde, so daß während der Fülloperation ständig die Niveaukonstanz gewahrt bleibt.
- Dieses konstante Füllgutniveau im Füllgutbehälter, des die Saug- und Druckseite umfaßt und auch im aufsteigenden Füllrohr anliegt, ist die Voraussetzung dafür, daß jedem Füllvorgang durch den Start vom gleichen Ausgangsniveau des Füllgutspiegels im Füllrohr aus besondere Konstanz verliehen wird und dies durch ein ständig ausreichendes Füllgutangebot an der Saugseite, also einen konstanten Förderstrom, noch gestützt wird.
- Die automatische Niveaukonstanthaltung des Füllgutes im Füllgutbehälter erfolgt dadurch, daß in demselben als Zwischenbehälter ein ständig beschickter Überlaufbehälter angeordnet ist, in den die Kreiselpumpe eintaucht und von dem druckseitig das aufsteigende Füllrohr ausgeht.
- Die von der Füllgutdosierpumpe (Kreiselpumpe) aufzuwendende Energie bis zu der Förderhöhe, ab der der Füllstrahl frei ins Gebinde fließt, ist relativ gering. Der Dosiervorgang läßt sich ohne Verzug starten. Zur Realisierung des Füllendes ist es allerdings erforderlich, den Antriebsmotor nicht nur abzuschalten, sondern künstlich zu stoppen. Dies erfolgt durch eine in die Ablaufsteuerung integrierte Stoppschaltung.
- Diese ist so geschaltet, daß ein Betriebsschütz, das eingeschaltet ist, über einen Schließer ein neutrales Relais aktiviert, welches wiederum über einen Schließer ein Bremsschütz einschaltet. Damit ist dafür Sorge getragen, daß am Bremsschütz im Vergleich zum Förderantrieb in zwei Phasen vertauschte Drehstromspannung anliegt, welche als Bremsstrom des Förderstromantriebsmotors sofort wirksam wird, wenn infolge des programmierten Füllendes der Abfüllvorrichtung das Betriebsschütz abgeschaltet wird.
- Die Abschaltung des Betriebsschützes hat die Abschaltung des neutralen Relais und dieser Vorgang wiederum die Abschaltung des Bremsschützes, das die phasenvertauschte Spannung zum Bremsen vom Antriebsmotor trennt, zur Folge. Der Motor wird daraufhin nicht mehr gebremst. Dabei wird durch die Schaltträgheit des neutralen Relais und des nachgeschalteten Bremsschützes im Millisekundenbereich zwischen der Abschaltung des Betriebsschützes und der des Bremsschützes überraschenderweise eine zur Absenkung der Drehzahl von Drehstrommotoren der Leistung bis zu 250 Watt und einer realisierbaren Drehzahl von maximal 1400 min⁻¹ in den förderstromunwirksamen Bereich ausreichende Bremszeit bewirkt, also ausreichend lange ein phasenverkehrter Bremsstrom durchgelassen, ohne daß der Antriebsmotor im Gegendrehsinn merklich wieder anläuft.
- Es wurde gefunden, daß durch die Lösung nach der Erfindung bei der oben charakterisierten Klasse leistungsschwächerer Drehstrommotore zusätzlich zu ihrer eigentlichen Abschaltfunktion eine Zeitverzögerung der Abschaltung des Bremsstromes, auch ein Zeitglied, im Millisekundenbereich vorgenommen wird.
- Wenn der Füllstrahl gestoppt wird, fällt automatisch die gesamte im Füllrohr befindliche zusammenhängende Flüssigkeitssäule auf das Niveau des Füllgutbehälters infolge des in diese Richtung wirkenden Saughebereffektes zurück. Damit wird die Gefahr des Nachtropfens des Füllgutes aus dem Auslaufende heraus auf ein Minimum reduziert, denn es verbleibt in dem Auslaufende kein größerer Flüssigkeitsrest.
- Zur Verhinderung des Nachtropfens ist ein Auslaufkrümmer so gestaltet, daß der Querschnitt der Druckleitung quadratisch geformt ist. An diesen schließt der Krümmer in der Form an, daß sich die Begrenzungsfläche des inneren Bogens desselben vom Betrag einer Seite des quadratischen Eintrittquerschnittes bis auf den Betrag Null am Krümmerende verjüngt, also abgewickelt ein angenähert gleichschenkliges Dreieck ergibt. Die Begrenzungsfläche des äußeren Bogens desselben schließt, ebenfalls von der quadratischen Seitenlänge des Eintrittsquerschnitts ausgehend, am Krümmerende mit einer Seitenkante von annähernd dem doppelten Betrag ab, stellt also abgewickelt ein Trapez dar. Die innere und die äußere Begrenzungsfläche werden abgestrakt glatt oder leicht gerundet verbunden, wobei sich der Krümmer gegen sein Ende hin im Querschnitt etwas erweitert.
- Der wesentliche letzte Abschnitt der äußeren Begrenzungsfläche des Krümmers wird in einem Bogen geführt, dessen Radius kleiner als derjenige des Bogens der inneren Begrenzungsfläche ist, und endet früher als der untere Krümmerabschluß, bezogen auf die Senkrechte durch den Endpunkt der inneren Begrenzungsfläche.
- Der Krümmungsbogen der äußeren Begrenzungsfläche weist einen Gipfel mit anschließender Abwärtsneigung auf, wobei die Tangente durch den Endpunkt desselben einen Winkel von 50° bis 45° mit der Horizontalen bildet. Der Krümmungsbogen der inneren Begrenzungsfläche steigt dagegen bis zum Ende stetig an.
- Der von der äußeren, der inneren und je einer abgestrakten seitlichen Fläche begrenzte Krümmerabschluß stellt die Füllmündung dar, aus der das flüssige Füllgut von der Abfüllanlage abgegeben wird. Sie hat die Form eines auf die Spitze gestellten annähernd gleichschenkligen Dreiecks, das mit der Senkrechten aus dem unteren Abschluß ihrer Kante einen Winkel von 1° bis 10° bildet.
- Mit diesem konstruktiven Maßnahmen werden folgende Wirkungen erzielt:
- 1. In den Füllpausen haften gebliebene, herabrinnende flüssige Füllgutreste tropfen nicht aus der Füllmündung heraus, sondern werden von der unteren, vorstehenden, nach innen abwärts geneigten Bodenfläche aufgefangen und in die Abfülleitung zurückgeführt.
- 2. Die entlang der gekrümmten äußeren Begrenzungsfläche geförderten flüssigen Füllgutströme werden mittels des dorthin verlagerten größeren Querschnitts der Druckleitung durch Verzögerung beruhigt.
- 3. Die geförderten flüssigen Füllgutströme werden zusätzlich durch den bis zur Füllmündung allmählich zunehmenden Gesamtquerschnitt der Druckleitung beruhigt, vergleichbar der an sich bekannten Wirkung von Diffusoren.
- 4. Der Strahl des flüssigen Füllgutes, der von einer um 91° bis 100° gegenüber der Senkrechten rückwärts geneigten Austrittsöffnung in die waagerechten Öffnungen der zu befüllenden Gebinde abgegeben wird, läßt sich definiert in die verschieden weiten Öffnungen der Ge binde richten ohne zu spritzen, zusammenzufallen u.ä.
- Mit der erfindungsgemäßen Einrichtung können sämtliche Arten von relativ weit offenen Gebinden, wie Dosen, Hobbocks, Kannen u.a., gefüllt werden.
- Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert.
- In der zugehörigen Zeichnung zeigen:
- Fig. 1: die Dosier- und Abfülleinrichtung in einer axonometrischen Darstellung;
- Fig. 2 und 3: die Steuerung, die beispielsweise aus elektrischen oder aus pneumatischen Schaltelementen aufgebaut werden kann;
- Fig. 4 und 5: die Stoppschaltung des Pumpenantriebes;
- Fig. 6: den Auslaufkrümmer in einer Vorderansicht;
- Fig. 6a: den Krümmer nach Fig. 6 in einer Seitenansicht;
- Fig. 6b: den Krümmer nach Fig. 6 in einer Draufsicht.
- Wenn nach den Figuren 1 und 2 eine Energiezuführung 7 aktiviert ist, Hilfsenergie für die Steuerung und Meldung 9 bereitgestellt wird, transportiert ein Gebindeförderer 13 ein Gebinde 18 an den Wirkungsbereich einer Gebindeerkennung 15. Wenn der Sensor zur Gebindeerkennung 1 das Gebinde 18 erfaßt hat, wird über eine Wegumschaltung 2 und einen Verstärker 5 ein Antrieb 6 des Gebindeförderers 13 so gestoppt, daß das Gebinde 18 unter einem Auslauf krümmer 17 zum Stehen kommt.
- Die Ausrollzeit des Antriebes des Gebindeförderers 6 ist kürzer als die Zeitspanne, die eine Kreiselpumpe 14 benötigt, um das Füllgut vom Niveau im Füllgutbehälter 16 bis auf das Niveau des Auslaufkrümmers 17 zu heben, so daß die Füllung eines Gebindes 18 immer erst nach dessen Stillstand beginnt.
- Gleichzeitig mit dem Start eines Kreiselpumpenantriebes 11 wird ein Füllmengenprogramm 3 gestartet.
- Dazu schaltet ein Anlaufbefehl 25 über eine programmierte Laufzeitsteuerung 26 ein Betriebsschütz 21 ein, und ein Drehstrommotor 24, welcher eine Leistung bis maximal 250 Watt und eine maximale Drehzahl von 1400 min⁻¹ aufweist, läuft an (Füllvorgang). Über einen Schließer 27 des Betriebsschützes 21 wird ein neutrales Relais 28 aktiviert, das über einen Schließer 29 ein Bremsschütz 20 einschaltet und somit für die Bremsung vorbereitet.
- Die programmiert Füllbeendigung schaltet das Betriebsschütz 21 ab, und seine Leistungskontakte 23 schalten in Öffnerstellung. Wenn das neutrale Relais 28 und das Bremsschütz 20 typbedingt nacheinander, bezogen auf das ihnen vorgeschaltete Betriebsschütz 21, innerhalb von Millisekunden verzögert abschalten, also für die Schaltung des Bremmstromes noch kurzzeitig aktiviert sind, werden die Hauptstrompfade für einen solchen Strom mit entgegengerichtetem Drehsinn über einen Kontaktsatz 22 des noch angezogenen Bremsschützes 20 und den Kontaktsatz 23 des bereits abfallenden Betriebsschützes 21 geschlossen, wodurch die Bremsung durch Gegenstrom bewirkt wird. Die im Millisekundenbereich sequentiell abfallenden Relais 28 und Bremsschütz 20 trennen abschließend den Motor wieder vom Netz.
- Ein Weiterdrehen des Motors in Förderrichtung oder in entgegengesetzter Richtung bis zu einer Drehzahl, die den Förderstrom der Dosierpumpe bewirken würde, läßt sich damit sicher unterbinden.
- Nach Erreichen der Füllmenge wird durch ein Füllmengenprogramm 3 über den Verstärker 10 der Kreiselpumpenantrieb 11 gestoppt. Die Zeitspanne, die zum Abriß des Flüssigkeitsquerschnitts vom Auslaufkrümmer 17 erforderlich ist, ist in der Anlaufverzögerung des Gebindeförderers 4 programmiert.
- Nach Ablauf dieses Zeitprogrammes startet der Verstärker 5 den Antrieb des Gebindeförderers 6 und transportiert das gefüllte Gebinde 18 aus dem Wirkungsbereich des Sensors 1. Dadurch werden alle Schaltfunktionen zurückgesetzt.
- Bei erneuter Erkennung eines Gebindes 18 am Sensor 1 wird das beschriebene Programm erneut zum Ablauf gebracht.
- Der Auslaufkrümmer 17 verhindert das Nachtropfen. Er ist so gestaltet, daß der Querschnitt eines Eintrittsteiles 30 quadratisch gewählt ist, sein Auslaßquerschnitt 33 dagegen annähernd gleichschenklig dreieckig. Das Auslaßleitungsendstück, das gekrümmt ist, wirkt als Diffusor.
- Die Krümmung einer Deckfläche 31 erfolgt bis kurz vor dem Scheitelpunkt, dem Radius R 1 und geht dann in den Radius R 2 über. Das Verhältnis der Radien R 1 : R 2 ist annähernd 4.
- Am Endpunkt der Deckfläche 31 bildet eine Tangente mit der Horizontalen einen Winkel von 50 ° bis 45°. Die Abwicklung der Deckfläche 31 ist ein Trapez, wobei die Parallelen von einer Seite des quadratischen Eintrittsteiles 30 und einer Kante 34 der Deckfläche 31 gebildet werden. Das Längenverhältnis zwischen einer Seite des Eintrittsteiles 30 und der Kante 34 der Deckfläche 31 beträgt ca. 0,6. Die Abwicklung der Kreisbögen R 1 und R 2 bildet die Länge der Symmetrieachse des Trapezes.
- Die Bodenfläche 32 folgt dem Radius R 3, wobei sich die Länge aus dem Verhältnis R 3 : R 1 ca. 0,5 ergibt.
- Am Beginn des Auslaßleitungsendstückes steigt die kreisförmig gekrümmte Bodenfläche 32 senkrecht an und endet ca. 3 bis 5 mm vor Erreichen eines horizontalen Verlaufes, so daß die Bodenfläche 32 immer in Richtung des Steigrohres geneigt ist.
- Die Abwicklung der Bodenfläche 32 ist annähernd ein gleichschenkliges Dreieck, dessen Grundlinie gleich einer Seite des Eintrittsteiles 30 ist und dessen Höhe die Abwicklung des Kreisbogens mit dem Radius R 3 ist.
- Auf diese Weise wird ein Auslaufquerschnitt von der annähernden Form eines gleichschenkligen Dreieckes gebildet, das auf der Spitze steht und mit der Ebene der Einfüllöffnung der zu befüllenden Gebinde 18 einen Winkel von 91° bis 100° bildet.
- Die beiden Seitenflächen 35 des Auslaßleitungsendstückes werden durch abgestraktes Verbinden der beschriebenen Deckfläche 31 und Bodenfläche 32 gebildet. Die so gebildeten Seitenflächen können auch außen gerundet sein. Boden-, Deck- und Seitenflächen umschließen die sich zur Füllmündung hin vergrößernden Querschnitte, was zur oben genannten Diffusorwirkung führt.
- Diese Konfiguration bewirkt weiterhin, daß die Geschwindigkeitsprofilverschiebung infolge der Krümmung mit größeren Beträgen in Richtung Deckfläche und mit kleineren Beträgen in Richtung Bodenfläche durch ein größeres Querschnittsangebot an den Stellen größerer Geschwindigkeit zum Zwecke der Verzögerung und Querschnittsverringerung an den Stellen kleinerer Geschwindigkeit zum Zwecke der Beschleunigung kompensiert wird, damit ein glatter Ausflußstrahl, der unter der Einwirkung der Füllmündungsgestaltung und der Gravitation in Richtung der Gebindeöffnung frei fällt und beim Stopp des Förderstromantriebes sofort abreißt.
- Noch an den Innenwänden haftendes Füllgut rinnt dadurch und danach in Richtung der Bodenfläche 32 zusammen und wird in das Eintrittsteil 30 zurückgeführt.
- Die beschriebene Druckleitung mit speziell gestaltetem Krümmer als Abfülleitungsendstück wird beispielsweise in einer förderstromgesteuerten Abfüllanlage eingesetzt.
-
- 1 Sensor zur Gebindeerkennung
- 2 Wegumschaltung
- 3 Füllmengenprogramm
- 4 Anlaufverzögerung des Gebindeförderers
- 5 Verstärker Antrieb des Gebindeförderers
- 6 Antrieb des Gebindeförderers
- 7 Energiezuführung
- 8 Energieverteilung
- 9 Hilfsenergie für Steuerung und Meldung
- 10 Verstärker Kreiselpumpenantrieb
- 11 Kreiselpumpenantrieb
- 12 Niederhalter
- 13 Gebindeförderer
- 14 Kreiselpumpe
- 15 Gebindeerkennung
- 16 Füllgetbehälter
- 17 Auslaufkrümmer
- 18 Gebinde
- 19 Steuerung
- 20 Bremsschütz
- 21 Betriebsschütz
- 22 Kontaktsatz
- 23 Leistungskontakte
- 24 Drehstrommotor
- 25 Anlaufbefehl
- 26 Laufzeitsteuerung
- 27 Schließer
- 28 neutrales Relais
- 29 Schließer
- 30 Eintrittsteil
- 31 Deckfläche
- 32 Bodenfläche
- 33 Auslaßquerschnitt
- 34 Kante
- 35 Seitenflächen
- R 1 Radius
- R 2 Radius
- R 3 Radius
Claims (5)
dadurch gekennzeichnet,
daß in einem Füllgut-Behälter eine Kreiselpumpe (14) mit einer Stoppeinrichtung eingetaucht angeordnet ist, die druckseitig ein Steigrohr mit einem profilierten Auslaufkrümmer (17) aufweist.
dadurch gekennzeichnet,
daß der Auslaufkrümmer (17) des Steigrohres an seinem Einlaßteil (30) einen quadratischen Querschnitt und an seinem Auslaßende (33) den Querschnitt etwa eines auf die Spitze gestellten gleichschenkligen Dreiecks hat, wobei die Querschnittsänderung allmählich und bei gleichbleibendem Strömungsquerschnitt erfolgt.
dadurch gekennzeichnet,
daß
- die Bodenfläche (32) des Auslaufkrümmers (17) sich im Verlauf des inneren Krümmungsbogens vom Betrag einer Seitenlänge des Eintrittsquerschnitts bis auf den Betrag 0 verjüngt,
- die Bodenfläche (32) ohne Erreichen des Gipfels der Krümmung bis zum Auslaß stetig ansteigt.
- die Bodenfläche (32), bezogen auf die Richtung des Auslasses, in der Seitenansicht desselben um 1° bis 10° vom Lot abweichend, weiter vorgezogen als eine Kante (34) der Deckfläche (31) endet.
- eine Deckfläche (31) desselben sich im Verlauf des äußeren Krümmungsbogens vom Betrag einer Seitenlänge des quadratischen Eintrittsquerschnittes bis zum angenäherten doppelten Betrag an der Oberkantenlänge des Auslasses erweitert,
- die Krümmung der Deckfläche (31), beginnend kurz vor dem Gipfel der Krümmung, einen kleineren Radius als die Krümmung der Bodenfläche (32) aufweist und abwärts mit einer tangentialen Neigung von 50° bis 45° zur Horizontalen ausläuft.
dadurch gekennzeichnet,
daß die Stoppeinrichtung der lager- und dichtungslosen Kreiselpumpe (14) Schaltmittel zur Gegenstrombremsung ihres Antriebsmotors (11) aufweist.
dadurch gekennzeichnet,
daß ein Betriebsschütz (21), das eingeschaltet ist, über einen Schließer (27) ein neutrales Relais (28) aktiviert, welcher wiederum über einen Schließer (29) ein Bremsschütz (20) einschaltet, an dem eine phasenvertauschte Drehspannung zur Gegenstrombremsung anliegt, die als Bremsstrom des Antriebsmotors wirksam wird, wenn das Betriebsschütz (21) ausgeschaltet wird, und so lange anhält, wie die typgebundene Schaltträgheit des neutralen Relais (28) und des Bremsschützes (20) beträgt.
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- 1988-06-21 AT AT88109845T patent/ATE109094T1/de active
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EP0299234B1 (de) | 1994-07-27 |
EP0299234A3 (en) | 1990-01-17 |
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