EP0658511B1 - System zum Abfüllen eines flüssigen Füllgutes in Flaschen, Dosen oder dergl. Behälter - Google Patents

System zum Abfüllen eines flüssigen Füllgutes in Flaschen, Dosen oder dergl. Behälter Download PDF

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EP0658511B1
EP0658511B1 EP94119475A EP94119475A EP0658511B1 EP 0658511 B1 EP0658511 B1 EP 0658511B1 EP 94119475 A EP94119475 A EP 94119475A EP 94119475 A EP94119475 A EP 94119475A EP 0658511 B1 EP0658511 B1 EP 0658511B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
electrode
filling
probe
voltage
measuring
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
EP94119475A
Other languages
English (en)
French (fr)
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EP0658511A1 (de
Inventor
Ludwig Clüsserath
Manfred Härtel
Dieter Krulitsch
Karl Lorenz
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
KHS Maschinen und Anlagenbau AG
Original Assignee
KHS Maschinen und Anlagenbau AG
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Publication date
Application filed by KHS Maschinen und Anlagenbau AG filed Critical KHS Maschinen und Anlagenbau AG
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Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B67OPENING, CLOSING OR CLEANING BOTTLES, JARS OR SIMILAR CONTAINERS; LIQUID HANDLING
    • B67CCLEANING, FILLING WITH LIQUIDS OR SEMILIQUIDS, OR EMPTYING, OF BOTTLES, JARS, CANS, CASKS, BARRELS, OR SIMILAR CONTAINERS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; FUNNELS
    • B67C3/00Bottling liquids or semiliquids; Filling jars or cans with liquids or semiliquids using bottling or like apparatus; Filling casks or barrels with liquids or semiliquids
    • B67C3/02Bottling liquids or semiliquids; Filling jars or cans with liquids or semiliquids using bottling or like apparatus
    • B67C3/22Details
    • B67C3/28Flow-control devices, e.g. using valves
    • B67C3/282Flow-control devices, e.g. using valves related to filling level control
    • B67C3/285Flow-control devices, e.g. using valves related to filling level control using liquid contact sensing means
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B67OPENING, CLOSING OR CLEANING BOTTLES, JARS OR SIMILAR CONTAINERS; LIQUID HANDLING
    • B67CCLEANING, FILLING WITH LIQUIDS OR SEMILIQUIDS, OR EMPTYING, OF BOTTLES, JARS, CANS, CASKS, BARRELS, OR SIMILAR CONTAINERS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; FUNNELS
    • B67C3/00Bottling liquids or semiliquids; Filling jars or cans with liquids or semiliquids using bottling or like apparatus; Filling casks or barrels with liquids or semiliquids
    • B67C3/02Bottling liquids or semiliquids; Filling jars or cans with liquids or semiliquids using bottling or like apparatus
    • B67C3/22Details
    • B67C3/26Filling-heads; Means for engaging filling-heads with bottle necks
    • B67C2003/2685Details of probes

Definitions

  • the invention relates to a system according to the preamble of claim 1.
  • the axially displaceable probe forms with a lower first probe section, i. H. with a lower probe tip a first electrode and with an overlying probe section, namely with the actual probe body a second electrode, which is electrically or galvanically separated from the first electrode by a third probe section designed as an insulator.
  • the probe When filling a container, the probe extends with the electrode path formed between the first and second electrodes to a level in the container to be filled which corresponds to the response fill level, i.e. the level at which a probe signal causing the closing of the liquid valve is to be generated.
  • the probe is connected to the control and evaluation electronics via a possibly two-wire measuring line, of which the first wire is connected to the first electrode and the second wire to the second electrode.
  • the object of the invention is to demonstrate a system in which, while maintaining a simple design of the probe, in particular also with regard to the electrical connections, and while maintaining a simple electrical connection between the probe and the control and evaluation electronics, a probe signal preceding the response level is possible.
  • the probe assumes a low-resistance state at a preliminary filling level before reaching the response filling level, which state differs from the low-resistance state when the response filling level is reached and is determined by the electrical resistance of the liquid filling material on the electrode path which is between the first Electrode and the third electrode are formed.
  • both electrode paths form an electrode path arrangement in which these electrode paths are connected in parallel and are also parallel to the input of the control and evaluation electronics, and in addition the third electrode is arranged in such a way that it is constantly and already at the beginning of the filling phase in the liquid path of the filling material flowing into the container, the state of the probe corresponding to the provisional filling height is reached when the liquid electrode in the container is occupied by the first electrode or the first probe section forming this electrode.
  • the third electrode which is preferably formed by a return gas tube surrounding the probe, is located at a clear distance above the second electrode or the response range of this electrode. This return gas tube is then preferably designed such that it also extends into this container when a container is being filled, but with a much shorter length than the probe.
  • control signal which is derived from the state of the probe corresponding to the provisional filling level
  • functions can be controlled, for example a filling pause or temporary interruption of the filling process or a reduction in the filling speed, etc.
  • a 1 is a filling element which is provided in a large number of further filling elements on a rotating part or rotor of a filling machine for filling bottles 2 with a liquid filling material.
  • the filling element 1 consists essentially of a housing 3 with the usual liquid channel 4, in which the liquid valve 5 is provided and which on the underside of the housing 3 forms the discharge opening 7 enclosing a return gas pipe 6, via which the liquid filling material is opened when the liquid valve 5 is open flows in the sealing position with the filling element or with a sealing element 8 arranged bottle 2.
  • the return gas pipe 6 is provided on a valve body 9 of the liquid valve 5, which (valve body) can be moved together with the return gas pipe 6 between a raised open position and a lowered closed position in the direction of the vertical filling element axis FA.
  • An electrical probe 10 which determines the filling level, is arranged in the return gas tube 6, coaxially with the filling element axis FA, and extends over the lower, open end of the return gas tube 6 protrudes.
  • the return gas duct is formed between the outside surface of this probe and the inside surface of the return gas tube 6.
  • the rod-shaped probe 10 which in the embodiment shown has a constant circular cylindrical outer cross section over its entire length, has a lower, the lower end or the probe tip forming probe section 11 which has a predetermined axial length in the direction of the axis FA and an exposed surface on its outer surface forms electrically conductive surface or electrode E1.
  • the probe section 11 is adjoined at the top by a probe section 12 which is designed as an insulator and which electrically separates the section 11 from a rod-shaped section 13 which adjoins the upper side of the section 12 and which makes up most of the length of the probe 10, i.e. forms the actual probe body and is in turn formed on its outer surface as an exposed, electrically conductive electrode E2.
  • the probe section 13 projects beyond the open underside of the return gas tube 6 and also extends through the return gas tube in the interior of the filling element 1 to an upper region of this filling element, on which the electrical connections for the probe 10, which are not shown in FIGS. 1-3, are also provided are.
  • the return gas tube 6 also forms an exposed electrode E3 at least at its lower, open end.
  • the return gas tube 6 is made entirely of an electrically conductive material (metal) for this purpose.
  • FIG. 4 shows the block diagram of the circuit arrangement or probe control having the probe. As shown, the return gas tube 6 and the probe section 13 or the electrodes formed by these elements are each connected to the electrical ground of the filling machine, to which (ground) also a connection of a measuring voltage source 14 an evaluation and measuring electronics 15 is connected.
  • the voltage source 14 supplying a constant measuring voltage is a fixed voltage regulator which is connected with its input to a DC voltage supply, not shown, common to all filling elements 1 and delivers the measuring voltage at its output.
  • the output of the voltage source 14 is electrically connected via an adjustable measuring resistor 16 'and an electrical connecting line 17 to the probe section 11 forming the lower probe tip, the electrical connection 17 within the probe 10 being formed by a conductor 18 which is located inside the probe 10 extends upward from the probe section 11 through the probe sections 12 and 13 and to which a cable forming the electrical connection 17 outside the probe 10 is then connected.
  • Special connections are not required for the probe section 13 and the return gas tube 6 or for the electrodes formed by these components if these components are held on electrically conductive parts of the filling element 1 and these parts are connected to the electrical mass of the filling machine.
  • the evaluation and measuring electronics 15 furthermore have a measuring circuit 16 which, with its two connections, is parallel to the series connection of the output of the voltage source 14 and the measuring resistor 16 ', i.e. with its one connection via the electrical connection 17 also connected to the probe section 11 or to the electrode E1 there and with its other connection it is connected to the circuit ground.
  • FIGS. 1-3 show the closed state to the left of the axis FA and the open state of the liquid valve 5 to the right of this axis.
  • FIGS. 2 and 3 show the filling of the bottle 2, which is pressed with its bottle mouth 2 ′ against a seal 19 of a centering tulip 20, the seal 19 in turn lying tightly against the sealing element provided on the underside of the housing 3, the bottle 2 is in sealing position with the filling element 1.
  • FIGS. 2 and 3 also show, the filling material flowing into the bottle 2 when the liquid valve 5 is open via the discharge opening 7 forms a flow which essentially runs along the inner surface of the bottle 2 or the bottle neck and in FIGS. 2 and 3 with 22 is designated.
  • This flow 22 also necessarily touches the return gas tube 6 or the electrode E3 formed by this return gas tube.
  • a voltage is present at the inputs of the measuring circuit 16, which essentially corresponds to the open circuit voltage of the voltage source 14 when the measuring circuit 16 is at high impedance and is designated U1 in FIG. 5.
  • the measuring resistor 16 and the resistance which the liquid filling material 21 in the region of Flow 22 or between the electrodes E1 and E3 has a voltage divider with the result that the voltage at the input of the measuring circuit decreases and finally, with sufficient occupancy of the electrode E1 formed by the probe section 11, has a voltage value which is designated U2 in FIG. 5.
  • the electrical resistance of the aforementioned voltage divider formed by the filling material is then essentially determined by the distance between the electrodes E1 and E2, and also by the specific conductivity of the liquid filling material and the intensity of the flow 22.
  • the provisional filling level at which the mirror S reaches the lower probe section 11 and at which the step-shaped drop DU 1-2 of the voltage at the inputs of the measuring circuit 16 occurs from U1 to U2 is denoted by L1 in FIG. 2.
  • the resistance formed by the liquid filling material 21 and lying between the probe section 11 and the machine mass is reduced, in particular by the fact that the one which is decisive for this liquid resistance effective distance between the probe section 11 and the probe section 13 or between the electrodes E1 and E2 is only determined by the relatively short length of the probe section 12 and, moreover, the cross section relevant for the electrical fluid resistance is essentially determined by the entire inner cross section, the the bottle 2 has where the lower region of the probe section 13 is located.
  • the axial length of the probe section 12 can also be achieved, with a corresponding choice, that the two voltage drops DU 1-2 and DU 2-3 are approximately the same size, in each case Case are so pronounced that, depending on these voltage drops, the measuring circuit 16 can deliver special control signals to measuring lines 23.
  • the fill level at which the probe section 13 responds at time t2 and the voltage applied to the measuring circuit 16 has dropped to U3 is designated by L2 in FIG. 3 and corresponds to a fill level at which the closing of the liquid valve 5 is then initiated.
  • the following control of the filling element 1 is possible with the probe control, for example.
  • a filling pause can be made, i.e. for this purpose, the liquid valve can be closed for a certain period of time, for example, predetermined by a timer or timer, or it can be switched from a higher to a lower filling speed.
  • the liquid valve 5 is then closed with the control signal supplied by the measuring circuit 16. Again, this can be delayed in order to correct the fill level.
  • the measuring voltage is preferably an AC or pulse voltage. This results in the same dependency of the voltage at the input of the measuring circuit 16 shown in FIG. 5, the voltages U1-U3 being the amplitudes of the applied voltage.
  • the measuring circuit 16 has a rectifier circuit which rectifies the voltage present for further processing and evaluation.
  • the length L2 with which the lower region of the probe section 11 extends into the bottle 2 when it is filled, is optimally chosen for the respective bottle shape and can be optimally adjusted, for example, by exchanging the probe 10 and / or by axially adjusting this probe.
  • the probe section 13 is designed such that it consists of an upper, longer probe section 13 ', to which a probe section 10' can then be attached, for example by screwing, which, in addition to a section 13 'which can be directly attached and which is attributable to the probe section 13 Part 13 ′′ also has the probe sections 11 and 12, the optionally usable probe parts 10 ′ then having a different axial length for the part 13 ′′ and / or the probe section 11 and / or the probe section 12.
  • each filling element 1 is assigned its own evaluation and measurement electronics 15. In principle, however, it is also possible for a common evaluation and measuring electronics 15 to be provided for each group which comprises a predetermined number of filling elements 1.

Landscapes

  • Filling Of Jars Or Cans And Processes For Cleaning And Sealing Jars (AREA)
  • Measurement Of Levels Of Liquids Or Fluent Solid Materials (AREA)

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf ein System gemäß Oberbegriff Patentanspruch 1.
  • Ein solches System ist bekannt (DE 16 32 004). Bei dem bekannten System bildet die in Achsrichtung verschiebbare Sonde mit einem unteren ersten Sondenabschnitt, d. h. mit einer unteren Sondenspitze eine erste Elektrode und mit einem darüberliegenden Sondenabschnitt, nämlich mit dem eigentlichen Sondenkörper eine zweite Elektrode, die von der ersten Elektrode durch einen als Isolator ausgebildeten dritten Sondenabschnitt elektrisch bzw. galvanisch getrennt ist.
  • Beim Füllen eines Behälters reicht die Sonde mit der zwischen der ersten und zweiten Elektrode gebildeten Elektrodenstrecke bis zu einem Niveau in dem zu füllenden Behälter hinein, welches der Ansprechfüllhöhe entspricht, d.h. derjenigen Füllhöhe, bei der ein das Schließen des Flüssigkeitsventils veranlassendes Sondensignal erzeugt werden soll.
  • Über eine allenfalls zweiadrige Meßleitung, von denen die erste Ader an die erste Elektrode und die zweite Ader an die zweite Elektrode angeschlossen ist, ist die Sonde mit der Steuer- und Auswert-Elektronik verbunden.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, ein System aufzuzeigen, bei dem unter Beibehaltung einer einfachen Ausbildung der Sonde, insbesondere auch hinsichtlich der elektrischen Anschlüsse, sowie unter Beibehaltung einer einfachen elektrischen Verbindung zwischen der Sonde und der Steuer- und Auswert-Elektronik ein der Ansprechfüllhöhe vorausgehendes Sondensignal möglich ist.
  • Zur Lösung dieser Aufgabe ist ein System entsprechend dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 ausgebildet.
  • Bei dem erfindungsgemäßen System nimmt die Sonde bereits vor Erreichen der Ansprechfüllhöhe bei einer vorläufigen Füllhöhe einen niederohmigen Zustand ein, der sich von dem niederohmigen Zustand bei Erreichen der Ansprechfüllhöhe unterscheidet und durch den elektrischen Widerstand des flüssigen Füllgutes an derjenigen Elektrodenstrecke bestimmt ist, die zwischen der ersten Elektrode und der dritten Elektrode gebildet sind.
  • Dadurch, daß beide Elektrodenstrecken eine Elektrodenstreckenanordnung bilden, in der diese Elektrodenstrecken parallel geschaltet sind und auch parallel zum Eingang der Steuer- und Auswert-Elektronik liegen, und außerdem die dritte Elektrode derart angeordnet ist, daß sie ständig und bereits am Beginn der Füllphase im Flüssigkeitsweg des den Behälter zufließenden Füllgutes liegt, wird der der vorläufigen Füllhöhe entsprechende Zustand der Sonde dann erreicht, wenn die erste Elektrode bzw. der diese Elektrode bildende erste Sondenabschnitt von dem flüssigen Füllgut im Behälter belegt ist. Die dritte Elektrode, die bevorzugt von einem die Sonde umschließenden Rückgasrohr gebildet ist, befindet sich in deutlichem Abstand oberhalb der zweiten Elektrode oder des Ansprechbereichs dieser Elektrode. Bevorzugt ist dieses Rückgasrohr dann so ausgebildet, daß es beim Füllen eines Behälters ebenfalls in diesen Behälter hineinreicht, allerdings mit einer im Vergleich zur Sonde sehr viel kürzeren Länge.
  • Mit einem Steuersignal, welches von dem der vorläufigen Füllhöhe entsprechenden Zustand der Sonde abgeleitet wird, können unterschiedlichste Funktionen gesteuert werden, beispielsweise eine Füllpause oder vorübergehende Unterbrechung des Füllvorgang oder eine Reduzierung der Füllgeschwindigkeit usw.
  • Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
  • Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Figuren an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Es zeigen:
  • Fig. 1
    in vereinfachter Darstellung und im Schnitt ein Füllelement mit einer erfindungsgemäßen Sondeneinrichtung;
    Figuren 2 und 3
    das Füllelement in einer Darstellung entsprechend der Fig. 1, jedoch bei Erreichen der vorläufigen Füllhöhe bzw. der Ansprechfüllhöhe;
    Fig. 4
    das elektrische Satzschaltbild der Sondeneinrichtung;
    Fig. 5
    den zeitlichen Verlauf der Spannung beim Ansprechen der Elektroden.
  • In den Figuren ist ein 1 ein Füllelement, welches in einer Vielzahl weiterer Füllelemente an einem umlaufenden Teil oder Rotor einer Füllmaschine zum Füllen von Flaschen 2 mit einem flüssigen Füllgut vorgesehen ist.
  • Das Füllelement 1 besteht im wesentlichen aus einem Gehäuse 3 mit dem üblichen Flüssigkeitskanal 4, in dem das Flüssigkeitsventil 5 vorgesehen ist und der an der Unterseite des Gehäuses 3 die ein Rückgasrohr 6 umschließende Abgabeöffnung 7 bildet, über die bei geöffnetem Flüssigkeitsventil 5 das flüssige Füllgut der in Dichtlage mit dem Füllelement bzw. mit einem Dichtungselement 8 angeordneten Flasche 2 zufließt.
  • Das Rückgasrohr 6 ist an einem Ventilkörper 9 des Flüssigkeitsventils 5 vorgesehen, der (Ventilkörper) zusammen mit dem Rückgasrohr 6 zwischen einer angehobenen Offen-Stellung und einer abgesenkten Schließ-Stellung in Richtung der vertikalen Füllelementachse FA bewegbar ist.
  • Im Rückgasrohr 6 ist achsgleich mit der Füllelementachse FA eine die Füllhöhe bestimmende elektrische Sonde 10 angeordnet, die über das untere, offene Ende des Rückgasrohres 6 vorsteht. Zwischen der Außenfläche dieser Sonde und der Innenfläche des Rückgasrohres 6 ist der Rückgaskanal gebildet.
  • Die stabförmige und bei der dargestellten Ausführungsform über ihre gesamte Länge einen gleichbleibenden kreiszylinderförmigen Außenquerschnitt aufweisende Sonde 10 besitzt einen unteren, das untere Ende bzw. die Sondenspitze bildenden Sondenabschnitt 11, der in Richtung der Achse FA eine vorgegebene axiale Länge aufweist und an seiner Außenfläche eine freiliegende elektrisch leitende Fläche bzw. Elektrode E1 bildet. An den Sondenabschnitt 11 schließt sich nach oben ein Sondenabschnitt 12 an, der als Isolator ausgebildet ist und den Abschnitt 11 von einem sich an der Oberseite des Abschnittes 12 anschließenden stabförmigen Abschnitt 13 elektrisch trennt, welcher den größten Teil der Länge der Sonde 10 ausmacht, d.h. den eigentlichen Sondenkörper bildet und an seiner Außenfläche wiederum als freiliegende, elektrisch leitende Elektrode E2 ausgebildet ist.
  • Der Sondenabschnitt 13 steht über die offene Unterseite des Rückgasrohres 6 vor und erstreckt sich auch durch das Rückgasrohr im Inneren des Füllelementes 1 an einen oberen Bereich dieses Füllelementes, an dem auch die in den Figuren 1 - 3 nicht dargestellten elektrischen Anschlüsse für die Sonde 10 vorgesehen sind.
  • Bei dem Füllelement 1 bildet auch das Rückgasrohr 6 zumindest an seinem unteren, offenen Ende eine freiliegende Elektrode E3. Bei der dargestellten Ausführungsform ist für diesen Zweck das Rückgasrohr 6 insgesamt aus einem elektrisch leitenden Material (Metall) hergestellt.
  • Die Fig. 4 zeigt das Blockschaltbild der die Sonde aufweisenden Schaltungsanordnung bzw. Sondensteuerung. Wie dargestellt ist, sind das Rückgasrohr 6 sowie der Sondenabschnitt 13 bzw. die von diesen Elementen gebildeten Elektroden jeweils mit der elektrischen Masse (Ground) der Füllmaschine verbunden, an die (Masse) auch der eine Anschluß einer Meßspannungsquelle 14 eine Auswert- und Meßelektronik 15 angeschlossen ist.
  • Bei der dargestellten Ausführungsform, bei der die Auswert- und Meßelektronik 15 für jedes Füllelement 1 jeweils gesondert vorgesehen ist, ist die eine konstante Meßspannung liefernde Spannungsquelle 14 ein Festspannungsregler, der mit seinem Eingang an eine nicht dargestellte, für sämtliche Füllelemente 1 gemeinsame Gleichspannungsversorgung angeschlossen ist und an seinem Ausgang die Meßspannung liefert. Der Ausgang der Spannungsquelle 14 ist über einen einstellbaren Meßwiderstand 16' und eine elektrische Verbindungsleitung 17 mit dem die untere Sondenspitze bildenden Sondenabschnitt 11 elektrisch verbunden, wobei die elektrische Verbindung 17 innerhalb der Sonde 10 von einem Leiter 18 gebildet ist, der sich im Inneren der Sonde 10 ausgehend vom Sondenabschnitt 11 durch die Sondenabschnitte 12 und 13 nach oben erstreckt und an den dann ein die elektrische Verbindung 17 außerhalb der Sonde 10 bildendes Kabel angeschlossen ist. Für den Sondenabschnitt 13 und das Rückgasrohr 6 bzw. für die von diesen Komponenten gebildeten Elektroden sind besondere Anschlüsse dann nicht erforderlich, wenn diese Komponenten an elektrisch leitenden Teilen des Füllelementes 1 gehalten sind und diese Teile mit der elektrischen Masse der Füllmaschine in Verbindung stehen.
  • Die Auswert- und Meßelektronik 15 weist weiterhin einen Meßschaltkreis 16 auf, der mit seinen beiden Anschlüssen parallel zur Serienschaltung des Ausgangs der Spannungsquelle 14 und des Meßwiderstandes 16' liegt, d.h. mit ihrem einen Anschluß über die elektrische Verbindung 17 ebenfalls an den Sondenabschnitt 11 bzw. an die dortige Elektrode E1 angeschlossen und mit ihrem anderen Anschluß mit der Schaltungsmasse verbunden ist.
  • Grundsätzlich ist es auch möglich, anstelle einer Gleichspannung für die Meßspannung eine Wechsel- oder Impulsspannung vorzusehen, wobei auch hier wiederum durch einen Schaltkreis oder Regler gewährleistet ist, daß am Ausgang einer Meßspannungsquelle die betreffende Meßspannung mit einer konstanten Amplitude zur Verfügung steht.
  • In den Figuren 1 - 3 ist jeweils links von der Achse FA der geschlossene Zustand und rechts von dieser Achse der geöffnete Zustand des Flüssigkeitsventils 5 dargestellt.
  • Die Figuren 2 und 3 zeigen das Füllen der Flasche 2, die mit ihrer Flaschenmündung 2' gegen eine Dichtung 19 einer Zentriertulpe 20 angepreßt ist, wobei die Dichtung 19 ihrerseits dicht gegen das an der Unterseite des Gehäuses 3 vorgesehene Dichtungselement anliegt, sich die Flasche 2 also in Dichtlage mit dem Füllelement 1 befindet.
  • Wie die Figuren 2 und 3 weiterhin zeigen, bildet das der Flasche 2 bei geöffnetem Flüssigkeitsventil 5 über die Abgabeöffnung 7 zufließende Füllgut eine Strömung, die im wesentlichen entlang der Innenfläche der Flasche 2 bzw. des Flaschenhalses verläuft und in den Figuren 2 und 3 mit 22 bezeichnet ist. Diese Strömung 22 berührt zwangsläufig auch das Rückgasrohr 6 bzw. die von diesem Rückgasrohr gebildete Elektrode E3.
  • Befindet sich der Spiegel S des flüssigen Füllgutes 21 in der Flasche 2 unterhalb des Sondenabschnittes 11 bzw. der Elektrode E1, so liegt an den Eingängen des Meßschaltkreises 16 eine Spannung an, die bei hochohmigem Eingang des Meßschaltkreises 16 im wesentlichen der Leerlaufspannung der Spannungsquelle 14 entspricht und in der Fig. 5 mit U1 bezeichnet ist.
  • Erreicht beim weiteren Füllen der Flasche 2 der Spiegel S des Füllgutes 21 zum Zeitpunkt t1 die Elektrode E1, d.h. taucht der Sondenabschnitt 11 zunehmend in das Füllgut 21 ein, so bildet der Meßwiderstand 16' und der Widerstand, den das flüssige Füllgut 21 im Bereich der Strömung 22 bzw. zwischen den Elektroden E1 und E3 aufweist, einen Spannungsteiler mit der Folge, daß die Spannung am Eingang des Meßschaltkreises absinkt und schließlich bei ausreichender Belegung der vom Sondenabschnitt 11 gebildeten Elektrode E1 einen Spannungswert aufweist, der in der Fig. 5 mit U2 bezeichnet ist. Der vom Füllgut gebildete elektrische Widerstand des vorgenannten Spannungsteilers ist dann im wesentlichen von dem Abstand bestimmt, den die Elektroden E1 und E2 aufweisen, sowie auch von der spezifischen Leitfähigkeit des flüssigen Füllgutes und der Intensität der Strömung 22.
  • Die vorläufige Füllhöhe, bei der der Spiegel S den Unteren Sondenabschnitt 11 erreicht und bei der der stufenförmige Abfall DU 1-2 der Spannung an den Eingängen des Meßschaltkreises 16 von U1 auf U2 eintritt, ist in der Fig. 2 mit L1 bezeichnet.
  • Erreicht der Spiegel S schließlich den unteren Bereich des Sonnenabschnittes 13 bzw. die Elektrode E2, so reduziert sich hierdurch der von dem flüssigen Füllgut 21 gebildete und zwischen dem Sondenabschnitt 11 und der Maschinenmasse liegende Widerstand, und zwar insbesondere dadurch, daß der für diesen Flüssigkeitswiderstand maßgebliche effektive Abstand zwischen dem Sondenabschnitt 11 und dem Sondenabschnitt 13 bzw. zwischen den Elektroden E1 und E2 nur noch durch die relativ kurze Länge des Sondenabschnittes 12 bestimmt ist und darüberhinaus auch der für den elektrischen Flüssigkeitswiderstand maßgebliche Querschnitt im wesentlichen durch den gesamten Innenquerschnitt bestimmt ist, den die Flasche 2 dort aufweist, wo sich der untere Bereich des Sondenabschnitt 13 befindet. Durch die Reduzierung des elektrischen Flüssigkeitswiderstandes ergibt sich beim Ansprechen des Sondenabschnittes 13 zum Zeitpunkt t2 ein nochmaliger stufenförmiger Abfall DU 2-3 der an den Eingängen des Meßschaltkreises 16 anliegenden Spannung von der, Spannung U2 auf den Spannungswert U3.
  • Durch entsprechende Einstellung des Meßwiderstandes 16' kann bei entsprechender Wahl auch der axialen Länge des Sondenabschnittes 12 erreicht werden, daß die beiden Spannungsabfälle DU 1-2 und DU 2-3 in etwa gleich groß sind, auf jeden Fall so deutlich ausgeprägt sind, daß in Abhängigkeit von diesen Spannungsabfällen der Meßschaltkreis 16 an Meßleitungen 23 spezielle Steuersignale liefern kann.
  • Die Füllhöhe, bei der am Zeit t2 der Sondenabschnitt 13 anspricht und die an dem Meßschaltkreis 16 anliegende Spannung auf U3 abgefallen ist, ist in der Fig. 3 mit L2 bezeichnet und entspricht einer Ansprechfüllhöhe, bei der dann das Schließen des Flüssigkeitsventils 5 eingeleitet wird.
  • Mit der Sondensteuerung ist beispielsweise folgende Steuerung des Füllelementes 1 möglich. So kann beispielsweise dann, wenn zum Zeitpunt t1 die Spannung vom Wert U1 auf den Wert U2 abgefallen ist, eine Füllpause eingelegt werden, d.h. hierfür das Flüssigkeitsventil für eine bestimmte, beispielsweise von einem Zeitglied oder Timer vorgegebene Zeitdauer geschlossen werden, oder aber es kann von einer höheren auf eine niedrigere Füllgeschwindigkeit umgeschaltet werden.
  • Weiterhin ist es auch möglich, diese Vorgänge (Füllpause oder Umschalten von einer höheren Füllgeschwindigkeit auf eine niedrigere Füllgeschwindigkeit) zeitverzögert einzuleiten, um so eine zusätzliche Anpassung an unterschiedliche Produkte, Flaschen, Formen usw. zu ermöglichen.
  • Beim Ansprechen des Sondenabschnittes 13, d.h. beim weiteren Abfall der Spannung U auf den Wert U3 zum Zeitpunkt t2, wird dann mit dem vom Meßschaltkreis 16 gelieferten Steuersignal das Schließen des Flüssigkeitsventils 5 veranlaßt. Auch dies kann wiederum zur Korrektur der Füllhöhe zeitlich verzögert erfolgen.
  • Die Meßspannung ist bevorzugt eine Wechsel- oder Impulsspannung. Hierbei ergibt sich die gleiche, in der Fig. 5 wiedergegebene Abhängigkeit der Spannung am Eingang des Meßschaltkreises 16, wobei die Spannungen U1 - U3 jeweils die Amplituden der anliegenden Spannung sind. Der Meßschaltkreis 16 besitzt eine Gleichrichterschaltung, die die jeweils anliegende Spannung für die weitere Verarbeitung und Auswertung gleichrichtet.
  • Die Länge L2, mit der der untere Bereich des Sondenabschnittes 11 beim Füllen der Flasche 2 in diese hineinreicht, ist für die jeweilige Flaschenform möglichst optimal gewählt und kann beispielsweise durch Austausch der Sonde 10 und/oder durch axiale Verstellung dieser Sonde optimal eingestellt werden.
  • Grundsätzlich besteht auch die Möglichkeit, die Sonde 10 so auszubilden, daß für die Herstellung von Sonden unterschiedlicher Länge standartisierte Sondenteile sowie Sondenteile unterschiedlicher Länge verwendet werden. Hierfür ist beispielsweise der Sondenabschnitt 13 so ausgeführt, daß er aus einem oberen, längeren Sondenteilabschnitt 13' besteht, an dem dann ein Sondenteil 10' beispielsweise durch Anschrauben befestigt werden kann, welches neben einem unmittelbar mit dem Teilabschnitt 13' befestigbaren und dem Sondenabschnitt 13 zuzurechnenden Teil 13'' auch die Sondenabschnitte 11 und 12 aufweist, wobei die wahlweise verwendbaren Sondenteile 10' dann eine unterschiedliche axiale Länge für das Teil 13'' und/oder den Sondenabschnitt 11 und/oder den Sondenabschnitt 12 aufweisen.
  • Bei der vorstehend beschriebenen Ausführungsform wurde davon ausgegangen, daß jedem Füllelement 1 eine eigene Auswert- und Meßelektronik 15 zugeordnet ist. Grundsätzlich ist es aber auch möglich, daß jeweils für eine Gruppe, die eine vorgegebene Anzahl von Füllelementen 1 umfaßt, eine gemeinsame Auswert-und Meßelektronik 15 vorgesehen ist.
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    Füllelement
    2
    Flasche
    2'
    Flaschemündung
    3
    Gehäuse
    4
    Flüssigkeitskanal
    5
    Flüssigkeitsventil
    6
    Rückgasrohr
    7
    Abgabeöffnung
    8
    Dichtungselement
    9
    Ventilkörper
    10
    Sonde
    10'
    Sondenteil
    11, 12, 13
    Sondenabschnitt
    13', 13''
    Teilabschnitt
    14
    Spannungsquelle
    15
    Auswert- und Meßelektronik
    16
    Meßschaltkreis
    16'
    Meßwiderstand
    17
    elektrische Verbindung
    18
    Leiter
    19
    Dichtung
    20
    Zentriertulpe
    21
    Füllgut
    22
    Füllgutströmung
    23
    Steuerleitung

Claims (8)

  1. Füllsystem zum Abfüllen eines flüssigen Füllgutes in Flaschen (2), Dosen oder dergl. Behälter, mit wenigstens einem Füllelement (1), welches wenigstens ein den Füllgutzulauf während einer Füllphase steuerndes und in einem Flüssigkeitsweg angeordnetes Flüssigkeitsventil (5) sowie wenigstens eine Sonde (10) aufweist, die zumindest während der Füllphase mit einer vorgegebenen Länge über die Unterseite des Füllelementes (1) vorsteht und in das Innere des Behälters (2) hineinreicht, wobei die Sonde (10) einen unteren, die Sondenspitze sowie eine erste Elektrode (E1) bildenden ersten Sondenabschnitt (11) sowie einen zweiten, in Achsrichtung (FA) der Sonde (10) darüberliegenden Sondenabschnitt (13) aufweist, der eine zweite Elektrode (E2) bildet und durch einen dritten, als Isolator ausgeführten Sondenabschnitt (12) von dem ersten Sondenabschnitt (11) getrennt ist, sowie mit einer Auswert- und Steuerelektronik (15), die mit einem, wenigstens zwei Anschlüsse aufweisenden Meß- oder Signaleingang parallel zu einer zwischen der ersten und zweiten Elektrode (E1, E2) gebildeten Elektrodenstrecke liegt und ein die Beendigung des Flüssigkeitszulaufs veranlassendes Signal dann liefert, wenn bei einer Ansprechfüllhöhe im Behälter die Elektrodenstrecke zwischen der ersten und zweiten Elektrode (E1, E2) von dem flüssigen Füllgut überbrückt ist und somit die Sonde (10) von einem hochohmigen ersten Zustand in einen durch den elektrischen Widerstand des Füllgutes zwischen der ersten und zweiten Elektrode (E1, E2) bestimmten niederohmigen zweiten Zustand übergegangen ist, dadurch gekennzeichnet, daß am Füllelement (1) wenigstens eine dritte Elektrode (E3) vorgesehen ist, die im Flüssigkeitsweg des flüssigen Füllgutes angeordnet ist und mit der zweiten Elektrode (E2) an einem gemeinsamen Anschluß der Steuer-Auswert-Elektronik (15) liegt, so daß parallel zu der von der zweiten Elektrode (E2) und der ersten Elektrode (E1) gebildeten Elektrodenstrecke eine von der dritten Elektrode (E3) und der ersten Elektrode (E1) gebildete Elektrodenstrecke angeordnet ist und dann, wenn die erste Elektrode (E1) bei einer vorläufigen Füllhöhe vor Erreichen der Ansprechfüllhöhe vom flüssigen Füllgut belegt wird, die Sonde (10) einen dritten, durch den elektrischen Widerstand des Füllgutes zwischen der dritten und ersten Elektrode (E3, E1) bestimmten niederohmigen Zustand einnimmt, der der vorläufigen Füllhöhe entspricht und unterschiedlich vom ersten und zweiten Zustand ist, und daß die Steuer- und Auswertelektronik (15) einen Meß-oder Auswert-Schaltkreis (16) aufweist, der die unterschiedlichen, der vorläufigen Füllhöhe und der Ansprechfüllhöhe entsprechenden Sondenwiderstände erfaßt und aus diesen ein der vorläufigen Füllhöhe entsprechendes Steuersignal sowie ein der Ansprechfüllhöhe entsprechendes Steuersignal liefert.
  2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Parallelschaltung der Elektrodenstrecken Bestandteil einer mit einer Meßspannung beaufschlagten Spannungsteileranordnung ist, die an ihrem Ausgang ein in der Spannung oder Amplitude für jeden Zustand der Sonde (10) unterschiedliches Ausgangssignal (U1, U2, U3) liefert.
  3. System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßspannung eine Gleichspannung ist.
  4. System nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßspannung eine Wechselspannung oder eine Impulsspannung ist.
  5. System nach einem der Ansprüche 2 - 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Parallelschaltung der Elektrodenstrecken vorzugsweise über wenigstens eine Serien-Impedanz (15) mit den Anschlüssen einer die Meßspannung liefernden Spannungsquelle (14) verbunden ist, und daß der Meß- und Auswert-Schaltkreis (16) mit zwei einen Meßeingang bildenden Anschlüssen parallel zu den Elektrodenstrecken liegt.
  6. System nach einem der Ansprüche 1 - 5, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite und dritte Elektrode (E2, E3) mit der elektrischen Masse des Systems verbunden sind, die auch einen Anschluß der Steuer- und Auswert-Elektronik (15) bildet.
  7. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die die Elektrodenstrecken aufweisende Spännungsteileranordnung derart ausgebildet ist, daß im hochohmigen ersten Zustand eine erste Ausgangsspannung (U1), nach Erreichen der vorläufigen Füllhöhe (L1) eine zweite, gegenüber der ersten kleinere Ausgangsspannung (U2) und nach Erreichen der Ansprechfüllhöhe (L2) eine dritte, gegenüber der zweiten kleinere Ausgangsspannung (U3) anliegen.
  8. System nach einem dar Ansprüche 1 - 7, dadurch gekennzeichnet, daß bei mehreren Füllelementen für jedes Füllelement (1) oder für eine Gruppe von Füllelementen jeweils eine Steuer- und Auswert-Elektronik vorgesehen ist.
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