EP3898497B1 - Füllvorrichtung - Google Patents

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EP3898497B1
EP3898497B1 EP19818000.2A EP19818000A EP3898497B1 EP 3898497 B1 EP3898497 B1 EP 3898497B1 EP 19818000 A EP19818000 A EP 19818000A EP 3898497 B1 EP3898497 B1 EP 3898497B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
pressure
keg
filling
opening
kegs
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Active
Application number
EP19818000.2A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP3898497A1 (de
Inventor
Thomas Matheyka
Hilmar FICKERT
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
KHS GmbH
Original Assignee
KHS GmbH
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 KHS GmbH filed Critical KHS GmbH
Publication of EP3898497A1 publication Critical patent/EP3898497A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP3898497B1 publication Critical patent/EP3898497B1/de
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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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
    • 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
    • B67C3/30—Filling of barrels or casks
    • B67C3/34—Devices for engaging filling-heads with filling-apertures

Definitions

  • the present invention relates to a filling device comprising at least one filling element with a filling tube for flange connection to a KEG fitting of a KEG, in which filling tube a plunger can be moved axially in order to counteract the residual pressure and/or with a retaining spring of the KEG fitting to open the KEG to cooperate.
  • the axial movement of the ram is effected by means of an actuating device which has a piston which can be moved in a pressure cylinder and which is connected to the ram or forms the ram, the actuating device comprising at least one pressure chamber which is arranged in the pressure cylinder and which is connected to a pressure source via at least one control valve is connectable to move the piston towards the KEG fitting, which filling device further comprises a pressure sensor for the actuating pressure in the pressure chamber.
  • Each KEG has a KEG fitting as the outlet valve, which usually includes a retaining spring.
  • the actuation pressure for opening the KEG fitting is referred to here as the "opening pressure", which is often also referred to as the "ram opening pressure”.
  • KEGs There are now different types of KEGs, namely returnable KEGs and non-returnable KEGs.
  • One-way KEGs are made of thin-walled plastic, in particular PET or a PET material, and reusable KEGs are made of metal recyclable material, such as steel, aluminum, etc., much stronger plastic materials or hybrid materials made of metal and plastic.
  • One-way KEGs are filled with a filling pressure of between 2 and 3 bar, while the filling pressure of returnable KEGs is preferably between 3 and 41 ⁇ 2 bar.
  • beverages containing beer and soft drinks containing CO 2 are bottled. It can happen that a KEG fitting has no residual pressure or is defective, which means that the KEG fitting opens even at very low pressures, the wrong type of KEG reaches the filler/station or that a KEG Fitting can no longer be opened.
  • KEGs their fittings and the basic structure of a KEG filler are known from, among other things U.S. 2007/0169834 A1 or the DE 3 813 410 A1 . Furthermore, disposable KEGs and their fittings are out WO 2014/170699 A1 known.
  • a filling device for filling KEGs according to the preamble of claim 1 is from WO 2015/169579 A1 known.
  • the filling device described above contains an evaluation device which is connected to at least one pressure sensor in a data-conducting manner and which is designed to detect the opening pressure of a KEG or its outlet valve. This means recording the actuation pressure in the pressure chamber and/or the force on the tappet or piston at which the KEG fitting opens. As will be explained below, the opening pressure or the force can be detected, for example, via the pressure curve and possibly in connection with the position of the tappet or piston.
  • the evaluation device is also designed to compare this ascertained opening pressure with at least one stored reference pressure or reference pressure profile and to admit or reject the KEG for the filling process depending on the result of the comparison.
  • Defective or incorrect KEGs can be separated out from the outset by detecting the opening pressure and comparing it with at least one, preferably several, stored reference pressures or reference pressure curves. If, for example, a return spring of a KEG fitting is broken, a KEG has too little residual pressure or the fitting of a disposable KEG opens under a lower reference pressure, for example below 2 bar, then this KEG is discarded and no more approved for a filling process. The same applies if the keg fitting does not open at all, ie the keg fitting does not open up to an upper reference pressure. In this case it is assumed that the KEG fitting is defective. For example, the closure may be badly bonded or corroded.
  • the KEG is no longer permitted for the filling process and is separated from the filling device, for example by means of a transport device.
  • the invention can be used to perform this check for defective KEGs on either non-returnable KEGs or returnable KEGs, with the upper and lower reference values being different for these two different types of KEGs.
  • the upper and lower reference values just mentioned are higher for returnable KEGs than for non-returnable KEGs because the design of the KEG fitting is closed with a stronger spring and/or has a higher residual pressure than is the case with non-returnable KEGs.
  • the invention can thus also be used to differentiate returnable KEGs from non-returnable KEGs via the opening pressure to be applied. For example, if the opening pressure is between 2 and 21 ⁇ 2 bar, the keg is assumed to be non-returnable. In this case, an incorrect KEG could subsequently be ejected or the treatment stations could be completely or partially deactivated.
  • the main application is to sort out defective or wrong KEGs, where the KEG fitting no longer opens because the opening pressure is too low or not at all.
  • the filling device preferably has a controller which is designed to completely or partially interrupt the filling process depending on the comparison result and in particular to eject the incorrect KEG identified in this way from the filling device or downstream from the transport route by means of a transport device. If it is determined that the opening pressure is outside, ie below or above the lower reference pressure, the KEG is not admitted for filling but is immediately ejected from the filling device by means of the transport device. In this way, defective KEGs can be identified and immediately excluded from further processing.
  • the evaluation device is designed to allow a KEG for the filling process if the opening pressure is preferably above a lower and below an upper reference pressure, ie in a permissible reference pressure range.
  • the evaluation device is preferably designed to evaluate the course of the actuating pressure over time and to interpret a pressure maximum as the opening pressure.
  • the pressure When pressure is applied to the plunger, the pressure usually increases until the counter-pressure of the counter-spring in the KEG fitting and/or the residual pressure in the KEG is overcome and the KEG fitting opens. At this point, the pressure usually drops again. There is thus a pressure peak which is preferably interpreted as the opening pressure. In this way, the opening pressure can be recognized solely via the pressure curve over time.
  • At least one position sensor is provided for at least one position of the piston or tappet, in particular for the rest position.
  • the evaluation device is designed to evaluate the signal from the position sensor for detecting the opening pressure. As soon as the resistance of the KEG fitting or the residual pressure is overcome with increasing actuation pressure and the KEG fitting opens, the plunger moves slightly out of its resting position, which is detected by the position sensor. The evaluation device can thus detect the time of opening via the position sensor, and thus also the correlated opening pressure via the pressure sensor. Of course, the pressure curve over time as well as the signal from the position sensor can be combined in order to verify the detection of the opening time.
  • the invention also relates to a method for filling non-returnable and returnable KEGs provided with KEG fittings by means of a filling device which has a filling element to be connected to the KEG fitting with a filling tube and a plunger which can be moved axially in the filling tube by means of an actuating device is designed to work together with the KEG fitting to open the KEG.
  • a filling device which has a filling element to be connected to the KEG fitting with a filling tube and a plunger which can be moved axially in the filling tube by means of an actuating device is designed to work together with the KEG fitting to open the KEG.
  • the opening pressure of the KEG fitting is recorded and compared to at least one reference pressure or profile. Depending on the result of the comparison, the KEG is approved for the filling process or not.
  • the filling device is preferably terminated depending on the result of the comparison and the KEG is ejected from the filling device by means of a transport device.
  • a defective KEG can be detected if the opening pressure is below a specified lower reference pressure, in which case the KEG fitting is obviously defective or there is insufficient residual pressure or the opening pressure is above an upper reference pressure or that KEG has not yet opened when the upper reference pressure is exceeded, in which case the KEG fitting is obviously jammed, stuck or corroded and must therefore also be removed from the filling process.
  • non-returnable KEGs it is also possible to distinguish non-returnable KEGs from reusable KEGs because the reference opening ranges for both KEG types differ significantly, since reusable KEGs are filled with a higher pressure than non-returnable KEGs. The associated residual pressures and the reference ranges for returnable KEGs are therefore significantly higher than those of non-returnable KEGs.
  • the opening pressure is preferably detected via the pressure profile over time, in particular a pressure peak with a subsequent drop in the pressure profile.
  • the opening pressure can be detected via the position of the plunger, since the plunger moves slightly out of its resting position when the KEG is opened.
  • the actuating device is preferably hydraulic or pneumatic. Alternatively, it can also be actuated electrically. In this case, it is not the actuating pressure that is detected when the fitting is opened, but analogously the torque or the electric current flowing through the motor when the KEG fitting is opened.
  • pressure source-pressurized fluid source whereby here generally under filling also the temporary filling with liquid or gaseous cleaning media is to be understood, not just filling with one or more products.
  • FIG. 1 shows a filling element 10 of a filling device, which has a filling pipe 12 into which a product feed 16 and a compressed gas feed 18 for pressure filling a KEG opens.
  • the filling tube 12 of the filling element 10 can be flanged to a KEG via an upper flange 14 at the free end of the tube 12.1 (not shown).
  • the KEG to be filled as well as other transport, support and treatment elements are known to the person skilled in the art and are therefore not further illustrated here.
  • a ram 20 is guided so that it can move axially, usually vertically up and down.
  • the ram 20 is moved by an actuating device 21 which contains a piston 22 which can be moved in a hydraulic pressure cylinder 24 .
  • the piston 22 contains a plate-shaped extension 23, the outer circumference of which bears against the inner wall of the pressure cylinder 24 in a pressure-tight manner, preferably by means of a seal.
  • a lower pressure chamber 26 is formed in the pressure cylinder 24 below the plate-shaped widening 23 of the piston 22 and is connected to a hydraulic pressure supply line 28 which is connected to a pressure source 32 via a control valve 30 .
  • the piston 22 driving the plunger 20 can be pressed in the direction of the free pipe end 12.1 or the flange 14 in order to open a KEG. All of these components belong to the actuating device 21 for the ram 20.
  • the ram 20 is not shown in its entirety here, nor is its interaction with the fitting of the KEG, these elements and mode of operation being in the prior art are known.
  • the control valve 30 is controlled by a controller 34 of the filling device.
  • an upper pressure chamber 37 is formed in the figure 1 is not recognizable because of the high position of the extension 23.
  • a pressure discharge line 38 which in turn is also connected via a control valve, not shown, to a pressurized fluid container, for example the pressure source 32, in order to move the piston 22 downwards in order to close the KEG fitting after the filling process.
  • the controller 34 is connected to a pressure sensor 36 which detects the actuation pressure in the pressure supply line 28 and thus also in the lower pressure chamber 26 .
  • An evaluation device 40 is arranged in connection with the control 34, e.g.
  • the filling element 10 can have a position sensor 42 for the rest position of the ram, as shown here, for example, the output signal of the position sensor 42 also being fed to the controller 34 and thus also to the evaluation device 40 .
  • the KEG fitting of a KEG is pressed against this filling element 10 by means of a pressing device, not shown, which acts on the bottom of the KEG in a known manner.
  • the pressure chamber 26 of the hydraulic cylinder 24 is then pressurized via the pressure supply line 28 by the actuation of the control valve 30 .
  • the time profile of the application pressure which occurs via the pressure sensor 36 when a KEG is filled, is shown, for example, in 2 played back.
  • the application pressure measured by the pressure sensor 36 in the lower pressure chamber 26 or the pressure supply line 28 is plotted in bar at the top, while the time over the filling process is plotted in seconds to the right.
  • the pressure chamber 26 is slowly pressurized in phase I until at the time t o at the opening pressure p o the KEG fitting against the pressure of the im
  • the counter spring arranged in the KEG fitting opens, whereupon the pressure drops again in phase II after the KEG has been opened and the opening resistance has been overcome. As a result, a peak P is formed.
  • phase III the pressure rises again slightly when the KEG is filled and ends in a plateau in phase IV. Any process-related pressure fluctuations in the actual filling phases III and IV are not shown because they are not relevant to the invention.
  • the loading pressure is reduced in phase V in order to move the ram away from the KEG fitting or to close the fitting again and complete the filling.
  • Figure 3a shows a lower impermissible reference range a, which extends from about 0 to 1.6 bar.
  • a permissible reference pressure range for non-returnable KEGs which extends from about 1.6 bar to 2.6 bar, is reproduced with the reference symbol b.
  • a permissible reference pressure range c for returnable KEGs is reproduced, which extends from about 3 to 4.3 bar.
  • An upper impermissible reference pressure range d is arranged above this.
  • the opening pressure p o which is measured with the pressure sensor 36 at the peak P or is recorded via the movement of the position sensor 42, is in the reference pressure range a, it is assumed that the KEG fitting is defective overall because it is below a minimum value opens early. In this case, the filling or follow-up process is aborted and the KEG fitting is rejected as defective.
  • the permissible reference pressure range b for one-way KEGs lies between a lower reference value R ue and an upper reference value R oe . If the opening pressure p o moves in this reference pressure range b, it is assumed that it is a one-way KEG.
  • the upper reference pressure R oe for one-way KEGs corresponds to the lower reference pressure R um for returnable KEGs, which forms the lower limit for the permissible reference pressure range c for returnable KEGs.
  • a KEG is thus identified as a returnable KEG if the opening pressure is between the lower reference pressure R um for returnable KEGs and the upper reference pressure R om for returnable KEGs.
  • the opening pressure is above the upper reference pressure value R om for returnable KEGs or if the KEG fitting does not open at all, it is assumed that the KEG is also defective and it is excluded from the filling process. Due to the detection and evaluation of the opening pressure, it is therefore possible to distinguish between defective KEGs with, for example, worn KEG fittings, KEG fittings that can no longer be opened, as well as non-returnable KEGs and reusable KEGs.
  • reference pressure ranges are essentially identical to those of Figure 3a with the difference that the reference pressure ranges b and c for one-way and refillable KEGs are spaced apart by a transition area e, so that the upper reference pressure p o for a one-way KEG is not identical to the lower reference pressure R um for returnable KEGs .
  • Such a definition of the reference pressure ranges allows for greater variation in the distinction between non-returnable and reusable KEGs. The assumption here is that when the KEG fitting is opened in the pressure transition area, the KEG fitting closure of a reusable KEG is too weak, so that this KEG must also be ejected.
  • the respective reference ranges can be defined more narrowly or broadly and provided accordingly on the control side.

Landscapes

  • Automatic Assembly (AREA)
  • Filling Or Discharging Of Gas Storage Vessels (AREA)
  • Manufacturing Of Electric Cables (AREA)
  • Seal Device For Vehicle (AREA)
  • Formation And Processing Of Food Products (AREA)

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Füllvorrichtung umfassend wenigstens ein Füllelement mit einem Füllrohr zur Anflanschung an ein KEG-Fitting eines KEGs, in welchem Füllrohr ein Stößel axial bewegbar ist, um entgegen des Restdrucks und/oder mit einer Rückhaltefeder des KEG-Fittings zum Öffnen des KEGs zusammenzuwirken.
  • Die axiale Bewegung des Stößels erfolgt mittels einer Betätigungseinrichtung, die einen in einem Druckzylinder bewegbaren Kolben aufweist, welcher mit dem Stößel verbunden ist oder den Stößel bildet, wobei die Betätigungseinrichtung wenigstens eine in dem Druckzylinder angeordnete Druckkammer umfasst, die über wenigstens ein Steuerventil mit einer Druckquelle verbindbar ist, um den Kolben in Richtung auf das KEG-Fitting zu bewegen, welche Füllvorrichtung weiterhin einen Drucksensor für den Betätigungsdruck in der Druckkammer umfasst.
  • Derartige Füllvorrichtungen werden in bekannter Weise für die Befüllung von KEGs verwendet. Jedes KEG hat als Mündungsventil ein KEG-Fitting, das im Regelfall eine Rückhaltefeder umfasst, wobei zum Öffnen des KEGs der Widerstand der Rückhaltefeder und/oder des Restdrucks überwunden werden muss, um das Ventil zu öffnen und Zugang zu dem Innenraum des KEGs zum Befüllen des KEGs zu erhalten. Der Betätigungsdruck für das Öffnen des KEG-Fittings wird hier "Öffnungsdruck" genannt, der häufig auch als "Stösselöffnungsdruck" bezeichnet wird.
  • Es gibt nun verschiedene Arten von KEGs, nämlich Mehrweg-KEGs und Einweg-KEGs. Einweg-KEGs bestehen aus dünnwandigerem Kunststoff, insbesondere PET oder einem PET-Material, und Mehrweg-KEGs bestehen aus metallischem Wertstoff, wie Stahl, Aluminium etc., wesentlich stärkeren Kunststoffmaterialien oder auch Hybridmaterialien aus Metall und Kunststoff. Einweg-KEGs werden mit einem Fülldruck zwischen 2 und 3 bar befüllt, während der Fülldruck von Mehrweg-KEGs vorzugsweise zwischen 3 und 4½ bar liegt. Abgefüllt werden in der Regel CO2-haltige bierhaltige Getränke und Softdrinks. Es kann hierbei vorkommen, dass ein KEG-Fitting keinen Restdruck aufweist oder defekt ist, was dazu führt, dass das KEG-Fitting bereits bei sehr niedrigen Drücken öffnet, eine falsche KEG-Art an den Füller/-stelle gelangt oder dass ein KEG-Fitting sich gar nicht mehr öffnen lässt.
  • Mehrweg-KEGs, deren Fittings und der grundsätzliche Aufbau eines KEG-Füllers sind unter anderem bekannt aus US 2007/0169834 A1 oder der DE 3 813 410 A1 . Weiterhin sind Einweg-KEG sowie deren Fittings aus WO 2014/170699 A1 bekannt.
  • Eine Füllvorrichtung zur Befüllung von KEGs gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ist aus der WO 2015/169579 A1 bekannt.
  • Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Füllvorrichtung und ein Verfahren bereitzustellen, die die Erfassung einer vorgegebenen KEG-Art und vorzugsweise die Erfassung von defekten KEGs ermöglichen.
  • Diese Aufgabe wird durch eine Füllvorrichtung gemäß Anspruch 1 als auch durch ein Verfahren gemäß Anspruch 6 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der zugeordneten abhängigen Ansprüche.
  • Gemäß der Erfindung enthält die oben beschriebene Füllvorrichtung eine Auswerteeinrichtung, die datenleitende mit mindestens einem Drucksensor verbunden ist, und die konzipiert ist, den Öffnungsdruck eines KEGs bzw. dessen Mündungsventils zu erfassen. Das heißt, den Betätigungsdruck in der Druckkammer und/oder Kraft auf den Stößel oder Kolben zu erfassen, bei dem das KEG-Fitting öffnet. Die Erfassung des Öffnungsdrucks oder der Kraft ist, wie nachfolgend ausgeführt wird, beispielsweise möglich über den Druckverlauf und ggf. im Zusammenhang mit der Position des Stößels oder Kolbens. Die Auswerteeinrichtung ist weiterhin konzipiert, diesen ermittelten Öffnungsdruck mit wenigstens einem abgespeicherten Referenzdruck oder Referenzdruckverlauf zu vergleichen und das KEG in Abhängigkeit von dem Vergleichsergebnis für den Füllvorgang zuzulassen oder auszuschleusen.
  • Durch die Erfassung des Öffnungsdrucks und den Vergleich mit wenigstens einem, vorzugsweise mehreren, abgespeicherten Referenzdrücken oder Referenzdruckverläufen können von vornherein defekte oder falsche KEGs ausgesondert werden. Wenn zum Beispiel eine Rückstellfeder eines KEG-Fitting gebrochen ist, ein KEG einen zur geringen Restdruck aufweist oder das Fitting eines Einweg-KEGs darstellt und unter einem unteren Referenzdruck, zum Beispiel unterhalb von 2 bar, öffnet, dann wird dieses KEG ausgesondert und nicht mehr für einen Füllvorgang zugelassen. Dasselbe trifft zu, wenn das KEG-Fitting überhaupt nicht öffnet, das heißt das KEG-Fitting bis zu einem oberen Referenzdruck nicht öffnet. In diesem Fall wird davon ausgegangen, dass das KEG-Fitting defekt ist. Zum Beispiel kann der Verschluss stark verklebt oder korrodiert sein. Auch in diesem Fall wird das KEG für den Füllvorgang nicht mehr zugelassen und zum Beispiel mittels einer Transportvorrichtung aus der Füllvorrichtung ausgesondert. Die Erfindung kann dafür verwendet werden, diese Prüfung auf defekte KEGs entweder bei Einweg-KEGs oder bei Mehrweg-KEGs durchzuführen, wobei die oberen und die unteren Referenzwerte für diese beiden unterschiedlichen KEG-Arten unterschiedlich sind.
  • Beim Mehrweg-KEG liegt der eben erwähnte obere und untere Referenzwert höher als bei einem Einweg-KEG, weil konstruktiv das KEG-Fitting mit einer stärkeren Feder verschlossen wird und/oder einen höheren Restdruck aufweist, als dies bei Einweg-KEG der Fall ist. Somit lässt sich die Erfindung auch dazu nutzen, um Mehrweg-KEGs von Einweg-KEGs über den aufzuwendenden Öffnungsdruck zu unterscheiden. Wenn beispielsweise der Öffnungsdruck zwischen 2 und 2½ bar liegt, wird davon ausgegangen, dass es sich um ein Einweg-KEG handelt. In diesem Fall könnte ein falsches KEG nachfolgend ausgeschleust werden bzw. die Behandlungsstationen ganz oder teilweise deaktiviert werden. Die Hauptanwendung liegen darin, defekte oder falsche KEGs auszusondern, bei denen das KEG-Fitting bei zu geringem Öffnungsdruck oder überhaupt nicht mehr öffnet.
  • Vorzugsweise weist die Füllvorrichtung eine Steuerung auf, die konzipiert ist, den Füllvorgang in Abhängigkeit von dem Vergleichsergebnis ganz oder teilweise abzubrechen und insbesondere das derart identifizierte falsche KEG mittels einer Transportvorrichtung aus der Füllvorrichtung bzw. stromabwärts aus der Transportstrecke auszuschleusen. Wenn somit festgestellt wird, dass der Öffnungsdruck außerhalb, also unter dem unteren oder über dem oberen Referenzdruck liegt, wird das KEG zur Befüllung nicht zugelassen, sondern sofort mittels der Transportvorrichtung aus der Füllvorrichtung ausgeschleust. Auf diese Weise können defekte KEGs erkannt und gleich von der weiteren Bearbeitung ausgeschlossen werden.
  • Wie oben bereits ausgeführt, ist die Auswerteeinrichtung konzipiert, ein KEG für den Füllvorgang zuzulassen, wenn vorzugsweise der Öffnungsdruck über einem unteren und unter einem oberen Referenzdruck, das heißt in einem zulässigen Referenzdruckbereich liegt. Durch Auswahl des entsprechenden zulässigen Referenzdruckbereichs für Einweg-KEGs oder Mehrweg-KEGs kann sichergestellt werden, dass nur richtige bzw. funktionierende Einweg-KEGs oder Mehrweg-KEGs für die Befüllung zugelassen werden, insbesondere, weil die korrespondierenden Referenzbereiche für den Öffnungsdruck unterschiedlich liegen.
  • Vorzugsweise ist die Auswerteeinrichtung konzipiert, den zeitlichen Verlauf des Betätigungsdrucks auszuwerten und ein Druckmaximum als Öffnungsdruck zu interpretieren. Beim Druckbeaufschlagen des Stößels steigt der Druck üblicherweise solange an, bis der Gegendruck der Gegenfeder im KEG-Fitting und/oder des Restdrucks im KEG überwunden wird und das KEG-Fitting öffnet. In diesem Moment fällt in der Regel der Druck gleich wieder ab. Man hat somit einen Druckpeak, der in bevorzugter Weise als Öffnungsdruck interpretiert wird. Auf diese Weise kann der Öffnungsdrucks allein über den zeitlichen Druckverlauf erkannt werden.
  • In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist wenigstens ein Positionssensor für wenigstens eine Position des Kolbens oder Stößels vorgesehen, insbesondere für die Ruhelage. Die Auswerteeinrichtung ist in diesem Fall konzipiert, das Signal des Positionssensors für die Erfassung des Öffnungsdrucks auszuwerten. Sobald mit steigendem Betätigungsdruck der Widerstand des KEG-Fittings bzw. des Restdrucks überwunden wird und das KEG-Fitting öffnet, bewegt sich der Stößel leicht aus seiner Ruhelage, was über den Positionssensor erfasst wird. Somit kann die Auswerteeinrichtung den Zeitpunkt der Öffnung über den Positionssensor erfassen, und damit auch den korrelierten Öffnungsdruck über den Drucksensor. Selbstverständlich können der zeitliche Druckverlauf als auch das Signal des Positionssensors kombiniert werden, um die Erkennung des Öffnungszeitpunktes zu verifizieren.
  • Die Erfindung betrifft ebenfalls ein Verfahren zum Befüllen von mit KEG-Fittings versehenen Einweg- und Mehrweg-KEGs mittels einer Füllvorrichtung, die ein mit dem KEG-Fitting zu verbindendes Füllelement mit einem Füllrohr und einen im Füllrohr mittels einer Betätigungseinrichtung axial bewegbaren Stößel aufweist, der konzipiert ist, mit dem KEG-Fitting zum Öffnen des KEGs zusammenzuwirken. Gemäß der Erfindung wird der Öffnungsdruck des KEG-Fittings erfasst und mit wenigstens einem Referenzdruck oder -verlaufes verglichen. In Abhängigkeit von dem Vergleichsergebnis wird das KEG für den Füllvorgang zugelassen oder nicht. Hinsichtlich der Vorteile und besonderen Merkmale der Erfindung wird auf die obige Beschreibung der erfindungsgemäßen Füllvorrichtung verwiesen.
  • Vorzugsweise wird die Füllvorrichtung in Abhängigkeit von dem Vergleichsergebnis abgebrochen und das KEG mittels einer Transportvorrichtung aus der Füllvorrichtung ausgeschleust. Auf diese Weise kann zum Beispiel ein defektes KEG erkannt werden, wenn der Öffnungsdruck unter einem vorgegebenen unteren Referenzdruck liegt, in welchem Fall offensichtlich das KEG-Fitting defekt ist bzw. kein hinreichender Restdruck vorliegt oder aber der Öffnungsdruck über einem oberen Referenzdruck liegt bzw. das KEG beim Überschreiten des oberen Referenzdrucks noch nicht geöffnet hat, in welchem Fall das KEG-Fitting offensichtlich verklemmt, verklebt oder korrodiert ist und somit ebenfalls aus dem Füllvorgang ausgeschleust werden muss.
  • Andererseits ist es auch möglich, Einweg-KEGs von Mehrweg-KEGs zu unterscheiden, weil die Referenzöffnungsbereiche für beide KEG-Arten sich deutlich unterscheiden, da Mehrweg-KEGs mit einem höheren Druck befüllt werden als Einweg-KEGs. Die zugeordneten Restdrücke, wie auch die Referenzbereiche für Mehrweg-KEGs liegen somit deutlich über denen von Einweg-KEGs.
  • Wie oben bereits im Zusammenhang mit der Füllvorrichtung beschrieben, wird der Öffnungsdruck vorzugsweise über den zeitlichen Druckverlauf erkannt, insbesondere einen Druckpeak mit einem nachfolgenden Abfall im Druckverlauf. Alternativ oder zusätzlich kann der Öffnungsdruck erkannt werden über die Position des Stößels, da beim Öffnen des KEGs sich der Stößel leicht aus seiner Ruhelage fortbewegt.
  • Es ist für den Fachmann offensichtlich, dass die oben beschriebenen Ausführungsformen in beliebiger Weise miteinander kombinierbar sind.
  • Die Betätigungsvorrichtung ist vorzugsweise hydraulisch oder pneumatisch. Sie kann alternativ auch elektrisch betätigbar sein. Detektiert wird dann nicht der Betätigungsdruck beim Öffnen des Fittings sondern analog das Drehmoment oder der durch den Motor fließende elektrische Strom beim Öffnen des KEG-Fittings.
  • Folgende Ausdrücke werden synonym verwendet: Druckquelle-Druckfluidquelle; wobei hier allgemein unter Füllen auch das zeitweise Befüllen mit flüssigen oder gasförmigen Reinigungsmedien zu verstehen ist, nicht nur das Befüllen mit einem oder mehreren Produkten.
  • Die Erfindung wird nachfolgend beispielsweise anhand der schematischen Zeichnung beschrieben. In dieser zeigen:
    • Fig. 1
    eine schematische Ansicht eines Teils einer Füllvorrichtung,
    Fig. 2
    den zeitlichen Druckverlauf beim Befüllen eines KEGs,
    Fig. 3
    eine Auflistung zulässiger Referenzdruckbereiche für Einweg-KEGs und Mehrweg-KE Gs.
  • Fig. 1 zeigt ein Füllelement 10 einer Füllvorrichtung, welches ein Füllrohr 12 aufweist, in das eine Produktzuführung 16 als auch eine Druckgaszuführung 18 zum Druckbefüllen eines KEGs mündet. Das Füllrohr 12 des Füllelements 10 ist über einen oberen Flansch 14 am freien Rohrende 12.1 an ein KEG anflanschbar (nicht dargestellt). Das zu befüllende KEG wie auch sonstige Transport-, Trag- und Behandlungselemente sind dem Fachmann bekannt und daher hier nicht weiter dargestellt.
  • In dem Füllrohr 12 ist ein Stößel 20 axial beweglich geführt, üblicherweise vertikal auf und ab. Der Stößel 20 wird durch eine Betätigungseinrichtung 21 bewegt, die einen in einem hydraulischen Druckzylinder 24 bewegbaren Kolben 22 enthält. Der Kolben 22 enthält eine tellerförmige Erweiterung 23, deren Außenumfang an der Innenwand des Druckzylinders 24 druckdicht anliegt, vorzugsweise mittels einer Dichtung. Unterhalb der tellerförmigen Erweiterung 23 des Kolbens 22 ist in dem Druckzylinder 24 eine untere Druckkammer 26 gebildet, welche mit einer hydraulischen Druckzuführungsleitung 28 verbunden ist, die über ein Steuerventil 30 mit einer Druckquelle 32 verbunden ist. Auf diese Weise kann der den Stößel 20 antreibende Kolben 22 in Richtung auf freie Rohrende 12.1 bzw. den Flansch 14 gedrückt werden, um ein KEG zu öffnen. Alle diese Komponenten gehören zur Betätigungseinrichtung 21 für den Stößel 20. Der Stößel 20 ist vorliegend nicht vollständig dargestellt, sowie dessen Zusammenwirken mit dem Fitting des KEGs, wobei diese Elemente und Wirkweise im Stand der Technik bekannt sind. Das Steuerventil 30 wird durch eine Steuerung 34 der Füllvorrichtung angesteuert.
  • Zwischen der Oberseite der tellerförmigen Erweiterung 23 des Kolbens 22 und der Oberseite des Hydraulikzylinders ist eine obere Druckkammer 37 gebildet, die in der Figur 1 wegen der hohen Stellung der Erweiterung 23 nicht erkennbar ist. In diese mündet eine Druckabführungsleitung 38, die ihrerseits über ein nicht dargestelltes Steuerventil ebenfalls mit einem Druckfluidbehälter, z.B. der Druckquelle 32, verbunden ist, um den Kolben 22 nach unten zu bewegen, um nach dem Füllvorgang das KEG-Fitting zu schließen.
  • Die Steuerung 34 ist mit einem Drucksensor 36 verbunden, welcher den Betätigungsdruck in der Druckzuführungsleitung 28 und damit auch in der unteren Druckkammer 26 erfasst. In Verbindung mit der Steuerung 34, z.B. integriert in diese, ist eine Auswerteeinrichtung 40 angeordnet, welche den über den Drucksensor 36 erfassten Betätigungsdruck in der unteren Druckkammer 26 über die Zeit erfasst und auswerten kann. Zudem kann das Füllelement 10 einen Positionssensor 42 für die Ruhelage des Stößels aufweisen, wie bspw. hier dargestellt, wobei das Ausgangssignal des Positionssensors 42 ebenfalls der Steuerung 34 und damit auch der Auswerteeinrichtung 40 zugeführt ist.
  • Bei einem Füllvorgang wird das KEG-Fitting eines KEGs an dieses Füllelement 10 mittels einer nicht dargestellten Anpressvorrichtung angepresst, die in bekannter Weise auf den Boden des KEGs einwirkt. Anschließend wird die Druckkammer 26 des Hydraulikzylinders 24 über die Druckzuführungsleitung 28 durch die Ansteuerung des Steuerventils 30 mit Druck beaufschlagt.
  • Der zeitliche Verlauf des Beaufschlagungsdrucks, der über den Drucksensor 36 beim Befüllen eines KEGs auftritt, ist beispielsweise in Fig. 2 wiedergegeben. Nach oben ist hierbei der mittels des Drucksensors 36 gemessene Beaufschlagungsdruck in der unteren Druckkammer 26 oder der Druckzuleitung 28 in bar aufgetragen, während nach rechts die Zeit über den Füllvorgang in Sekunden aufgetragen ist. Beim Befüllen eines KEGs wird die Druckkammer 26 in der Phase I langsam mit Druck beaufschlagt, bis am Zeitpunkt to bei dem Öffnungsdruck po das KEG-Fitting gegen den Druck der im KEG-Fitting angeordneten Gegenfeder öffnet, worauf der Druck in der Phase II nach dem Öffnen des KEGs und Überwinden des Öffnungswiederstandes wieder abfällt. Hierdurch wird ein Peak P gebildet. Hiernach steigt in der Phase III der Druck beim Befüllen des KEGs wieder leicht an und mündet in einem Plateau in der Phase IV. Ggf. in den eigentlichen Füllphase III und IV prozessbedingte Druckschwankungen sind nicht abgebildet, da nicht erfindungsrelevant. Am Ende des Füllvorgangs wird in der Phase V der Beaufschlagungsdruck abgesenkt, um den Stößel wieder von dem KEG-Fitting weg zu bewegen bzw. dessen Fitting wieder zu verschließen und die Befüllung abzuschließen.
  • Bei diesem zeitlichen Druckverlauf ist wesentlich, dass beim Öffnen des KEG-Fittings eine kurze Druckspitze mit einem Peak P zum Zeitpunkt to mit dem Öffnungsdruck po vorliegt, welche für die Auswertung des Öffnungszeitpunkts und des Öffnungsdrucks verwendet werden kann. Dieser Öffnungsdruck po und der Druckspitze P wird nun mit Referenzdruckbereichen verglichen, welche beispielsweise in Fig. 3a und Fig. 3b aufgelistet sind.
  • Fig. 3a zeigt einen unteren unzulässigen Referenzbereich a, der sich in etwa von 0 bis 1,6 bar erstreckt. Darüber ist mit dem Bezugszeichen b ein zulässiger Referenzdruckbereich für Einweg-KEGs wiedergegeben, der sich etwa von 1,6 bar bis 2,6 bar erstreckt. Über diesem zulässigen Referenzdruckbereich b für Einweg-KEGs ist ein zulässiger Referenzdruckbereich c für Mehrweg-KEGs wiedergegeben, der sich von etwa 3 bis 4,3 bar erstreckt. Hierüber ist ein oberer unzulässiger Referenzdruckbereich d angeordnet.
  • Liegt der Öffnungsdruck po, der mit dem Drucksensor 36 am Peak P gemessen wird oder über die Bewegung des Positionssensors 42 erfasst wird, im Referenzdruckbereich a, so wird davon ausgegangen, dass das KEG-Fitting insgesamt defekt ist, weil es unterhalb eines Minimalwertes zu früh öffnet. In diesem Fall wird der Befüllungs- oder Folgevorgang abgebrochen und das KEG-Fitting wird als defekt ausgeschleust.
  • Der zulässige Referenzdruckbereich b für Einweg-KEGs liegt zwischen einem unteren Referenzwert Rue und einem oberen Referenzwert Roe. Wenn sich der Öffnungsdruck po in diesem Referenzdruckbereich b bewegt, wird davon ausgegangen, dass es sich um ein Einweg-KEG handelt. Der obere Referenzdruck Roe für Einweg-KEGs entspricht in dem gezeigten Steuerungsbeispiel dem unteren Referenzdruck Rum für Mehrweg-KEGs, welcher die untere Grenze für den zulässigen Referenzdruckbereich c für Mehrweg-KEGs bildet. Ein KEG wird somit als Mehrweg-KEG identifiziert, wenn der Öffnungsdruck zwischen dem unteren Referenzdruck Rum für Mehrweg-KEGs und dem oberen Referenzdruck Rom für Mehrweg-KEGs liegt. Liegt der Öffnungsdruck über dem oberen Referenzdruckwert Rom für Mehrweg-KEGs oder öffnet das KEG-Fitting gar nicht, so wird davon ausgegangen, dass das KEG ebenfalls defekt ist und es wird vom Füllvorgang ausgeschlossen. Es ist somit aufgrund der Erfassung und Auswertung des Öffnungsdrucks möglich, sowohl defekte KEGs mit bspw. ausgeleierten KEG-Fittings, nicht mehr zu öffnenden KEG-Fittings als auch Einweg-KEGs und Mehrweg-KEGs zu unterscheiden.
  • Die in Fig. 3b wiedergegebenen Referenzdruckbereiche sind im Wesentlichen identisch zu denen der Fig. 3a mit dem Unterschied, dass die Referenzdruckbereiche b und c für Einweg- und Mehrweg-KEGs voneinander beabstandet sind durch einen Übergangsbereich e, so dass der obere Referenzdruck po für einen Einweg-KEG nicht identisch mit dem unteren Referenzdruck Rum für Mehrweg-KEGs ist. Eine derartige Definition der Referenzdruckbereiche erlaubt eine stärke Variation in der Unterscheidung zwischen Einweg- und Mehrweg-KEGs. Hierbei ist die Annahme, dass bei Öffnung des KEG-Fittings im Druck-Übergangsbereich ein zu schwacher KEG-Fittingverschluss eines Mehrweg-KEGs vorliegt, so dass dieses KEG ebenfalls auszuschleusen ist.
  • Abhängig von den Qualitäts- und/oder Sicherheitsüberlegungen können die jeweiligen Referenzbereiche enger oder weiter definiert und steuerungsseitig entsprechend vorgesehen werden.
  • Die Erfindung ist nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsbeispiele begrenzt, sondern kann innerhalb des Schutzbereichs der nachfolgenden Patentansprüche variiert werden.
    • Bezugszeichenliste
    • 10
    Füllelement
    12
    Füllrohr
    14
    Flansch des Füllelements zur Anflanschung an ein KEG
    16
    Produktzuführung
    18
    Druckgaszuführung
    20
    Stößel
    21
    Betätigungseinrichtung
    22
    Kolben
    24
    Druckzylinder
    26
    untere Druckkammer
    28
    Druckzuführungsleitung
    30
    Steuerventil
    32
    Druckquelle
    34
    Steuerung der Füllvorrichtung
    36
    Drucksensor
    37
    obere Druckkammer
    38
    Druckabführungsleitung
    40
    Auswerteeinrichtung
    42
    Positionssensor
    po
    Öffnungsdruck
    P
    Peak
    a
    Referenzbereich
    b
    Referenzdruckbereich
    c
    Referenzdruckbereich
    d
    Referenzdruckbereich
    Rum
    unteren Referenzdruck für Mehrweg-KEG
    Rom
    oberen Referenzdruck für Mehrweg-KEG
    Rue
    unteren Referenzdruck für Einweg-KEG
    Roe
    oberen Referenzdruck für Einweg-KEG

Claims (12)

  1. Füllvorrichtung zur Befüllung von KEGs, umfassend wenigstens ein Füllelement (10) mit einem Füllrohr (12) umfassend ein freies Rohrende (12.1) zur Anflanschung oder Anpressung an ein KEG-Fitting des KEGs, in welchem Füllrohr (12) ein Stößel (20) axial bewegbar angeordnet ist, um mit einer Rückhaltefeder des KEG-Fittings zum Öffnen des KEGs zusammen zu wirken, wobei die axiale Bewegung des Stößels (20) mittels einer Betätigungseinrichtung (21) erfolgt, die einen in einem Druckzylinder (24) bewegbaren Kolben (22) aufweist, welcher mit dem Stößel (20) verbunden ist oder den Stößel (20) bildet, wobei die Betätigungseinrichtung (21) wenigstens eine in dem Druckzylinder (24) angeordnete Druckkammer (26) umfasst, die über wenigstens einen Druckzuführungsleitung (28) sowie mindestens ein Steuerventil (30) mit einer Druckquelle (32) verbindbar ist, um den Kolben (22) in Richtung auf das freie Rohrende (12.1) und ein dort anordbares KEG-Fitting zu bewegen, dadurch gekennzeichnet, dass die Füllvorrichtung weiterhin einen Drucksensor (36) für den Betätigungsdruck in der Druckkammer (26) und/oder Druckzuführungsleitung (28) umfasst, und dass die Füllvorrichtung eine Auswerteeinrichtung (40) aufweist, die datenleitend mit dem Drucksensor (30) verbunden ist, und die konzipiert ist, den Öffnungsdruck (po) eines KEGs bzw. eines KEG-Fittings in der Druckkammer (26) und/oder Druckzuführungsleitung (28) zu erfassen und diesen Öffnungsdruck (po) mit wenigstens einem abgespeicherten Referenzdruck und/oder Referenzdruckverlauf zu vergleichen, und den Füllvorgang in Abhängigkeit von dem Vergleichsergebnis für das KEG zuzulassen oder nicht.
  2. Füllvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Füllvorrichtung eine Steuerung (34) aufweist, welche konzipiert ist, den Füllvorgang in Abhängigkeit vom Vergleichsergebnis abzubrechen und das KEG mittels einer Transportvorrichtung aus der Füllvorrichtung auszuschleusen.
  3. Füllvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinrichtung (40) konzipiert ist, ein KEG für den Füllvorgang zuzulassen, wenn der Öffnungsdruck (po) über einem unteren und unter einem oberen Referenzdruck liegt.
  4. Füllvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinrichtung (40) konzipiert ist, den zeitlichen Verlauf des Betätigungsdrucks auszuwerten und ein Druckmaximum als Öffnungsdruck zu interpretieren.
  5. Füllvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen Positionssensor (42) für wenigstens eine Position des Stößels (20) aufweist, und dass die Auswerteeinrichtung (40) konzipiert ist, das Signal des Positionssensors (42) für die Erfassung des Öffnungsdrucks auszuwerten.
  6. Verfahren zum Befüllen von mit KEG-Fittings versehenen Einweg- und Mehrweg-KEGs mittels einer Füllvorrichtung, die ein mit dem KEG-Fitting zu verbindendes Füllrohr (12), und ein im Füllrohr (12) mittels einer Betätigungseinrichtung (21) axial bewegbaren Stößel (20) aufweist, der konzipiert ist, durch die axiale Verschiebung mit dem KEG-Fitting zum Öffnen des KEGs zusammenzuwirken, dadurch gekennzeichnet, dass
    der Öffnungsdruck (po) des KEG-Fittings erfasst und mit wenigstens einem Referenzdruck verglichen wird, und dass in Abhängigkeit von dem Vergleichsergebnis das KEG für den Füllvorgang zugelassen wird oder nicht.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass den Füllvorgang in Abhängigkeit vom Vergleichsergebnis abgebrochen und das KEG mittels einer Transportvorrichtung aus der Füllvorrichtung ausgeschleust wird.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Betätigungsdruck mit einem abgespeicherten unteren Referenzdruck (Rue) verglichen wird, und dass das KEG als defekt ausgeschleust wird, wenn der untere Referenzdruck (Rue) unterschritten wird.
  9. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Betätigungsdruck mit einem abgespeicherten oberen Referenzdruck (Rom) verglichen wird, und dass das KEG als defekt ausgeschleust wird, wenn der obere Referenzdruck (Rom) überschritten wird.
  10. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Öffnungsdruck erfasst wird über einen Druckpeak (po, to).
  11. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Öffnungsdruck erfasst wird über die Position (42) des Stößels (20) oder eines mit diesem zusammen bewegbaren Teil der Füllvorrichtung.
  12. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass es in einer Füllvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6 durchgeführt wird.
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