EP1935839A1 - Vorrichtung zum Abfüllen von Flüssigkeiten in Gefäße bzw. zum Rinsen von Gefäßen, sowie Verfahren zum Erkennen von Steuerfehlfunktionen in solchen Vorrichtungen - Google Patents

Vorrichtung zum Abfüllen von Flüssigkeiten in Gefäße bzw. zum Rinsen von Gefäßen, sowie Verfahren zum Erkennen von Steuerfehlfunktionen in solchen Vorrichtungen Download PDF

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EP1935839A1
EP1935839A1 EP07021602A EP07021602A EP1935839A1 EP 1935839 A1 EP1935839 A1 EP 1935839A1 EP 07021602 A EP07021602 A EP 07021602A EP 07021602 A EP07021602 A EP 07021602A EP 1935839 A1 EP1935839 A1 EP 1935839A1
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EP
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control
valve
switching
pressure
detecting
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Thomas Zech
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Krones AG
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Krones AG
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B67—OPENING, CLOSING OR CLEANING BOTTLES, JARS OR SIMILAR CONTAINERS; LIQUID HANDLING
    • B67C—CLEANING, FILLING WITH LIQUIDS OR SEMILIQUIDS, OR EMPTYING, OF BOTTLES, JARS, CANS, CASKS, BARRELS, OR SIMILAR CONTAINERS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; FUNNELS
    • B67C3/00—Bottling liquids or semiliquids; Filling jars or cans with liquids or semiliquids using bottling or like apparatus; Filling casks or barrels with liquids or semiliquids
    • B67C3/007—Applications of control, warning or safety devices in filling machinery

Definitions

  • the invention relates to a device for filling, in particular for sterile filling, of liquids, in particular beverages, in vessels, such as bottles or cans, or a device for rinsing such vessels according to the preambles of claims 1 and 2.
  • the invention further relates to a method for detecting control malfunctions in such a device for filling or rinsing.
  • a device for filling is from the DE10000793 known.
  • This document discloses a filling member in which a transporting the product can be opened and closed by means of a diaphragm valve.
  • a control air valve is used for controlling the diaphragm valve. If the control air valve is in the open state, compressed air is applied to the membrane of the diaphragm valve, whereby it is closed or opened. The compressed air is supplied to the control air valve from a compressed air source via a supply channel. From the DE10000793 It is also known to provide a sensor which monitors the pressure of the control compressed air in the supply channel.
  • the known filling member can not make the quality of the bottled products sufficiently secure.
  • several functions are required, depending on the type of filling. These include, for example, pre-evacuating, intermediate rinsing, filling and relieving. If an error occurs in the System on, so it is not possible with the known filling organ to detect the source sufficiently precise. If, for example, a steam treatment or sterilization process is not carried out properly during sterile filling, the filled product can be bottled contaminated. Such a system error can be revealed in the conventional system only after filling in a batch test. In the worst case, even the consumer can detect a problem.
  • such a device has a switching valve, in particular a diaphragm valve, for opening and closing an associated medium supply line and at least one control valve, in particular a solenoid valve, for opening and closing the associated switching valve by means of control air.
  • a switching valve in particular a diaphragm valve
  • at least one control valve in particular a solenoid valve
  • several medium supply lines can be provided.
  • a sterilization line a pre-evacuation line, an intermediate rinse, a fill, a release and a CIP (Cleaning in Place) treatment.
  • the medium supply line usually introduces a fluid, such as sterile air, steam, ozone water, peracetic acid, hydrogen peroxide or the like, into the vessels to be rinsed.
  • a fluid such as sterile air, steam, ozone water, peracetic acid, hydrogen peroxide or the like
  • a means for detecting the pressure in the control air line is provided in the or the control air lines between the individual switching valves and their associated control valves.
  • Pressure detection means can determine whether in the sequence of a control signal which is applied to the control valve to switch this, actually a switching operation, from the closed to the open state or vice versa, takes place, or whether the control valve is defective.
  • a further means for detecting the pressure may also be arranged in the medium supply line.
  • a further means for detecting the pressure may also be arranged in the medium supply line. In this case, not only is it possible to check whether the actuated control valve is functioning correctly, but it is also checked that the opening or closing of the switching valve has actually occurred. For example, if diaphragm valves are used, it can be determined whether the diaphragm is still tight.
  • the means for detecting the pressure may be a strain gauge.
  • a filling plant usually has a multiplicity of devices for filling and a multiplicity of devices for rinsing the vessels. Since each of these devices usually more switching valves and Control valves are arranged, the introduction of pressure sensing means for each control valve brings a significant increase in costs. The use of cost-effective strain gauges makes it possible to minimize this negative impact and at the same time ensure the desired measuring accuracy. Due to the small size of such a pressure detection means, the complexity of the filling system remains manageable.
  • the device may further comprise a control unit for switching the at least one control valve and an evaluation unit for detecting control malfunction of the control valve by measuring the pressure in the control air line. Thanks to the evaluation unit, it is possible to diagnose errors in a targeted manner, thereby keeping downtimes of the plants short.
  • the device may further comprise a memory unit for storing detected pressures and the control signals of the control unit.
  • a memory unit for storing detected pressures and the control signals of the control unit.
  • the invention further relates to a method for detecting control malfunctions in a device for filling, in particular for sterile filling of liquids, in particular beverages, in vessels, in particular bottles or cans, or for rinsing the vessels with at least one switching valve, in particular a diaphragm valve, for opening and closing an associated medium supply line and at least one control valve, in particular a solenoid valve, for opening and closing the associated switching valve by means of control air comprising the steps of: outputting a switching signal for switching the control valve, measuring the pressure in the medium supply line and / or the control air line between the switching valve and the control valve, issuing an error message if, after the switching operation, the measured pressure does not correspond to a predetermined pressure or lies within a predetermined pressure range ,
  • a pressure difference which is then compared with a predetermined pressure difference or a predetermined range of a pressure difference.
  • the pressure difference results from the pressure before and after the switching operation, before and after receiving a control signal.
  • the measured pressures can be stored in a memory unit.
  • it can also be checked at a later date, whether there was a problem with the filling or the rinsing or did not come to a problem. If in the latter case, the product later still have a problem, then the Beverage manufacturers prove that their productions section did not malfunction.
  • control signals for switching over the control valve may also be stored in the memory unit.
  • the measured pressure in each case a control signal can be assigned, and this at a later time to, as already mentioned above, to be able to prove that it has not come to a malfunction during filling or rinsing of the vessels, or the cleaning process of the switching valves ,
  • the error messages may relate to a faulty control valve, if after switching or control signal, the pressure in the control air line remains substantially unchanged.
  • a constant signal as a result of a control signal can be easily detected, and accordingly easily implemented.
  • the error message may relate to a faulty switching valve, if after the switching of the control valve, the pressure in the medium supply line remains substantially constant. It is thus possible with simple means to identify the source of error - defective switching valve at constant pressure in the control air supply, or defective control valve at a constant pressure in the medium supply line - and thus to ensure quality assurance of the filled liquids, or the purified bottles.
  • FIG. 1 shows a first embodiment of a device for filling, in particular for sterile filling, of liquids, in particular beverages, in vessels, in particular bottles or cans according to the invention.
  • the filling member 1 comprises a valve block 3 with a plurality of switching valves 5, 7, 9, 11, which are designed here as a diaphragm valve. These valves 5, 7, 9, 11 are connected to various media lines 13, 15, 17, 19, for example, a steam supply line, a pre-evacuation line, an inert gas line and a discharge gas line, as used in the sterile filling of liquids used. Further Valves and supply lines can be provided, for example for sterilizing, for intermediate rinsing or for performing a CIP (Cleaning in Place) process. Likewise, fewer media lines could be provided.
  • the conduit 21b opens into a supply pipe 23.
  • This supply pipe 23 passes through the valve body 25 of a product valve 27.
  • the product valve serves to remove the product, e.g. a beverage which is provided via the product supply 29, with open valve 27 in a vessel 31, here a bottle to run.
  • the drive 33 for the product valve 27 is arranged at the top of the filling member 1.
  • the already mentioned bottle 31 is sealingly attached to the filling member 1 via a seal 35.
  • the supply pipe 23 ends with its mouth opening 37 in the region of the bottle neck.
  • the just described part of the filling member 1 is only illustrative, in addition to other media lines, it is also possible to supply the media via its own channels to the vessel or other ways, not through the product valve, to open into the bottle.
  • the valves 5, 7, 9, 11 are pneumatically actuated diaphragm valves, which are switched by means of control air, for example, opened by pressurization and closed by a return spring.
  • a control air source 39 which can supply control air, in particular compressed air, to the corresponding switching valves 5, 7, 9, 11 via a central supply or control air duct 41 and individual control air ducts 43, 45, 47, 49.
  • Each individual control air channel 43, 45, 47, 49 is still a Control valve 51, 53, 55, 57, for example, electrically controllable solenoid valves, via the compressed air in the open state via the respective associated control air channel to the respective switching valve 5, 7, 9, 11 passes.
  • the control valves 51, 53, 55, 57 are actuated via a control unit 59.
  • a means for detecting the pressure 61, 63, 65, 67 arranged in the respective regions of the individual control air lines 43, 45, 47, 49 between the respective control valve 51, 53, 55, 57 and the associated switching valve 5, 7, 9, 11 is further a means for detecting the pressure 61, 63, 65, 67 arranged.
  • the measurement results of these means for detecting the pressure 61, 63, 65, 67 are connected to an evaluation unit 69. This analyzes the measurement results as a function of the control signals output by the control unit 59 to the respective control valves 51, 53, 55, 57.
  • a memory unit 71 is also provided; This saves the measurement results and the associated switching signals.
  • the product valve 27 can also be switched pneumatically.
  • a corresponding means for detecting the pressure may be provided, which is also connected to the control unit 59 and the evaluation unit 69.
  • the means for detecting the pressure 61, 63, 65, 67 in the associated control air lines in connection with the evaluation unit 69 and the storage unit 71 which may also be referred to as a separate diagnostic device, it is possible to ensure the correct functioning of the control valves 51 , 53, 55, 57 monitor.
  • This has the advantage that, especially with sterile drinks, the product quality and the cleaning processes of the filling organs can be better controlled.
  • the evaluation unit 69 a malfunction can be diagnosed immediately and the filling member 1 can be repaired or replaced correspondingly quickly. Thus, long service life of the filling machines are prevented for error detection.
  • FIG. 2 shows a second embodiment of the device for filling according to the invention.
  • the second embodiment comprises a further means for detecting the pressure in the medium line 73 on the output side of the switching valve 11.
  • corresponding sensors can also be mounted here, which are also connected to the evaluation unit 69.
  • FIG. 3 shows a third embodiment of an apparatus according to the invention for rinsing vessels, in particular for rinsing bottles or cans.
  • This device is hereinafter referred to as rinsing device 81.
  • the rinsing device 81 ejects empty bottles 83, for example made of glass or plastic, with a fluid, for example sterile air, steam, peracetic acid, hydrogen peroxide, ozone, sterile water or the like or mixtures thereof.
  • This rinsing device 81 is used in known rinsers.
  • the rinsing device 81 comprises a nozzle 85, which can also be introduced into the interior of the bottle 83 as needed. Via the channel 87 of the nozzle 85, the rinsing agent is provided. Via a switching valve 89, in particular a pneumatic switching valve, the channel 87 with a fluid source 105 is connectable.
  • the switching valve 89 is connected via a control valve 91, such as above, for example, an electrically controllable solenoid valve.
  • This control valve 91 is provided in a control air line 93, via the control air from a control air source 95, eg compressed air tank can be supplied.
  • a means for detecting the pressure 97 is located in the control air line between the control valve 91 and switching valve 89, a means for detecting the pressure 97.
  • the means for detecting the pressure 97 is connected to an evaluation unit 99, the control valve 91 is connected to a control unit 101. Both units 99, 101 are further connected to a memory unit 103.
  • an independent diagnostic device can be provided, which can immediately determine when a switching valve is faulty and generates error signals, but also demonstrated that the required procedural steps were actually carried out in the rinsing, so as to be able to occupy that a possibly defective end product is not due to the rinser.
  • a corresponding means (not shown) for detecting the pressure may also be provided in the fluid line 87.
  • This additional means is connected to the evaluation unit 99 in connection. This will also the diagnosis of the functionality of the switching valve 89 checked.
  • the method according to the invention for detecting malfunctions in a device for filling, in particular for sterile filling, of liquids, in particular beverages, in vessels, in particular bottles or cans, or the rinsing of the vessels on the basis of the devices according to the invention described above, and thus also their How does it work? FIG. 4 described.
  • one of the control valves 51, 53, 55, 57 or 91 receives an operation-dependent switching signal from the associated control unit 59 or 101 (step S1). Following this switching signal, in the respective control air supply lines 43, 45, 47, 49 and 93, respectively, with the aid of the associated means for detecting the pressure 61, 63, 65, 67 and 97, the pressure in the respective associated control air line 43, 45, 47, 49, 93 measured (step S2).
  • step S3 the evaluation unit 69 or 99 then checks whether the measured pressure corresponds to a predetermined pressure or lies within a predetermined pressure range. Eventually, a pressure difference can also be determined by the evaluation unit 69 or 99, namely measured pressure before the switching signal minus the measured pressure after the switching signal and compared with a corresponding predetermined pressure difference or a predetermined pressure difference range. If the pressure or the pressure difference corresponds to the desired result, this result and / or the measured pressure and / or the associated switching signal are stored in the memory unit 71 or 103 (step S4). Alternatively or additionally, the pressure on the input side before the control valves measured and possibly
  • Pressure difference values are determined before and after the control valves. According to a variant, it is concluded that a faulty control valve, if after switching the pressure on the output side of the control valves in the associated control air line remains substantially constant. If necessary, it can then be checked later whether all process steps have been carried out correctly for a certain batch during filling or rinsing.
  • step S5 If the evaluation unit 69 or 99 determines that the measured pressure does not correspond to the desired range or not to the desired value, there is an error. Accordingly, an error message is output (step S5). Thus, it can be diagnosed that a control valve 51, 53, 55, 57, and 91 is defective and has not switched to a switching signal. The measurement result is then stored in the memory 71 or 103 together with the associated switching signal in the same way as in the correct case (step S4).
  • a further means for measuring the pressure 75 may be provided on the output side of the switching valves in the medium supply line 73.
  • the corresponding pressure is measured here after sending a switching signal and compared with a predetermined value or a predetermined range of values, whereupon, when a correct value, the measured values and control signals are stored only while an erroneous value, an error message is issued, whereupon you can conclude which of the switching valves is faulty. It can also be concluded that a faulty switching valve, if after switching the Control valve, the pressure in the medium line remains substantially constant.
  • the method can also be carried out if only in the media supply lines on the output side of the switching valves 5, 7, 9, 11, a pressure sensor is present.

Landscapes

  • Filling Of Jars Or Cans And Processes For Cleaning And Sealing Jars (AREA)
  • Basic Packing Technique (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Abfüllen von Flüssigkeiten in Gefäße bzw. eine Vorrichtung zum Rinsen von Gefäßen mit wenigstens einem Schaltventil (5,7,9,11,89) zum Öffnen und Schließen einer zugehörigen Mediumszuleitung (13,15,17,19,87) und einem Steuerventil (51,53,55,57,91) zum Öffnen und Schließen des zugehörigen Schaltventils. Um das korrekte Funktionieren des Steuerventils überprüfen zu können, wird ein Mittel (61,63,65,67,97) zur Erfassung des Drucks in der Steuerluftleitung zwischen Schaltventil und Steuerventil bereit gestellt. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Erkennen von Steuerfehlfunktionen in den beschriebenen Vorrichtungen.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Abfüllen, insbesondere zum sterilen Abfüllen, von Flüssigkeiten, insbesondere Getränken, in Gefäße, wie Flaschen oder Dosen, bzw. eine Vorrichtung zum Rinsen solcher Gefäße gemäß den Oberbegriffen der Ansprüche 1 und 2. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Erkennen von Steuerfehlfunktionen in einer solchen Vorrichtung zum Abfüllen bzw. Rinsen.
  • Eine Vorrichtung zum Abfüllen ist aus der DE10000793 bekannt. Diese Druckschrift offenbart ein Füllorgan, bei dem ein das Füllgut transportierender Kanal mit Hilfe eines Membranventils geöffnet und geschlossen werden kann. Zum Steuern des Membranventils wird ein Steuerluftventil eingesetzt. Ist das Steuerluftventil im offenen Zustand wird Druckluft an die Membran des Membranventils anlegt, wodurch dieses geschlossen oder geöffnet wird. Die Druckluft wird dem Steuerluftventil von einer Druckluftquelle über einen Versorgungskanal zugeführt. Aus der DE10000793 ist weiterhin bekannt, einen Sensor bereit zu stellen, der den Druck der Steuerdruckluft im Versorgungskanal überwacht.
  • Das bekannte Füllorgan kann jedoch die Qualität der abgefüllten Produkte nicht ausreichend sicher stellen. Bei einem Füllvorgang werden je nach Füllart mehrere Funktionen benötigt. Diese umfassen beispielsweise Vorevakuieren, Zwischenspülen, Füllen sowie Entlasten. Tritt ein Fehler im System auf, so ist es mit dem bekannten Füllorgan nicht möglich, dessen Quelle ausreichend präzise zu erkennen. Wird beim sterilen Abfüllen beispielsweise ein Dampfbehandlungs-oder Sterilisationsvorgang nicht ordnungsgemäß durchgeführt, kann das abgefüllte Produkt verunreinigt abgefüllt werden. Ein solcher Systemfehler kann beim herkömmlichen System erst nach dem Abfüllen bei einer Chargenprüfung aufgedeckt werden. Im schlimmsten Falle kommt es sogar erst beim Verbraucher zur Aufdeckung eines Problems.
  • Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Füll- bzw. Rinsorgan bereit zu stellen, bei dem Fehlfunktionen genauer und rechtzeitig identifiziert werden können.
  • Diese Aufgabe wird mit der Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2 gelöst. Bekanntermaßen weist eine solche Vorrichtung ein Schaltventil, insbesondere ein Membranventil, zum Öffnen und Schließen einer zugehörigen Mediumszuleitung und wenigstens ein Steuerventil, insbesondere ein Magnetventil, zum Öffnen und Schließen des zugehörigen Schaltventils mittels Steuerluft auf. Je nach Produkt können mehrere Mediumszuleitungen vorgesehen sein. So beispielsweise eine Leitung zum Sterilisieren, eine Leitung zur Vorevakuierung, eine zum Zwischenspülen, eine zum Füllen, eine zum Entlasten und eine für die CIP (Cleaning in Place) - Behandlung.
  • Bei einem Rinser führt die Mediumszuleitung üblicherweise ein Fluid, wie beispielsweise Sterilluft, Dampf, Ozonwasser, Peressigsäure, Wasserstoffperoxid oder dergleichen in die auszuspülenden Gefäße ein.
  • Erfindungsgemäß wird nun, in der bzw. den Steuerluftleitungen zwischen den einzelnen Schaltventilen und deren zugehörigen Steuerventilen jeweils ein Mittel zur Erfassung des Drucks in der Steuerluftleitung bereitgestellt. Mit Hilfe des Druckerfassungsmittels lässt sich feststellen, ob in der Folge eines Steuersignals, das an das Steuerventil angelegt wird, um dieses zu schalten, auch tatsächlich ein Schaltvorgang, vom geschlossenen zum offenen Zustand bzw. umgekehrt, stattfindet, oder ob das Steuerventil defekt ist.
  • Tritt in Folge des Schaltvorgangs ein Druckunterschied in der Steuerluftleitung auf, so kann daraus geschlossen werden, dass das Steuerventil korrekt funktioniert hat. Tritt eine solche Druckänderung nicht auf, kann es nicht zu einer ordnungsgemäßen Schaltung gekommen sein und folglich kann das abgefüllte Produkt oder das gereinigte Gefäß Mängel aufweisen. Wird bei dieser Druckmessung der Steuerluft gleichzeitig auch der Druck im Versorgungskanal auf der Eingangsseite des Steuerventils gemessen, können nicht vom Steuerventil verursachte Fehlfunktionen erkannt werden, beispielsweise solche, die durch Störungen im Bereich der vorgelagerten Druckversorgung verursacht wurden.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform kann ein weiteres Mittel zur Erfassung des Drucks auch in der Mediumszuleitung angeordnet sein. In diesem Fall lässt sich nicht nur Überprüfen, ob das angesteuerte Steuerventil korrekt funktioniert, sondern es wird auch überprüft, dass es tatsächlich zur Öffnung bzw. Schließung des Schaltventils gekommen ist. Werden beispielsweise Membranventile benutzt, kann dadurch festgestellt werden, ob die Membran noch dicht ist.
  • Vorteilhafter Weise kann das Mittel zur Erfassung des Drucks ein Dehnmessfühler sein. Eine Füllanlage weist üblicher Weise eine Vielzahl an Vorrichtungen zum Abfüllen und eine Vielzahl an Vorrichtungen zum Rinsen der Gefäße auf. Da an jeder dieser Vorrichtungen üblicherweise mehrere Schaltventile und Steuerventile angeordnet sind, bringt die Einführung von Druckerfassungsmittel für jedes Steuerventil eine merkliche Kostensteigerung mit sich. Der Einsatz von kostengünstigen Dehnmessfühlern erlaubt es, diese negative Auswirkung zu minimieren und gleichzeitig die gewüschte Messgenauigkeit zu gewährleisten. Aufgrund der geringen Größe eines solchen Druckerfassungsmittels bleibt weiterhin die Komplexität der Füllanlage überschaubar.
  • Vorteilhafterweise kann die Vorrichtung ferner eine Steuereinheit zum Schalten des wenigsten einen Steuerventils und einer Auswerteeinheit zum Erkennen von Steuerfehlfunktionen des Steuerventils durch Messung des Drucks in der Steuerluftleitung aufweisen. Dank der Auswerteeinheit ist ein gezieltes Diagnostizieren von Fehlern ermöglicht, dadurch können Standzeiten der Anlagen kurz gehalten werden.
  • Vorzugsweise kann die Vorrichtung weiterhin einer Speichereinheit zum Speichern erfasster Drücke sowie der Steuersignale der Steuereinheit aufweisen. Damit kann man nachweisen, dass während dem Herstellungsprozess, dem Füllprozess bzw. dem Reinigungsprozess, keine Fehlfunktionen aufgetreten sind. Somit kann beispielsweise ein Getränkehersteller nachweisen, dass seine Produkte ohne Produktionsfehler hergestellt wurden. Tritt später ein Mangel auf, kann der Hersteller nachweisen, dass nicht er für diesen Fehler verantwortlich ist, sondern der Fehler eher bei nachgelagerten Abläufen, z.B. beim Transport oder beim Verkauf an den Verbraucher aufgetreten sein muss.
  • Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Erkennen von Steuerfehlfunktionen in einer Vorrichtung zum Abfüllen, insbesondere zum sterilen Abfüllen von Flüssigkeiten, insbesondere Getränken, in Gefäße, insbesondere Flaschen oder Dosen, oder zum Rinsen der Gefäße mit wenigstens einem Schaltventil, insbesondere einem Membranventil, zum Öffnen und Schließen einer zugehörigen Mediumszuleitung und wenigstens einem Steuerventil, insbesondere einem Magnetventil, zum Öffnen und Schließen des zugehörigen Schaltventils mittels Steuerluft mit den Schritten: Ausgabe eines Schaltsignals zum Umschalten des Steuerventils, Messen des Drucks in der Mediumszuleitung und/oder der Steuerluftleitung zwischen Schaltventil und Steuerventil, Ausgabe einer Fehlermeldung, wenn nach dem Schaltvorgang der gemessene Druck nicht einem vorbestimmten Druck entspricht oder in einem vorbestimmten Druckbereich liegt.
  • Es kann auch eine Druckdifferenz ermittelt werden, die dann mit einer vorgegebenen Druckdifferenz bzw. einem vorgegebenen Bereich einer Druckdifferenz verglichen wird. Die Druckdifferenz ergibt sich aus dem Druck vor und nach dem Schaltvorgang, vor und nach Erhalt eines Steuersignals. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren, kann festgestellt werden, ob die Füllung der Gefäße bzw. das Rinsen der Gefäße fehlerfrei stattgefunden hat. Kommt es zu einer Fehlermeldung, kann zusätzlich das fehlerhafte Steuerventil identifiziert werden. Darüber hinaus kann man schnell erkennen welches Ventil fehlerhaft ist und entsprechend schnell austauschen. Dadurch verringern sich die Standzeiten der Anlagen, die die Vorrichtung benutzten
  • Bevorzugt können die gemessenen Drücke in einer Speichereinheit gespeichert werden. Somit lässt sich auch zu einem späteren Zeitpunkt noch überprüfen, ob es bei der Abfüllung bzw. dem Rinsen zu einem Problem kam bzw. nicht zu einem Problem kam. Sollte in letztern Falle das Produkt später trotzdem ein Problem aufweisen, so kann der Getränkehersteller nachweisen, dass es in seinem Produktsionsabschnitt nicht zu einer Fehlfunktion gekommen ist.
  • Bevorzugt können zusätzlich auch die Steuersignale zum Umschalten des Steuerventils in der Speichereinheit gespeichert werden. Somit kann dem gemessenen Druck jeweils ein Steuersignal zugeordnet werden, und dies auch zu einem späteren Zeitpunkt, um, wie schon oben erwähnt, nachweisen zu können, dass es beim Befüllen oder Rinsen der Gefäße, oder dem Reinigungsprozess der Schaltventile nicht zu einer Fehlfunktion gekommen ist.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform können die Fehlermeldungen ein fehlerhaftes Steuerventil betreffen, wenn nach dem Umschalten bzw. Steuersignal der Druck in der Steuerluftleitung im Wesentlichen unverändert bleibt. Ein solches konstantes Signal als Folge eines Steuersignals lässt sich leicht detektieren, und entsprechend leicht implementieren.
  • Vorteilhafterweise kann die Fehlermeldung ein fehlerhaftes Schaltventil betreffen, wenn nach dem Umschalten des Steuerventils der Druck in der Mediumszuleitung im Wesentlichen konstant bleibt. Es ist somit möglich, mit einfachen Mitteln die Fehlerquelle - mangelhaftes Schaltventil bei konstantem Druck in der Steuerluftzufuhr, bzw. mangelhaftes Steuerventil bei konstantem Druck in der Mediumszuleitung - zu identifizieren und somit die Qualitätssicherung der abgefüllten Flüssigkeiten, bzw. der gereinigten Flaschen gewährleisten zu können.
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Figuren näher erläutert. Es zeigt die
    • Figur 1
    eine erste Ausführungsform einer Vorrichtung zum Abfüllen von Flüssigkeiten in Gefäße gemäß der Erfindung,
    Figur 2
    eine zweite Ausführungsform der Vorrichtung zum Abfüllen von Flüssigkeiten,
    Figur 3
    eine dritte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Rinsen von Gefäßen, und
    Figur 4
    ein Ablaufdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Erkennen von Steuerfehlfunktionen einer Vorrichtung zum Abfüllen bzw. Rinsen von Gefäßen.
  • Figur 1 zeigt eine erste Ausführungsform einer Vorrichtung zum Abfüllen, insbesondere zum sterilen Abfüllen, von Flüssigkeiten, insbesondere Getränken, in Gefäße, insbesondere Flaschen oder Dosen gemäß der Erfindung.
  • Diese nachfolgend Füllorgan 1 genannte Vorrichtung ist Teil einer Abfüllanlage, die hier nicht im Detail erläutert wird. Dabei kann es sich beispielsweise um ein kontinuierlich umlaufendes Karussell mit einer Vielzahl solcher Füllorgane an seiner Peripherie handeln. Das Füllorgan 1 umfasst einen Ventilblock 3 mit mehreren Schaltventilen 5, 7, 9, 11, die hier als Membranventil ausgestaltet sind. Diese Ventile 5, 7, 9, 11 sind an verschiedene Medienleitungen 13, 15, 17, 19 beispielsweise eine Dampfzuführleitung, eine Vorevakuierungsleitung, eine Inertgasleitung und eine Entlastungsgasleitung, wie sie beim sterilen Abfüllen von Flüssigkeiten zum Einsatz kommen, angeschlossen. Weitere Ventile und Zuleitungen können vorgesehen sein, beispielsweise zum Sterilisieren, zum Zwischenspülen oder zum Durchführen eines CIP (Cleaning in Place) - Verfahrens. Ebenso könnten auch weniger Medienleitungen vorgesehen sein.
  • Ventilausgangsseitig sind die Ventile 5, 7, 9, 11 an eine gemeinsame Leitung 21a, 21b angeschlossen. Die Leitung 21b mündet in ein Zuleitungsrohr 23. Dieses Zuleitungsrohr 23 durchsetzt den Ventilkörper 25 eines Produktventils 27. Das Produktventil dient dazu, das Produkt, z.B. ein Getränk das über die Produktzuführleitung 29 bereitgestellt wird, bei offenem Ventil 27 in ein Gefäß 31, hier eine Flasche, einlaufen zu lassen. Oben am Füllorgan 1 ist der Antrieb 33 für das Produktventil 27 angeordnet. Die schon erwähnte Flasche 31 liegt über eine Dichtung 35 dichtend am Füllorgan 1 an. Das Zuleitungsrohr 23 endet mit seiner Mündungsöffnung 37 im Bereich des Flaschenhalses.
  • Der eben beschriebene Teil des Füllorgans 1 dient nur der Erläuterung, neben weiterer Medienleitungen ist es weiterhin möglich, die Medien auch über eigene Kanäle dem Gefäß zuzuführen oder auf anderen Wegen, nicht durch das Produktventil hindurch, in die Flasche münden zu lassen.
  • Bei den Ventilen 5, 7, 9, 11 handelt es sich um pneumatisch betätigbare Membranventile, die mit Hilfe von Steuerluft geschaltet werden, z.B. durch Druckbeaufschlagung geöffnet und durch eine Rückstellfeder geschlossen werden. Hierzu gibt es eine Steuerluftquelle 39, die über einen zentralen Versorgungs- oder Steuerluftkanal 41 und individuelle Steuerluftkanäle 43, 45, 47, 49 den entsprechenden Schaltventilen 5, 7, 9, 11 Steuerluft, insbesondere Druckluft, zuführen kann. In jedem individuellen Steuerluftkanal 43, 45, 47, 49 befindet sich weiterhin ein Steuerventil 51, 53, 55, 57, beispielsweise elektrisch ansteuerbare Magnetventile, über die im offenen Zustand Druckluft über den jeweils zugeordneten Steuerluftkanal zu dem jeweiligen Schaltventil 5, 7, 9, 11 gelangt. Die Steuerventile 51, 53, 55, 57 werden über eine Steuereinheit 59 betätigt.
  • In den jeweiligen Bereichen der individuellen Steuerluftleitungen 43, 45, 47, 49 zwischen dem jeweiligen Steuerventil 51, 53, 55, 57 und dem zugehörigen Schaltventil 5, 7, 9, 11 ist ferner ein Mittel zur Erfassung des Drucks 61, 63, 65, 67 angeordnet. Die Messergebnisse dieser Mittel zur Erfassung des Drucks 61, 63, 65, 67 sind mit einer Auswerteeinheit 69 verbunden. Diese analysiert die Messergebnisse in Abhängigkeit von den von der Steuereinheit 59 an die jeweiligen Steuerventile 51, 53, 55, 57 abgegebenen Steuersignale. Zusätzlich zur Auswerteeinheit 69 ist noch eine Speichereinheit 71 vorgesehen; diese speichert die Messergebnisse und die zugehörigen Schaltsignale ab.
  • Als Mittel zur Erfassung des Drucks 61, 63, 65, 67 in den Steuerleitungen und ggf. auch der Versorgungsleitung haben sich Dehnmessfühler als besonders geeignet gezeigt. Diese Drucksensoren bringen die gewünschte Genauigkeit bei geringem Stückkostenpreis. Der geringe Stückkostenpreis ist wichtig, da an einer Abfüllmaschine eine Vielzahl an Füllorganen, wie in Figur 1 dargestellt, vorhanden sind.
  • Gemäß einer Variante kann auch das Produktventil 27 pneumatisch geschaltet werden. In diesem Fall kann auch zwischen dem zugehörigen Steuerventil (nicht dargestellt) und dem Produktventil 27 ein entsprechendes Mittel zur Erfassung des Drucks vorgesehen sein, das ebenfalls mit der Steuereinheit 59 und der Auswerteeinheit 69 verbunden ist.
  • Durch das Bereitstellen der Mittel zur Erfassung des Drucks 61, 63, 65, 67 in den zugehörigen Steuerluftleitungen im Zusammenhang mit der Auswerteeinheit 69 und der Speichereinheit 71, die man auch als eigenständige Diagnosevorrichtung bezeichnen kann, wird es ermöglicht, das korrekte Funktionieren der Steuerventile 51, 53, 55, 57 zu überwachen. Dies hat den Vorteil, dass, speziell bei sterilen Getränken, die Produktqualität und die Reinigungsvorgänge der Füllorgane besser kontrolliert werden können. Insbesondere kann dank der Auswerteeinheit 69 sofort eine Fehlfunktion diagnostiziert werden und das Füllorgan 1 entsprechend schnell repariert oder ausgetauscht werden. Somit werden lange Standzeiten der Abfüllmaschinen zur Fehlererkennung verhindert.
  • Durch das Bereitstellen der Speichereinheit 71 ist es außerdem möglich, auch im Nachhinein darzulegen, dass es beim Füllvorgang nicht zu technischen Schwierigkeiten gekommen ist. Somit kann ausgeschlossen werden, dass die Abfüllanlage für einen eventuell vorliegenden Produktmangel verantwortlich ist.
  • Figur 2 zeigt eine zweite Ausführungsform der Vorrichtung zum Abfüllen gemäß der Erfindung. Zusätzlich zu den schon in Figur 1 gezeigten Elementen und Merkmalen, die hier nicht noch einmal wiederholt werden und auf deren Beschreibung nach oben verwiesen wird, umfasst die zweite Ausführungsform ein weiteres Mittel zur Erfassung des Drucks in der Mediumsleitung 73 ausgangsseitig des Schaltventils 11. Auch dieses weitere Mittel zur Erfassung des Drucks ist mit der Auswerteeinheit 69 verbunden. Um die Darstellung dieses Ausführungsbeispiels einfach zu halten, wurde auf weitere individuelle Mittel zur Erfassung des Drucks in einzelnen Mediumsleitungen direkt ausgangsseitig der Schaltventile 5, 7, 9 verzichtet. Erfindungsgemäß können jedoch auch hier entsprechende Sensoren angebracht sein, die auch mit der Auswerteeinheit 69 verbunden sind.
  • Zusätzlich zu den schon genannten Vorteilen der ersten Ausführungsform, kann in der Vorrichtung der zweiten Ausführungsform auch noch überwacht werden, dass nach der Beaufschlagung mit der Steuerluft, das entsprechende Schaltventil auch wirklich geschaltet hat. Dies verbessert weiterhin die Diagnosemöglichkeiten sowie die Qualitätssicherung der abgefüllten Produkte.
  • Figur 3 zeigt eine dritte erfindungsgemäße Ausführungsform einer Vorrichtung zum Rinsen von Gefäßen, insbesondere zum Rinsen von Flaschen oder Dosen. Diese Vorrichtung wird nachfolgend als Rinservorrichtung 81 bezeichnet. Mit der Rinservorrichtung 81 werden leere Flaschen 83, beispielsweise aus Glas oder Kunststoff mit einem Fluid, beispielsweise Sterilluft, Dampf, Peressigsäure, Wasserstoffperoxid, Ozon, Sterilwasser oder dergleichen bzw. Gemischen davon ausgespritzt. Diese Rinservorrichtung 81 kommt in bekannten Rinsern zum Einsatz.
  • Die Rinservorrichtung 81 umfasst eine Düse 85, die bei Bedarf auch in das Innere der Flasche 83 eingeführt werden kann. Über den Kanal 87 der Düse 85 wird das Ausspülmittel bereitgestellt. Über ein Schaltventil 89, insbesondere ein pneumatisches Schaltventil, ist der Kanal 87 mit einer Fluidquelle 105 verbindbar. Das Schaltventil 89 wird über ein Steuerventil 91, wie oben beispielsweise ein elektrisch ansteuerbares Magnetventil, geschaltet. Dieses Steuerventil 91 ist in einer Steuerluftleitung 93 vorgesehen, über die Steuerluft aus einer Steuerluftquelle 95, z.B. Druckluftbehälter zugeführt werden kann. Erfindungsgemäß befindet sich im Steuerluftleitungsbereich zwischen Steuerventil 91 und Schaltventil 89 ein Mittel zur Erfassung des Drucks 97. Das Mittel zur Erfassung des Drucks 97 ist mit einer Auswerteeinheit 99 verbunden, das Steuerventil 91 ist mit einer Steuereinheit 101 verbunden. Beide Einheiten 99, 101 sind weiterhin mit einer Speichereinheit 103 verbunden.
  • Die hier dargestellten Elemente Schaltventil 89, Steuerluftleitung 93, Steuerventil 91, Mittel zur Erfassung des Drucks 97, Steuereinheit 101, Auswerteeinheit 99 und Speichereinheit 103 haben die gleichen Merkmale und Eigenschaften wie die entsprechenden Elemente der ersten und zweiten Ausführungsform. Auf deren detaillierte Beschreibung wird hiermit verwiesen.
  • Entsprechend kann auch im dritten Ausführungsbeispiel durch die Drucküberwachung der Steuerluftleitung 93 festgestellt werden, ob Steuerluft nach Schaltung des Steuerventils 91 auch wirklich am Schaltventil 89 angekommen ist. Somit kann wie beim ersten und zweiten Ausführungsbeispiel einerseits eine eigenständige Diagnosevorrichtung bereitgestellt werden, die sofort feststellen kann, wann ein Schaltventil fehlerhaft ist und Fehlersignale generiert, aber auch nachgewiesen werden, dass beim Rinsen die benötigten Verfahrensschritte auch wirklich durchgeführt wurden, um somit belegen zu können, dass ein eventuell fehlerhaftes Endprodukt nicht auf den Rinser zurückzuführen ist.
  • Gemäß einer Variante dieser Ausführungsform, kann, wie im zweiten Ausführungsbeispiel, ein entsprechendes Mittel (nicht dargestellt) zur Erfassung des Drucks auch in der Fluidleitung 87 vorgesehen sein. Dieses zusätzliche Mittel steht mit der Auswerteeinheit 99 in Verbindung. Dadurch wird auch die Diagnose der Funktionstüchtigkeit des Schaltventils 89 überprüft.
  • Nachfolgend wird das erfindungsgemäße Verfahren zum Erkennen von Fehlfunktionen in einer Vorrichtung zum Abfüllen, insbesondere zum sterilen Abfüllen, von Flüssigkeiten, insbesondere Getränken, in Gefäße, insbesondere Flaschen oder Dosen, oder zum Rinsen der Gefäße anhand der oben beschriebenen erfindungsgemäßen Vorrichtungen, und somit auch deren Funktionsweise, anhand der Figur 4 beschrieben.
  • Zunächst erhält eines der Steuerventile 51, 53, 55, 57 oder 91 von der zugehörigen Steuereinheit 59, bzw. 101 ein betriebsabhängiges Schaltsignal (Schritt S1). Folgend auf dieses Schaltsignal, wird in den entsprechenden Steuerluftzuleitungen 43, 45, 47, 49 bzw. 93 mit Hilfe der zugehörigen Mittel zum Erfassen des Drucks 61, 63, 65, 67 bzw. 97 der Druck in der jeweiligen zugehörigen Steuerluftleitung 43, 45, 47, 49, 93 gemessen (Schritt S2).
  • In Schritt S3 wird dann von der Auswerteeinheit 69 bzw. 99 überprüft, ob der gemessene Druck einem vorbestimmten Druck entspricht oder in einem vorbestimmten Druckbereich liegt. Eventuell kann auch von der Auswerteeinheit 69 bzw. 99 zunächst eine Druckdifferenz ermittelt werden, nämlich gemessener Druck vor dem Schaltsignal minus gemessener Druck nach dem Schaltsignal und mit einer entsprechenden vorbestimmten Druckdifferenz bzw. einem vorbestimmten Druckdifferenzbereich verglichen werden. Entspricht der Druck bzw. die Druckdifferenz dem gewünschten Ergebnis, wird dieses Ergebnis und/oder der gemessene Druck und/oder das zugehörige Schaltsignal in der Speichereinheit 71 bzw. 103 gespeichert (Schritt S4). Alternativ oder zusätzlich kann auch der Druck eingangsseitig vor den Steuerventilen gemessen und ggf.
  • Druckdifferenzwerte vor und nach den Steuerventilen ermittelt werden. Gemäß einer Variante wird auf ein fehlerhaftes Steuerventil geschlossen, wenn nach dem Umschalten der Druck ausgangsseitig der Steuerventile in der zugehörigen Steuerluftleitung im Wesentlichen konstant bleibt. Falls nötig, kann dann später überprüft werden, ob bei einer gewissen Charge beim Abfüllen bzw. Rinsen alle Verfahrensschritte korrekt durchgeführt wurden.
  • Stellt die Auswerteeinheit 69 bzw. 99 fest, dass der gemessene Druck nicht im gewünschten Bereich bzw. nicht dem gewünschten Wert entspricht, liegt ein Fehler vor. Entsprechend wird eine Fehlermeldung ausgegeben (Schritt S5). Somit kann diagnostiziert werden, dass ein Steuerventil 51, 53, 55, 57 bzw. 91 fehlerhaft ist und auf ein Schaltsignal hin nicht geschaltet hat. Das Messergebnis wird dann genauso wie im korrekten Fall im Speicher 71 bzw. 103 zusammen mit dem zugehörigen Schaltsignal gespeichert (Schritt S4).
  • Gemäß einer Variante, beispielsweise unter Nutzung der zweiten Ausführungsform der Vorrichtung zum Abfüllen, kann auch Ausgangsseitig der Schaltventile in der Mediumszuleitung 73 ein weiteres Mittel zur Messung des Drucks 75 vorgesehen sein. Mit dem gleichen Verfahren, wie eben beschrieben, wird auch hier nach dem Aussenden eines Schaltsignals der entsprechende Druck gemessen und mit einem vorbestimmten Wert bzw. einem vorbestimmten Wertebereich verglichen, woraufhin bei Vorliegen eines korrekten Wertes die gemessenen Werte und Steuersignale nur gespeichert werden, während bei einem fehlerhaften Wert, eine Fehlermeldung ausgegeben wird, woraufhin man schließen kann, welches der Schaltventile fehlerhaft ist. Es kann auch auf ein fehlerhaftes Schaltventil geschlossen werden, wenn nach dem Umschalten des Steuerventils der Druck in der Mediumsleitung im wesentlichen konstant bleibt.
  • Erfindungsgemäß kann das Verfahren auch durchgeführt werden, wenn nur in den Medienzuleitungen ausgangsseitig der Schaltventile 5, 7, 9, 11 ein Drucksensor vorhanden ist.

Claims (11)

  1. Vorrichtung zum Abfüllen, insbesondere zum sterilen Abfüllen, von Flüssigkeiten, insbesondere Getränke, in Gefäße, insbesondere Flaschen oder Dosen, mit wenigstens einem Schaltventil (5, 7, 9, 11), insbesondere einem Membranventil, zum Öffnen und Schließen einer zugehörigen Mediumszuleitung (13, 15, 17, 19),wenigstens einem Steuerventil (51, 53, 55, 57), insbesondere einem Magnetventil, zum Öffnen und Schließen des zugehörigen Schaltventils (5, 7, 9, 11) mittels Steuerluft gekennzeichnet, durch ein Mittel (61, 63, 65, 67) zur Erfassung des Drucks in der Steuerluftleitung (43, 45, 47, 49) zwischen Schaltventil (5, 7, 9, 11) und Steuerventil (51, 53, 55, 57).
  2. Vorrichtung zum Rinsen von Gefäßen, insbesondere Flaschen oder Dosen, mit wenigstens einem Schaltventil (89), insbesondere einem Membranventil, zum Öffnen und Schließen einer zugehörigen Mediumszuleitung (87),wenigstens einem Steuerventil (91), insbesondere einem Magnetventil, zum Öffnen und Schließen des zugehörigen Schaltventils (89) mittels Steuerluft gekennzeichnet, durch ein Mittel (97) zur Erfassung des Drucks in der Steuerluftleitung (93) zwischen Schaltventil (89) und Steuerventil (91).
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei ein weiteres Mittel (75) zur Erfassung des Drucks auch in der Mediumszuleitung (13, 15, 17, 19, 87, 73) angeordnet ist.
  4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Mittel (61, 63, 65, 67, 75) zur Erfassung des Drucks ein Dehnmessfühler ist.
  5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, mit einer Steuereinheit (59, 101) zum Schalten des wenigstens einen Schaltventils (5, 7, 9, 11, 89) und einer Auswerteeinheit (69, 99) zum Erkennen von Steuerfehlfunktionen des Steuerventils (51, 53, 55, 57, 91) durch Messung des Drucks in der Steuerluftleitung (43, 45, 47, 49, 93).
  6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, mit einer Speichereinheit (71, 103) zum Speichern erfasster Drücke und der Steuersignale der Steuereinheit (59, 101).
  7. Verfahren zum Erkennen von Steuerfehlfunktionen in einer Vorrichtung zum Abfüllen, insbesondere zum sterilen Abfüllen, von Flüssigkeiten, insbesondere Getränke, in Gefäße, insbesondere Flaschen oder Dosen, oder zum Rinsen der Gefäße mit wenigstens einem Schaltventil (5, 7, 9, 11, 89), insbesondere einem Membranventil, zum Öffnen und Schließen einer zugehörigen Mediumszuleitung (13, 15, 17, 19, 87), wenigstens einem Steuerventil (51, 53, 55, 57, 91), insbesondere einem Magnetventil, zum Öffnen und Schließen des zugehörigen Schaltventils (5, 7, 9, 11, 89) mittels Steuerluft mit den Schritten:
    - Ausgabe eines Schaltsignals zum Umschalten des Steuerventils (51, 53, 55, 57, 91),
    - Messen des Drucks in der Mediumszuleitung (13, 15, 17, 19, 73) und/oder der Steuerluftleitung (43, 45, 47, 49, 93) zwischen Schaltventil (5, 7, 9, 11, 89) und Steuerventil (51, 53, 55, 57, 91),
    - Ausgabe einer Fehlermeldung, wenn nach dem Schaltvorgang der gemessene Druck nicht einem vorbestimmten Druck entspricht oder in einem vorbestimmten Druckbereich liegt.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, wobei zusätzlich die gemessenen Drücke in einer Speichereinheit (71, 103) gespeichert werden.
  9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, wobei zusätzlich die Steuersignale zum Umschalten des Steuerventils (51, 53, 55, 57, 91)s in der Speichereinheit (71, 103) gespeichert werden.
  10. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, wobei die Fehlermeldung ein fehlerhaftes Steuerventil (51, 53, 55, 57, 91) betrifft, wenn nach dem Umschalten der Druck in der Steuerluftleitung (43, 45, 47, 49, 93) im wesentlichen konstant bleibt.
  11. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 10, wobei die Fehlermeldung ein fehlerhaftes Schaltventil (5, 7, 9, 11, 89) betrifft, wenn nach dem Umschalten des Steuerventils (51, 53, 55, 57, 91) der Druck in der Mediumszuleitung (13, 15, 17, 19, 73) im wesentlichen konstant bleibt.
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