EP1157257A1 - Verfahren und vorrichtung zur zeitgesteuerten dosierung von flüssigen produkten - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur zeitgesteuerten dosierung von flüssigen produkten

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Publication number
EP1157257A1
EP1157257A1 EP00909246A EP00909246A EP1157257A1 EP 1157257 A1 EP1157257 A1 EP 1157257A1 EP 00909246 A EP00909246 A EP 00909246A EP 00909246 A EP00909246 A EP 00909246A EP 1157257 A1 EP1157257 A1 EP 1157257A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
closure
product
filling tube
actuating elements
time
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP00909246A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Alfons ABELS RÜMPING
Hans Armbruster
Manfred Waldstädt
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.)
Tetra Laval Holdings and Finance SA
Original Assignee
Tetra Laval Holdings and Finance SA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tetra Laval Holdings and Finance SA filed Critical Tetra Laval Holdings and Finance SA
Publication of EP1157257A1 publication Critical patent/EP1157257A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F13/00—Apparatus for measuring by volume and delivering fluids or fluent solid materials, not provided for in the preceding groups
    • G01F13/006—Apparatus for measuring by volume and delivering fluids or fluent solid materials, not provided for in the preceding groups measuring volume in function of time

Definitions

  • the present invention relates to a method for time-controlled metering of liquid products with the aid of a feed device and a closure.
  • the present invention also relates to a metering device for the time-controlled metering of liquids with a fill tube, a fill tube closure and actuating elements for opening and closing the fill tube closure.
  • liquids can be dosed from a product reservoir via a connecting piece or a connecting line by opening a closure which separates the product reservoir from the container to be filled, during a certain time interval.
  • This very inexpensive method has the disadvantage that the metered amount obtained u. a. is influenced both by temperature-related changes in the viscosity of the product and by changes in the pressure of the product within the product reservoir or the connecting line.
  • the metering quantity is therefore usually controlled by means of a magnetically inductive flow meter.
  • this method has the disadvantage that it incurs considerably more costs.
  • the object of the present method is to minimize the effects of temperature-related changes in viscosity of the product on the cost-effective, time-controlled metering process, with at least equally good reproducibility of the metering quantity in comparison to the magnetically inductive flow meters.
  • the method achieves this object in that the product temperature is measured in the flow direction before the closure and the opening time of the closure is varied depending on the product temperature.
  • the filling quantities achieved are always subject to statistical fluctuations.
  • the variables variance and standard deviation known from the statistics are usually used as a measure of these fluctuations around an average filling quantity.
  • the advantages achieved by the invention are, in particular, that a drastic reduction in the standard deviation of the metered quantities achieved is achieved extremely inexpensively. Since the dosing quantity also depends on the pressure of the product, it is beneficial to keep the hydrostatic liquid pressure of the product constant. This can be made possible, for example, by a constant fill level of the product in the reservoir.
  • the dosing quantity can be adjusted even more precisely if the exact opening time is determined with the aid of a mathematical function approximating the empirically determined dependence of the filling quantity on the product temperature. This is possible, for example, by determining an average metered quantity for a given fixed opening time at different product temperatures. A simple calculation then provides the product throughput, i.e. the amount of liquid filled per time during the opening of the closure. The opening time of the closure required for the desired filling quantity can be calculated from this. This gives you the opening times of the closure required for exact dosing for different product temperatures. A mathematical function approximated to the measurement values thus obtained, e.g. a polynomial of the n-degree gives the desired opening time for any product temperature.
  • the object described at the outset is achieved in that the temperature of the product is measured in the direction of flow before the closure and the pressure of the product is varied as a function of the product temperature.
  • the pressure can be varied, for example, by changing the fill level of the product in the product reservoir. This can be done, for example, with the help of a control valve via the liquid supplied to the reservoir or can be removed from the reservoir.
  • Another possibility for regulating the fill level is to use a rotatable, non-rotationally symmetrical tank so that the fill height can be adjusted by rotating the tank.
  • Another example for realizing the pressure variation provides an external pressure source, so that, for. B. the pressure in the liquid can be adjusted by varying the pressure in a compressed air system connected to the product reservoir.
  • the device according to the invention for the time-controlled metering of liquids has a filling tube, a filling tube closure and actuating elements for opening and closing the filling tube closure.
  • the filling tube is connected to a product tank that holds the liquid to be dosed.
  • the product is dosed by temporarily opening the filling tube closure.
  • the control unit which has at least one input and one output, is connected on the input side to a temperature sensor, which is in thermal contact with the product before the fill pipe closure (e.g. in the product tank), and on the output side to the actuators of the fill pipe closure.
  • An advantageous embodiment of the actuating elements is characterized in that the actuating elements have a fast-switching pneumatic valve, a pneumatic cylinder and a pull rod.
  • the uncontrolled component of the function time of the closure (duration of the opening and closing process) can be almost eliminated.
  • the device is further improved by equipping the pneumatic actuating elements with a constant pneumatic supply pressure. This is e.g. B. possible with the help of a two-point controller in combination with an adjustable pressure relief valve.
  • the duration of the opening and closing process of the pneumatic valve and cylinder is reproducible and a further increase in the reproducibility of the product dosage quantity is achieved.
  • An advantageous embodiment of the present device provides a high-speed counter unit as a connecting piece between the control unit and the actuating elements of the filling pipe closure. This unit causes the filling pipe closure to open, then counts a predetermined time interval and then causes the filling pipe closure to close. This makes it possible to keep the opening time very precisely.
  • a further advantageous embodiment of the device has a programmable controller which has a memory for storing a calibration table. This makes it possible to store the mathematical function approximated to the empirically determined dependence of the opening time on the product temperature in the memory. This leads to an increase in the efficiency of the metering device.
  • the spread of the metered quantities around the mean value can be reduced even further by the metering device having a control system with a level probe mounted in the product tank, a controller and a control valve which connects the product line to the product tank.
  • the fill level probe can determine the fill level of the product in the tank, for example, capacitively or with the aid of a float with a lower density than the product density.
  • the controller can be a simple two-point controller, but preferably a P, PD or PID controller.
  • the control valve has the option of being controlled by the controller.
  • a particularly advantageous embodiment of the present metering device additionally has a control unit with a density sensor which is in contact with the product in front of the filling tube closure, a control and the actuating elements of the filling tube closure.
  • the method of operation of the density sensor can be based, for example, on the buoyancy of bodies in liquids.
  • This control unit makes it possible to vary the opening time depending on the fill product density. This almost completely compensates for the influences of different fill product densities.
  • Figure 1 is a schematic sketch of the metering device
  • FIG. 2 shows a graphical representation of the empirically determined dependence of the opening time on the product temperature and a mathematical function approximated to it.
  • the metering device 1 shows the metering device 1 with a filling tube 2 and a filling tube closure 3.
  • the actuating elements of the filling tube closure (4, 5, 6) have a controllable pneumatic valve 5, a pneumatic cylinder 4 and a pull rod 6.
  • the pneumatic actuators are connected to the pneumatic supply pressure 14.
  • the filling pipe 2 is connected directly to the product tank 10.
  • the control unit 11 is connected on the input side to the fill level probe 8, the temperature sensor 7 and the density sensor 13 and on the output side to the control valve 9, which separates the product line 15 from the product tank, and the high-speed counter unit 12.
  • the level in the product tank 10 is determined with the aid of the level probe 8.
  • the fill level is kept as constant as possible by means of the fill level probe 8 control unit 11 control valve 9.
  • the supply pressure of the pneumatic actuating elements is also preferably kept constant.
  • Product temperature and density are determined using the temperature sensor 7 and the density sensor 13. It must be ensured that the product temperature and density at the location of the sensors match the temperature and density of the product in the filling tube.
  • the control unit calculates the corresponding opening time from pressure and temperature. This opening time or a corresponding number is passed on to the high-speed counter unit 12.
  • the high-speed counter unit 12 directly switches the pneumatic valve 5, which ensures that the filling tube closure 3 is opened, so that the container (eg bottle or bag) which is available below the closure is filled.
  • the counter unit 12 now counts forwards or backwards until the zero or the predetermined number is reached.
  • the counter unit 12 then closes the fill tube closure 3 again.
  • the pneumatic valve 5 switches the pneumatic cylinder 4, which in turn opens or closes the fill tube closure 3 via the pull rod 6.
  • a correction curve (opening time as a function of the product temperature) is stored in the memory of the control unit 11.
  • the graph in FIG. 2 shows an example of such a correction curve.
  • the opening time in milliseconds is plotted on the ordinate and the temperature in degrees Celsius on the abscissa.
  • the curve labeled I shows the opening times determined empirically for the same dosing quantity as a function of the product temperature.
  • the curve labeled II represents a mathematical function approximated to the measurement data.
  • This correction curve is used by the control unit 11 to determine the exact opening time from the determined product temperature.

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  • Physics & Mathematics (AREA)
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Abstract

Beschrieben wird ein Verfahren zur zeitgesteuerten Dosierung von flüssigen Produkten mit Hilfe einer Zuführeinrichtung und eines Verschlusses. Die entsprechende Dosiereinrichtung (1) weist ein Füllrohr (2), einen Füllrohrverschluss (3) sowie Betätigungselemente (4, 5, 6) zum Öffnen und Schliessen des Füllrohrverschlusses (3) auf. Um die Einflüsse von Viskositätsänderungen des Produktes auf den kostengünstigen, zeitgesteuerten Dosiervorgang zu minimieren bei mindestens ebenso guter Reproduzierbarkeit der Dosiermenge im Vergleich zu den magnetisch induktiv wirkenden Durchflussmessern, ist für das Verfahren vorgesehen, dass die Produkttemperatur in Fliessrichtung vor dem Verschluss gemessen und die Öffnungszeit des Verschlusses in Abhängigkeit von der Produkttemperatur variiert wird. Die Einrichtung ist gekennzeichnet durch eine Steuerung mit einem vor dem Füllrohrverschluss (3) in thermischem Kontakt mit dem Produkt stehenden Temperatursensor (7), einer Steuereinheit (11) und Betätigungselementen (4, 5, 6) des Füllrohrverschlusses (3).

Description

Verfahren und Vorrichtung zur zeitgesteuerten Dosierung von flüssigen Produkten
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur zeitgesteuerten Dosierung von flüssigen Produkten mit Hilfe einer Zuführeinrichtung und eines Verschlusses.
Ebenso betrifft die vorliegende Erfindung eine Dosiereinrichtung für die zeitgesteuerte Dosierung von Flüssigkeiten mit einem Füllrohr, einem Füllrohrverschluß und Betätigungselementen für das öffnen und Schließen des Füllrohrverschlusses.
Es ist bekannt, daß Flüssigkeiten aus einem Produktreservoir über ein Verbindungsstück oder eine Verbindungsleitung durch Öffnen eines Verschlusses, der das Produktreservoir vom zu befüllenden Gebinde trennt, während eines bestimmten Zeitintervalles dosiert werden können. Dieses sehr kostengünstige Verfahren hat den Nachteil, daß die erhaltene Dosiermenge u. a. sowohl von temperaturbedingten Viskositätsänderungen des Produktes, als auch von Druckänderung des Produktes innerhalb des Produktreservoirs bzw. der Verbindungsleitung beeinflußt wird.
Um eine exaktere Dosierung zu erreichen, wird daher meist die Dosiermenge mittels magnetisch induktiv wirkender Durchflußmesser gesteuert. Diese Methode hat allerdings den Nachteil, daß sie erheblich mehr Kosten verursacht.
Gegenüber diesem Stand der Technik liegt dem vorliegenden Verfahren die Aufgabe zugrunde, die Einflüsse von temperaturbedingten Viskositätsänderungen des Produkts auf den kostengünstigen, zeitgesteuerten Dosiervorgang zu minimieren bei mindestens gleich guter Reproduzierbarkeit der Dosiermenge im Vergleich zu den magnetisch induktiv wirkenden Durchflußmessern.
Hinsichtlich des o. g. Verfahrens wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Produkttemperatur in Fließrichtung vor dem Verschluß gemessen und die Öffnungszeit des Verschlusses in Abhängigkeit von der Produkttemperatur variiert wird.
Die erzielten Abfüllmengen unterliegen immer statistischen Schwankungen. Als Maß für diese Schwankungen um eine mittlere Abfüllmenge dienen üblicherweise die aus der Statistik bekannten Größen Varianz und Standardabweichung.
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß äußerst kostengünstig eine drastische Reduzierung der Standardabweichung der erzielten Dosiermengen erreicht wird. Da die Dosiermenge auch vom Druck des Produktes abhängt, ist es günstig, zusätzlich den hydrostatischen Flüssigkeitsdruck des Produktes konstant zu halten. Dies kann beispielsweise durch eine konstante Füllhöhe des Produkts im Reservoir ermöglicht werden.
Im einfachsten Fall kann ein aus theoretischen Überlegungen erhaltener mathematischer Zusammenhang zwischen Viskosität und Temperatur und damit letztlich zwischen der einzustellenden Öffnungszeit und der Temperatur angenommen werden. Die Viskosität von Flüssigkeiten nimmt im allgemeinen mit steigender Temperatur sehr stark ab. Nach der Theorie der Platzwechselvorgänge führt eine Aktivierungsenergie des Platzwechsels benachbarter Molekülschichten aufgrund der Boltzmannverteilung zu einem exponentiellen Abfall der Viskosität mit steigender Temperatur. Im Falle von laminarer Strömung kann aus dem Gesetz von Hagen-Poiseuille (s. z.B. Gerthsen, Kneser, Vogel: Physik, 14. Auflage, Springer-Verlag Heidelberg 1982), das einen mathematischen Zusammenhang zwischen Flüssigkeitsstrom, d. h. das pro Zeiteinheit geströmte Flüssigkeitsvolumen, und der Viskosität liefert, der benötigte Zusammenhang abgeleitet werden.
Es hat sich aber gezeigt, daß die Dosiermenge noch genauer justiert werden kann, wenn die exakte Öffnungszeit mit Hilfe einer, an die empirisch ermittelte Abhängigkeit der Füllmenge von der Produkttemperatur approximierten, mathematischen Funktion bestimmt wird. Dies ist beispielsweise dadurch möglich, daß bei verschiedenen Produkttemperaturen eine mittlere Dosiermenge bei gegebener fester Öffnungszeit ermittelt wird. Eine einfache Rechnung liefert dann den Produktdurchsatz, d.h. die abgefüllte Flüssigkeitsmenge pro Zeit während der Öffnung des Verschlusses. Daraus läßt sich die für die gewünschte Füllmenge benötigte Öffnungszeit des Verschlusses berechnen. Somit erhält man für verschiedene Produkttemperaturen die zur exakten Dosierung benötigten Öffnungszeiten des Verschlusses. Eine an die so erhaltenen Meßwerte approximierte mathematische Funktion, z.B. ein Polynom n-ten Grades, liefert für jede beliebige Produkttemperatur die gesuchte Öffnungszeit.
In manchen Fällen ist es hilfreich, zusätzlich die Produktdichte in Fließrichtung vor dem Füllrohrverschluß zu erfassen und die Öffnungszeit des Füllrohrverschlusses zusätzlich in Abhängigkeit von der Produktdichte zu variieren. Dies ist insbesondere interessant für Flüssigkeiten, in denen Luft in feiner Auflösung vorhanden ist.
In einem weiteren der Erfindung zugrunde liegendem Verfahren wird die eingangs beschriebene Aufgabe dadurch gelöst, daß die Temperatur des Produktes in Fließrichtung vor dem Verschluß gemessen und der Druck des Produktes in Abhängigkeit von der Produkttemperatur variiert wird.
Die Variation des Druckes ist beispielsweise durch Änderung der Füllhöhe des Produktes im Produktreservoir möglich. Dies kann beispielsweise mit Hilfe eines Regelventils, über das Flüssigkeit dem Reservoir zugeführt oder aus dem Reservoir abgeführt werden kann, geschehen. Eine weitere Möglichkeit zur Regulierung der Füllhöhe besteht in der Verwendung eines drehbaren nicht rotationssymmetrischen Tanks, so daß durch Drehung des Tanks die Füllhöhe eingestellt werden kann.
Eine weiteres Beispiel zur Verwirklichung der Druckvariation sieht eine externe Druckquelle vor, so daß z. B. durch Variation des Druckes in einem an das Produktreservoir angeschlossenem Druckluftsystem der Druck in der Flüssigkeit eingestellt werden kann.
Die bereits im ersten Verfahren beschriebenen Verbesserungen können selbstverständlich auch bei diesem Verfahren angewandt werden.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur zeitgesteuerten Dosierung von Flüssigkeiten weist ein Füllrohr, einen Füllrohrverschluß sowie Betätigungselemente zum Öffnen und Schließen des Füllrohrverschlusses auf. Das Füllrohr ist mit einem Produkttank, der die zu dosierende Flüssigkeit faßt, verbunden. Die Dosierung des Produkts erfolgt über zeitweises öffnen des Füllrohrverschlusses. Die eingangs erwähnte Aufgabe wird mit der Vorrichtung durch eine Steuerung gelöst, die ein vor dem Füllrohrverschluß in thermischem Kontakt mit dem Produkt stehenden Temperatursensor, eine Steuereinheit und Betätigungselemente des Füllrohrverschlusses aufweist.
Die Steuerungseinheit, die mindestens einen Eingang und einen Ausgang besitzt, ist eingangssei- tig mit einem Temperatursensor, der vor dem Füllrohrverschluß mit dem Produkt in thermischen Kontakt steht (z. B. im Produkttank), und ausgangsseitig mit den Betätigungselementen des Füllrohrverschlusses verbunden.
Somit ist es möglich, die Produkttemperatur zu erfassen und die Öffnungszeit in Abhängigkeit von der Produkttemperatur zu variieren.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Betätigungselemente ist dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungselemente ein schnellschaltendes Pneumatikventil, ein Pneumatikzylinder und eine Zugstange aufweisen.
Durch die Verwendung eines schnellschaltenden Pneumatikventils kann die unkontrollierte Komponente der Funktionszeit des Verschlusses (Dauer des Öffnungs- und Schließvorganges) nahezu eliminiert werden. Eine weitere Verbesserung der Vorrichtung erfolgt durch Ausstattung der pneumatischen Betätigungselementen mit einem konstanten pneumatischen Versorgungsdruck. Dies ist z. B. mit Hilfe eines Zwei-Punkt-Reglers in Kombination mit einem justierbaren Überdruckventils möglich.
Dadurch wird die Dauer des Offnungs- und Schließvorgangs von Pneumatikventil und -zylinder reproduzierbar und eine weitere Steigerung der Reproduzierbarkeit der Produktdosiermenge erreicht.
Um den offnungs- und Schließweg des Füllrohrverschlusses genauer festlegen zu können, sind Festanschläge hilfreich. Auch durch diese Maßnahme kann die Reproduzierbarkeit der Dosiermenge gesteigert werden.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der vorliegenden Vorrichtung sieht als Verbindungsstück zwischen Steuerungseinheit und Betätigungselementen des Füllrohrverschlusses eine High-Speed-Zähler- Einheit vor. Diese Einheit veranlaßt die Öffnung des Füllrohrverschlusses, zählt dann ein vorgegebenes Zeitintervall und veranlaßt dann die Schließung des Füllrohrverschlusses. Dadurch ist es möglich, die Öffnungszeit sehr genau einzuhalten.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Vorrichtung besitzt eine programmierbare Steuerung, die einen Speicher zur Ablage einer Eichtabelle aufweist. Dadurch ist es möglich, die an die empirisch ermittelte Abhängigkeit der Öffnungszeit von der Produkttemperatur approximierte mathematische Funktion im Speicher abzulegen. Dies führt zu einer Erhöhung der Effizienz der Dosiereinrichtung.
Die Streuung der Dosiermengen um den Mittelwert kann dadurch noch weiter reduziert werden, daß die Dosiereinrichtung ein Regelungssystem aufweist mit einer im Produkttank montierten Füllstandssonde, einem Regler und einem Regelventil, welches die Produktleitung mit dem Produkttank verbindet.
Die Füllstandssonde kann den Füllstand des Produktes im Tank beispielsweise kapazitiv oder auch mit Hilfe eines Schwimmers mit einer geringeren Dichte als die Produktdichte ermitteln. Der Regler kann ein einfacher Zwei-Punkt-Regler sein, vorzugsweise aber ein P- , PD- oder PID- Regler. Das Regelventil weist die Möglichkeit der Ansteuerung durch den Regler auf.
Mit diesem Regelungssystem kann z. B. die Höhe des Produktpegels zur Eliminierung von Schwankungen des Flüssigkeitsdrucks konstant gehalten werden. Alternativ dazu kann selbstverständlich auch die Füllstandshöhe und damit der Druck des Produkts in Abhängigkeit von der Produkttemperatur variiert werden. Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung der vorliegenden Dosiereinrichtung besitzt zusätzlich eine Steuereinheit mit einem vor dem Füllrohrverschluß in Kontakt mit dem Produkt stehenden Dichtesensor, einer Steuerung und den Betätigungselementen des Füllrohrverschlusses.
Die Arbeitsweise des Dichtesensors kann dabei beispielsweise auf dem Auftrieb von Körpern in Flüssigkeiten beruhen.
Diese Steuereinheit ermöglicht es, die Öffnungszeit in Abhängigkeit von der Füllproduktdichte zu variieren. Dadurch können Einflüsse von verschiedenen Füllproduktdichten nahezu kompensiert werden.
Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung werden deutlich anhand der folgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform und der dazugehörigen Figuren. Es zeigen:
Figur 1 eine schematische Skizze der Dosiereinrichtung und
Figur 2 eine graphische Darstellung der empirisch ermittelten Abhängigkeit der Öffnungszeit von der Produkttemperatur sowie eine daran approximierte mathematische Funktion.
Man erkennt in Figur 1 die Dosiereinrichtung 1 mit einem Füllrohr 2 und einem Füllrohrverschluß 3. Die Betätigungselemente des Füllrohrverschlusses (4, 5, 6) weisen in dieser Ausführungsform ein ansteuerbares Pneumatikventil 5, einen Pneumatikzylinder 4 sowie eine Zugstange 6 auf. Die pneumatischen Betätigungselemente sind an den pneumatischen Versorgungsdruck 14 angeschlossen.
Das Füllrohr 2 ist direkt mit dem Produkttank 10 verbunden. Die Steuerungseinheit 11 ist ein- gangsseitig mit der Füllstandssonde 8, dem Temperatursensor 7 und dem Dichtesensor 13 sowie ausgangsseitig mit dem Regelventil 9, welches die Produktleitung 15 vom Produkttank trennt, und der Hochgeschwindigkeitszählereinheit 12 verbunden.
Im Betrieb wird die Füllstandshöhe im Produkttank 10 mit Hilfe der Füllstandssonde 8 ermittelt. Der Füllstand wird mittels des Regelsystems Füllstandssonde 8 - Steuerungseinheit 11 - Regelventil 9 möglichst konstant gehalten. Auch der Versorgungsdruck der pneumatischen Betätigungselemente wird vorzugsweise konstant gehalten. Produkttemperatur und -dichte werden unter Verwendung des Temperatursensors 7 und des Dichtesensors 13 ermittelt. Dabei ist sicherzustellen, daß Produkttemperatur und -dichte am Ort der Meßfühler mit Temperatur und Dichte des Produkts im Füllrohr übereinstimmen.
Die Steuerungseinheit berechnet aus Druck und Temperatur die entsprechende Öffnungszeit. Diese Öffnungszeit bzw. eine dazu korrespondierende Zahl wird an die Hochgeschwindigkeits- Zählereinheit 12 weitergegeben. Die Hochgeschwindigkeitszählereinheit 12 schaltet direkt das Pneumatikventil 5, welches für das Öffnen des Füllrohrverschlusses 3 sorgt, so daß das unterhalb des Verschlusses bereitstehende Gebinde (z. B. Flasche oder Tüte) befüllt wird. Die Zählereinheit 12 zählt nun vorwärts oder rückwärts bis zum Erreichen der Null bzw. der vorgegebenen Zahl. Daraufhin schließt die Zählereinheit 12 den Füllrohrverschluß 3 wieder. Das Pneumatikventil 5 schaltet den Pneumatikzyiinder 4, der wiederum über die Zugstange 6 den Füllrohrverschluß 3 öffnet bzw. schließt.
Im Speicher der Steuerungseinheit 11 ist eine Korrekturkurve (Öffnungszeit in Abhängigkeit von der Produkttemperatur) abgelegt. Der Graph in Figur 2 zeigt beispielhaft eine solche Korrekturkurve. Aufgetragen ist an der Ordinate die Öffnungszeit in Millisekunden und an der Abszisse die Temperatur in Grad Celsius. Die mit I bezeichnete Kurve zeigt die bei gleicher Dosiermenge empirisch ermittelten Öffnungszeiten in Abhängigkeit von der Produkttemperatur. Die mit II bezeichnete Kurve stellt eine an die Meßdaten approximierte mathematische Funktion dar.
Diese Korrekturkurve wird von der Steuerungseinheit 11 zur Ermittlung der exakten Öffnungszeit aus der ermittelten Produkttemperatur verwendet.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
1. Verfahren zur zeitgesteuerten Dosierung von flüssigen Produkten mit Hilfe einer Zuführeinrichtung und eines Verschlusses, dadurch gekennzeichnet, daß die Produkttemperatur in Fließrichtung vor dem Verschluß gemessen und die Öffnungszeit des Verschlusses in Abhängigkeit von der Produkttemperatur variiert wird und daß eine an die empirisch ermittelte Abhängigkeit der Füllmenge von der Produkttemperatur approximierte mathematische Funktion zur Bestimmung der Öffnungszeiten benutzt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich der hydrostatische Flüssigkeitsdruck des Produktes konstant gehalten wird.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Produktdichte in Fließrichtung vor dem Verschluß erfaßt und die Öffnungszeit des Verschlusses zusätzlich in Abhängigkeit von der Produktdichte variiert wird.
4. Verfahren zur zeitgesteuerten Dosierung von flüssigen Produkten in einem Reservoir mit Hilfe einer Zuführeinrichtung und eines Verschlusses, dadurch gekennzeichnet, daß die Produkttemperatur in Fließrichtung vor dem Verschluß gemessen und der Druck des Produktes in Abhängigkeit von der Produkttemperatur variiert wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckvariation durch Änderungen der Füllstandshöhe im Reservoir erfolgt.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckvariation mit Hilfe einer externen Druckquelle erfolgt.
7. Dosiereinrichtung (1) für die zeitgesteuerte Dosierung von Flüssigkeiten mit einem Füllrohr (2), einem Füllrohrverschluß (3) sowie Betätigungselementen (6, 4, 5) zum Öffnen und Schließen des Füllrohrverschlusses (3), gekennzeichnet durch eine Steuerung mit einem vor dem Füllrohrverschluß (3) in thermischem Kontakt mit dem Produkt stehenden Temperatursensor (7), einer Steuereinheit (11) und Betätigungselementen (6, 4, 5) des Füllrohrverschlusses (3).
8. Dosiereinrichtung (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungselemente ein schnellschaltendes Pneumatikventil (5), ein Pneumatikzylinder (4) und eine Zugstange (6) aufweisen.
9. Dosiereinrichtung (1) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die pneumatischen Betätigungselemente (4, 5) mit einem konstanten pneumatischen Versorgungsdruck (14) ausgestattet sind.
10. Dosiereinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 7 bis 9, gekennzeichnet durch Festanschläge für die Bestimmung des Offnungs- und Schließweg des Füllrohrverschlusses (3).
11. Dosiereinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß als Verbindungsstück zwischen Steuerungseinheit (11) und Betätigungselementen (6, 4, 5) des Füllrohrverschlusses (3) eine High-Speed-Zähler-Einheit (12) vorgesehen ist.
12. Dosiereinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung programmierbar ist und einen Speicher zur Ablage einer Eichtabelle aufweist.
13. Dosiereinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 7 bis 12, gekennzeichnet durch ein Regelungssystem mit einer sich im Produkttank (10) befindlichen Füllstandssonde (8), einem Regler (11) und einem Regelventil (9), welches die Produktleitung (15) mit dem Produkttank (10) verbindet.
14. Dosiereinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 7 bis 13, gekennzeichnet durch eine Steuereinheit mit einem vor dem Füllrohrverschluß (3) in Kontakt mit dem Produkt stehenden Dichtesensor (13), einer Steuerung (11) und den Betätigungselementen (6, 4, 5) des Füllrohrverschlusses (3).
EP00909246A 1999-03-03 2000-02-24 Verfahren und vorrichtung zur zeitgesteuerten dosierung von flüssigen produkten Withdrawn EP1157257A1 (de)

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