EP0700830A1 - Method for precise filling of highly viscous liquids - Google Patents

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EP0700830A1
EP0700830A1 EP94114282A EP94114282A EP0700830A1 EP 0700830 A1 EP0700830 A1 EP 0700830A1 EP 94114282 A EP94114282 A EP 94114282A EP 94114282 A EP94114282 A EP 94114282A EP 0700830 A1 EP0700830 A1 EP 0700830A1
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EP
European Patent Office
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filling
honey
section
highly viscous
time
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP94114282A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Holger Ermes
Roland Frass
Wolfgang Stepanow
Original Assignee
STEPANOW WOLFGANG ERMES HOLGER
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Publication date
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65BMACHINES, APPARATUS OR DEVICES FOR, OR METHODS OF, PACKAGING ARTICLES OR MATERIALS; UNPACKING
    • B65B3/00Packaging plastic material, semiliquids, liquids or mixed solids and liquids, in individual containers or receptacles, e.g. bags, sacks, boxes, cartons, cans, or jars
    • B65B3/26Methods or devices for controlling the quantity of the material fed or filled
    • B65B3/28Methods or devices for controlling the quantity of the material fed or filled by weighing

Definitions

  • the invention relates to the filling of liquids and, in particular, to the calibration-accurate filling of highly inhomogeneous liquids which also have a consistency from batch to batch over a wide range, such as honey.
  • honey can only be weighed and portioned with calibration accuracy if the honey accumulates with a viscosity that allows treatment at all, for example as with other liquids such as water, beer, milk and the like.
  • honey cannot be assumed be that conditions prevail before the weighing process, which lead to reproducible measurement results.
  • Honey can be in the form of a liquid whose rheological properties approximate those of milk.
  • honey can also be supplied with such a viscous consistency that it has assumed an almost solid or crystalline state, at least in part. This makes handling honey very difficult.
  • a larger amount of temperature and flow influences must be taken into account. The conditions at the beginning of a filling process can differ fundamentally from those that exist in the course of the filling process or at the end.
  • the object of the present invention is to create a relatively simple device for weighing out smaller portions (in particular honey), with the aid of which the peculiar behavior of the liquid can be taken into account by simple and clear processes.
  • the procedure according to the invention is such that, before the start of a series of measurements or, in particular, before the start of each individual measuring process, honey is passed through a line with a known cross section into a filling container which rests on a scale which is immediately adjacent Weight measurement.
  • the procedure here can be such that honey is passed from the container for a fixed period of time (for example 0.2 seconds) into a glass, a certain flow cross section (for example 2.5 cm 2) being present. After this period there the scales the amount actually dispensed and a process computer calculates the amount of time it takes to reach the desired dispensing amount under the prevailing conditions.
  • the process computer calculates a different pair of values of time and cross section, for example a larger cross section is selected in order to shorten the filling time.
  • the device carries out a method according to the invention which is completely independent of the consistency of the filled material. When filling honey, it is therefore completely irrelevant whether the viscosity changes during the work process or not. According to the invention, a "viscosity measurement" can be carried out virtually before each individual filling operation and a specific delivery quantity can thus be precisely calibrated. Experience has shown, however, that a single "viscosity measurement" of this kind is sufficient for filling 20 l of honey in 500 g jars before the first filling process.
  • 10 denotes an electronic balance that has a weighing plate 11 on which a vessel 12 is located.
  • weighing plate 11 on which a vessel 12 is located.
  • Such scales with digital display and electronic control outputs are commercially available.
  • the scale 10 is located on a foot 13, which can be placed on a table with a flat surface.
  • a stand 14 protrudes upward from the foot 13 and a tube 15 is fastened to its upper end. It is a tube with a diameter of 40 or 50 mm.
  • the arrow shown on the left indicates that tube 15 is in some way connected to a honey dispenser.
  • a rotary slide valve or valve part 18 which can be pivoted back and forth via a linkage 17, as is indicated by the arrow in FIG. 2.
  • the linkage 17 is connected to a corresponding drive or rotary converter 16, which in turn is controlled via the control output of the scale 10. With 20 the pipe outlet of the pipe 15 is designated.
  • the tare weight of the container 12 is first measured and the display of the scale is then reset to "0".
  • the desired setpoint of the delivery quantity is then set and the delivery process is started by pressing a start button on the scale 10.
  • the drive 16 is actuated so that the valve part 18 performs a pivoting movement in order to open the pipe outlet 20. Now honey can emerge from the tube 15 and flow into the container 12.
  • the valve part 18 is not pivoted into the fully open position but into a middle position, and the outlet cross section 20 remains open for a predetermined period of time, for example 0.2 seconds.
  • the scale determines the amount that has been dispensed into the container 12 and uses this to calculate how long the outlet cross section 20 must be opened again or whether the cross section should be opened further or less. After this calculation, which takes only fractions of a second, the rotary valve 18 is opened again via the rotary converter 16 and kept open for as long as the pre-calculation has shown this. After the opening cross section 20 has been closed, the scale 10 can then display the amount of honey finally filled and the measuring or opening process is ended.
  • the electronics themselves are without parameters, they cannot know the viscosity of the honey to be filled. It is therefore advisable to carry out the first opening process of the tube outlet described above very briefly, so that even when the honey is in a very thin consistency, the filling container 12 cannot overflow. From the first measurement, namely the weight delivered within a certain period of time with the outlet cross section open in a certain way, the advance calculation for the subsequent filling processes can then be calculated.

Abstract

The method involves dispensing the liq. from a large tank into several smaller vessels using a controlled delivery valve (18) and an electronic scale (10). The valve is opened for a predetermined period and flow degree, and the filling time necessary is calculated for an optimum free cross-section. The calculated time is used to control further operation.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf das Abfüllen von Flüssigkeiten und insbesondere auf das eichgenaue Abfüllen in sich stark inhomogener Flüssigkeiten, die sich außerdem noch in ihrer Konsistenz von Charge zu Charge über einen weiten Bereich erstrecken, wie beispielsweise Honig.The invention relates to the filling of liquids and, in particular, to the calibration-accurate filling of highly inhomogeneous liquids which also have a consistency from batch to batch over a wide range, such as honey.

Kleinere Portionen von Honig können nur dann eichgenau abgewogen und portioniert werden, wenn der Honig mit einer Viskosität anfällt, die eine Behandlung überhaupt zuläßt, also etwa wie bei anderen Flüssigkeiten, wie Wasser, Bier, Milch und dgl. Jedoch kann bei Honig nicht davon ausgegangen werden, daß vor dem Wiegevorgang Bedingungen herrschen, die zu reproduzierbaren Meßergebnissen führen. Honig kann in Form einer Flüssigkeit vorliegen, die in ihren rheologischen Eigenschaften denjenigen von Milch nahekommt. Andererseits kann Honig auch mit einer solch zähen Konsistenz angeliefert werden, so daß er nahezu einen festen Zustand oder kristallinen Zustand - wenigstens teilweise - eingenommen hat. Dies macht die Handhabung von Honig sehr schwierig. Es kommt noch hinzu, daß bei dem Abfüllen kleinerer Portionen von Honig aus einem Behälter eine größere Menge Temperatur- und Strömungseinflüsse zu berücksichtigen ist. Die Verhältnisse zu Beginn eines Abfüllvorganges können sich grundlegend von denjenigen unterscheiden, die im Laufe des Abfüllvorganges oder am Ende vorliegen.Smaller portions of honey can only be weighed and portioned with calibration accuracy if the honey accumulates with a viscosity that allows treatment at all, for example as with other liquids such as water, beer, milk and the like. However, honey cannot be assumed be that conditions prevail before the weighing process, which lead to reproducible measurement results. Honey can be in the form of a liquid whose rheological properties approximate those of milk. On the other hand, honey can also be supplied with such a viscous consistency that it has assumed an almost solid or crystalline state, at least in part. This makes handling honey very difficult. In addition, when filling smaller portions of honey from a container, a larger amount of temperature and flow influences must be taken into account. The conditions at the beginning of a filling process can differ fundamentally from those that exist in the course of the filling process or at the end.

Es ist bekannt, bei Flüssigkeiten den Vorgang des Dosierens oder Abfüllens in Abhängigkeit von der Zeit zu gestalten. D.h. hier wird der Abfüllvorgang über die Zeitdauer gesteuert, die erforderlich ist, um eine bestimmte Menge in ein entsprechendes Gefäß abzugeben. Es liegt auf der Hand, daß ein derartiges Dosieren nur bei Flüssigkeiten möglich ist, bei denen die Viskosität bzw. die Fließgeschwindigkeit einerseits bekannt ist und andererseits im Laufe des Abfüllvorganges sich nicht mehr verändert. Wie bereits ausgeführt, kann bei Honig nicht von diesen Prämissen ausgegangen werden. Wenn man also Honig zeitabhängig dosieren wollte, so müßten nicht nur vor Beginn eines Abfüllvorganges, sondern auch im Verlauf desselben Viskositäts- oder Strömungsgeschwindigkeitsmessen durchgeführt werden. Ein für die Praxis brauchbares Verfahren zum Messen der Viskosität bzw. der Strömungsgeschwindigkeit für Honig ist jedoch nicht bekannt.It is known to design the dosing or filling process as a function of time for liquids. Ie here the filling process is controlled over the period of time required to in a certain amount dispense an appropriate vessel. It is obvious that such dosing is only possible with liquids in which the viscosity or the flow rate is known on the one hand and on the other hand no longer changes in the course of the filling process. As already stated, these premises cannot be assumed for honey. If one wanted to dose honey depending on the time, then not only before the start of a filling process, but also in the course of the same viscosity or flow rate measurement. However, a method for measuring the viscosity or the flow rate for honey that is useful in practice is not known.

Bei der vorliegenden Erfindung geht es darum, ein relativ einfach aufgebautes Gerät zum Auswiegen kleinerer Portionen (insbesondere von Honig) zu schaffen, mit dessen Hilfe durch einfache und übersichtliche Vorgänge das eigentümliche Verhalten der Flüssigkeit berücksichtigt werden kann.The object of the present invention is to create a relatively simple device for weighing out smaller portions (in particular honey), with the aid of which the peculiar behavior of the liquid can be taken into account by simple and clear processes.

Erreicht wird dies durch die im Anspruch angegebenen Merkmale.This is achieved by the features specified in the claim.

Beim Einsatz der Wiegevorrichtung wird gemäß der Erfindung so vorgegangen, daß vor Beginn einer Meßreihe oder insbesondere vor Beginn jedes einzelnen Meßvorganges für eine bestimmte Zeitdauer durch eine Leitung mit bekanntem Querschnitt Honig hindurch in einen Abfüllbehälter hineingeleitet wird, welcher auf einer Waage ruht, die eine unmittelbare Gewichtsmessung durchführt. Hierbei kann so vorgegangen werden, daß aus dem Behälter für eine feste Zeitspanne (beispielsweise 0,2 Sekunden) Honig in ein Glas geleitet wird, wobei ein bestimmter Strömungsquerschnitt (beispielsweise 2,5 cm²) vorliegt. Nach Ablauf dieser Zeitspanne gibt die Waage die tatsächlich abgegebene Menge an und ein Prozeßrechner berechnet diejenige Zeitspanne, die erforderlich ist, unter den herrschenden Bedingungen die gewünschte Abgabemenge zu erreichen.When using the weighing device, the procedure according to the invention is such that, before the start of a series of measurements or, in particular, before the start of each individual measuring process, honey is passed through a line with a known cross section into a filling container which rests on a scale which is immediately adjacent Weight measurement. The procedure here can be such that honey is passed from the container for a fixed period of time (for example 0.2 seconds) into a glass, a certain flow cross section (for example 2.5 cm 2) being present. After this period there the scales the amount actually dispensed and a process computer calculates the amount of time it takes to reach the desired dispensing amount under the prevailing conditions.

Denkbar ist auch, daß der Prozeßrechner ein anderes Paar von Werten Zeit und Querschnitt berechnet, beispielsweise wird ein größerer Querschnitt gewählt, um dadurch die Abfüllzeit zu verkürzen. In jedem Fall führt das Gerät erfindungsgemäß ein Verfahren durch, das vollkommen unabhängig ist von der Konsistenz des abgefüllten Materials. Beim Abfüllen von Honig ist es daher vollkommen unbeachtlich, ob sich nun die Viskosität im Laufe des Arbeitsvorganges verändert oder nicht. Gemäß der Erfindung kann vor jedem einzelnen Abfüllvorgang quasi eine "Viskositätsmessung" durchgeführt werden und dadurch eichgenau eine bestimmte Abgabemenge eingehalten werden. Erfahrungsgemäß genügt jedoch für die Abfüllung von 20 l Honig in Gläser a 500 g eine einzige derartige "Viskositätsmessung" vor dem ersten Abfüllvorgang.It is also conceivable that the process computer calculates a different pair of values of time and cross section, for example a larger cross section is selected in order to shorten the filling time. In any case, the device carries out a method according to the invention which is completely independent of the consistency of the filled material. When filling honey, it is therefore completely irrelevant whether the viscosity changes during the work process or not. According to the invention, a "viscosity measurement" can be carried out virtually before each individual filling operation and a specific delivery quantity can thus be precisely calibrated. Experience has shown, however, that a single "viscosity measurement" of this kind is sufficient for filling 20 l of honey in 500 g jars before the first filling process.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung beispielsweise erläutert.

Fig. 1
zeigt eine schematische Seitenansicht einer Abfüllvorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung.
Fig. 2
zeigt eine Vorderansicht des Auslaufs der Vorrichtung nach Fig. 1.
The invention is explained below with reference to the drawing, for example.
Fig. 1
shows a schematic side view of a filling device for performing the method according to the invention.
Fig. 2
shows a front view of the outlet of the device according to FIG. 1.

In der Fig. 1 ist mit 10 eine elektronische Waage bezeichnet, die einen Waageteller 11 aufweist, auf welchen sich ein Gefäß 12 befindet. Derartige Waagen mit digitaler Anzeige und elektronischen Steuerausgängen sind im Handel erhältlich.In FIG. 1, 10 denotes an electronic balance that has a weighing plate 11 on which a vessel 12 is located. Such scales with digital display and electronic control outputs are commercially available.

Die Waage 10 befindet sich auf einem Fuß 13, der auf einen Tisch mit ebener Fläche gesetzt werden kann. Von dem Fuß 13 steht ein Ständer 14 nach oben vor, an dessem oberen Ende ein Rohr 15 befestigt ist. Es handelt sich hierbei um ein Rohr mit 40 oder 50 mm Durchmesser. Der links gezeigte Pfeil deutet an, daß das Rohr 15 in irgendeiner Weise mit einem Abgabebehälter für Honig verbunden ist.The scale 10 is located on a foot 13, which can be placed on a table with a flat surface. A stand 14 protrudes upward from the foot 13 and a tube 15 is fastened to its upper end. It is a tube with a diameter of 40 or 50 mm. The arrow shown on the left indicates that tube 15 is in some way connected to a honey dispenser.

Am unteren Ende des Rohres 15 befindet sich ein Drehschieber oder Ventilteil 18, der über ein Gestänge 17 hin- und herverschwenkbar ist, wie dies durch den Pfeil in Fig. 2 angedeutet ist. Das Gestänge 17 ist mit einem entsprechenden Antrieb oder Drehwandler 16 verbunden, der seinerseits über den Steuerausgang der Waage 10 gesteuert wird. Mit 20 ist der Rohrauslauf des Rohres 15 bezeichnet.At the lower end of the tube 15 there is a rotary slide valve or valve part 18 which can be pivoted back and forth via a linkage 17, as is indicated by the arrow in FIG. 2. The linkage 17 is connected to a corresponding drive or rotary converter 16, which in turn is controlled via the control output of the scale 10. With 20 the pipe outlet of the pipe 15 is designated.

Soll die gezeigte Vorrichtung eingesetzt werden, so wird zunächst einmal das Tara-Gewicht des Behälters 12 ausgemessen und die Anzeige der Waage danach auf "0" zurückgestellt. Sodann wird der gewünschte Sollwert der Abgabemenge eingestellt und der Abgabevorgang wird durch Drücken eines Startknopfes an der Waage 10 gestartet. Hierdurch wird der Antrieb 16 betätigt, so daß der Ventilteil 18 eine Schwenkbewegung zwecks Öffnung des Rohrauslaufes 20 durchführt. Nunmehr kann Honig aus dem Rohr 15 austreten und in den Behälter 12 hineinfließen.If the device shown is to be used, the tare weight of the container 12 is first measured and the display of the scale is then reset to "0". The desired setpoint of the delivery quantity is then set and the delivery process is started by pressing a start button on the scale 10. As a result, the drive 16 is actuated so that the valve part 18 performs a pivoting movement in order to open the pipe outlet 20. Now honey can emerge from the tube 15 and flow into the container 12.

Der Ventilteil 18 wird jedoch nicht in die vollständig geöffnete Stellung sondern in eine mittlere Stellung geschwenkt, und für eine fest vorgegebene Zeitspanne von beispielsweise 0,2 Sekunden bleibt der Austrittsquerschnitt 20 geöffnet. Die Waage ermittelt diejenige Menge, die in den Behälter 12 abgegeben worden ist und berechnet hieraus, wie lange erneut der Austrittsquerschnitt 20 geöffnet werden muß bzw. ob der Querschnitt weiter geöffnet oder weniger geöffnet werden sollte. Nach dieser Berechnung, die nur Bruchteile von Sekunden dauert, wird erneut der Drehschieber 18 über den Drehwandler 16 geöffnet und solange geöffnet gehalten, wie die Vorausberechnung dies ergeben hat. Nach dem Schließen des Öffnungsquerschnitts 20 kann dann die Waage 10 die endgültig abgefüllte Honigmenge anzeigen und der Meß- bzw. Öffnungsvorgang ist beendigt.However, the valve part 18 is not pivoted into the fully open position but into a middle position, and the outlet cross section 20 remains open for a predetermined period of time, for example 0.2 seconds. The scale determines the amount that has been dispensed into the container 12 and uses this to calculate how long the outlet cross section 20 must be opened again or whether the cross section should be opened further or less. After this calculation, which takes only fractions of a second, the rotary valve 18 is opened again via the rotary converter 16 and kept open for as long as the pre-calculation has shown this. After the opening cross section 20 has been closed, the scale 10 can then display the amount of honey finally filled and the measuring or opening process is ended.

Der zuvor geschilderte Vorgang könnte nun vor jedem weiteren Abfüllvorgang wiederholt werden. Es ist denkbar, daß man diesen Vorgang nur dann durchführt, wenn nach dem Beenden eines Abfüllvorgangs und dem Beginn des nächsten Vorgangs eine bestimmte Zeitspanne von beispielsweise 30 Sekunden überschritten worden ist. Auf diese Art und Weise kann man Temperatureinflüssen auf die Viskosität Rechnung tragen. Wird beispielsweise in dem nicht gezeigten Abgabebehälter für Honig Honig mit höherer Temperatur eingefüllt, so ist die Viskosität entsprechend gering. Erstreckt sich jedoch der Abfüllvorgang über eine längere Zeitspanne, so kühlt der Honig ab und die Viskosität steigt, so daß es von Vorteil ist, wenn entsprechend erneut ein Meßvorgang vor dem Abfüllen in die einzelnen Behälter durchgeführt wird.The process described above could now be repeated before each further filling process. It is conceivable that this process can only be carried out if, after the end of a filling process and the start of the next process, a certain period of time, for example 30 seconds, has been exceeded. In this way, temperature influences on the viscosity can be taken into account. If, for example, honey is filled into the dispensing container for honey, which is not shown, at a higher temperature, the viscosity is correspondingly low. However, if the filling process extends over a longer period of time, the honey cools down and the viscosity increases, so that it is advantageous if a corresponding measuring process is carried out again before filling into the individual containers.

Vor Beginn des ersten Meßvorganges ist die Elektronik selbst ohne Kenngrößen, sie kann nicht wissen, welche Viskosität der abzufüllende Honig hat. Es ist daher ratsam, den ersten oben geschilderten Öffnungsvorgang des Rohraustrittes sehr kurz durchzuführen, so daß selbst dann, wenn der Honig in sehr dünnflüssiger Konsistenz vorliegt, kein Überlaufen des Abfüllbehälters 12 eintreten kann. Aus der ersten Messung, nämlich des abgegebenen Gewichtes innerhalb einer bestimmten Zeitspanne bei in bestimmter Weise geöffnetem Austrittsquerschnitt, kann dann die Vorausberechnung für die nachfolgenden Abfüllvorgänge berechnet werden.Before the start of the first measuring process, the electronics themselves are without parameters, they cannot know the viscosity of the honey to be filled. It is therefore advisable to carry out the first opening process of the tube outlet described above very briefly, so that even when the honey is in a very thin consistency, the filling container 12 cannot overflow. From the first measurement, namely the weight delivered within a certain period of time with the outlet cross section open in a certain way, the advance calculation for the subsequent filling processes can then be calculated.

Claims (1)

Verfahren zum eichgenauen Abfüllen von hochviskosen Flüssigkeiten, insbesondere Honig, aus einem größeren Abgabebehälter in eine Mehrzahl kleinerer Gefäße und Mengen unter Verwendung eines gesteuerten Abgabeventils und einer elektronischen Waage, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Abfüllvorgang das Abgabeventil für eine vorgegebene Zeitspanne und einen vorgegebenen Strömungs- oder Öffnungsquerschnitt geöffnet wird und daß sodann aus diesen Werten die noch erforderliche Abfüllzeit bei einem optimierten Strömungs- oder Öffnungsquerschnitt errechnet und der weitere Abfüllvorgang diesen Werten entsprechend durchgeführt wird.Method for the precisely calibrating filling of highly viscous liquids, in particular honey, from a larger dispensing container into a plurality of smaller vessels and quantities using a controlled dispensing valve and an electronic balance, characterized in that the dispensing valve for a specified period of time and a specified flow before the filling process or opening cross-section is opened and then the filling time still required is calculated from these values with an optimized flow or opening cross-section and the further filling process is carried out in accordance with these values.
EP94114282A 1994-09-12 1994-09-12 Method for precise filling of highly viscous liquids Withdrawn EP0700830A1 (en)

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