EP0299234B1

EP0299234B1 - Device for filling and dosing liquids in casks

Info

Publication number: EP0299234B1
Application number: EP88109845A
Authority: EP
Inventors: Dietrich Dipl.-Ing. Ferchland; Wolfgang Schröder; Wolfgang Dipl.-Chem. Gräfe; Herbert Wirkner
Original assignee: Individual
Current assignee: WIRKNER, HERBERT
Priority date: 1987-07-16
Filing date: 1988-06-21
Publication date: 1994-07-27
Anticipated expiration: 2008-06-21
Also published as: DE3850819D1; EP0299234A3; ATE109094T1; EP0299234A2; HUT47704A

Abstract

The invention relates to a device for the controlled metering of flowable media which reduces a subsequent dripping of the filling material to a minimum while reducing cross-sectional contractions in the piping and conveying system. The device includes a container having a constantly maintained level of the filling material, in which is arranged a bearing- and sealing-free centrifugal pump 14 which has a stopping device for the counter-current braking of its drive motor 11. The centrifugal pump feeds a rising tube having a discharge elbow 17 which has a quadratic cross-section at its entry part which merges into an outlet cross-section having the approximate shape of an isosceles triangle placed on its vertex. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Einfüllen und Dosieren von Flüssigkeiten in Gefäße mit Hilfe eines Pumpenantriebs.The invention relates to a device for filling and dosing liquids into vessels using a pump drive.

Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf das förderstromgesteuerte Dosieren verschiedenartig fließfähiger Medien im Viskositätsbereich unterhalb 500 mPa.s. Sie ist einsetzbar für das Abfüllen von Lösungen, Dispersionen, Emulsionen, z. B. in der Lebensmittelindustrie und in der Chemie, besonders auch für Anstrichstoffe.The invention relates in particular to the flow-controlled metering of various types of flowable media in the viscosity range below 500 mPa.s. It can be used for filling solutions, dispersions, emulsions, e.g. B. in the food industry and in chemistry, especially for paints.

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.It is known to generate the conveying flow of the filling material by pumps which displace volumes in cycles. These are positive displacement, piston or diaphragm pumps. Accordingly, volume-controlled metering is carried out by means of the same.

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.)With these or other pumps and also by means of level control, the amount of the contents in the container is dosed via a level control. The characteristic volume control is therefore 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.)

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.)The filling machines of the manufacturer De Vree (Belgium), which is very well known in the paint sector, also work on the basis of the positive displacement piston filling machine principle. (By appointment to the paint industry filling machines by "De Vree" -Polym. Paint Col. J.-Reelhill 173 (1983) 4091, pp. 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.Certain piston filling machines from "De Vree" have a pneumatic drive. With this dosing technology, the required energy expenditure is considerable. This disadvantage is exacerbated if considerable friction has to be overcome when conveying non-lubricating media for filling.

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.Displacement 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 through dripping and spilling, and also causes a loss of product.

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.As far as remedial measures are known, all of them basically result in a fixation of the filling residue between the filling operations in the nozzle by means of an additional cross-sectional constriction. Pressing the filling material through the same means a further considerable expenditure of energy.

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.In the case of piston filling machines, the dosing accuracy quickly decreases significantly due to valve and piston cylinder wall wear. The liquid filling material escapes unnecessarily at certain points, contaminates the machine and also causes a loss of the filling material.

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.)In order to compensate for these dosing inaccuracies, 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 has been introduced on an outlet valve mechanism. (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.)

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.It must be summarized that in all cases the cross-section of the filling line must be brought to the value zero in order to stop the filling flow and metering intervals are forced onto the conveying flow of the filling material by valve actuations.

Ventile stellen jedoch Hindernisse im Förderstrom des Füllgutes dar, deren Passierung einen zusätzlichen Energieaufwand erfordert und bei denen der Maschinenverschleiß prinzipiell beginnt.However, 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.

Die damit verbundenen Auswirkungen können beträchtlich sein, die Beherrschung der Schwierigkeiten des Verschleißes der Pumpen durch abrasive Medien stellt den Konstrukteur vor besondere technische Probleme. (Förderung bei hohem Druck beherrschbar, G. Vetter-Chemische Rundschau-Düsseldorf 109 (1986), S. 944-950.)The associated effects can be considerable, and mastering the difficulties of pump wear due to abrasive media presents the designer with special technical problems. (Conveying manageable at high pressure, G. Vetter-Chemische Rundschau-Düsseldorf 109 (1986), pp. 944-950.)

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Einrichtung zum Einfüllen und Dosieren von Flüssigkeiten mittels eines Pumpenantriebes zu schaffen, mit der eine förderstromgesteuerte Dosierung, eine Erzeugung des Förderstroms mit geringem Energieaufwand und eine Herabsetzung des Reibungswiderstands ermöglicht wird, wobei Querschnittsverengungen im Leitungs- und Fördersystem vermeidbar und ein Nachtropfen am Füllgutaustritt auf ein Minimum reduzierbar sein soll.The object of the invention is to provide a device for filling and dosing liquids by means of a pump drive, with which a flow-controlled dosing, generation of the flow with low energy consumption and a reduction in the frictional resistance is made possible, cross-sectional constrictions in the piping and delivery system being avoidable and dripping at the product outlet should be reduced to a minimum.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einer Einrichtung der eingangs erwähnten Art dadurch gelöst, daß in einem Füllgutbehälter eine Kreiselpumpe eingetaucht angeordnet ist, die druckseitig ein Steigrohr mit einem profilierten Auslaufkrümmer aufweist und die mit einer Stoppeinrichtung versehen ist, durch die der Förderstrom ohne Ventilbetätigung im Förderstrom abschaltbar ist.This object is achieved in a device of the type mentioned above in that a centrifugal pump is arranged immersed in a product container, the pressure side has a riser pipe with a profiled outlet elbow and is provided with a stop device by which the flow can be switched off in the flow without valve actuation is.

Die von der Füllgutdosierpumpe (Kreiselpumpe) aufzuwendende Energie bis zu der Förderhöhe, ab der der Füllstrahl frei ins Gebinde fließt, ist relativ gering. Der Dosiergang läßt sich ohne Verzug starten. Zur Realisierung des Füllendes wird der Antriebsmotor nicht nur abgeschaltet, sondern künstlich gestoppt. Dies erfolgt durch eine Stoppschaltung, die in eine Ablaufsteuerung integriert sein kann.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 cycle can be started without delay. To achieve the filling end, the drive motor is not only switched off, but artificially stopped. This is done by a stop circuit, which can be integrated in a sequence control.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist zusätzlich eine Vorrichtung zum Konstanthalten des Niveaus des Füllgutes im Füllgutbehälter vorgesehen.In a preferred embodiment of the invention, a device for keeping the level of the filling material in the filling material container constant is additionally provided.

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.The constant level of the filling material in the filling container is carried out with different methods, which can be selected per se, having the same characteristics as the dosage of the filling material in the container, so that the level is constantly maintained during the filling operation.

Dieses konstante Füllgutniveau im Füllgutbehälter, das 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 zur Erzielung eines konstanten Förderstroms noch gestützt wird.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 special constancy by starting from the same starting level of the product level in the filling tube, and this is ensured by a constantly sufficient level Fill supply on the suction side to achieve a constant flow is still supported.

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 ein aufsteigendes Füllrohr ausgeht.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 an ascending filling pipe starts on the pressure side.

Das aufsteigende Füllrohr kann an seinem Gipfel mit einem Krümmer von ca. 180° und einem abwärts gerichteten kürzeren Auslaufstutzen versehen sein und überall einen gleichen Querschnitt aufweisen.The ascending filling pipe can be provided at its summit with a bend of approx. 180 ° and a shorter outlet spout pointing downwards and can have the same cross-section everywhere.

Wenn der Füllstrahl gestoppt wird, fällt automatisch die gesamte im Füllrohr befindliche zusammenhängende Flüssigkeitssäule auf das Niveau des Füllgutbehälters in Folge 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.When the filling jet is stopped, the entire contiguous liquid column in the filling tube automatically falls back to the level of the filling material container as a result of the suction lifter effect acting in this direction. This minimizes the risk of the product dripping out of the outlet end because there is no larger liquid residue in the outlet end.

Das Zurücklaufen ergibt sich daraus, daß die Kreiselpumpe von der Saugseite her frei zugänglich ist. Darüber hinaus ist es vorteilhaft, wenn das Flügelrad der Kreiselpumpe pumpenseitig nicht gelagert, und ohne Dichtung und mit einer relativ kurzen Welle mit dem Antriebsmotor verbunden ist. Flügelrad und Welle sind dabei leicht demontierbar.The backflow results from the fact that the centrifugal pump is freely accessible from the suction side. In addition, it is advantageous if the impeller of the centrifugal pump is not supported on the pump side and is connected to the drive motor without a seal and with a relatively short shaft. The impeller and shaft can be easily removed.

Zur Verhinderung des Nachtropfens kann der Auslaufkrümmer so gestaltet sein, daß er von einem beispielsweise quadratischen Querschnitt an seinem Einlaßteil in einen Querschnitt etwa eines auf die Spitze gestellten gleichschenkeligen Dreiecks an seinem Auslaßende übergeht, wobei die Querschnittsänderung allmählich erfolgt.To prevent dripping, the outlet elbow can be designed so that it changes from a square cross-section at its inlet part to a cross-section, for example, of an isosceles triangle placed on the tip at its outlet end, the cross-section changing gradually.

In jedem Fall ist es zweckmäßig, wenn die Bodenfläche des Auslaufkrümmers ohne Erreichen des Gipfels der Krümmung bis zum Auslaß stetig ansteigt und die Bodenfläche bezogen auf die Richtung des Auslasses in ihrer Seitenansicht um 1° bis 10° vom Lot abweichend weiter vorgezogen als eine Kante der Deckfläche des Auslaufkrümmers endet. Dadurch wird erreicht, daß in den Füllpausen haften gebliebene, herabrinnende flüssige Füllgutreste nicht aus der Füllmündung heraustropfen, sondern von der unteren, vorstehenden, nach innen abwärts geneigten Bodenfläche aufgefangen und in die Abfülleitung zurückgeführt werden.In any case, it is useful if the bottom surface of the outlet elbow without reaching the top of the curve to the outlet steadily rises and the floor surface is drawn further forward from the perpendicular in relation to the direction of the outlet by 1 ° to 10 ° than one edge of the top surface of the outlet elbow ends. It is thereby achieved that liquid filling residues remaining in the filling pauses do not drip out of the filling mouth, but are caught by the lower, protruding, inwardly inclined bottom surface and returned to the filling line.

In einer bevorzugten Ausführungsform erweitert sich eine Deckfläche des Auslaufkrümmers im Verlauf des äußeren Krümmungsbogens vom Betrag einer Seitenlänge des Eintrittsquerschnitts bis zum angenähert doppelten Betrag an der Oberkantenlänge des Auslasses, wobei die Krümmung der Deckfläche, beginnend kurz vor dem Gipfel der Krümmung, einen kleineren Radius als die Krümmung der Bodenfläche aufweist und abwärts mit einer tangentialen Neigung von 50° bis 45° zur Horizontalen ausläuft.In a preferred embodiment, a top surface of the outlet elbow expands in the course of the outer curve from the amount of one side length of the inlet cross section to approximately twice the amount at the top edge length of the outlet, the top surface curvature beginning shortly before the apex of the curvature being a smaller radius than has the curvature of the floor surface and runs downwards with a tangential inclination of 50 ° to 45 ° to the horizontal.

Dadurch wird erreicht, daß die entlang der gekrümmten äußeren Begrenzungsfläche geförderten flüssigen Füllgutströme mittels des dorthin verlagerten größeren Querschnitts der Druckleitung durch Verzögerung beruhigt werden. Der Strahl des flüssigen Füllgutes, der vorzugsweise 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 verschiedenen weiten Öffnungen der Gebinde richten, ohne zu spritzen, zusammenzufallen u.ä.It is thereby achieved that the liquid filling material flows conveyed along the curved outer boundary surface are calmed by delay by means of the larger cross-section of the pressure line displaced there. The jet of the liquid filling material, which is preferably emitted from a discharge opening that is inclined by 91 ° to 100 ° in relation to the vertical backward-sloping outlet opening into the horizontal openings of the containers to be filled, can be directed into the various wide openings of the containers without splashing or collapsing etc.

Bei einem allmählich zunehmenden Gesamtquerschnitt der Druckleitung werden die geförderten flüssigen Füllgutströme durch den bis zur Füllmündung allmählich zunehmenden Gesamtquerschnitt der Druckleitung beruhigt, vergleichbar der an sich bekannten Wirkung von Diffusoren.With a gradually increasing total cross-section of the pressure line, the conveyed liquid product flows are calmed down by the overall cross-section of the pressure line gradually increasing up to the filling mouth, comparable to the known effect of diffusers.

Die Stoppschaltung der Kreiselpumpe ist vorzugsweise 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.The stop circuit of the centrifugal pump is preferably switched so that an operational contactor, which is switched on, activates a neutral relay via a make contact, which in turn activates via a NO contact switches on a brake contactor. This ensures that the three-phase voltage is reversed in two phases compared to the conveyor drive, which is effective immediately as the braking current of the conveyor drive motor when the operational contactor is switched off due to the programmed filling end of the filling device.

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.The shutdown of the service contactor results in the shutdown of the neutral relay and in turn this shutdown of the brake contactor, which separates the phase-inverted voltage for braking from the drive motor. The engine 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 shutdown of the service contactor and that of the brake contactor, surprisingly, a reduction in the speed of three-phase motors with a power of up to 250 watts and a realizable speed of maximum 1400 min⁻¹ in the delivery flow ineffective Sufficient braking time range causes a phase reversed braking current to pass for a sufficiently long time without the drive motor noticeably starting again in the opposite direction.

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.It has been found that the solution according to the invention in the class of lower-power three-phase motors characterized above, in addition to its actual switch-off function, results in a time delay in switching off the braking current, including a timer, in the millisecond range.

Mit der erfindungsgemäßen Einrichtung können sämtliche Arten von relativ weit offenen Gebinden, wie Dosen, Hobbocks, Kannen u.a., gefüllt werden.With the device according to the invention, all types of relatively wide open containers such as cans, hobbocks, jugs, etc. can be filled.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert.The invention is explained in more detail below using an exemplary embodiment.

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.

In the accompanying drawing:

Fig. 1:: the dosing and filling device in an axonometric representation;
2 and 3:: the control, which can be built up, for example, from electrical or pneumatic switching elements;
4 and 5:: the stop circuit of the pump drive;
Fig. 6:: the outlet manifold in a front view;
Fig. 6a:: the manifold of Figure 6 in a side view.
Fig. 6b:: 6 in a plan view.

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 Auslaufkrümmer 17 zum Stehen kommt.If an energy supply 7 is activated according to FIGS. 1 and 2, auxiliary energy is provided for the control and message 9, a container conveyor 13 transports a container 18 to the effective area of a container detection 15. When the sensor for container detection 1 has detected the container 18, the container 18 is detected 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 elbow 17 comes to a standstill.

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.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 .

Gleichzeitig mit dem Start eines Kreiselpumpenantriebes 11 wird ein Füllmengenprogramm 3 gestartet.Simultaneously with the start of a centrifugal pump drive 11, a filling quantity program 3 is started.

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.For this purpose, a start command 25 switches on a service contactor 21 via a programmed runtime controller 26, and a three-phase motor 24, which has an output of up to 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.

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.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, in relation to the operating contactor 21 connected upstream of them, i.e. are still activated briefly for switching the braking current, the main current paths for such a current are turned in the opposite direction using 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.

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.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.

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.After the filling quantity has been reached, 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 discharge elbow 17 is programmed in the start-up delay of the container conveyor 4.

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.After this time program has expired, 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.

Bei erneuter Erkennung eines Gebindes 18 am Sensor 1 wird das beschriebene Programm erneut zum Ablauf gebracht.When a container 18 is detected again on sensor 1, the program described is executed again.

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.The outlet manifold 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, on the other hand, is approximately triangularly isosceles. The outlet pipe end piece, which is curved, acts as a diffuser.

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.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.

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.At the end point of the top surface 31, 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 entry 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.

Die Bodenfläche 32 folgt dem Radius R 3, wobei sich die Länge aus dem Verhältnis R 3 : R 1 ca. 0,5 ergibt.The bottom surface 32 follows the radius R 3, the length resulting from the ratio R 3: R 1 approx. 0.5.

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.At the beginning of the outlet pipe end piece, 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.

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.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.

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.In this way, 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.

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.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.

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.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.

Noch an den Innenwänden haftendes Füllgut rinnt dadurch und danach in Richtung der Bodenfläche 32 zusammen und wird in das Eintrittsteil 30 zurückgeführt.As a result, filling material still adhering to the inner walls runs together and then in the direction of the bottom surface 32 and is returned to the inlet part 30.

Die beschriebene Druckleitung mit speziell gestaltetem Krümmer als Abfülleitungsendstück wird beispielsweise in einer förderstromgesteuerten Abfüllanlage eingesetzt.The pressure line described with a specially designed elbow as a filling line end piece is used, for example, in a filling flow-controlled filling system.

Claims

Apparatus for feeding and metering liquids into vessels using a pump drive, characterised in that a centrifugal pump (14) is immersed in a feed liquid container (16), the pump having a rising pipe on the pressure side comprising a profiled delivery elbow (17) and being equipped with stopping means for stopping the feed current without having valve actuation in the feed current.
Apparatus according to claim 1 characterised by means for maintaining a constant level of the liquid in the feed liquid container (16).
Apparatus according to claim 1 or 2, characterised in that the feed pipe rises on the pressure side of the centrifugal pump and in its zenith comprises an elbow of approx. 180° and a shorter downward-pointing delivery pipe and is provided throughout with the same cross-section.
Apparatus according to claim 1 or 2, characterised in that the delivery elbow (17) of the rising pipe, at its outlet end (33), has a cross-section similar to that of an isosceles triangle standing on its point, with the gradual change in cross-section occurring as from the cross-section at the inlet end.
Apparatus according to claim 4, characterised in that the change in cross-section occurs with the flow cross-section remaining constant.
Apparatus according to claim 4, characterised in that the overall cross-section increases gradually towards the feeding orifice of the delivery elbow (17).
Apparatus according to claim 1, 2 or 4 to 6, characterised in that a bottom surface (32) of the delivery elbow (17) rises steadily towards the outlet without reaching the zenith of the bend, and in that the bottom surface (32), which deviates from the vertical by 1° to 10° relative to the direction of the outlet when viewed from the side, terminates further forward than an edge (34) of a top surface (31).
Apparatus according to claim 7, characterised in that the bottom surface (32) of the delivery elbow (17), as the inner bend progresses, tapers down from the amount of one side length of the inlet cross-section to an amount of 0, in that the top surface (31), as the outer bend progresses, widens from the amount of one side length of the square inlet cross-section to approximately double the amount at the upper edge length of the outlet, and in that the bend of the top surface (31), which begins shortly before the zenith of the bend, has a smaller radius than the bend of the bottom surface (32) and terminates downwardly with a tangential incline of 50° to 45° to the horizontal.
Apparatus according to claims 1 to 8, characterised in that the stopping means of the centrifugal pump (14) which has neither bearings nor seals, is equipped with switching means for drive motor countercurrent braking.
Apparatus according to claims 1 to 8, characterised in that on a three-phase current motor, a switched-on operating contactor (21) activates a neutral relay (28) via a closing contact (27), which relay, in turn, via a closing contact (29), switches on a braking contactor (20) to which a phase-reversed three-phase voltage for countercurrent braking is applied, which acts as braking current for the drive motor when the operating contactor (21) is switched off, and remains active for as long as the type-dependent switching inertia of the neutral relais (28) and of the braking contactor (20) lasts.