EP0479030A1 - Frothing apparatus and method for evacuating the remaining air in a container filled with a foaming liquid, especially bottles - Google Patents

Frothing apparatus and method for evacuating the remaining air in a container filled with a foaming liquid, especially bottles Download PDF

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EP0479030A1
EP0479030A1 EP91115726A EP91115726A EP0479030A1 EP 0479030 A1 EP0479030 A1 EP 0479030A1 EP 91115726 A EP91115726 A EP 91115726A EP 91115726 A EP91115726 A EP 91115726A EP 0479030 A1 EP0479030 A1 EP 0479030A1
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EP
European Patent Office
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foaming
container
filling material
pressure
medium
Prior art date
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EP91115726A
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German (de)
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Ludwig Clüsserath
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 Maschinen und Anlagenbau AG
Original Assignee
Seitz Enzinger Noll Maschinenbau AG
KHS Maschinen und Anlagenbau AG
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Publication date
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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
    • B67C3/02—Bottling liquids or semiliquids; Filling jars or cans with liquids or semiliquids using bottling or like apparatus
    • B67C3/22—Details
    • B67C3/222—Head-space air removing devices, e.g. by inducing foam

Definitions

  • the invention relates to a foaming device according to the preamble of claim 1.
  • the containers filled with the filling material but not yet closed are moved past on a conveyor line connecting the filling machine and a container closing device under a nozzle device which has at least one injection nozzle. From this, a predetermined amount of the frothing medium, which preferably has the form of a liquid, is then introduced into the respective container, so that the contents filled in the container are stimulated to froth or foam and the residual air quantity from the resulting filling material foam Container is displaced.
  • the prior art strives for the filling material foam or the foam crown formed by it to reach the upper container mouth or to protrude slightly above this upper container mouth without foaming or substantial foaming when the container in question has reached the closed position of the container closing device reached.
  • the closed position is the position of the container closing device at which a closure is placed on the respective container or the respective container is closed.
  • the degree of foaming or foaming at the closed position depends on. a. from the time available for the foaming process, d. H. remains between the introduction of the foaming medium into a container and the closure. This also means that the degree of foaming depends on the conveying speed of the conveying path and thus on the machine output (processed bottles per unit of time).
  • the object of the invention is to provide a frothing device which, with little construction, enables an improved displacement of the residual air volume from containers, regardless of changes in the performance of the upstream container filling machine or independent of changes in the conveying speed of the conveyor line.
  • the pressure of the frothing medium is regulated really as a function of an actual value / target value comparison, using a control loop of at least the control device, the control valve, which is preferably designed as a proportional valve, and the at least one measuring station for detecting the respective actual state or
  • the actual value of the foaming or foam formation includes.
  • “measuring station” is understood to mean any device or sensor etc. which enables the actual state or actual value to be recorded.
  • foaming is possible in such a way that, before a closure is placed on the respective container or before this container is closed, the liquid filling material from the container is foamed , the extent of this foaming is kept as low as is just necessary for displacing the residual air volume.
  • the device according to the invention it is in particular also possible to control the extent of the foaming so that the foaming is essentially ended when, after the first foam formation with relatively large bubbles still containing air, filling foam with smaller, essentially only carbonic acid contained bubbles emerges from the mouth of the respective container.
  • the foaming is regulated in such a way that the proportion of liquid filling material in the filling material foam emerging from the respective container is in the order of magnitude between 0.3-1.0 ml.
  • 1 is a bottle filling machine of conventional design, of which only the bottle table or rotor rotating around a vertical axis is shown for the sake of simplicity, and which is used for filling bottles 2 with a foamable liquid filling material, preferably for filling bottles 2 with beer serves.
  • a transport or transfer star 3 which rotates synchronously with the filling machine 1 about a vertical axis and which, in succession, fills the filled, not yet closed bottles 2 on a conveyor line 4 formed by a pitch circle, a bottle closing device having a closing station or closing position 5 feeds, from which the closed bottles 2 are forwarded via a push-out star, not shown, to a discharge conveyor, also not shown.
  • the transfer star 3, the bottle closure device 5 and the push-out star, not shown, are usually driven synchronously with the filling machine 1.
  • a holding arm 6 is provided, which is held manually adjustable at one end by pivoting about a vertical axis on a holding pin 7.
  • the holding pin 7 is in turn provided on a fixed to a stationary machine part 8, for example on a control ring of the bottle filling machine 1 holder 9 such that the axis of the holding pin 7 is axially aligned with the central axis of the transfer star 3 or with the axis of a drive this transfer star 3 10 lies.
  • a clamping device 11 the arm 6 can be clamped to the holding pin 7 after manual pivoting or adjustment.
  • an injection nozzle 12 is attached to the arm 6, which projects with its lower end having a nozzle opening over the underside of the holding arm 6 and with its nozzle opening is arranged above the conveying path formed by the transfer star 3 and vertically downward is aligned with the path of movement of the mouths of bottles 2.
  • the injection nozzle 12 is connected via a solenoid valve 13 to a liquid line 14 for supplying a pressurized liquid foaming medium.
  • this foaming medium is water.
  • Another liquid for example the liquid filling material, could also be used as the foaming medium.
  • the input of the control valve 17 is connected via a liquid line 19 having a shut-off valve 18 to the outlet of a pump 21 driven by an electric motor 20 for the liquid foaming medium.
  • a pressure accumulator 22 is also connected to the outlet of the pump 21, so that a sufficient amount of foaming medium with a sufficient pressure generated by the pump 21 is always available.
  • the input of the pump 21 is connected to a liquid line 23 which can be connected to a local water supply via a pressure control valve 24, a dirt trap or a filter 25 and a shut-off valve 26.
  • a safety valve 27 is also provided between the outlet and the inlet of the pump 21, which opens when a predetermined maximum pressure is exceeded, for example when a pressure of 20 bar is exceeded, so that the pressure in the liquid line 19 and in the pressure accumulator 22 does not reach this maximum pressure can exceed.
  • the solenoid valve 13 and the control valve 17 are each connected to an outlet of an electrical or Electronic control device 30 connected, specifically via electrical lines 37 and 38. Via an electrical line 31, the control device receives a machine or. Operating cycle of the filling machine 1 corresponding clock signal, which is derived for example from the common drive of the filling machine 1, the transfer star 3 and the bottle closure device 5 or from a pulse generator or clock generator controlled by this drive.
  • two further inputs of the control device 30 are each connected to a measuring station 34 and 35, each of which is arranged on the path of movement of the bottles 2 in such a way that the area of the mouths of the bottles 2 moved past, and in particular the Degree of foaming is detected in each of the bottles 2 moved past.
  • the measuring stations 34 and 35 work, for example, with a high-frequency measurement or are designed as light barriers or a camera system. Other measuring methods, for example ultrasonic measuring methods, can also be used at measuring stations 34 and 35.
  • the measuring station 34 is provided in the region of the conveying path 4 formed by the transfer star 3, shortly before the transition to the bottle closure device 5.
  • the measurement station 35 is located in front of the path of movement of the bottles 2 in the bottle closure device 5 the area of this bottle closure device 5 is provided on which the closures are placed on the bottles 2 or the bottles 2 are closed.
  • the liquid foaming medium supplied to the injection nozzle 12 is heated by the heater 15, so that this medium has a constant temperature (e.g. 90 ° -95 ° C.) corresponding to a predetermined value when it emerges from the injection nozzle 12. Furthermore, an air or gas cushion which enables a certain volume compensation is also provided in the interior of the heater 15.
  • Optimal foaming is ensured if the liquid foaming medium is used to cause excessive foaming, but only to the extent that is necessary for the complete displacement of the residual air volume from the respective bottle 2.
  • the foaming of the liquid filling material in the bottles 2 is controlled, for example, in such a way that a small amount of filling material foam emerges from it before the closure is placed on a bottle 2 or before this bottle 2 is closed, in which (proportion) the proportion liquid filling is in the order of about 0.3 - 1.0 ml.
  • An optimal foaming is guaranteed in any case if after the first liquid foam, which still has relatively large, air-containing bubbles, a liquid foam with fine bubbles, which essentially only contain carbon dioxide, has formed in the area of the mouth of the respective bottle.
  • the set position of the holding arm 6 or the injection nozzle 12 with respect to the transport path 4 formed by the transfer star 3 is manually entered into the control device 30 on an input device 36, or this position of the holding arm 6 or the injection nozzle 12 is determined by a measuring sensor ( z. B. angle encoder) automatically transmitted to the control device 30 as a measurement signal.
  • a measuring sensor z. B. angle encoder
  • the solenoid valve 13 When the machine is running, the solenoid valve 13 is opened by the control device 30. A jet of the liquid foaming medium is thus injected into each bottle 2 moving under the injection nozzle 12 or its nozzle opening in order to stimulate the foaming.
  • the pressure with which this foaming medium is injected and which determines the intensity and, above all, the speed of the foaming process is regulated by the control device 30 via the control valve 17 designed as a proportional pressure valve, depending on an actual value setpoint. Comparison. This regulation is carried out, for example, using either measuring station 34 or measuring station 35.
  • the control device 30 and the control valve 17 first set a base pressure for the foaming medium as a function of the machine output according to predetermined characteristic values, which (base pressure), for example based on empirical values, optimally foams the liquid filling material, i.e. completely displaces the residual air volume the respective bottle 2 can be expected by optimal foaming of the liquid contents.
  • base pressure for example based on empirical values
  • optimally foams the liquid filling material i.e. completely displaces the residual air volume the respective bottle 2 can be expected by optimal foaming of the liquid contents.
  • the dependence of this base pressure on the performance and possibly on other parameters, such as. B. temperature of Liquid filling material, type of liquid filling material, shape of the bottles used, filling level of the liquid filling material in the respective bottle, etc., is in a memory of the control device 30, for. B. in the form of tables or characteristic curves, so that the respective base pressure is set on the basis of the actual machine performance of the control device 30 and the control valve 17.
  • the actual machine output and other parameters can be entered manually, for example, by the input device 36.
  • the machine power and other parameters that can be detected by simple probes are preferably entered automatically.
  • the position of the injection nozzle 12 on the conveying path formed by the transfer star 3, i. H. the angular position of the holding arm 6 is detected, for example, as a parameter.
  • the control device 30 also effects the regulation by comparing the actual value and the desired value, for example using the measuring station 34 with which the distance between the upper edge of the foam crown formed by the foaming and foaming of the bottles 2 moved past the upper edge of the respective bottle mouth is detected.
  • This actual value is in the control device 30 with a target value, ie. H. compared with a distance, which in turn, taking into account the machine performance and any other parameters such as the type of liquid filling material, temperature of the liquid filling material, type of bottles 2, etc., ensures optimal foaming within the time it takes for the closure to be placed on the the respective bottle 2 or until it is closed or which the respective bottle 2 requires for the transport from the measuring station 34 to the closing area of the bottle closing device 5.
  • the relevant setpoints are also stored in the memory of the control device 30 as a function of the machine output and possibly as a function of further parameters.
  • the distance between the upper edge of the foam crown and the upper edge of the bottle mouth of the bottles 2, as determined by the measuring station 34, is smaller than the desired value, this means that the foaming is too intensive or too rapid.
  • the pressure of the foaming medium is reduced by the control device 30 and the control valve 17.
  • a distance detected by the measuring station 34 between the upper edge of the foam crown and the upper edge of the bottle mouth, which is greater than the desired value, means that the foaming is not intensive enough.
  • the control device 30 therefore effects an increase in the pressure of the foaming medium by appropriately controlling the control valve 17.
  • the measuring station 35 detects the state which is present immediately before the bottles 2 are closed. This actual state or actual value is compared with a target value, which corresponds to a target state in which, due to the foaming of the liquid filling material on the outer surface of the respective bottle 2, a stain of filling material foam of a certain size and / or position has been formed, that is to say an expansion to a certain extent.
  • the measuring station 35 is preferably designed as a camera (video camera), the actual value / target value comparison being carried out, for example, by comparing the image supplied by this camera with a predetermined image. In this image comparison, for example, light-dark transitions between the lighter stain of filling foam and the other, darker outer surface of the respective bottle are used or evaluated.
  • the pressure of the foaming medium is reduced via the control device 30 and the control valve 17. In the opposite case, this pressure is increased.
  • the liquid line 29 with throttle device 28 and the gas cushion in the heater 15 ensure that even larger pressure changes can take place practically without delay in the control.
  • a nozzle arrangement which has a plurality of injection nozzles above the conveying path 4, which follow one another in the conveying direction of this conveying path 4 and of which one injection nozzle 12 is then selected and activated accordingly in order to change the injection position is, preferably by the control device 30.
  • the base pressure is set as a function of the machine output as follows:

Abstract

In a frothing apparatus for evacuating the remaining air from containers (2) filled with a frothable liquid, a nozzle (12) for injecting a gaseous or liquid frothing medium into the containers (2) is provided above a conveying path (4) for the filled, but not yet closed, containers. The pressure of the frothing medium is regulated as a function of the degree of frothing. This frothing is recorded as an actual value by means of at least one measuring station (34, 35) and is compared with a desired value. From the difference between actual value and desired value, a control signal is produced to alter the pressure of the frothing medium to the control valve (17). <IMAGE>

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Aufschäumvorrichtung gemäß Oberbegriff Patentanspruch 1.The invention relates to a foaming device according to the preamble of claim 1.

Es ist bekannt, beim Abfüllen eines aufschäumbaren flüssigen Füllgutes (insbesondere kohlensäurehaltige Getränke) in Behälter und dabei bevorzugt beim Abfüllen von Bier das nach dem Abfüllen in dem betreffenden Behälter vorhandene Restluftvolumen durch Aufschäumen des flüssigen Füllgutes vor dem Verschließen zu verdrängen, um so insbesondere eine Beeinträchtigung im Geschmack und in der Haltbarkeit des abgefüllten Füllgutes durch Luft- bzw. Sauerstoffeinflüsse zu vermeiden.It is known, when filling a foamable liquid filling material (in particular carbonated drinks) into containers, and preferably when filling beer, to displace the residual air volume present after filling in the container concerned by foaming the liquid filling material before closing, in order in particular to impair it Avoid the taste and shelf life of the filled product due to air or oxygen influences.

Zum Aufschäumen des flüssigen Füllgutes bzw. zum Verdrängen des Restluftvolumens werden die mit dem Füllgut gefüllten, aber noch nicht verschlossenen Behälter auf einer die Füllmaschine und eine Behälterverschließeinrichtung verbindenden Förderstrecke unter einer Düseneinrichtung vorbeibewegt, die wenigstens eine Einspritzdüse aufweist. Aus dieser wird dann jeweils eine vorgegebene Menge des Aufschäummediums, welches bevorzugt die Form einer Flüssigkeit aufweist, in den jeweiligen Behälter eingebracht, so daß das im Behälter abgefüllte Füllgut zum Aufschäumen bzw. zur Schaumbildung angeregt und durch den hierbei zunehmend entstehenden Flüllgutschaum die Restluftmenge aus dem Behälter verdrängt wird. Für ein optimales Aufschäumen wird beim Stand der Technik angestrebt, daß der Füllgutschaum bzw. die von diesem gebildete Schaumkrone die obere Behältermündung dann erreicht bzw. über diese obere Behältermündung ohne Überschäumen oder wesentliches Überschäumen dann geringfügig übersteht, wenn der betreffende Behälter an die Verschließposition der Behälterverschließeinrichtung gelangt. Die Verschließposition ist dabei diejenige Position der Behälterverschließeinrichtung,an der auf dem jeweiligen Behälter ein Verschluß aufgesetzt bzw. der jeweilige Behälter verschlossen wird.To foam the liquid filling material or to displace the residual air volume, the containers filled with the filling material but not yet closed are moved past on a conveyor line connecting the filling machine and a container closing device under a nozzle device which has at least one injection nozzle. From this, a predetermined amount of the frothing medium, which preferably has the form of a liquid, is then introduced into the respective container, so that the contents filled in the container are stimulated to froth or foam and the residual air quantity from the resulting filling material foam Container is displaced. For optimal foaming, the prior art strives for the filling material foam or the foam crown formed by it to reach the upper container mouth or to protrude slightly above this upper container mouth without foaming or substantial foaming when the container in question has reached the closed position of the container closing device reached. The closed position is the position of the container closing device at which a closure is placed on the respective container or the respective container is closed.

Ein zu starkes Aufschäumen bzw. Überschäumen, welches Füllgutverluste und Verunreinigungen der Behälterverschließeinrichtung verursacht, ist dabei ebenso zu vermeiden, wie ein zu geringes Aufschäumen, welches nur zu einer unzureichenden Verdrängung der Restluftmenge aus dem betreffenden Behälter führt. Der Grad des Aufschäumens bzw. der Schaumbildung an der Verschließposition hängt dabei u. a. von derjenigen Zeit ab, die für den Aufschäumvorgang zur Verfügung steht, d. h. zwischen dem Einbringen des Aufschäummediums in einen Behälter und dem Verschließen verbleibt. Dies bedeutet auch, daß der Grad des Aufschäumens von der Fördergeschwindigkeit der Förderstrecke und damit von der Maschinenleistung (verarbeitete Flaschen je Zeiteinheit) abhängt.Excessive foaming or foaming, which causes loss of contents and contamination of the container closing device, is to be avoided, as is insufficient foaming, which only leads to an insufficient displacement of the residual air volume from the container in question. The degree of foaming or foaming at the closed position depends on. a. from the time available for the foaming process, d. H. remains between the introduction of the foaming medium into a container and the closure. This also means that the degree of foaming depends on the conveying speed of the conveying path and thus on the machine output (processed bottles per unit of time).

Da der Grad des Aufschäumens auch von der Art des jeweiligen Füllgutes, d. h. von dem Aufschäumvermögen des flüssigen Füllgutes abhängt, wurde bei Verwendung eines flüssigen Aufschäummediums bereits vorgeschlagen (DE-OS 16 32 034), den durch einen pneumatischen Druckverstärker, d. h. durch eine mit Druckluft betätigte Kolbenpumpenanordnung erzeugten Druck des flüssigen Aufschäummediums dem jeweiligen Füllgut entsprechend einzustellen, und zwar durch Einstellung des Druckes der für den Antrieb des Druckverstärkers verwendeten Druckluft.Since the degree of foaming also depends on the type of the filling material, i. H. depends on the foaming ability of the liquid filling material, has already been proposed when using a liquid foaming medium (DE-OS 16 32 034), which by a pneumatic pressure booster, d. H. to adjust the pressure of the liquid foaming medium generated by a piston pump arrangement actuated by compressed air to the respective filling material, specifically by adjusting the pressure of the compressed air used to drive the pressure booster.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Aufschäumvorrichtung aufzuzeigen, die bei geringem Bauaufwand ein verbessertes Verdrängen des Restluftvolumens aus Behältern ermöglicht, und zwar unabhängig von Änderungen der Leistung der vorgeschalteten Behälterfüllmaschine bzw. unabhängig von Änderungen der Fördergeschwindigkeit der Förderstrecke.The object of the invention is to provide a frothing device which, with little construction, enables an improved displacement of the residual air volume from containers, regardless of changes in the performance of the upstream container filling machine or independent of changes in the conveying speed of the conveyor line.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist eine Aufschäumvorrichtung entsprechend dem kennzeichenden Teil des Patentanspruches 1 ausgebildet.To achieve this object, a foaming device is designed in accordance with the characterizing part of patent claim 1.

Bei der erfindungsgemäßen Aufschäumvorrichtung erfolgt eine echte Regelung des Druckes des Aufschäummediums in Abhängigkeit von einem Istwert-Sollwert-Vergleich, und zwar unter Verwendung eines Regelkreises der zumindest die Steuereinrichtung, das bevorzugt als Proportionalventil ausgebildete Steuerventil sowie die wenigstens eine Meßstation zum Erfassen des jeweiligen Istzustandes bzw. Istwertes der Aufschäumung bzw. Schaumbildung umfaßt. Unter "Meßstation" ist dabei im Sinne der Erfindung jede Einrichtung bzw. jeder Sensor usw. zu verstehen, die bzw. der die Erfassung des Istzustandes bzw. Istwertes ermöglicht.In the frothing device according to the invention, the pressure of the frothing medium is regulated really as a function of an actual value / target value comparison, using a control loop of at least the control device, the control valve, which is preferably designed as a proportional valve, and the at least one measuring station for detecting the respective actual state or The actual value of the foaming or foam formation includes. In the context of the invention, “measuring station” is understood to mean any device or sensor etc. which enables the actual state or actual value to be recorded.

Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist zur Erzielung einer vollständigen, optimalen Verdrängung des Restluftvolumens ein Aufschäumen in der Form möglich, daß es vor dem Aufsetzen eines Verschlusses auf den jeweiligen Behälter bzw. vor dem Verschließen dieses Behälters zwar zu einem Überschäumen des flüssigen Füllgutes aus dem Behälter kommt, das Ausmaß dieses Überschäumens aber so gering gehalten ist, wie dies für das Verdrängen des Restluftvolumens gerade erforderlich ist. Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist es insbes. auch möglich, das Ausmaß des Überschäumens so zu steuern, daß das Überschäumen im wesentlichen dann beendet ist, wenn nach der ersten Schaumbildung mit relativ großen, noch Luft enthaltenen Blasen Füllgutschaum mit kleineren, im wesentlichen nur noch Kohlensäure enthaltenen Blasen aus der Mündung des jeweiligen Behälters austritt.With the device according to the invention, in order to achieve a complete, optimal displacement of the residual air volume, foaming is possible in such a way that, before a closure is placed on the respective container or before this container is closed, the liquid filling material from the container is foamed , the extent of this foaming is kept as low as is just necessary for displacing the residual air volume. With the device according to the invention it is in particular also possible to control the extent of the foaming so that the foaming is essentially ended when, after the first foam formation with relatively large bubbles still containing air, filling foam with smaller, essentially only carbonic acid contained bubbles emerges from the mouth of the respective container.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist beispielsweise das Aufschäumen so geregelt, daß der Anteil an flüssigem Füllgut in dem aus dem jeweiligen Behälter ausgetretenen Füllgutschaum in der Größenordnung zwischen 0,3 - 1,0 ml liegt.In the device according to the invention, for example, the foaming is regulated in such a way that the proportion of liquid filling material in the filling material foam emerging from the respective container is in the order of magnitude between 0.3-1.0 ml.

Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.Developments of the invention are the subject of the dependent claims.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Figuren an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Es zeigen:

  • Fig. 1 in schematischer Darstellung und in Draufsicht eine Flaschenfüllmaschine, eine Flaschenverschließeinrichtung, eine mit einer Düse an einer Förderstrecke zwischen der Füllmaschine und der Flaschenverschließeinrichtung vorgesehene Aufschäumvorrichtung sowie Funktionselemente dieser Aufschäumvorrichtung;
  • Fig. 2 einen Schnitt entsprechend der Linie I-I der Fig. 1.
The invention is explained in more detail below with reference to the figures using an exemplary embodiment. Show it:
  • 1 shows a schematic illustration and a top view of a bottle filling machine, a bottle closing device, a foaming device provided with a nozzle on a conveying path between the filling machine and the bottle closing device, and functional elements of this foaming device;
  • 2 shows a section along the line II of FIG. 1st

In den Figuren ist 1 eine Flaschenfüllmaschine herkömmlicher Bauart, von der der einfacheren Darstellung wegen nur der um eine vertikale Achse umlaufende Flaschentisch bzw. Rotor dargestellt ist und die zum Füllen von Flaschen 2 mit einem aufschäumbaren flüssigen Füllgut, vorzugsweise zum Füllen der Flaschen 2 mit Bier dient. Am Flaschenauslauf der Füllmaschine 1 ist ein synchron mit der Füllmaschine 1 um eine vertikale Achse umlaufender Transport- oder Überführungsstern 3 vorgesehen, der die gefüllten, noch nicht verschlossenen Flaschen 2 auf einer von einem Teilkreis gebildeten Förderstrecke 4 nacheinander einer eine Verschließstation bzw. Verschließposition aufweisenden Flaschenverschließeinrichtung 5 zuführt, aus welcher die verschlossenen Flaschen 2 über einen nicht dargestellten Ausschubstern an einen ebenfalls nicht dargestellten Abförderer weitergeleitet werden.In the figures, 1 is a bottle filling machine of conventional design, of which only the bottle table or rotor rotating around a vertical axis is shown for the sake of simplicity, and which is used for filling bottles 2 with a foamable liquid filling material, preferably for filling bottles 2 with beer serves. Provided at the bottle outlet of the filling machine 1 is a transport or transfer star 3 which rotates synchronously with the filling machine 1 about a vertical axis and which, in succession, fills the filled, not yet closed bottles 2 on a conveyor line 4 formed by a pitch circle, a bottle closing device having a closing station or closing position 5 feeds, from which the closed bottles 2 are forwarded via a push-out star, not shown, to a discharge conveyor, also not shown.

Der die Förderstrecke 4 für die aufrechtstehenden Flaschen 2 bildende Überführungsstern 3 und die Flaschenverschließeinrichtung 5 weisen ebenso wie der nicht dargestellte Ausschubstern und der nicht dargestellte Abförderer die für diese Elemente bekannte und übliche Konstruktion auf.The transfer star 3 forming the conveying section 4 for the upright bottles 2 and the bottle closing device 5, like the push-out star (not shown) and the discharge conveyor (not shown), have the construction known and customary for these elements.

Weiterhin sind der Überführungsstern 3, die Flaschenverschließeinrichtung 5 und der nicht dargestellte Ausschubstern üblicherweise synchron mit der Füllmaschine 1 angetrieben.Furthermore, the transfer star 3, the bottle closure device 5 and the push-out star, not shown, are usually driven synchronously with the filling machine 1.

Über dem Überführungsstern 3 ist ein Haltearm 6 vorgesehen, der mit seinem einen Ende durch Schwenken um eine vertikale Achse an einem Haltezapfen 7 manuell einstellbar gehalten. Der Haltezapfen 7 ist seinerseits an einer an einem ortsfesten Maschinenteil 8, beispielsweise an einem Steuerring der Flaschenfüllmaschine 1 befestigten Halterung 9 derart vorgesehen, daß die Achse des Haltezapfens 7 achsgleich mit der Mittelachse des Überführungssternes 3 bzw. mit der Achse einer diesen Überführungsstern 3 antreibenden Welle 10 liegt. Durch eine Klemmvorrichtung 11 ist der Arm 6 nach einem manuellen Schwenken bzw. Einstellen an dem Haltezapfen 7 festklemmbar. Am anderen, dem Haltezapfen 7 entfernt liegenden Ende ist am Arm 6 eine Einspritzdüse 12 befestigt, die mit ihrem eine Düsenöffnung aufweisenden unteren Ende über die Unterseite des Haltearmes 6 vorsteht und mit ihrer Düsenöffnung über der von dem Überführungsstern 3 gebildeten Förderstrecke angeordnet sowie senkrecht nach unten auf die Bewegungsbahn der Mündungen der Flaschen 2 ausgerichtet ist. Über ein Magnetventil 13 ist die Einspritzdüse 12 mit einer Flüssigkeitsleitung 14 zum Zuführen eines unter Druck stehenden flüssigen Aufschäummediums verbunden. Dieses Aufschäummedium ist bei der dargestellten Ausführungsform Wasser. Als Aufschäummedium könnte aber auch eine andere Flüssigkeit, beispielsweise das flüssige Füllgut verwendet werden.Above the transfer star 3, a holding arm 6 is provided, which is held manually adjustable at one end by pivoting about a vertical axis on a holding pin 7. The holding pin 7 is in turn provided on a fixed to a stationary machine part 8, for example on a control ring of the bottle filling machine 1 holder 9 such that the axis of the holding pin 7 is axially aligned with the central axis of the transfer star 3 or with the axis of a drive this transfer star 3 10 lies. By means of a clamping device 11, the arm 6 can be clamped to the holding pin 7 after manual pivoting or adjustment. At the other end, which is remote from the holding pin 7, an injection nozzle 12 is attached to the arm 6, which projects with its lower end having a nozzle opening over the underside of the holding arm 6 and with its nozzle opening is arranged above the conveying path formed by the transfer star 3 and vertically downward is aligned with the path of movement of the mouths of bottles 2. The injection nozzle 12 is connected via a solenoid valve 13 to a liquid line 14 for supplying a pressurized liquid foaming medium. In the embodiment shown, this foaming medium is water. Another liquid, for example the liquid filling material, could also be used as the foaming medium.

Das dem Magnetventil 13 entfernt liegende andere Ende der Flüssigkeitsleitung 14, die für das Schwenken des Haltearmes 6 zumindest in einem Teilbereich flexibel ausgeführt ist und/oder für dieses Schwenken eine Drehkupplung aufweist, ist mit dem Ausgang eines Heizgerätes 15 verbunden, welches über eine Flüssigkeitsleitung 16 an den Ausgang eines Steuerventils 17 angeschlossen ist, welches als Proportional-Druckventil ausgebildet ist. Der Eingang des Steuerventiles 17 ist über eine ein Absperrventil 18 aufweisende Flüssigkeitsleitung 19 mit dem Ausgang einer von einem Elektromotor 20 angetriebenen Pumpe 21 für das flüssige Aufschäummedium verbunden. An den Ausgang der Pumpe 21 ist weiterhin auch ein Druckspeicher 22 angeschlossen, so daß stets eine ausreichende Menge an Aufschäummedium mit einem ausreichenden, durch die Pumpe 21 erzeugten Druck zur Verfügung steht. Der Eingang der Pumpe 21 ist mit einer Flüssigkeitsleitung 23 verbunden, die über ein Druckregelventil 24, über einen Schmutzfänger bzw. über ein Filter 25 und über ein Absperrventil 26 an eine örtliche Wasserversorgung anschließbar ist. Zwischen dem Ausgang und dem Eingang der Pumpe 21 ist weiterhin ein Sicherheitsventil 27 vorgesehen, welches bei Überschreiten eines vorgegebenen maximalen Druckes, beispielsweise bei Überschreiten eines Druckes von 20 bar öffnet, so daß der Druck in der Flüssigkeitsleitung 19 und in dem Druckspeicher 22 diesen Maximaldruck nicht übersteigen kann. Über eine eine Drosseleinrichtung 28 aufweisende Flüssigkeitsleitung 29, die mit ihrem einen Ende von der Flüssigkeitsleitung 16 abzweigt und mit ihrem anderen Ende in die Flüssigkeitsleitung 23 zwischen dem Druckregelventil 24 und dem Eingang der Pumpe 21 einmündet, ist der Ausgang des Steuerventiles 17 mit dem Eingang der Pumpe 21, d. h. mit einem Teil des das Aufschäummedium führenden Systems verbunden, der den niedrigen, durch das Druckregelventil 24 im wesentlichen konstant gehaltenen Druck dieses Systems aufweist.The other end of the liquid line 14, which is remote from the solenoid valve 13 and which is designed to be flexible for pivoting the holding arm 6 at least in a partial area and / or has a rotary coupling for this pivoting, is connected to the output of a heater 15 which is connected via a liquid line 16 is connected to the output of a control valve 17, which is designed as a proportional pressure valve. The input of the control valve 17 is connected via a liquid line 19 having a shut-off valve 18 to the outlet of a pump 21 driven by an electric motor 20 for the liquid foaming medium. A pressure accumulator 22 is also connected to the outlet of the pump 21, so that a sufficient amount of foaming medium with a sufficient pressure generated by the pump 21 is always available. The input of the pump 21 is connected to a liquid line 23 which can be connected to a local water supply via a pressure control valve 24, a dirt trap or a filter 25 and a shut-off valve 26. A safety valve 27 is also provided between the outlet and the inlet of the pump 21, which opens when a predetermined maximum pressure is exceeded, for example when a pressure of 20 bar is exceeded, so that the pressure in the liquid line 19 and in the pressure accumulator 22 does not reach this maximum pressure can exceed. Via a liquid line 29 having a throttle device 28, which branches off at one end from the liquid line 16 and opens at the other end into the liquid line 23 between the pressure control valve 24 and the input of the pump 21, the output of the control valve 17 is connected to the input of the Pump 21, d. H. connected to a part of the system carrying the foaming medium which has the low pressure of this system which is kept essentially constant by the pressure control valve 24.

Das Magnetventil 13 und das Steuerventil 17 sind jeweils an einen Ausgang einer elektrischen bzw. elektronischen Steuereinrichtung 30 angeschlossen, und zwar über elektrische Leitungen 37 bzw. 38. Über eine elektrische Leitung 31 erhält die Steuereinrichtung ein dem Maschinen-bzw. Arbeitstakt der Füllmaschine 1 entsprechendes Taktsignal, welches beispielsweise von dem gemeinsamen Antrieb der Füllmaschine 1, des Überführungssternes 3 und der Flaschenverschließeinrichtung 5 bzw. von einem von diesem Antrieb angesteuerten Impulsgenerator oder Taktgeber abgeleitet ist.The solenoid valve 13 and the control valve 17 are each connected to an outlet of an electrical or Electronic control device 30 connected, specifically via electrical lines 37 and 38. Via an electrical line 31, the control device receives a machine or. Operating cycle of the filling machine 1 corresponding clock signal, which is derived for example from the common drive of the filling machine 1, the transfer star 3 and the bottle closure device 5 or from a pulse generator or clock generator controlled by this drive.

Über elektrische Leitungen 32 und 33 sind zwei weitere Eingänge der Steuereinrichtung 30 jeweils mit einer Meßstation 34 und 35 verbunden, von denen jede an der Bewegungsbahn der Flaschen 2 derart angeordnet ist, daß mit ihr der Bereich der Mündungen der vorbeibewegten Flaschen 2 und dabei speziell der Grad der Aufschäumung in den jeweils vorbeibewegten Flaschen 2 erfaßt wird. Die Meßstationen 34 und 35 arbeiten beispielsweise mit einer Hochfrequenzmessung oder sind als Lichtschranken oder Kamerasystem ausgebildet. Auch andere Meßverfahren, beispielsweise Ultraschall-Meßverfahren können an den Meßstationen 34 und 35 verwendet werden.Via electrical lines 32 and 33, two further inputs of the control device 30 are each connected to a measuring station 34 and 35, each of which is arranged on the path of movement of the bottles 2 in such a way that the area of the mouths of the bottles 2 moved past, and in particular the Degree of foaming is detected in each of the bottles 2 moved past. The measuring stations 34 and 35 work, for example, with a high-frequency measurement or are designed as light barriers or a camera system. Other measuring methods, for example ultrasonic measuring methods, can also be used at measuring stations 34 and 35.

Wie aus der Fig. 1 ersichtlich ist, ist die Meßstation 34 im Bereich der vom Überführungsstern 3 gebildeten Förderstrecke 4 vorgesehen, und zwar kurz vor dem Übergang zur Flaschenverschließeinrichtung 5. Die Meßstation 35 ist an der Bewegungsbahn der Flaschen 2 in der Flaschenverschließeinrichtung 5 unmittelbar vor demjenigen Bereich dieser Flaschenverschließeinrichtung 5 vorgesehen, an welchem die Verschlüsse auf die Flaschen 2 aufgesetzt oder die Flaschen 2 verschlossen werden.As can be seen from FIG. 1, the measuring station 34 is provided in the region of the conveying path 4 formed by the transfer star 3, shortly before the transition to the bottle closure device 5. The measurement station 35 is located in front of the path of movement of the bottles 2 in the bottle closure device 5 the area of this bottle closure device 5 is provided on which the closures are placed on the bottles 2 or the bottles 2 are closed.

Durch das Heizgerät 15 wird das der Einspritzdüse 12 zugeführte flüssige Aufschäummedium erwärmt, so daß dieses Medium beim Austritt aus der Einspritzdüse 12 möglichst eine konstante, einem vorgegebenen Wert entsprechende Temperatur (z.B. 90° - 95° c) aufweist. Weiterhin ist im Inneren des Heizgerätes 15 auch ein einen gewissen Volumen-Ausgleich ermöglichendes Luft-oder Gaspolster vorgesehen.The liquid foaming medium supplied to the injection nozzle 12 is heated by the heater 15, so that this medium has a constant temperature (e.g. 90 ° -95 ° C.) corresponding to a predetermined value when it emerges from the injection nozzle 12. Furthermore, an air or gas cushion which enables a certain volume compensation is also provided in the interior of the heater 15.

Die Arbeitsweise der Aufschäumvorrichtung läßt sich, wie folgt, beschreiben:

  • Es wird davon ausgegangen, daß der Haltearm 6 und damit die Einspritzdüse 12 sich in einer Position (Einspritzposition) an der hauptsächlich vom Überführungsstern 3 gebildeten Förderstrecke befinden, die (Position) unter Berücksichtigung der Eigenschaften des flüssigen Füllgutes, d. h. der Aufschäumfähigkeit dieses Füllgutes, sowie unter Berücksichtigung des Bereichs, innerhalb dessen der Druck der Aufschäummediums durch das Steuerventil 17 verändert werden kann, sowie gegebenenfalls unter Berücksichtigung weiterer Parameter bzw. Einflußgrößen (z.B. Temperatur des flüssigen Füllgutes, Art bzw. Größe der zu füllenden Flaschen 2 usw.) ein möglichst optimales Aufschäumen des flüssigen Füllgutes in den Flaschen 2 sicherstellt.
The operation of the frothing device can be described as follows:
  • It is assumed that the holding arm 6 and thus the injection nozzle 12 are in a position (injection position) on the conveying path mainly formed by the transfer star 3, the (position) taking into account the properties of the liquid filling material, ie the foamability of this filling material, and taking into account the range within which the pressure of the foaming medium can be changed by the control valve 17 and, if necessary, taking into account further parameters or influencing variables (e.g. temperature of the liquid filling material, type or size of the bottles 2 to be filled, etc.), this is as optimal as possible Foaming of the liquid contents in the bottles 2 ensures.

Ein optimales Aufschäumen ist dann gewährleistet, wenn es durch die Beaufschlagung mit dem flüssigen Aufschäummedium zu einem Überschäumen kommt, allerdings nur in einem solchen Ausmaß, wie es für das vollständige Verdrängen des Restluftvolumens aus der jeweiligen Flasche 2 gerade erforderlich ist. Das Aufschäumen des flüssigen Füllgutes in den Flaschen 2 ist dabei beispielsweise so gesteuert, daß vor dem Aufsetzen eines Verschlusses auf eine Flasche 2 bzw. vor dem Verschließen dieser Flasche 2 aus ihr eine geringe Menge an Füllgutschaum austritt, in der (Menge) der Anteil an flüssigem Füllgut in der Größenordnung zwischen etwa 0,3 - 1,0 ml liegt. Ein optimales Aufschäumen ist aber auf jeden Fall dann gewährleistet, wenn nach dem ersten Flüssigkeitsschaum, der noch relativ große, Luft enthaltene Blasen besitzt, sich im Bereich der Mündung der jeweiligen Flasche ein Flüssigkeitsschaum mit feinen, im wesentlichen nur noch Kohlensäure enthaltenen Blasen gebildet hat.Optimal foaming is ensured if the liquid foaming medium is used to cause excessive foaming, but only to the extent that is necessary for the complete displacement of the residual air volume from the respective bottle 2. The foaming of the liquid filling material in the bottles 2 is controlled, for example, in such a way that a small amount of filling material foam emerges from it before the closure is placed on a bottle 2 or before this bottle 2 is closed, in which (proportion) the proportion liquid filling is in the order of about 0.3 - 1.0 ml. An optimal foaming is guaranteed in any case if after the first liquid foam, which still has relatively large, air-containing bubbles, a liquid foam with fine bubbles, which essentially only contain carbon dioxide, has formed in the area of the mouth of the respective bottle.

Die eingestellte Position des Haltearmes 6 bzw. der Einspritzdüse 12 in bezug auf die von den Überführungsstern 3 gebildete Transportstrecke 4 wird der Steuereinrichtung 30 an einer Eingabeeinrichtung 36 manuell eingegeben, oder aber diese Position des Haltearmes 6 bzw. der Einspritzdüse 12 wird von einem Meßgeber (z. B. Winkelgeber) als Meßsignal automatisch an die Steuereinrichtung 30 übermittelt.The set position of the holding arm 6 or the injection nozzle 12 with respect to the transport path 4 formed by the transfer star 3 is manually entered into the control device 30 on an input device 36, or this position of the holding arm 6 or the injection nozzle 12 is determined by a measuring sensor ( z. B. angle encoder) automatically transmitted to the control device 30 as a measurement signal.

Bei laufender Maschine ist das Magnetventil 13 durch die Steuereinrichtung 30 geöffnet. In jede sich unter der Einspritzdüse 12 bzw. deren Düsenöffnung vorbeibewegende Flasche 2 wird somit zum Anregen des Aufschäumens ein Strahl des flüssigen Aufschäummediums eingespritzt. Der Druck, mit dem dieses Einspritzen des Aufschäummediums erfolgt und der die Intensität und vor allem auch die Schnelligkeit des Aufschäumvorganges bestimmt, wird durch die Steuereinrichtung 30 über das als Proportional-Druckventil ausgebildete Steuerventil 17 geregelt, und zwar in Abhängigkeit von einem Istwert-Sollwert-Vergleich. Diese Regelung wird dabei beispielsweise unter Verwendung entweder der Meßstation 34 oder der Meßstation 35 durchgeführt.When the machine is running, the solenoid valve 13 is opened by the control device 30. A jet of the liquid foaming medium is thus injected into each bottle 2 moving under the injection nozzle 12 or its nozzle opening in order to stimulate the foaming. The pressure with which this foaming medium is injected and which determines the intensity and, above all, the speed of the foaming process is regulated by the control device 30 via the control valve 17 designed as a proportional pressure valve, depending on an actual value setpoint. Comparison. This regulation is carried out, for example, using either measuring station 34 or measuring station 35.

In beiden Fällen erfolgt durch die Steuereinrichtung 30 und das Steuerventil 17 in Abhängigkeit von der Maschinenleistung nach vorgegebenen Kennwerten zunächst eine Einstellung eines Basisdruckes für das Aufschäummedium, welcher (Basisdruck) beispielsweise nach Erfahrungswerten ein optimales Aufschäumen des flüssigen Füllgutes, d. h. ein vollständiges Verdrängen des Restluftvolumens aus der jeweiligen Flasche 2 durch optimales Aufschäumen des flüssigen Füllgutes erwarten läßt. Die Abhängigkeit dieses Basisdruckes von der Leistung sowie gegebenenfalls von weiteren Parametern, wie z. B. Temperatur des flüssigen Füllgutes, Art des flüssigen Füllgutes, Form der verwendeten Flaschen, Füllhöhe des flüssigen Füllgutes in der jeweiligen Flasche usw., ist in einem Speicher der Steuereinrichtung 30, z. B. in Form von Tabellen oder Kennlinien gespeichert, so daß aufgrund der tatsächlichen Maschinenleistung von der Steuereinrichtung 30 und dem Steuerventil 17 der jeweilige Basisdruck eingestellt wird.In both cases, the control device 30 and the control valve 17 first set a base pressure for the foaming medium as a function of the machine output according to predetermined characteristic values, which (base pressure), for example based on empirical values, optimally foams the liquid filling material, i.e. completely displaces the residual air volume the respective bottle 2 can be expected by optimal foaming of the liquid contents. The dependence of this base pressure on the performance and possibly on other parameters, such as. B. temperature of Liquid filling material, type of liquid filling material, shape of the bottles used, filling level of the liquid filling material in the respective bottle, etc., is in a memory of the control device 30, for. B. in the form of tables or characteristic curves, so that the respective base pressure is set on the basis of the actual machine performance of the control device 30 and the control valve 17.

Die tatsächliche Maschinenleistung sowie andere Parameter können beispielsweise durch die Eingabeeinrichtung 36 manuell eingegeben werden. Bevorzugt erfolgt jedoch die Eingabe der Maschinenleistung sowie anderer durch einfache Sonden erfaßbare Parameter (z. B. Temperatur des flüssigen Füllgutes) selbsttätig.The actual machine output and other parameters can be entered manually, for example, by the input device 36. However, the machine power and other parameters that can be detected by simple probes (for example the temperature of the liquid filling material) are preferably entered automatically.

Auch die Position der Einspritzdüse 12 an der vom Überführungsstern 3 gebildeten Förderstrecke, d. h. die Winkelstellung des Haltearmes 6 wird hierbei beispielsweise als Parameter erfaßt.The position of the injection nozzle 12 on the conveying path formed by the transfer star 3, i. H. the angular position of the holding arm 6 is detected, for example, as a parameter.

Zusätzlich zu dieser Einstellung des Basisdruckes bewirkt die Steuereinrichtung 30 auch noch die Regelung durch den Istwert-Sollwert-Vergleich, und zwar beispielsweise unter Verwendung der Meßstation 34, mit der bei den vorbeibewegten Flaschen 2 der Abstand zwischen der Oberkante der durch das Aufschäumen gebildeten Schaumkrone und der Oberkante der jeweiligen Flaschenmündung erfaßt wird. Dieser Istwert wird in der Steuereinrichtung 30 mit einem Sollwert, d. h. mit einem Abstand verglichen, der wiederum unter Berücksichtigung der Maschinenleistung sowie gegebenenfalls weiterer Parameter, wie Art des flüssigen Füllgutes, Temperatur des flüssigen Füllgutes, Art der Flaschen 2 usw., ein optimales Aufschäumen innerhalb derjenigen Zeit sicherstellt, die bis zum Aufsetzen des Verschlusses auf die jeweilige Flasche 2 oder bis zu deren Verschließen verbleibt bzw. die die jeweilige Flasche 2 für den Transport von der Meßstation 34 bis an den Verschließbereich der Flaschenverschließeinrichtung 5 benötigt. Die betreffenden Sollwerte sind ebenfalls in Abhängigkeit von der Maschinenleistung sowie eventuell in Abhängigkeit von weiteren Parametern im Speicher der Steuereinrichtung 30 gespeichert.In addition to this setting of the base pressure, the control device 30 also effects the regulation by comparing the actual value and the desired value, for example using the measuring station 34 with which the distance between the upper edge of the foam crown formed by the foaming and foaming of the bottles 2 moved past the upper edge of the respective bottle mouth is detected. This actual value is in the control device 30 with a target value, ie. H. compared with a distance, which in turn, taking into account the machine performance and any other parameters such as the type of liquid filling material, temperature of the liquid filling material, type of bottles 2, etc., ensures optimal foaming within the time it takes for the closure to be placed on the the respective bottle 2 or until it is closed or which the respective bottle 2 requires for the transport from the measuring station 34 to the closing area of the bottle closing device 5. The relevant setpoints are also stored in the memory of the control device 30 as a function of the machine output and possibly as a function of further parameters.

Ist der von der Meßstation 34 ermittelte Abstand zwischen der Oberkante der Schaumkrone und der Oberkante der Flaschenmündung der Flaschen 2 kleiner als der Sollwert, so bedeutet dies ein zu intensives bzw. schnelles Aufschäumen. Durch die Steuereinrichtung 30 und das Steuerventil 17 wird der Druck des Aufschäumungsmediums reduziert.If the distance between the upper edge of the foam crown and the upper edge of the bottle mouth of the bottles 2, as determined by the measuring station 34, is smaller than the desired value, this means that the foaming is too intensive or too rapid. The pressure of the foaming medium is reduced by the control device 30 and the control valve 17.

In umgekehrter Weise bedeutet ein von der Meßstation 34 erfaßter Abstand zwischen der Oberkante der Schaumkrone und der Oberkante der Flaschenmündung, der größer ist als der Sollwert, ein zu wenig intensives Aufschäumen. Die Steuereinrichtung 30 bewirkt daher durch entsprechende Steuerung des Steuerventils 17 eine Erhöhung des Druckes des Aufschäummediums.Conversely, a distance detected by the measuring station 34 between the upper edge of the foam crown and the upper edge of the bottle mouth, which is greater than the desired value, means that the foaming is not intensive enough. The control device 30 therefore effects an increase in the pressure of the foaming medium by appropriately controlling the control valve 17.

Mit der Meßstation 35 wird der Zustand erfaßt, der unmittelbar vor dem Verschließen der Flaschen 2 vorliegt. Dieser Istzustand bzw. Istwert wird mit einem Sollwert verglichen, der einem Sollzustand entspricht, bei dem sich durch das Überschäumen des flüssigen Füllgutes an der Außenfläche der jeweiligen Flasche 2 ein Fleck aus Füllgutschaum in einer bestimmten Größe und/oder Lage gebildet hat, also ein Überschäumen in einem bestimmten Ausmaß vorliegt. Zur Erfassung dieses Fleckes ist die Meßstation 35 vorzugsweise als Kamera (Videokamera) ausgebildet, wobei der Istwert-Sollwert-Vergleich beispielsweise durch Bildvergleich zwischen dem von dieser Kamera gelieferten Bild und einem vorgegebenen Bild erfolgt. Bei diesem Bildvergleich werden beispielsweise Hell-Dunkel-Übergänge zwischen dem helleren Fleck aus Füllgutschaum und der sonstigen, dunkleren Außenfläche der jeweiligen Flasche ausgenutzt bzw. ausgewertet.The measuring station 35 detects the state which is present immediately before the bottles 2 are closed. This actual state or actual value is compared with a target value, which corresponds to a target state in which, due to the foaming of the liquid filling material on the outer surface of the respective bottle 2, a stain of filling material foam of a certain size and / or position has been formed, that is to say an expansion to a certain extent. To detect this spot, the measuring station 35 is preferably designed as a camera (video camera), the actual value / target value comparison being carried out, for example, by comparing the image supplied by this camera with a predetermined image. In this image comparison, for example, light-dark transitions between the lighter stain of filling foam and the other, darker outer surface of the respective bottle are used or evaluated.

Wird der vorgegebene Sollwert überschritten, so erfolgt über die Steuereinrichtung 30 und das Steuerventil 17 eine Reduzierung des Druckes des Aufschäummediums. Im umgekehrten Fall erfolgt eine Erhöhung dieses Druckes.If the predetermined target value is exceeded, the pressure of the foaming medium is reduced via the control device 30 and the control valve 17. In the opposite case, this pressure is increased.

Für die Steuerung ist nur eine der beiden Meßstationen 34 oder 35 erforderlich. Grundsätzlich ist es selbstverständlich auch möglich, beide Meßstationen gleichzeitig vorzusehen.Only one of the two measuring stations 34 or 35 is required for the control. In principle, it is of course also possible to provide both measuring stations at the same time.

Unabhängig hiervon ist es sinnvoll, die Steuerung bzw. Regelung so vorzunehmen, daß die bei einer bestimmten Abweichung zwischen Sollwert und Istwert (ausgehend von einem bestimmten Basisdruck) vorgenommene Druckänderung ebenfalls zumindest von der Maschinenleistung in der Weise abhängig ist, daß bei einer vorgegebenen Abweichung zwischen Istwert und Sollwert diese Druckänderung mit zunehmender Maschinenleistung zunimmt.Regardless of this, it makes sense to carry out the control or regulation in such a way that the pressure change made in the event of a specific deviation between the setpoint and actual value (starting from a specific base pressure) is also at least dependent on the machine output in such a way that, in the case of a predetermined deviation between Actual value and setpoint this pressure change increases with increasing machine performance.

Durch die Flüssigkeitsleitung 29 mit Drosseleinrichtung 28 sowie durch das Gaspolster in Heizgerät 15 ist sichergestellt, daß bei der Regelung auch größere Druckänderungen praktisch verzögerungsfrei erfolgen können.The liquid line 29 with throttle device 28 and the gas cushion in the heater 15 ensure that even larger pressure changes can take place practically without delay in the control.

Die Erfindung wurde voranstehend an einem Ausführungsbeispiel beschrieben. Es versteht sich, daß zahlreiche weitere Änderungen sowie Abwandlungen möglich sind, ohne daß dadurch der der Erfindung zugrundeliegende Erfindungsgedanke verlassen wird. So ist es bei der Erfindung insbes. möglich, die Einspritzdüse 12 bzw. den Haltearm 6 fest zu positionieren, d.h. nicht verstellbar vorzusehen, wobei dann in einem solchen Fall selbstverständlich eine Änderung der Position der Einspritzdüse, d.h. eine Änderung der Einspritzposition bei der Regelung nicht berücksichtigt werden muß. Weiterhin ist es auch möglich, daß anstelle nur einer Einspritzdüse 12 eine Düsenanordnung vorgesehen ist, die über der Förderstrecke 4 mehrere Einspritzdüsen besitzt, die in Förderrichtung dieser Förderstrecke 4 aufeinander folgen und von denen dann zur Änderung der Einspritzposition jeweils eine Einspritzdüse 12 entsprechend ausgewählt und aktiviert wird, und zwar bevorzugt durch die Steuereinrichtung 30.The invention has been described above using an exemplary embodiment. It goes without saying that numerous further changes and modifications are possible without thereby departing from the inventive idea on which the invention is based. In particular, it is possible with the invention to firmly position the injection nozzle 12 or the holding arm 6, ie not to provide it in an adjustable manner, in which case, of course, then a change in the position of the injection nozzle, ie a change in the Injection position does not have to be taken into account in the control. Furthermore, it is also possible that, instead of only one injection nozzle 12, a nozzle arrangement is provided which has a plurality of injection nozzles above the conveying path 4, which follow one another in the conveying direction of this conveying path 4 and of which one injection nozzle 12 is then selected and activated accordingly in order to change the injection position is, preferably by the control device 30.

Bei einer Ausführungsform der Erfindung mit fest positionierter Einspritzdüse 12 erfolgt die Einstellung des Basisdruckes in Abhängigkeit von der Maschinenleistung, wie folgt:

Figure imgb0001
In one embodiment of the invention with a fixedly positioned injection nozzle 12, the base pressure is set as a function of the machine output as follows:
Figure imgb0001

Aufstellung der BezugszeicherList of reference signs

  • 1 Flaschenfüllmaschine1 bottle filling machine
  • 2 Flasche2 bottle
  • 3 Überführungsstern3 flyover star
  • 4 Förderstrecke4 conveyor line
  • 5 Flaschenverschließeinrichtung5 bottle closure device
  • 6 Haltearm6 holding arm
  • 7 Haltezapfen7 holding pins
  • 8 Maschinenteil8 machine part
  • 9 Halterung9 bracket
  • 10 Welle10 wave
  • 11 Klemmvorrichtung11 clamping device
  • 12 Einspritzdüse12 injector
  • 13 Magnetventil13 solenoid valve
  • 14 Flüssigkeitsleitung14 liquid line
  • 15 Heizgerät15 heater
  • 16 Flüssigkeitsleitung16 liquid line
  • 17 Steuerventil17 control valve
  • 18 Absperrventil18 shut-off valve
  • 19 Flüssigkeitsleitung19 liquid line
  • 20 Elektromotor20 electric motor
  • 21 Pumpe21 pump
  • 22 Druckspeicher22 pressure accumulators
  • 23 Flüssigkeitsleitung23 liquid line
  • 24 Druckregler24 pressure regulator
  • 25 Filter25 filters
  • 26 Absperrventil26 shut-off valve
  • 27 Sicherheitsventil27 safety valve
  • 28 Drosseleinrichtung28 throttle device
  • 29 Flüssigkeitsleitung29 Liquid line
  • 30 Steuereinrichtung30 control device
  • 31 elektrische Leitung31 electrical line
  • 32 elektrische Leitung32 electrical wire
  • 33 elektrische Leitung33 electrical wire
  • 34 Meßstation34 measuring station
  • 35 Meßstation35 measuring station
  • 36 Eingabeeinrichtung36 input device
  • 37 elektrische Leitung37 electrical wire
  • 38 elektrische Leitung38 electrical wire

Claims (15)

1. Aufschäumvorrichtung zum Verdrängen des Restluftvolumens aus mit einem aufschäumbaren flüssigen Füllgut gefüllten Behältern, insbesondere Flaschen (2), mit einer Düseneinrichtung mit wenigstens einer Einspritzdüse (12), welche über einer Förderstrecke (4), die die mit den Füllgut gefüllten, noch nicht verschlossenen Behälter aufrechtstehend einer Verschließposition einer Behälterverschließeinrichtung (5) zuführt, angeordnet ist und zum Verdrängen des Restluftvolumens durch den hierbei entstehenden Füllgutschaum das Füllgut in den sich unter der Düseneinrichtung vorbeibewegenden Behälter an einer in Förderrichtung der Förderstrecke (4) vor der Verschließstation befindlichen Einspritzposition mit einem Strahl eines gasförmigen oder flüssigen Aufschäummediums beaufschlagt, sowie mit einer Versorgungseinrichtung für das Aufschäummedium, die über eine Gas- oder Flüssigkeitsleitung (16) mit der Düseneinrichtung verbunden ist und Mittel (17) zur Änderung des Druckes des Aufschäummediums aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Änderung des Druckes des Aufschäummediums von einem von einer elektrischen Steuereinrichtung (30) angesteuerten Steuerventil (17) gebildet sind, und daß das Steuerventil (17) und die Steuereinrichtung (30) zusammen mit wenigstens einer an der Förderstrecke (4) in Förderrichtung nach der Einspritzposition angeordneten Meßstation (34, 35) Elemente eines geschlossenen, den Druck des Aufschäummediums regelnden Regelkreises sind, in welchem durch die wenigstens eine Meßstation (34, 35) vor der Verschließposition der Grad des Aufschäumens bzw. der Schaumbildung an den jeweils vorbeibewegten Behälter als Istwert erfaßt, in der Steuereinrichtung (30) mit einem Sollwert verglichen und aus der Abweichung zwischen Istwert und Sollwert ein Steuersignal zur Änderung des Druckes des Aufschäummediums an das Steuerventil (17) erzeugt wird.1. Foaming device for displacing the residual air volume from containers filled with a foamable liquid filling material, in particular bottles (2), with a nozzle device with at least one injection nozzle (12), which does not have a conveying path (4) that filled with the filling material feeds the closed container upright to a closing position of a container closing device (5), and to displace the residual air volume through the resulting filling material foam, the filling material in the container moving under the nozzle device at an injection position located in the conveying direction of the conveying path (4) in front of the closing station Jet of a gaseous or liquid foaming medium is applied, as well as with a supply device for the foaming medium, which is connected to the nozzle device via a gas or liquid line (16), and means (17) for changing of the pressure of the frothing medium, characterized in that the means for changing the pressure of the frothing medium are formed by a control valve (17) controlled by an electrical control device (30), and in that the control valve (17) and the control device (30) together with at least one measuring station (34, 35) arranged on the conveying line (4) in the conveying direction after the injection position are elements of a closed control circuit which regulates the pressure of the foaming medium, in which the degree of the. through the at least one measuring station (34, 35) before the closing position Foaming or the formation of foam on the container moving past is recorded as the actual value, compared in the control device (30) with a desired value and a control signal for changing the pressure of the foaming medium to the control valve (17) is generated from the deviation between the actual value and the desired value. 2. Aufschäumvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Aufschäummedium Wasser oder das flüssige Füllgut verwendet ist.2. Foaming device according to claim 1, characterized in that water or the liquid filling material is used as the foaming medium. 3. Aufschäumvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerventil (17) ein Proportionalventil ist.3. Foaming device according to claim 1 or 2, characterized in that the control valve (17) is a proportional valve. 4. Aufschäumvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die wenigstens eine Meßstation (35) in Förderrichtung der Förderstrecke (4) unmittelbar vor der Verschließposition der Behälterverschließeinrichtung (5) vorgesehen ist.4. Foaming device according to claim 1 or 2, characterized in that the at least one measuring station (35) is provided in the conveying direction of the conveyor path (4) immediately before the closed position of the container closing device (5). 5. Aufschäumvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Sollwert einem Zustand entspricht, bei dem das Aufschäumen soweit erfolgt ist, daß es zu einem Überschäumen des flüssigen Füllgutes aus dem Behälter kommt, allerdings nur in einem vorgegebenen geringen, für das Verdrängen des Restluftvolumens ausreichenden Ausmaß.5. Foaming device according to claim 4, characterized in that the setpoint corresponds to a state in which the foaming has been carried out to such an extent that the liquid filling material comes out of the container, but only in a predetermined small amount, for displacing the residual air volume sufficient extent. 6. Aufschäumvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die wenigstens eine Meßstation (34) in Förderrichtung der Förderstrecke (4) in einem Abstand vor der Verschließposition der Behälterverschließeinrichtung (5) vorgesehen ist.6. Foaming device according to one of claims 1 to 5, characterized in that the at least one measuring station (34) is provided in the conveying direction of the conveyor path (4) at a distance from the closed position of the container closing device (5). 7. Aufschäumvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Sollwert so gewählt ist, daß der Istwert einem Grad der durch das Aufschäumen erzeugten Schaumbildung entspricht, bei der zumindest unter Berücksichtigung der Fördergeschwindigkeit der Förderstrecke an der Verschließposition der Behälterverschließeinrichtung (5) ein vollständiges Aufschäumen, d.h. bevorzugt ein Aufschäumen in der Form bewirkt wird, daß es zu einem Überschäumen des flüssigen Füllgutes aus dem Behälter kommt, allerdings nur in einem vorgegebenen geringen, für das Verdrängen des Restluftvolumens ausreichenden Ausmaß.7. Foaming device according to claim 6, characterized in that the desired value is selected so that the actual value corresponds to a degree of foam formation generated by the foaming, in which at least taking into account the conveying speed of the conveyor line at the closed position of the container closing device (5) a complete foaming , ie foaming is preferably effected in the mold in such a way that the liquid filling material is over-foamed from the container, but only to a predetermined extent that is sufficient to displace the residual air volume. 8. Aufschäumvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der jeweilige Sollwert von der Fördergeschwindigkeit der Förderstrecke (4) bzw. der Maschinenleistung sowie gegebenenfalls von wenigstens einer weiteren Einflußgröße aus der Gruppe "Art und/oder Temperatur des flüssigen Füllgutes, Abstand der Einspritzposition von der wenigstens einen Meßstation (34), Art und/oder Formgebung und/oder Größe der Behälter, Füllhöhe des flüssigen Füllgutes im jeweiligen Behälter" abhängig ist.8. Foaming device according to one of claims 1 to 7, characterized in that the respective setpoint of the conveying speed of the conveyor section (4) or the machine power and optionally of at least one further influencing variable from the group "type and / or temperature of the liquid filling material, Distance of the injection position from the at least one measuring station (34), type and / or shape and / or size of the container, filling level of the liquid filling material in the respective container "is dependent. 9. Aufschäumvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß durch ein von der Steuereinrichtung (30) an das Steuerventil (17) geliefertes Steuersignal mit Hilfe dieses Steuerventils (17) ein Basisdruck für das Aufschäummedium einstellbar ist, und daß die Regelung des Druckes des Aufschäummediums ausgehend von diesem Basisdruck, d. h. durch Erhöhung oder Verringerung des Basisdruckes erfolgt.9. frothing device according to one of claims 1 to 8, characterized in that a base pressure for the frothing medium is adjustable by a control signal supplied by the control device (30) to the control valve (17) with the aid of this control valve (17), and that the control the pressure of the foaming medium based on this base pressure, d. H. by increasing or decreasing the base pressure. 10. Aufschäumvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Basisdruck durch die Steuereinrichtung (30) und durch das Steuerventil (17) in Abhängigkeit von der Fördergeschwindigkeit der Förderstrecke (4) bzw. in Abhängigkeit von der Maschinenleistung sowie gegebenenfalls unter Berücksichtigung wenigstens einer weiteren Einflußgröße der Gruppen "Art und/oder Temperatur des flüssigen Füllgutes, Abstand der Einspritzposition von der Verschließposition der Behälterverschließeinrichtung, Art und/oder Formgebung und/oder Größe der Behälter, Füllhöhe des flüssigen Füllgutes im jeweiligen Behälter" einstellbar ist.10. Foaming device according to claim 9, characterized in that the base pressure by the control device (30) and by the control valve (17) as a function of the conveying speed of the conveyor section (4) or as a function of the machine power and, if appropriate, taking into account at least one further Influencing variable of the groups "type and / or temperature of the liquid filling material, distance of the injection position from the closing position of the container closing device, type and / or shape and / or size of the container, filling level of the liquid filling material in the respective container" can be set. 11. Aufschäumvorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Steuereinrichtung (30) und durch das Steuerventil (17) eine Änderung des Basisdruckes des Aufschäummediums erfolgt, die (Änderung) bei vorgegebener Abweichung zwischen Istwert und Sollwert von der Fördergeschwindigkeit der Förderstrecke (4) bzw. von der Maschinenleistung abhängig ist, und zwar vorzugsweise derart, daß diese Druckänderung des jeweiligen Basisdruckes mit zunehmender Maschinenleistung zunimmt.11. Foaming device according to claim 9 or 10, characterized in that by the control device (30) and by the control valve (17) there is a change in the base pressure of the foaming medium, the (change) with a predetermined deviation between the actual value and the desired value from the conveying speed of the conveyor line (4) or is dependent on the machine output, preferably in such a way that this pressure change of the respective base pressure increases with increasing machine output. 12. Aufschäumvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, gekennzeichnet durch eine vorzugsweise in der Steuereinrichtung (30) vorgesehene Speichereinrichtung zum Speichern der Sollwerte und/oder zum Speichern von den Basisdrücken entsprechenden Werten, und zwar vorzugsweise in Abhängigkeit von wenigstens einer Einflußgröße der Gruppe "Fördergeschwindigkeit der Förderstrecke (4), Art und/oder Temperatur des flüssigen Füllgutes, Abstand der Einspritzposition von der wenigstens einen Meßstation (34, 35), Art und/oder Formgebung und/oder Größe der Behälter, Füllhöhe des flüssigen Füllgutes im jeweiligen Behälter".12. Foaming device according to one of claims 1 to 11, characterized by a storage device, preferably provided in the control device (30), for storing the setpoints and / or for storing values corresponding to the base pressures, preferably as a function of at least one influencing variable of the group " Conveying speed of the conveyor line (4), type and / or temperature of the liquid filling material, distance of the injection position from the at least one measuring station (34, 35), type and / or shape and / or size of the container, filling height of the liquid filling material in the respective container " . 13. Aufschäumvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß in der die Düseneinrichtung mit der Versorgungseinrichtung verbindenden Gas- oder Flüssigkeitsleitung (16) eine Heizeinrichtung (15) und/oder eine einen Volumenausgleich ermöglichende Einrichtung (15) vorgesehen ist.13. Foaming device according to one of claims 1 to 12, characterized in that in the gas or liquid line (16) connecting the nozzle device to the supply device, a heating device (15) and / or a volume compensation device (15) is provided. 14. Aufschäumvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Versorgungseinrichtung wenigstens eine Pumpe (21) aufweist, die an ihrem Ausgang das unter Druck stehende und an das Steuerventil (17) geleitete Aufschäummedium liefert und die mit ihrem Eingang an einen das Aufschäummedium mit niedrigerem Druck führenden Teil der Versorgungseinrichtung verbunden ist, und daß der Ausgang des Steuerventils (17) über eine Drosseleinrichtung (28) mit diesem, das Aufschäummedium unter niedrigerem Druck führenden Teil der Versorgungseinrichtung verbunden ist.14. Foaming device according to one of claims 1 to 13, characterized in that the supply device has at least one pump (21) which supplies the pressurized and to the control valve (17) directed foaming medium at its outlet and with its input to one the frothing medium is connected to the lower pressure-carrying part of the supply device, and that the outlet of the control valve (17) is connected via a throttle device (28) to this, the frothing medium carrying the lower pressure part of the supply device. 15. Aufschäumvorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der das Aufschäummedium mit niedrigerem Druck führende Teil der Versorgungseinrichtung über einen Druckregler (24) sowie gegebenenfalls über ein Filter (25) und/oder ein Absperrventil (26) an eine stationäre Wasserversorgung anschließbar ist.15. Foaming device according to claim 14, characterized in that the part of the supply device leading the foaming medium with a lower pressure can be connected to a stationary water supply via a pressure regulator (24) and optionally via a filter (25) and / or a shut-off valve (26).
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