SE440218B

SE440218B - Method for the filling of liquids into bottles and the like as well as a device for carrying out the method

Info

Publication number: SE440218B
Application number: SE8205174A
Authority: SE
Inventors: Per Svante Bahrton
Original assignee: Per Svante Bahrton
Priority date: 1982-09-10
Filing date: 1982-09-10
Publication date: 1985-07-22
Also published as: SE8205174L; SE8205174D0

Abstract

The invention refers to a method and a device for the dosage of liquid that is to fill bottles (13) via a number of branch circuits (6). The invention solves the problem of achieving high dosage accuracy through one (6') of the branch circuits containing a flow meter (9), which emits a pulsing output signal. The pulses are counted for determining the desired dose. The other branch circuits are calibrated, so that flow through each and every one of them is the same as through the line with the flow meter. When a volume, corresponding to the desired dose, is attained, the liquid supply is cut off through all of the branch circuits.<IMAGE>

Description

82051W§~9 visat sig, att doseringsnoggrannheten blir otillfredsstäl- lande, vilket beror på svårigheten att hålla ett konstant matningstryck. Ändamålet med uppfinningen är att åstadkomma ett sätt respektive en anordning för fyllning av vätska på flaskor och liknande behållare enligt en funktionsprincip, som gör det möjligt att samtidigt uppfylla alla de ovan- nämnda fordringarna och önskemålen. Utrustningen skall så- ledes kunna arbeta helautomatiskt, ha stor kapacitet, vara lätt att rengöra och, framför allt, medge hög doserings- noggrannhet. Uppfinningen baserar sig pâ insikten att detta kan uppnås genom att man i stället för att basera volyms- mätningen, dvs. doseringen, på den tid fyllningen pågår, baserar densamma på en mätning av flödet antingen i en av grenledningarna i en huvudledning eller på båda dessa stäl- len. Härvid använder man en flödesmätare, vars rörliga organ har liten hysterisis, så att den får stor reaktions- snabbhet och därmed hög noggrannhet. Den avger en utsignal i form av pulser, där varje puls motsvarar en känd flödes- volym. Genom att räkna antalet sådana pulser och multipli- cera antalet med nyssnämnda volymsvärde och genom att av- bryta flödet när ett förutbestämt antal pulser räknats, får man såsom resultat en doserad volym, vars noggrannhet be- stämmes av värdet på delvolymen för varje puls. Ett annat huvudkännetecken för uppfinningen är att man kan kalibrera~ grenledningarna genom att inställa strömningsmotståndet i var och en av dem så att flödet blir detsamma i alla. Denna kalibrering kan enkelt ske medelst stryporgan, som ställs in en gång för alla. Härvid kan man antingen använda en flö- desmätare i en av grenledningarna eller en sådan i huvud- ledningen. övriga kännetecken för uppfinningen och fördelar med densamma framgår av patentkraven och av efterföljande beskrivning av två utföringsformer. 82051W§ ~ 9 it has been found that the dosing accuracy becomes unsatisfactory, which is due to the difficulty of maintaining a constant supply pressure. The object of the invention is to provide a method and a device, respectively, for filling liquid into bottles and similar containers according to a functional principle, which makes it possible to simultaneously fulfill all the above-mentioned requirements and wishes. The equipment must thus be able to work fully automatically, have a large capacity, be easy to clean and, above all, allow high dosing accuracy. The invention is based on the insight that this can be achieved by instead of basing the volume measurement, ie. the dosage, during the filling time, is based on a measurement of the flow either in one of the branch lines in a main line or in both of these places. In this case, a flow meter is used, the movable members of which have little hysteresis, so that it has a high reaction speed and thus a high accuracy. It emits an output signal in the form of pulses, where each pulse corresponds to a known flow volume. By counting the number of such pulses and multiplying the number by the volume value just mentioned and by interrupting the flow when a predetermined number of pulses has been counted, a dosed volume is obtained, the accuracy of which is determined by the value of the subvolume for each pulse. Another main feature of the invention is that the branch lines can be calibrated by setting the flow resistance in each of them so that the flow is the same in all of them. This calibration can easily be done by means of throttling means, which are set once and for all. In this case, you can either use a flow meter in one of the branch lines or one in the main line. Other features of the invention and advantages thereof are apparent from the claims and from the following description of two embodiments.

Fig. l på ritningen åskådliggör schematiskt en på- fyllningsanordning enligt den första utföringsformen. '_ _ ann-s ~ ' 82051711 *9 Fig. 2 visar en anordning enligt en andra utförings- form.Fig. 1 of the drawing schematically illustrates a filling device according to the first embodiment. 82051711 * 9 Fig. 2 shows a device according to a second embodiment.

I fig. l har med l betecknats en förrådsbehållare för vätska 2, som införs i behållaren genom en matarled- ning 3, försedd med en regleringsventil 4. Behållaren är helt sluten och ovanför den fria vätskeytan upprätthålls ett övertryck medelst en tryckregulator 5. Härigenom skapas inuti behållaren ett matningstryck för snabb utmatning av vätska samtidigt genom var och en av ett antal grenledningar 6a, 6b och 6'. Antalet sådana utgående grenledningar varie- rar från fall till fall men uppgår typiskt till 8 ä 10.In Fig. 1, 1 denotes a storage container for liquid 2, which is introduced into the container through a supply line 3, provided with a control valve 4. The container is completely closed and above the free liquid surface an overpressure is maintained by means of a pressure regulator 5. This creates inside the container a supply pressure for rapid discharge of liquid simultaneously through each of a number of branch lines 6a, 6b and 6 '. The number of such outgoing branch lines varies from case to case but typically amounts to 8 to 10.

Vardera av grenledningarna 6 innehåller en magnet- ventil 7 för öppnande och stängande av genomströmningspassa- gen genom ledningen. Motsvarande manöverpulser avges av ett doseringsorgan 8. Under ledningarnas 6 mynningar befinner sig de flaskor 13, vilka skall fyllas.Each of the branch lines 6 contains a solenoid valve 7 for opening and closing the flow passage through the line. Corresponding operating pulses are emitted by a dosing means 8. Below the mouths of the lines 6 are the bottles 13 which are to be filled.

I ledningen 6' är inkopplad en flödesmätare 9. Den- na är av sådan beskaffenhet, att mätningen sker portionsvis, varvid varje uppmätt portion eller delvolym genererar en elektrisk puls, som via en ledning 10 tillförs doseringsor- ganet 8. Detta innehåller en räknare, vilken räknar antalet inkommande pulser och multiplicerar detta antal med en faktor. Denna faktor har genom programmering av räknaren bringats att överensstämma med ovannämnda delvolym, dvs. volymen hos den vätskeportion som måste passera genom flö- desmätaren 9 för att denna skall avge en pulsformad utsig- nal via ledningen 10. Doseringsorganet 8 är via ledningar ll förbundet med var och en av magnetventilerna 7 och räk- naren startas samtidigt med att ventilerna öppnas. Dose- ringsorganets räknare programmeras även för att stänga ven- tilerna 7, när ett förutbestämt antal pulser räknats. Det- ta antal bestämmes såsom kvoten mellan den önskade påfyll- ningsvolymen och delvolymen för varje signalpuls från flö- desmätaren 9. Ju mindre det sistnämnda värdet är, desto större blir principiellt doseringsnoggrannheten eller dose- rinqsapparatens "upplösning". Till detta återkommes nedan. ~al_ ïïffßw 82Û517lr-9 Endast ledningen 6' innehåller en flödesmätare. Alla de övriga grenledningarna 6 är i stället försedda med ett inställbart stryporgan 12. Dessa inställs så, att flödet genom var och en av tillhörande grenledningar 6a, Gb etce- tera blir detsamma som flödet genom grenledningen 6', där flödesmätning sker. Denna inreglering av flödena sker såle- des genom inställning av ledningarnas strömningsmotstånd.A flow meter 9 is connected in the line 6 '. This is of such a nature that the measurement takes place in portions, each measured portion or sub-volume generating an electrical pulse, which is supplied to the dosing member 8 via a line 10. This contains a counter. which counts the number of incoming pulses and multiplies this number by a factor. This factor has been brought into correspondence with the above - mentioned subvolume, ie by programming the counter. the volume of the liquid portion which must pass through the flow meter 9 in order for it to emit a pulse-shaped output signal via the line 10. The dosing means 8 is connected via lines 11 to each of the solenoid valves 7 and the counter is started at the same time as the valves are opened . The dosing device counter is also programmed to close the valves 7, when a predetermined number of pulses has been counted. This number is determined as the ratio between the desired filling volume and the subvolume for each signal pulse from the flow meter 9. The smaller the latter value, the greater in principle the dosing accuracy or the "resolution" of the dosing device. To this we return below. ~ al_ ïïffßw 82Û517lr-9 Only line 6 'contains a flow meter. All the other branch lines 6 are instead provided with an adjustable restrictor 12. These are set so that the flow through each of the associated branch lines 6a, Gb etchers becomes the same as the flow through the branch line 6 ', where flow measurement takes place. This adjustment of the flows thus takes place by setting the flow resistance of the lines.

Uttryckt med andra ord kan sägas, att grenledningarna utan flödesmätare kalibreras, så att flödena genom dem blir de- samma som flödet i grenledningen 6'. Det bör observeras, att eftersom denna kalibrering sker rent empiriskt, dvs. med utgångspunkt från de faktiskt förekommande flödena, så tar den hand om samtliga skillnader i systemet vilka kan påverka flödenas inbördes storlek och kan vara förorsakade av andra förhållanden än olika strömningsmotstånd i själva ledningarna, dvs. även exempelvis eventuella olikheter mag- netventilerna emellan. Det skall också understrykas, att den enligt uppfinningen anvisade principen innebär, att man med utnyttjande av en enda flödesmätare får samma resultat som om alla grenledningar hade innehâllit var sin flödes- mätare.In other words, it can be said that the branch lines without flow meters are calibrated, so that the flows through them become the same as the flow in the branch line 6 '. It should be noted that since this calibration takes place purely empirically, ie. based on the actually occurring flows, it takes care of all the differences in the system which can affect the mutual size of the flows and can be caused by conditions other than different flow resistances in the lines themselves, ie. also, for example, any differences between the solenoid valves. It should also be emphasized that the principle indicated according to the invention means that with the use of a single flow meter the same result is obtained as if all branch lines had contained their own flow meter.

Primärt gäller, att ju mindre är den delvolym av flödet vilket hos flödesmätaren ger upphov till en utgående signalpuls desto större blir doseringsorganets upplösning respektive den noggrannhet med_vílken påfyllningen kan ske.Primarily, the smaller the subvolume of the flow which in the flow meter gives rise to an outgoing signal pulse, the greater the dissolution of the dosing means and the accuracy with which the filling can take place.

Denna noggrannhet kan enligt ett särskilt kännetecken för uppfinningen höjas ytterligare: Det senast sagda skall il- lustreras med hänvisning till ett sifferexempel.According to a special feature of the invention, this accuracy can be further increased: The latter should be illustrated with reference to a numerical example.

Antag, att volymen hos den vätska som skall påfyl- las var och en av flaskorna är 100 ml och att gällande toleransintervall är É 0,5 ml. Antag vidare, att flödesmä- taren är så beskaffad, att den avger en puls till räknaren för varje delflöde av 1,5 ml. Det inses, att om ventilerna stängs, sedan 66 pulser räknats, motsvarar detta 99 ml, en volym som nominellt ligger utanför toleransjntervallet. Om man i stället avbryter påfyllningsförloppet efter 67 pulser, 8205174~9 blir den nominella totalvolymen 100,5 ml. Detta värde ligger visserligen på toleransintervallets övre gräns och kunde där- för förefalla vara acceptabelt. Emellertid eftersträvas en större noggrannhet, vilket kan uppnås genom att doserings- apparaten programmeras att stänga ventilerna, när 66 pulser räknats, men att genomföra stängningen med en viss fördröj- ning. Denna beräknas enligt det valda exemplet så, att ef- ter det puls 66 mottagits fortsätter påfyllningsförloppet under ett tidsintervall, motsvarande 2/3 av tidsavståndet mellan pulserna (2/3 av l,5 = l,O och 66 x 1,5 = 99,0 samt l + 99 = 100). Denna fördröjning kan åstadkommas medelst vilka som helst kända eller lämpliga organ, vars utformning i och för sig inte utgör någon del av föreliggande uppfin- ning.Assume that the volume of the liquid to be filled in each of the bottles is 100 ml and that the applicable tolerance range is É 0.5 ml. Assume further that the flow meter is of such a nature that it emits a pulse to the calculator for each partial flow of 1.5 ml. It will be appreciated that if the valves are closed after 66 pulses have been counted, this corresponds to 99 ml, a volume which is nominally outside the tolerance range. If you instead interrupt the filling process after 67 pulses, 8205174 ~ 9, the nominal total volume becomes 100.5 ml. Admittedly, this value is at the upper limit of the tolerance interval and could therefore appear to be acceptable. However, a greater accuracy is sought, which can be achieved by programming the dosing device to close the valves, when 66 pulses have been counted, but to carry out the closing with a certain delay. This is calculated according to the selected example so that after the pulse 66 is received, the filling process continues for a time interval, corresponding to 2/3 of the time interval between the pulses (2/3 of 1, 5 = 1, 0 and 66 x 1.5 = 99 , 0 and l + 99 = 100). This delay can be achieved by any known or suitable means, the design of which in itself does not form part of the present invention.

Vid utföringsformen enligt fig. 2 har samma eller varandra motsvarande detaljer försetts med samma hänvis- ningsbeteckningar som i fig. l. Skillnaderna mellan de båda systemen är två. Den ena avser vätskeinmatningen i grenled- ningarna 6. Enligt fig. 2 finns ingen förrådsbehållare. I stället utgår grenledningarna från en huvudledning 14, som tillförs vätska under tryck av en pump 15, inkopplad i matarledningen 3. Fördröjningsorgan l6, exempelvis regler- bara RC-kretsar, finns i signalledningarna ll. Med deras hjälp kan man ej blott ställa in efterrinningen utan också finjustera kalibreringen av grenledningarna 6. Den andra skillnaden är att även grenledningen 6', vilken enligt ovan tjänstgör såsom referensgrenledning, innehåller en reglerbar strypventil, l7. Dess uppgift är att åstadkomma en strypning, som signifikativt höjer det totala strömnings- motståndet i grenledningen 6', lämpligen genom att införa turbulens i flödet. Härigenom uppnås, att det totala ström- ningsmotståndet approximativt blir lika med det av turbulen- sen inducerade - eftersom det viskösa motståndet i flödes- mätaren är så obetydligt att detsamma då blir i det närmaste försunbart. Beroende på att de tryckfall i grenledningarna vilka orsakas av visköst motstånd både är små och fluktue- Poor Qumrr 8205174-9 6 rande och därför svårbestämbara, blir slutresultatet en noggrannare kalibrering.In the embodiment according to Fig. 2, the same or corresponding details have been provided with the same reference numerals as in Fig. 1. The differences between the two systems are two. One refers to the liquid supply in the branch lines 6. According to Fig. 2, there is no storage container. Instead, the branch lines start from a main line 14, which is supplied with liquid under pressure by a pump 15, connected in the supply line 3. Delay means 16, for example controllable RC circuits, are located in the signal lines 11. With their help, one can not only set the after-run but also fine-tune the calibration of the branch lines 6. The second difference is that also the branch line 6 ', which according to the above serves as a reference branch line, contains an adjustable throttle valve, 17. Its task is to provide a throttle which significantly increases the total flow resistance in the branch line 6 ', suitably by introducing turbulence into the flow. In this way it is achieved that the total flow resistance becomes approximately equal to that induced by the turbulence - because the viscous resistance in the flow meter is so insignificant that the same then becomes almost salable. Due to the fact that the pressure drops in the branch lines which are caused by viscous resistance are both small and fluctuating and therefore difficult to determine, the end result is a more accurate calibration.

Vid praktisk tillämpning av uppfinningen kan många avvikelser göras från de här i exemplifierande syfte beskriv- na utföringsformerna. Särskilt skall nämnas, att en given anläggning naturligtvis kan innehålla fler än en flödes- mätare. Det är även möjligt att placera en flödesmätare i en huvudledning. Härvid uppmäts alltså summan av flödena genom grenledningarna. Dessa kalibreras så att nämnda flö- den blir inbördes lika stora. Att vart och ett av dem får önskat värde uppnås genom att flödet i huvudledningen av- passas så, att det blir lika med produkten av det önskade flödet genom varje grenledning och antalet sådana led- ningar. Uppfinningens motsvarande tekniska effekt utnytt- jas så snart man med hjälp av en eller flera flödesmätare kalibrerar grenledningarna och eventuellt huvudledningen, så att flödena blir lika.In practical application of the invention, many deviations can be made from the embodiments described here by way of example. It should be mentioned in particular that a given plant can of course contain more than one flow meter. It is also possible to place a flow meter in a main line. In this case, the sum of the flows through the branch lines is measured. These are calibrated so that the said flows become equal to each other. That each of them obtains the desired value is achieved by adjusting the flow in the main line so that it becomes equal to the product of the desired flow through each branch line and the number of such lines. The corresponding technical effect of the invention is utilized as soon as the branch lines and possibly the main line are calibrated with the aid of one or more flow meters, so that the flows become equal.

För optimalt utnyttjande av uppfinningen bör flö- desmätaren vara av den typ som har ett ving- eller klaff- liknande organ, vilket är svängbart kring en axel, som är vinkelrät mot vätskans strömningsriktning. Detta organ bör befinna sig i en passage, till vars begränsningsväggar är anslutna ett par varandra motbelägna utsprång. Svängnings- axeln bör vara belägen i ett plan genom utsprången. En sådan flödesmätare får mycket liten hysterisis, dvs. stor reaktionssnabbhet och därmed hög noggrannhet. Den rörliga delens svängningsfrekvens uppgår typiskt till 30 ä 40 Hz.For optimal use of the invention, the flow meter should be of the type having a wing or flap-like member which is pivotable about an axis perpendicular to the direction of flow of the liquid. This means should be located in a passage, to which boundary walls are connected a pair of opposite projections. The pivot axis should be located in a plane through the projections. Such a flow meter has very little hysteresis, ie. high reaction speed and thus high accuracy. The oscillation frequency of the moving part typically amounts to 30 to 40 Hz.

En flödesmätare av denna typ finns beskriven i min patent- ansökan 8007504-7.A flow meter of this type is described in my patent application 8007504-7.

Claims

8205174-'9 Patent claims

When filling liquids, in particular medicines, fill bottles (13) and the like, each bottle being filled via a separate branch line (6), the inlet end of which is connected to a storage container (1) or to a main line (14) for supply of the liquid, and the filling is interrupted by closing valves (7) in the branch lines, characterized in that the liquid is first caused to flow through only one (6 ') of the branch lines and the flow in it is measured using a flow meter (9), which emits a pulse-shaped output signal, the pulses of which are counted in order to determine the integrated flow in the line, then calibrate the other branch lines so that the flow in each of them becomes the same as in the branch line. , where flow measurement has taken place, after which the liquid is passed through all branch lines in order to fill the bottles (13), and when the integrated flow rate has been reached in the first-mentioned line, valves (7) in all branch lines (6a, 6b .. .) closes.

2. A method according to claim 1, characterized in that the branch lines (6a, 6b ...) are calibrated by changing the flow resistances in them, suitably by means of adjustable throttling means (12).

Device for carrying out the method according to claim 1 for filling a liquid, in particular a medicament, into bottles or the like, each bottle (13) being filled via a separate branch line (6), the inlet end of which is connected to a storage container (1). ) or to a main line (14) for supplying the liquid, furthermore valves (7) in the branch lines are arranged to be closed in and for interruption of the filling, characterized in that one (6 ') of the branch lines contains a flow meter (9 ), which emits a pulse-shaped output signal and is connected to a dosing means (8), arranged to count the pulses of the measuring signal in order to determine the integrated flow in the line (6 '), while each of the other branch lines (6a, 6b. ..) has means (12) for ka- "lt fw, _-. .W" Aut x, _... n; w, .___.___ ¿_ _? ~. ' ïffp; 1., - 8205171§ ~ 9 libration of their flows in accordance with the flow in the first-mentioned branch line (6 '), and the dosing means (8) is arranged to close the valves (7) in all branch lines (6), when the volume of liquid that has passed the flow meter corresponds to the desired value.

Device according to claim 3, characterized in that the means (12) for calibrating the branch lines (6) consist of adjustable throttling means (12).

Device according to claim 3 or 4, n a d in that there are means between the dosing means (8) and the valves (7) of the branch lines, arranged to delay the dosing sensing effect of the valves by the dosing means.

Device according to one of Claims 3 to 5, characterized in that the branch line (6 ') which contains the flow meter (9) also contains a, preferably adjustable, throttling member (17), which is arranged so that by insertion of a laminar or turbulent flow resistance in the line (6 ') increase the accuracy of the calibration.

Device according to one of Claims 3 to 6, characterized in that the flow meter (9) is of the type which contains a reciprocating member whose oscillating movement is converted into electrical pulses which are supplied to the metering means (8). ). ..: íw