DE4344497A1

DE4344497A1 - Filling machine for dispensing of fluid materials

Info

Publication number: DE4344497A1
Application number: DE19934344497
Authority: DE
Inventors: Gerhard Paul Mewes
Original assignee: MEWES GmbH
Current assignee: MEWES GmbH
Priority date: 1993-12-24
Filing date: 1993-12-24
Publication date: 1995-06-29

Abstract

The filling process is for accurate, repetitive charging of free-flowing materials by means of a piston in a cylinder and a pair of hydraulically operated valves, controlled electronically. The filling machine consists of a charging assembly (2) with a cylinder (5) and piston (6), a hydraulically operated valve (4) and storage tank (3). The material is supplied from a pipe (80) controlled by a valve (9). The volume of material charged is determined by the movement of the piston and control of the valve (4), which is by means of a sensor and electronic means. The valves (4) and (9) are closed by squeezing a flexible tube with hydraulic pressure.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern einer Füllmaschine für das dosierte Abfüllen fließfähiger Medien weitgehend beliebiger Viskosität und Konsistenz, wobei mit Hilfe eines Dosierkolbens in einen Dosierzylinder aus einem Vorratstank durch ein zwischen Vorratstank und Zylinder angeordnetes Ventil das Medium angesaugt, anschließend das Ventil geschlossen und der Kolben in entgegengesetzte Richtung bewegt wird, wobei das Medium durch eine Auslaßöffnung des Dosierzylinders ausgestoßen wird.The present invention relates to a method for controlling a filling machine for the metered Filling of flowable media largely of any viscosity and consistency, with the help a dosing piston into a dosing cylinder from a storage tank through a between Storage tank and cylinder arranged valve sucked the medium, then the valve closed and the piston is moved in the opposite direction, passing the medium through an outlet opening of the metering cylinder is ejected.

Ebenso betrifft die vorliegende Erfindung eine Abfüllmaschine für das dosierte Abfüllen fließfähiger Medien weitgehend beliebiger Viskosität und Konsistenz, mit mindestens einem Vorratsbehälter und mindestens einem Dosierzylinder mit je einem Dosierkolben, sowie einem Ventil zwischen Vorratsbehälter und Dosierzylinder und einer Betätigungseinrichtung für das Ventil. The present invention also relates to a filling machine for metered filling which is more flowable Media of largely any viscosity and consistency, with at least one storage container and at least one dosing cylinder, each with a dosing piston, and a valve between Storage container and dosing cylinder and an actuator for the valve.

Derartige Verfahren und Vorrichtungen sind seit längerem bekannt und werden verwendet für das Abfüllen sehr unterschiedlicher fließfähiger Medien, angefangen von Getränken über technische Flüssigkeiten, Öl, Fette bis hin zu Salben oder Lebensmitteln breiiger Konsistenz wie zum Beispiel Babynahrung oder Senf. Derartige Produkte müssen sehr schnell und zuverlässig in ihre entsprechenden Behälter abgefüllt werden, um den Produktions- und Abfüllvorgang mit geringst möglichen Kosten zu belasten. Aus diesem Grunde sind die meisten Abfüllmaschinen gleichzeitig mit einer Vielzahl von Fülleinrichtungen, das heißt mit einer Vielzahl von Dosierkolben und -zylin dern ausgerüstet, wobei wahlweise ein Vorratstank je einem Zylinder und Kolben zugeordnet sein kann oder aber auch mehrere Dosierkolben und -zylinder von einem gemeinsamen Vorratstank aus versorgt werden können. Dabei ist dieser Vorratstank im allgemeinen nur ein kleinerer Zwischentank, während größere Mengen des betreffenden Mediums in einem außerhalb der Maschine angeordnetem, größeren Vorratstank gespeichert werden, was jedoch für die vorliegende Erfindung ohne Bedeutung ist. Im Prinzip gibt es zwei unterschiedliche Verfahren zum Abfüllen von Behältern mit derartigen Maschinen. Bei einer ersten Verfahrensvariante wird der Dosierzylinder im wesentlichen mit einem einzigen Kolbenhub entleert und anschließend mit einem Kolbenhub in der entgegengesetzten Richtung durch Ansaugen aus dem Vorratsbehälter bzw. Zwischentank wieder gefüllt. Eine andere Verfahrensvariante sieht im Vergleich zu den Abfüllbehältern großvolumige Dosierzylinder vor, so daß auf einen Ansaugvorgang durch einen einzigen Kolbenhub anschließend mehrere Ausstoßvorgänge erfolgen können, bei welchen der Kolben jeweils nur ein kurzes Teilstück des Ansaughubes zurücklegt, bis der Dosierzylinder weitgehend entleert ist und ein erneuter Ansaugvorgang erfolgen muß.Such methods and devices have long been known and are used for the Filling very different flowable media, from beverages to technical ones Liquids, oil, fats to ointments or food with a pulpy consistency such as Baby food or mustard. Such products must be very quick and reliable in their appropriate containers are filled in order to minimize the production and filling process possible costs. For this reason, most filling machines are at the same time with a large number of filling devices, that is to say with a large number of metering pistons and cylin equipped, with a storage tank optionally assigned to each cylinder and piston can or several dosing pistons and cylinders from a common storage tank can be supplied from. This storage tank is generally only a smaller one Intermediate tank, while larger quantities of the medium in question in an outside of the Machine arranged, larger storage tank can be stored, but for the present invention is meaningless. In principle there are two different methods for Filling containers with such machines. In a first process variant, the Dosing cylinder emptied essentially with a single piston stroke and then with a piston stroke in the opposite direction by suction from the reservoir or intermediate tank refilled. Another process variant looks compared to the Filling containers before large-volume dosing cylinder, so that on a suction process by a single piston stroke then several ejection processes can take place, in which the Piston only covers a short section of the suction stroke until the dosing cylinder is largely emptied and a new suction process must take place.

In beiden Fällen kommt es für ein exakt dosiertes Abfüllen jedoch wesentlich darauf an, daß zu Beginn der Ausstoßbewegung des Dosierkolbens das Ventil zwischen Vorratsbehälter und Dosierzylinder dicht geschlossen ist. Anderenfalls könnte nämlich der Fall eintreten, daß ein Teil des Mediums, welches an sich durch eine Ausstoßöffnung des Dosierzylinders ausgestoßen und in den entsprechenden Behälter abgefüllt werden sollte, durch das Ventil zurück in den Vorratsbehälter gedrückt wird. Damit würde bei einem vorgegebenen Kolbenhub während der Ausstoßbewegung eine geringere Menge des betreffenden Mediums in den für das Produkt vorgesehenen Behälter abgefüllt werden. Dabei ist weiterhin zu beachten, daß zur Erzielung einer hinreichenden Abfüllkapazität während des Saughubes des Kolbens im allgemeinen neue, ungefüllte Behälter unter bzw. vor entsprechenden Füllrohren angeordnet werden, so daß die Ausstoßbewegung des Dosierkolbens sofort erfolgen kann, nachdem der Ansaugvorgang abgeschlossen ist, was im allgemeinen durch Erreichen einer bestimmten, vorgebbaren Endposition des Dosierkolbens definiert ist. Dabei können alle Kolben auch mechanisch miteinander gekoppelt und beispielsweise an einer gemeinsamen Hubwelle für die Kolben angeordnet sein. Die betreffenden Ventile müssen daher nicht nur sicher, sondern auch möglichst schnell schließen. Diese Randbedingungen haben in der Vergangenheit die Auswahl der in Frage kommenden Ventile beträchtlich eingeschränkt. In der Praxis wurden dabei ausschließlich Ventile eingesetzt, bei welchen ein Sperrelement in den Strömungsweg des Mediums bewegbar war, so daß ein Rückfluß des Mediums sicher ausgeschlossen werden konnte. Dies sind zum Beispiel sogenannte Kugelventile, Drehschieberventile und Drehkolbenventile. Alle in der Praxis verwendeten Ventile haben jedoch gerade für die Abfüllung fließfähiger Medien und insbesondere wenn es sich bei diesen Medien um Lebensmittel handelt, beträchtliche Nachteile. Ein Teil der genannten Ventile engt den Strömungsquerschnitt ein oder lenkt das fließfähige Medium um oder enthält sonstige Strömungshindernisse, was sich letztlich in einem höheren Energieverbrauch für die An saugbewegung der Kolben niederschlägt, aber auch bei der Schließbewegung der Ventile nachteilig sein kann. Den meisten der vorgenannten Ventile ist dabei außerdem der Nachteil gemeinsam, daß sie aus mehreren verschiedenen, mit dem fließfähigen Medium in Berührung kommenden Einzelteilen bestehen und dementsprechend schlecht und nur mit Aufwand zu reinigen und zu warten sind. Dabei ist auch die gegebenenfalls erforderliche Demontage derartiger Ventile sehr aufwendig oder sogar praktisch unmöglich. Gerade im Lebensmittelbereich müssen jedoch derartige Ventile in regelmäßigen, kurzen Abständen gereinigt und gespült werden, was jedoch im Falle der bekannten Ventile erhebliche Probleme und relativ lange Stillstandszeit mit sich bringt, da für die Reinigung derartiger Ventile ein hoher Aufwand betrieben werden muß.In both cases, it is essential for a precisely dosed filling that Start the ejection movement of the dosing piston between the reservoir and Dosing cylinder is tightly closed. Otherwise it could happen that a part of the medium, which is ejected through an ejection opening of the metering cylinder and should be filled into the appropriate container, through the valve back into the Storage container is pressed. This would result in a predetermined piston stroke during the Ejection movement a smaller amount of the medium in question for the product provided containers are filled. It should also be noted that in order to achieve a adequate filling capacity during the suction stroke of the piston, generally new, unfilled containers are placed under or in front of appropriate filling pipes, so that the Ejection movement of the dosing piston can take place immediately after the suction process is completed, which is generally achieved by reaching a certain, definable end position of the dosing piston is defined. All pistons can also be mechanically coupled to one another and, for example, be arranged on a common lifting shaft for the pistons. The The relevant valves must therefore not only close safely, but also as quickly as possible. In the past, these boundary conditions have the choice of the possible ones Valves considerably restricted. In practice, only valves were used, in which a blocking element was movable in the flow path of the medium, so that a Backflow of the medium could be ruled out safely. These are so-called, for example Ball valves, rotary slide valves and rotary piston valves. All valves used in practice have especially for the filling of flowable media and especially when it comes to these media are foodstuffs, considerable disadvantages. Part of the valves mentioned constricts the flow cross section or redirects the flowable medium or contains others Flow obstacles, which ultimately results in higher energy consumption for the An suction movement of the pistons, but also during the closing movement of the valves can be disadvantageous. Most of the aforementioned valves also have the disadvantage common that they come from several different, in contact with the flowable medium coming individual parts exist and accordingly bad and only with effort clean and maintain. The disassembly that may be required is also such Valves are very complex or even practically impossible. Especially in the food sector however, such valves are cleaned and flushed at regular, short intervals, which however, in the case of the known valves, there are considerable problems and a relatively long downtime brings itself because a lot of effort must be done for the cleaning of such valves.

Gegenüber diesem Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, welche nicht nur ein schnelles und exaktes Abfüllen fließfähiger Medien erlauben, sondern darüber hinaus auch besonders wartungsfreundlich sind, wobei insbesondere alle mit dem abzufüllenden Medium in Berührung kommenden Teile sehr schnell und einfach zu reinigen sind.Compared to this prior art, the object of the present invention is to create a method and an apparatus which are not only fast and precise Allow filling of flowable media, but also particularly easy to maintain are, in particular all parts coming into contact with the medium to be filled are very quick and easy to clean.

Diese Aufgabe wird hinsichtlich des Verfahrens dadurch gelöst, daß zwischen dem Vorratstank und dem Dosierzylinder ein Quetschventil verwendet wird, daß durch den Abschluß eines Ansaugvorgangs aus dem Vorratstank in den Dosierzylinder, welcher durch Erreichen einer vorgebbaren Endposition des Dosierkolbens definiert ist, ein Signal zum Schließen des Ventils erzeugt wird und daß die Ausstoßbewegung des Dosierkolbens erst nach Ablauf einer vorgebbaren Verzögerungszeit nach dem Betätigungssignal erfolgt.With regard to the method, this object is achieved in that between the storage tank and the dosing cylinder a pinch valve is used that by completing a Aspiration process from the storage tank into the dosing cylinder, which is achieved by reaching a Predeterminable end position of the metering piston is defined, a signal for closing the valve is generated and that the ejection movement of the metering piston only after a Predefinable delay time after the actuation signal.

Quetschventile erfüllen an sich die eingangs geschilderten Bedingungen nicht oder nur sehr schlecht, so daß sie in der Praxis für derartige Maschinen keine Verwendung gefunden haben. Insbesondere war es nicht möglich, den Schließvorgang für derartige Quetschventile so zu steuern, daß das Ventil mit Sicherheit zu dem Zeitpunkt geschlossen war, in dem der Ausstoßhub des Dosierkolbens begann. Es sind daher im Stand der Technik bisher keine Verfahren und Vorrichtungen bekannt geworden, welche an dieser kritischen Stelle die Verwendung eines Quetschventiles zeigen. Andererseits liegen die Vorteile eines Quetschventiles hinsichtlich der Reinigungsmöglichkeit und Wartungsfreundlichkeit auf der Hand. Ein Quetschventil ist letztlich nichts anderes als ein Stück flexible Leitung, durch welche das Medium im geöffneten Zustand des Ventils ungehindert hindurchströmen kann, während zum Schließen des Ventils lediglich das flexible Leitungs- bzw. Schlauchstück von außen her zusammengequetscht wird, so daß der freie Innenquerschnitt vollständig verschlossen wird, so daß keinerlei Medium mehr durch diese Engstelle hindurchtreten kann.Pinch valves do not meet the conditions described at the beginning, or only do so very much bad, so that they have not been used in practice for such machines. In particular, it was not possible to close the closing process for such pinch valves control that the valve was safely closed at the time the exhaust stroke of the dosing piston started. There are therefore no processes and methods in the prior art Devices have become known which, at this critical point, the use of a Show pinch valves. On the other hand, the advantages of a pinch valve are in terms of Easy to clean and easy to maintain. Ultimately, a pinch valve is nothing more than a piece of flexible conduit through which the medium is open of the valve can flow through unhindered, while only closing the valve flexible pipe or hose piece is squeezed together from the outside, so that the free Inner cross section is completely closed, so that no more medium through this Narrow passage can pass.

Die erfindungsgemäße Steuerung der Maschine mit Hilfe einer vorgebbaren Verzögerungszeit ermöglicht es jedoch, mit dem Ausstoßvorgang solange zu warten, bis die Quetschventile tatsächlich sicher geschlossen sind. Es hat sich herausgestellt, daß dies zwar eine geringfügige Zeitverzögerung des gesamten Abfüllvorganges mit sich bringt, das aber dieser Zeitverlust, bezogen auf einen vollständigen Abfüllzyklus, relativ gering ist und vor allem bei weitem wettgemacht wird durch den Zeitgewinn, den man durch erheblich kürzere Reinigungs- und Wartungszeiten erzielt. Die Maschinen können daher zeitlich besser ausgelastet bzw. genutzt werden, so daß sich die unter Einbeziehung der Wartungs- und Reinigungszeiten berechnete Abfüllkapazität der Maschine durch diese Maßnahme erhöht.The control of the machine according to the invention with the aid of a predefinable delay time however, allows the ejection process to wait until the pinch valves are actually securely closed. It has been found that this is a minor one There is a time delay in the entire filling process, but this loss of time based on a complete filling cycle, is relatively small and above all by far is made up for by the time saved by cleaning and cleaning Maintenance times achieved. The machines can therefore be better utilized or used in terms of time be so that the calculated taking into account the maintenance and cleaning times Filling capacity of the machine increased by this measure.

Bezüglich der entsprechenden Abfüllmaschine wird die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe dadurch gelöst, daß das Ventil zwischen Vorratsbehälter und Dosierzylindern als Quetschventil vorgesehen ist und daß weiter eine elektronisch gesteuerte Betätigung für das Ventil vorgesehen ist. Es versteht sich, daß eine derartige elektronische Betätigung automatisch die wahlweise Vorgabe einer Zeitverzögerung für die Betätigung ab dem Zeitpunkt, zu welchem der Ansaugvor gang abgeschlossen ist, beinhaltet.With regard to the corresponding filling machine, the object underlying the invention becomes solved in that the valve between the reservoir and metering cylinders as a pinch valve is provided and that further an electronically controlled actuation for the valve is provided is. It is understood that such electronic actuation automatically the optional Specification of a time delay for the actuation from the time at which the suction course is complete.

Besonders bevorzugt ist dabei eine Vorgehensweise, bei welcher das Quetschventil hydraulisch oder pneumatisch betätigt wird, d. h. wenn der zusammendrückbare Schlauchabschnitt des Quetschventiles von einer entsprechenden, mit Druck beaufschlagbaren Kammer umgeben ist, so daß durch die Druckbeaufschlagung dieser Kammer der Schlauch von außen zusammen gequetscht wird bzw. kollabiert. Allerdings kann auch eine mechanische Quetscheinrichtung vorgesehen sein, beispielsweise in Form zweier gegenüberliegender Klemmbacken, zwischen welchen der Schlauchabschnitt des Quetschventiles hindurchgeführt ist. Auch bei einer solchen mechanischen Quetschvorrichtung ist eine Variante der Erfindung bevorzugt, bei welcher diese mechanische Quetschvorrichtung ihrerseits hydraulisch oder pneumatisch betätigt wird, so daß eine Messung des Betätigungsdruckes Rückschlüsse auf die auf den Schlauchabschnitt ausgeübten Quetschkräfte zuläßt. Allerdings sind auch andere Kraftmeßeinrichtungen denkbar, mit deren Hilfe ein sicheres Schließen des Quetschventiles erfaßt werden kann.A procedure in which the pinch valve is hydraulic is particularly preferred or operated pneumatically, d. H. if the compressible hose section of the Pinch valve is surrounded by a corresponding, pressurizable chamber, so that by pressurizing this chamber the hose from the outside together is squeezed or collapsed. However, a mechanical crimping device can also be used be provided, for example in the form of two opposing jaws, between which the hose section of the pinch valve is passed through. Even with one mechanical squeezing device is preferred, in which this mechanical crimping device in turn is operated hydraulically or pneumatically, so that a measurement of the actuation pressure conclusions on the hose section allowed squeezing forces. However, other force measuring devices are also conceivable, with the help of a safe closing of the pinch valve can be detected.

In der bevorzugten Vorgehensweise bei dem Verfahren gemäß der Erfindung wird die Verzögerungszeit definiert durch den Zeitverlauf eines Drucksignals, welches Rückschlüsse auf den Schließvorgang an dem Quetschventil zuläßt. Bei einem hydraulisch oder pneumatisch betätigten Quetschventil (womit in diesem Fall ein Ventil mit einer den Schlauchabschnitt des Quetschventils umgebenden Hydraulik- bzw. Pneumatikkammer gemeint ist) wird zweckmäßiger weise der Druck in dieser Kammer oder aber in einer mit dieser Kammer in Verbindung stehenden Zu- oder Ableitung erfaßt, in welcher derselbe Druck herrscht wie in der Kammer. Entweder aufgrund von Herstellerangaben oder durch einfache Versuche läßt sich sehr leicht ein Mindestdruck ermitteln, bei welchem ein vollständiges Schließen des Quetschventiles sichergestellt ist.In the preferred procedure in the method according to the invention, the Delay time defined by the time course of a pressure signal, which conclusions allows the closing process on the pinch valve. With a hydraulic or pneumatic operated pinch valve (which in this case is a valve with a hose section of the Pinch valve surrounding hydraulic or pneumatic chamber is meant) is more appropriate as the pressure in this chamber or in a related to this chamber Supply or discharge detected in which the same pressure prevails as in the chamber. Either on the basis of manufacturer's information or by simple tests, it can be very easily Determine the minimum pressure at which the pinch valve closes completely is ensured.

In der bevorzugten Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das Drucksignal zeitlich differenziert, so daß das differenzierte Signal den ansonsten stufenförmigen Übergang von einem niedrigen zu einem höheren Druckwert als einen steilen Anstieg auf einen Spitzenwert und einen anschließenden Abfall wiedergibt.In the preferred variant of the method according to the invention, the pressure signal becomes temporal differentiated so that the differentiated signal makes the otherwise step-like transition from one low to a higher pressure value than a steep rise to a peak and one subsequent waste.

Dabei kann das Ende des Verzögerungszeitabschnittes dadurch definiert werden, daß nach dem anfänglichen Anstieg das differenzierte Drucksignal unter einen vorgegebenen Schwellwert wieder abgesunken ist.The end of the delay period can be defined in that after initial rise again the differentiated pressure signal below a predetermined threshold has sunk.

Selbstverständlich sind auch andere Auswertungsmöglichkeiten des Drucksignales denkbar, um den Zeitpunkt des vollständigen Schließens des Quetschventiles möglichst genau zu erfassen.Of course, other evaluation options of the pressure signal are also possible to record the time of the complete closure of the pinch valve as precisely as possible.

Bezüglich der Vorrichtung besteht eine bevorzugte Ausführungsform darin, daß das Quetschventil ein hydraulisches Quetschventil ist, das heißt ein Quetschventil, welches in Form eines flexiblen, leicht verformbaren Schlauchstückes vorliegt, welches zumindest über einen bestimmten Abschnitt hinweg von einer Hydraulikkammer - alternativ von einer pneumatischen Druckkammer - umgeben ist. In der Hydraulikkammer wird zum Schließen des Ventils ein Druck aufgebaut, der wesentlich größer ist als der Innendruck in dem Schlauch, welcher im wesentlichen nur dem hydrostatischen Druck des Füllmediums entspricht. Dadurch kollabiert das flexible Schlauchstück und seine gegenüberliegenden Seiten legen sich relativ großflächig gegeneinander, da der Schlauch im Inneren der Hydraulikkammer auf ein minimales Volumen zusammengepreßt wird. Dies hat gegenüber einer mechanischen Klemme den Vorteil, daß die Klemmung des Schlauches und die Abdichtung nicht nur auf einen relativ schmalen Streifen begrenzt ist, den man beim mechani schen Klemmsystemen vorsehen muß, um im Falle einer Flächenpressung nicht übermäßig große Kräfte aufbringen zu müssen. Bei einem hydraulischen Verschlußsystem ist jedoch die pro Flächeneinheit wirkende Kraft unabhängig von der Gesamtgröße der Fläche, so daß die Abdichtung auf einer entsprechend großen Fläche und damit umso sicherer erfolgen kann. Dabei stört es auch nicht, wenn beispielsweise in dem fließfähigen Medium faserige oder körnige Feststoffe enthalten sind, die unter Umständen zwischen den gegenüberliegenden Schlauchwän den festgeklemmt werden, weil derartige Fremdkörper wegen der großflächigen Pressung im wesentlichen rundherum eingeschlossen werden und keine Leckbrücke zwischen Ein- und Ausgang des Ventiles bilden können. Bei einer solchen Version ist ein Druckfühler in dem Teil des Hydraulik- oder Pneumatiksystems vorgesehen, in dem der den zusammenzudrückenden Schlauch des Quetschventiles beaufschlagende Druck herrscht.With regard to the device, a preferred embodiment is that the pinch valve is a hydraulic pinch valve, i.e. a pinch valve which is in the form of a flexible, easily deformable piece of hose is present, which at least over a certain section away from a hydraulic chamber - alternatively from a pneumatic pressure chamber - surrounded is. A pressure is built up in the hydraulic chamber to close the valve, which is essential is greater than the internal pressure in the hose, which is essentially only the hydrostatic Filling medium pressure corresponds. As a result, the flexible piece of hose and its collapse opposite sides lay against each other over a relatively large area, since the hose in the Inside the hydraulic chamber is compressed to a minimum volume. this has the advantage over a mechanical clamp that the clamping of the hose and the Sealing is not only limited to a relatively narrow strip, which is the case with mechani cal clamping systems must be provided in order not to be excessively large in the case of surface pressure To have to muster forces. With a hydraulic locking system, however, is the pro Area force acting regardless of the total size of the area, so that the Sealing on a correspondingly large area and thus can be done all the more safely. Here it also does not bother if, for example, fibrous or granular in the flowable medium Solids are included, which may be between the opposite hose walls which are clamped because such foreign bodies because of the large-scale pressure in the essentially be enclosed all around and no leak bridge between input and Can form the outlet of the valve. In such a version there is a pressure sensor in the part of the Hydraulic or pneumatic system provided in which the to be compressed Hose of the pinch valve is under pressure.

Wie bereits erwähnt, ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß an der Füllmaschine mehrere Dosierzylinder und -kolben mit entsprechenden Ventilen vorgesehen sind, wobei z. B. jedes der Ventile mit einem entsprechenden Druckmeßgerät bzw. -sensor versehen ist, um die jeweils längste aus den Druckmessungen abgeleitete Verzögerungszeit für die gleichzeitige Betätigung aller Ausstoßkolben zugrunde legen zu können. Alternativ kann in einer gemeinsamen Zuleitung zu allen Ventilen auch ein einziger Drucksensor vorgesehen sein, an dessen Signal sich ablesen läßt, ob alle Ventile mit einem hinreichenden Quetschdruck beaufschlagt sind.As already mentioned, the invention provides that several on the filling machine Dosing cylinder and piston are provided with appropriate valves, z. B. each of the Valves with a corresponding pressure gauge or sensor is provided to each longest delay time derived from the pressure measurements for simultaneous actuation to be able to use all ejection pistons. Alternatively, in a common supply line a single pressure sensor can also be provided for all valves, the signal of which can be read off leaves whether all valves have sufficient squeezing pressure.

Weiterhin ist eine Ausführungsform der Erfindung bevorzugt, bei welcher auch die Auslaßseite der Dosierkolben durch ein Quetschventil verschließbar ist. Das Quetschventil kann dabei unmittelbar an einem Füllschlauch angeordnet sein, der seinerseits über einen Schlauch oder ein Rohr mit dem Dosierzylinder verbunden ist. Selbstverständlich sind auch andere Arten von Füllrohrver schlüssen in Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Lösung verwendbar.Furthermore, an embodiment of the invention is preferred, in which the outlet side of the Dosing piston can be closed by a pinch valve. The pinch valve can immediately be arranged on a filling hose, which in turn has a hose or a pipe the dosing cylinder is connected. Of course, there are also other types of filling pipe conclusions can be used in connection with the solution according to the invention.

Um das Verfahren in optimaler Weise durchführen zu können, ist bezüglich der Vorrichtung außerdem vorgesehen, daß das Ventil bzw. daß die Betätigungsvorrichtung neben dem Differenzdruckmeßgerät und der elektronischen Betätigungseinrichtung auch einen Differenzierer aufweist, um das Differenzdrucksignal zu differenzieren und nach einer entsprechenden Auswertung der elektronischen Betätigungseinrichtung als Verzögerungszeit zuführen zu können.In order to be able to carry out the method in an optimal manner, the device is also provided that the valve or that the actuator next to the Differential pressure gauge and the electronic actuator also a differentiator has to differentiate the differential pressure signal and according to a corresponding To be able to perform evaluation of the electronic actuation device as a delay time.

Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung werden deutlich anhand der folgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform und der dazugehörigen Figuren. Es zeigen:Further advantages, features and possible uses of the present invention will become apparent clear from the following description of a preferred embodiment and the associated figures. Show it:

Fig. 1 das Schema einer Füllmaschine Fig. 1 shows the scheme of a filling machine

Fig. 2 ein in Fig. 1 verwendetes Quetschventil in einer vergrößerten Längseinschnittdarstellung in offenem Zustand und Fig. 2 is a pinch valve used in Fig. 1 in an enlarged longitudinal sectional view in the open state and

Fig. 3 das Ventil gemäß Fig. 2 in geschlossenem Zustand. Fig. 3 shows the valve of FIG. 2 in the closed state.

Man erkennt in Fig. 1 die insgesamt mit 10 bezeichnete Füllmaschine, die einen Unterbau 12 und eine obere Fülleinrichtung 2 aufweist. Die Fülleinrichtung besteht aus einem Zwischentank 3, welcher über ein Quetschventil 4 mit einen Füllzylinder bzw. Dosierzylinder 5 verbunden ist. In dem Dosierzylinder 5 ist ein Dosierkolben in vertikaler Richtung beweglich angeordnet. Die Kolbenbewegung wird dabei vom Unterbau 1 her gesteuert, während der Oberbau 2 zumindest während eines Ansaug- und Füllvorganges im allgemeinen relativ zu dem Unterbau fixiert ist. Der Dosierzylinder 5 ist in einem mittleren Bereich aufgeschnitten dargestellt, so daß der Dosierkolben 6 erkennbar ist.It can be seen in Fig. 1, denoted overall by 10 filling machine, which has a base 12 and an upper filling. 2 The filling device consists of an intermediate tank 3 , which is connected to a filling cylinder or dosing cylinder 5 via a pinch valve 4 . In the metering cylinder 5 , a metering piston is arranged to be movable in the vertical direction. The piston movement is controlled from the substructure 1 , while the superstructure 2 is generally fixed relative to the substructure at least during a suction and filling process. The metering cylinder 5 is shown cut open in a central area, so that the metering piston 6 can be seen.

Ausgehend von einer oberen Endstellung des Kolbens 6 wird dieser in einem Ansaugtakt entsprechend Pfeil A abwärts bewegt und saugt dabei aus dem Zwischentank 3 das Füllmedium durch das Quetschventil 4 abwärts in den Dosierzylinder 5. Der Dosierzylinder 5 hat in seinem oberen Endbereich einen seitlichen Schlauchanschluß 7, von wo ein lediglich als strichpunktierte Linie schematisch dargestellter Schlauch zu einem Füllrohr 8 führt. Der Eingangsbereich des Füllrohres 8 ist wiederum durch ein weiteres Quetschventil 9 verschlossen, so daß während des Ansaugvorganges das fließfähige Medium ausschließlich durch das offene Quetschventil 4 aus dem Zwischentank 3 in den Dosierzylinder 5 angesaugt wird. Nachdem der Kolben entsprechend dem vorgesehenen Füllvolumen in dem Dosierzylinder 5 abwärts bewegt worden ist und dabei eine vorgegebene Endstellung erreicht, welche diesem Ansaugvolumen entspricht, wird ein Signal zur Betätigung oder genauer gesagt zum Schließen des Quetschventiles 4 abgegeben. Der Schließvorgang wird hierdurch unmittelbar ausgelöst und überwacht durch ein hier nicht dargestelltes Druckmeßgerät, welches den Druck z. B. in der Hydraulikkammer 12 oder in der Zuleitung 15 erfaßt. Aus dem vorzugsweise differenzierten Drucksignal wird eine Verzögerungs zeit abgeleitet und der Ausstoßhub des Dosierkolbens 6 beginnt unmittelbar nach Ablauf dieser Verzögerungszeit, gemessen von dem Zeitpunkt an, in welchem der Dosierkolben 6 durch Erreichen der unteren Endposition das Betätigungssignal für das Quetschventil 4 ausgelöst hat. Gleichzeitig mit dem Dosierhub des Dosierkolbens 6 wird auch das Quetschventil 9 geöffnet, nachdem das Füllrohr 8 bereits vorher in einen entsprechenden Behälter zur Aufnahme des Füllmediums abgesenkt worden ist. Wegen der flexiblen Schlauchverbindung zwischen dem Schlauchanschluß 7 und dem Füllrohr 8 ist eine unabhängige Bewegung des Füllrohres möglich, so daß jeweils in den Pausen zwischen zwei aufeinanderfolgenden Füllvorgängen das Füllrohr 8 angehoben werden kann, woraufhin der gefüllte, unter dem Füllrohr 8 befindliche Behälter weitertransportiert und durch einen leeren Behälter ersetzt wird. Daraufhin senkt sich das Füllrohr wieder herab in den neuen leeren Behälter und ein weiterer Dosierhub des Dosierkolbens 6 kann stattfinden. Dabei ist es besonders zweckmäßig, wenn das Volumen des Dosierzylinders 5 insgesamt wesentlich größer ist als das Volumen eines der Behälter, die aus dem Füllrohr 8 gefüllt werden. Die passende Füllmenge wird dann allein durch den jeweiligen Dosierhub des Dosierkolbens 6 bestimmt, welcher ebenfalls elektronisch gesteuert wird, so daß er in dem Dosierzylinder 5 genau das Volumen verdrängt, welches in den nicht dargestellten Behälter abgegeben werden soll. Dabei wird selbstverständlich vorausgesetzt, daß das Füllmedium im wesentlichen inkompressibel ist.Starting from an upper end position of the piston 6 , the piston 6 is moved downwards in a suction stroke in accordance with arrow A and in the process sucks the filling medium downward from the intermediate tank 3 through the pinch valve 4 into the metering cylinder 5 . The dosing cylinder 5 has a lateral hose connection 7 in its upper end region, from where a hose shown only as a dash-dotted line leads to a filling pipe 8 . The entrance area of the filling pipe 8 is in turn closed by a further pinch valve 9 , so that during the suction process the flowable medium is sucked exclusively through the open pinch valve 4 from the intermediate tank 3 into the metering cylinder 5 . After the piston has been moved downwards in the metering cylinder 5 in accordance with the intended filling volume and has thereby reached a predetermined end position which corresponds to this suction volume, a signal for actuating or more precisely for closing the pinch valve 4 is emitted. The closing process is triggered immediately and monitored by a pressure gauge, not shown here, which pressure z. B. in the hydraulic chamber 12 or in the feed line 15 . A delay is derived time from the preferably differentiated pressure signal and the exhaust stroke of the dosing piston 6 begins immediately after this delay time, measured from the time, has in which the dosing piston 6 is triggered by reaching the lower end position of the actuating signal for the pinch valve. 4 Simultaneously with the metering stroke of the metering piston 6 , the pinch valve 9 is also opened after the filling pipe 8 has already been lowered into a corresponding container for receiving the filling medium. Because of the flexible hose connection between the hose connection 7 and the filling tube 8 , an independent movement of the filling tube is possible, so that the filling tube 8 can be raised in the breaks between two successive filling processes, whereupon the filled container located under the filling tube 8 is transported further and through an empty container is replaced. The filling tube then lowers again into the new empty container and a further metering stroke of the metering piston 6 can take place. It is particularly expedient if the volume of the metering cylinder 5 overall is substantially larger than the volume of one of the containers that are filled from the filling tube 8 . The appropriate filling quantity is then determined solely by the respective metering stroke of the metering piston 6 , which is also controlled electronically, so that it displaces in the metering cylinder 5 exactly the volume which is to be dispensed into the container (not shown). It is of course assumed that the filling medium is essentially incompressible.

Nachdem also ein Ansaughub erfolgt und das Quetschventil 4 geschlossen worden ist, kann der Dosierkolben 6 beispielsweise in fünf stufenweisen Ausstoßhüben jeweils einen Teil des Füllmediums parallel zu dem Pfeil B aus dem Dosierzylinder 5 ausstoßen, so daß nacheinander fünf Behälter aus dem Füllrohr 8 gefüllt werden, die in schneller Folge ausgetauscht werden müssen. Es versteht sich, daß in der Praxis an einer Füllmaschine eine Vielzahl, typischerweise zwischen 6 und 30, derartiger Dosierzylinder und Dosierkolben mit je einem Füllrohr angeordnet sind, wobei gegebenenfalls auch jedem Dosierzylinder ein eigener Zwischentank 3 zugeordnet sein kann, es kann jedoch auch ein und derselbe Zwischentank 3 zur Versorgung mehrerer Dosierzylinder dienen.After a suction stroke has taken place and the pinch valve 4 has been closed, the metering piston 6 can eject part of the filling medium from the metering cylinder 5 parallel to the arrow B, for example in five gradual ejection strokes, so that five containers are successively filled from the filling tube 8 , that need to be replaced in quick succession. It is understood that, in practice, a large number, typically between 6 and 30, of such metering cylinders and metering pistons, each with a filling tube, are arranged on a filling machine, it also being possible for a separate intermediate tank 3 to be assigned to each metering cylinder, but one and the same intermediate tank 3 serve to supply several dosing cylinders.

Die Fig. 2 und 3 zeigen anschaulich die Funktion eines Quetschventils. Der normale Strömungsweg ist in den Fig. 2 und 3 als von links nach rechts verlaufend dargestellt, was in Fig. 1 der Richtung von oben nach unten entspricht. Figs. 2 and 3 show graphically the function of a pinch valve. The normal flow path is shown in FIGS. 2 and 3 as running from left to right, which corresponds to the direction from top to bottom in FIG. 1.

Das Quetschventil 4 besteht aus einem Schlauchabschnitt 11, der aus einem relativ flexiblen Schlauchmaterial hergestellt ist, und einer diesen Schlauchabschnitt umgebenden Hydraulikkam mer 12, sowie zwei Abschlußflanschen 13, in welchen die beiden Enden des Schlauchstückes abgedichtet fixiert sind. Die Hydraulikkammer 12 hat einen hydraulischen Anschluß 14 mit einem anschließenden Hydraulikschlauch 15, der zu einem hydraulischen Versorgungssystem führt. Das in den Figuren nicht dargestellte hydraulische Versorgungssystem wird von dem ebenfalls nicht dargestellten elektronischen Steuerungssystem der Füllmaschine angesteuert. Man erkennt, daß das Quetschventil 4 in seinem in Fig. 2 dargestellten offenen Zustand den Strömungsquer schnitt vollständig freigibt. Insbesondere sollte der Schlauchabschnitt 11 so ausgewählt werden, daß sein freier Innenquerschnitt im geöffneten Zustand des Quetschventiles 4 hinreichend groß ist, um ein schnelles Ansaugen des Füllmaterials aus dem Zwischentank in den Dosierzylinder nicht zu behindern.The pinch valve 4 consists of a hose section 11 , which is made of a relatively flexible hose material, and a surrounding this hose section Hydraulikkam mer 12 , and two end flanges 13 , in which the two ends of the tube piece are fixed sealed. The hydraulic chamber 12 has a hydraulic connection 14 with an adjoining hydraulic hose 15 which leads to a hydraulic supply system. The hydraulic supply system, not shown in the figures, is controlled by the electronic control system of the filling machine, also not shown. It can be seen that the pinch valve 4 completely releases the flow cross section in its open state shown in FIG. 2. In particular, the hose section 11 should be selected so that its free internal cross section in the open state of the pinch valve 4 is sufficiently large so as not to impede the rapid suction of the filling material from the intermediate tank into the metering cylinder.

In Fig. 3 ist der geschlossene Zustand des Quetschventiles 4 dargestellt. Zum Schließen wird die Hydraulikkammer 12 über den Schlauch 15 und den Anschluß 14 mit einen Hydraulikfluid 16 beaufschlagt, welches unter einem erheblich höheren Druck steht als der Innenraum des Schlauchabschnittes 11. Aufgrund dieses großen äußeren Druckes und wegen der Flexibilität des Schlauchabschnittes 11 kollabiert dieser in dem druckbeaufschlagten Bereich, so daß sich die gegenüberliegenden Schlauchwände über einen verhältnismäßig großen Längenabschnitt aneinanderlegen. Es versteht sich, daß man die Länge des Quetschventiles 4 und seines Schlauchabschnittes 11 den konkreten Gegebenheiten anpaßt und gegebenenfalls das Ventil auch länger ausführt, wenn zum sicheren Abdichten das Aneinanderanlegen der gegenüberliegenden Schlauchwände über einen größeren Längenabschnitt erforderlich sein sollte. In Fig. 3 ist außerdem veranschaulicht, daß etwaige in dem fließfähigen Medium enthaltene Feststoffe oder Körner ohne weiteres zwischen den gegenüberliegenden Schlauchwänden eingeschlossen werden können, wie dies durch weiße Flecken im Dichtungsbereich angedeutet wird. Diese beein trächtigen jedoch die Abdichtung insgesamt nicht, solange sie in axialer Richtung von Ein- oder Ausgang des Ventils getrennt sind.In Fig. 3 the closed state of the pinch valve 4 is shown. For closing, the hydraulic chamber 12 is acted upon via the hose 15 and the connection 14 with a hydraulic fluid 16 which is at a considerably higher pressure than the interior of the hose section 11 . Because of this great external pressure and because of the flexibility of the hose section 11 , the latter collapses in the pressurized area, so that the opposite hose walls lie against one another over a relatively large length section. It goes without saying that the length of the pinch valve 4 and its hose section 11 is adapted to the specific circumstances and, if appropriate, the valve is also designed to be longer if the opposite hose walls have to be placed against one another over a larger length section for secure sealing. FIG. 3 also illustrates that any solids or grains contained in the flowable medium can be easily enclosed between the opposite tube walls, as is indicated by white spots in the sealing area. However, these do not affect the overall seal as long as they are separated from the inlet or outlet of the valve in the axial direction.

Das vollständige Schließen des Quetschventiles ist ab einem gewissen, in Versuchen leicht zu ermitteltenden Druck, sichergestellt, wobei dieser Druckwert von der genauen Bauart des Ventiles, wie z. B. dem freien Querschnitt und dem Verhältnis von Länge zu freiem Querschnitt des Quetschschlauches, dem Material und der Wandstärke des Quetschschlauches, etwaigen, bewußt vorgesehenen schwächeren Wandabschnitten desselben etc. abhängt. Die Überwachung des den Schlauchabschnitt von außen beaufschlagenden Druckes liefert dann eine sichere Anzeige für den Zustand (geöffnet oder geschlossen) des Quetschventiles. Zweckmäßigerweise ist z. B. der Anschluß 14 mit einem entsprechenden Drucksensor ausgestattet.The complete closing of the pinch valve is ensured from a certain pressure, which can be easily determined in experiments, this pressure value depending on the exact design of the valve, such as. B. the free cross-section and the ratio of length to free cross-section of the squeeze tube, the material and the wall thickness of the squeeze tube, any, deliberately intended weaker wall sections of the same etc. depends. The monitoring of the pressure acting on the hose section from the outside then provides a reliable indication of the state (open or closed) of the pinch valve. Advantageously, z. B. the port 14 equipped with a corresponding pressure sensor.

Wie man anhand der Figuren leicht nachvollziehen kann, ist ein solches Quetschventil ein völlig totraumfreies Ventil, welches keinerlei unzugängliche Ecken, Hinterschneidungen oder sonstige Räume hat, die sich nur schwer reinigen lassen. Weiterhin gibt es keinerlei Reibung zwischen Dichtflächen, die bei einigen anderen Ventilarten relativ zueinander verschoben werden müssen, was einen beträchtlichen Verschleiß hervorruft, insbesondere bei chemisch aggressiven oder abrasiven Strömungsmedien. Dementsprechend gibt es auch keine Teile, die festfressen können und die Betätigung des Ventils verhindern würden. Der Strömungsverlauf ist sehr glatt und sauber und wird durch keinerlei Vorsprünge oder dergleichen behindert. Die Materialauswahl ist weitgehend beliebig, und kann insbesondere den Erfordernissen angepaßt werden, die durch das Strömungsmedium selbst gegeben sind. Die Hydraulikzufuhr und das Ablassen des Hydraulikfluids kann gegebenenfalls auch mit Handventilen ausgerüstet werden, so daß eine Steuerung von Hand möglich ist. Die völlige Totraumfreiheit und die glatte innere Strömungsfläche erlauben es, derartige Ventile auch in Bereichen einzusetzten, wo höchste Anforderungen an Sauberkeit und Hygiene gestellt werden, das heißt zum Beispiel beim Abfüllen von Arzneimitteln und generell überall dort, wo unter praktisch aseptischen Bedingungen gearbeitet werden muß.As can be easily understood from the figures, such a pinch valve is a complete one Dead space-free valve, which has no inaccessible corners, undercuts or other Has spaces that are difficult to clean. Furthermore, there is no friction between Sealing surfaces that have to be shifted relative to each other in some other valve types, which causes considerable wear, especially in the case of chemically aggressive or abrasive flow media. Accordingly, there are no parts that can seize and would prevent the valve from operating. The flow is very smooth and clean and is not hindered by any protrusions or the like. The material selection is largely arbitrary, and in particular can be adapted to the requirements by Flow medium itself are given. The hydraulic supply and drainage of the hydraulic fluid can if necessary, also be equipped with manual valves, so that control by hand is possible. The complete freedom from dead space and the smooth inner flow surface allow to use such valves in areas where the highest demands on cleanliness and Hygiene, for example when filling pharmaceuticals and in general wherever you have to work under practically aseptic conditions.

Selbstverständlich ist es auch möglich, eine nicht hydraulisch betriebene Variante eines Quetschventiles zu verwenden, die lediglich eine mechanische Zusammenquetschung der gegenüberliegenden Schlauchflächen vorsieht. Letztlich ist dies lediglich eine Frage der erzielbaren Abdichtung und der verfügbaren mechanischen Klemmkräfte. Bei der Reinigung kann das Ventil praktisch genauso behandelt werden wie auch die Innenräume des Zwischentanks und des Dosierzylinders, das Ventil kann sehr leicht durchspült und von jeglichen Rückständen befreit werden.Of course, it is also possible to use a non-hydraulically operated variant of a Pinch valves to use, which are only a mechanical crushing of the provides opposite hose surfaces. Ultimately, this is just a matter of achievable sealing and the available mechanical clamping forces. When cleaning the valve can be treated practically the same as the interior of the intermediate tank and the dosing cylinder, the valve can be flushed out very easily and of any residues be freed.

Claims

1.Method for controlling a filling machine for the metered filling of flowable media of largely any viscosity and consistency, the medium being sucked into the metering cylinder from at least one storage tank of the filling machine by means of a metering piston through a valve arranged between the storage tank and a metering cylinder, whereupon the Valve closed and the piston is moved in the opposite direction to expel the medium through a filling opening, characterized in that the actuation of the valve between the storage tank and dosing cylinder is controlled electronically, that by completing a suction process from the storage tank into the dosing cylinder, which by Reaching a predeterminable end position of the metering piston is defined, a signal for closing the valve is generated and that the ejection movement of the metering piston takes place only after a predeterminable delay time after the actuation signal.

2. The method according to claim 1, characterized in that the valve is a pinch valve is.

3. The method according to claim 2, characterized in that the delay time is defined by the time profile of a pressure signal measured in the region of the valve ( 4 ).

4. The method according to claim 3, characterized in that the pressure in the squeezing section of the valve ( 4 ) from the outside acting hydraulic system ( 12 , 14 , 15 ) is detected.

5. The method according to any one of claims 2 to 4, characterized in that a automatic detection of the pressure signal and an automatic determined from it Setting the delay time is provided.

6. The method according to any one of claims 1 to 5, wherein a plurality of metering pistons, Dosierzylin the and valves between the respective cylinders and the storage tank or given if several storage tanks are provided, characterized in that the for simultaneous start of ejection of all pistons by the decisive delay time longest delay time is given, which from the pressure signals of the plurality of Valves can be derived.

7. The method according to any one of claims 1 to 6, characterized in that the Delay time is defined as a time period by the actuation signal at which the pressure is essentially zero until an im substantially constant pressure signal is selected.

8. The method according to claim 7, characterized in that the pressure signal differentiates and the end of the delay time is defined by following a previous one If a threshold value of the differentiated signal is exceeded, this threshold value again is undercut.

9. Filling machine for the metered filling of flowable media largely any Viscosity and consistency, with at least one reservoir, at least one Dosing cylinder with a dosing piston and a dosing valve between the Storage container and the metering piston, characterized in that the valve as Pinch valve is formed and that an electronic for the actuation of the valve Control is provided.

10. Filling machines according to claim 9, characterized in that the pinch valve can be operated hydraulically or pneumatically.

11. Filling machine according to one of claims 9 or 10, characterized in that a Pressure measuring device for monitoring the pressure on the inlet and outlet of the Pinch valve is provided.

12. Filling machine according to one of claims 9 to 11, characterized in that several dosing cylinders / pistons, each with one valve and at least one common one Pressure measuring device are provided.

13. Filling machines according to one of claims 8 to 10, characterized in that the electronic valve actuation has a time measuring device.

14. Filling machines according to claim 9 and one of the other claims, characterized shows that a differentiator is provided for differentiating the pressure signal.

15. Filling machines according to one of claims 8 to 13, characterized in that on another pinch valve on the output side of the metering piston to close a Filler tube is provided.