用于用填充产品填充容器的设备和方法
用于用填充产品填充容器的设备和方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及用于用填充产品来填充容器的设备和方法，其优选用于在饮料填充设 备中用饮料填充容器。
【背景技术】
[0002] 为了例如在饮料填充设备中用填充产品来填充容器已知的是：应用相应的填充机 构，所述填充机构通常设置在要填充的容器的上方，并且所述填充机构还借助于相应的产 品阀控制到容器中的填充产品流。例如容纳在填充机构中的产品阀通常包括可相对于阀座 移动的阀体，所述阀体在其固定地容纳在阀座中时阻挡填充产品穿流，当所述阀体从阀座 中提出时能够实现处于产品阀之上的填充产品的流出。
[0003] 阀体相对于阀座的移动通常以气动的方式操控。在此，已知的启动驱动器仅允许 两个开关位置，即完全打开和完全闭合的开关位置。相应地，流入到容器中的填充产品流仅 能够被接入或切断。
[0004] 然而在填充过程开始时优选的是，首先缓慢地用填充产品加载要填充的容器的底 部，以便避免过量的泡沫形成。还优选的是，在填充过程结束时实现填充产品的较缓慢的流 入，因为由于容器的上部区域中的通常较窄的容器形状，填充产品水平一般过快地上升并 且相应地能够出现填充产品的飞溅。
[0005] 相应地，例如已经在EP1 151 218B1中描绘了一种用于调控在循环中的流体的 穿流的可消毒的阀，所述阀以电磁的方式操控并且借助于所述阀除了完全的打开和完全的 闭合的位置之外，阀的中间位置是可行的。相应地，在此能够借助于以电磁的方式操控产品 阀而在两个不同的填充产品流之间切换。
[0006] 此外，在例如借助气动运行的阀工作的常规的填充机构中能够通过接入或断开附 加的产品路径实现对分别流入要填充的容器中的填充产品流进行转换。相应地，也能够通 过应用两个或更多个能够联接不同的产品路径的气动阀来实现不同的产品量的设定。
[0007] 此外，从EP1 281 016B1中已知一种可磁性控制的阀，其中通过设置两个不同横 截面的可用部段能够设定不同的穿流速度。
[0008] 还从EP1 156 980B1中已知一种具有用于设定两个分立的穿流的阀的用于填充 容器的设备。
【发明内容】
[0009] 基于现有技术，本发明的目的是，提出一种用于用填充产品来填充容器的设备以 及方法，所述设备和方法能够实现进一步改进的填充特性。
[0010] 所述目的借助一种用于用填充产品来填充容器的设备来实现，其优选用于在饮料 填充设备中用饮料填充容器，所述设备包括：具有能相对于阀座移动的阀体的产品阀，以用 于控制到要填充的所述容器中的填充产品流；和第一磁性驱动器，以用于将所述阀体定位 在打开的位置中，其特征在于，设有第二磁性驱动器，以用于连续地定位所述阀体。有利的 改进形式从下文求中得出。
[0011] 相应地，提出一种用于用填充产品来填充容器的设备，其优选用于在饮料填充设 备中用饮料填充容器，所述设备包括：具有能相对于阀座移动的阀体的产品阀，以用于控制 到要填充的容器中的填充产品流；和第一磁性驱动器，以用于将阀体定位在打开的位置中。 根据本发明，设有第二磁性驱动器，以用于连续地定位阀体。相应地，不同的填充产品流能 够通过相对于阀座可变地定位阀体来设定。
[0012] 由于第二磁性驱动器设置用于连续地定位阀体，自借助第一次驱动器实现的打开 的位置起能够实现填充产品流的连续的变化。因此，例如当阀体通过第一磁性驱动器引入 到完全打开的位置中时，借助第二驱动器能够实现将产品流连续地改变直至回到闭合的位 置中。相应地，能够以没有跳跃的方式控制变化的和连续的填充产品曲线。
[0013] 此外，借助于第一磁性驱动器可行的是，将阀体引入到打开的位置中并且通过相 应地设计工作点来提供高的闭合力，所述闭合力用于安全地闭合产品阀。在此，借助于第二 磁性驱动器来提供填充产品流的高的可变性。优选地，第二磁性驱动器因此构成用于自第 一磁性驱动器的打开的位置起定位阀体。
[0014] 在一个有利的改进形式中，第二磁性驱动器具有转子，所述转子设置在磁性线圈 的有效范围中，尤其优选与磁性线圈同心地设置，以及具有作用于转子上的复位弹簧，所述 复位弹簧优选将转子预紧到第一磁性驱动器的打开的位置中。因此，阀体能够自打开位置 起且克服复位弹簧的预紧力通过第二驱动器连续地定位进而设定任意的填充产品流。
[0015] 能够通过如下方式实现通过第二磁性驱动器简单连续地设定阀体的位置：第二磁 性驱动器构成为比例驱动器。因此，可借助第二磁性驱动器移动到的位置例如对应于输送 给第二磁性驱动器的流，使得经由简单的流控制能够实现可变的定位进而实现可变的填充 广品流。
[0016] 优选地，第一磁性驱动器提供刚好两个分立的位置，优选为打开的位置和闭合的 位置，所述产品阀在闭合的位置中闭合。因此，第一磁性驱动器与第二磁性驱动器相比能够 不同地设计并且尤其能够设计用于施加显著更高的开关力。以该方式能够在施加高的闭合 力的情况下实现完全地封闭产品阀，使得实现更可靠的封闭。
[0017] 在一个优选的构成方案中，第一磁性驱动器具有转子，所述转子设置在磁性线圈 的有效范围中，优选与磁性线圈同心地设置，以及具有作用于转子上的预紧弹簧，所述预紧 弹簧优选将转子预紧到产品阀的闭合的位置中。预紧弹簧尤其优选地构成为，使得其能够 提供期望的高的闭合力。在转子然后由磁性线圈完全地吸引的打开的位置中，由于高的保 持力而能够实现小的能量消耗。因此，由于预紧弹簧的预紧在封闭位置中丝毫没有记录到 能量消耗，并且在打开的位置中仅记录小的能量消耗。
[0018] 为了实现相应地可靠地闭合产品阀，第一磁性驱动器的预紧弹簧和第二磁性驱动 器的复位弹簧优选沿相反的方向预紧。在此，尤其优选第一磁性驱动器的预紧弹簧与第二 磁性驱动器的复位弹簧相比施加更高的预紧力。
[0019] 优选地，第一磁性驱动器能够实现产品阀的完全的打开并且借助于第二磁性驱动 器自完全打开的打开位置起能够连续地定位阀体，优选能够连续地移动到进一步闭合的位 置中。
[0020] 在一个变型形式中，第一磁性驱动器能够实现将产品阀打开到中间位置中并且借 助于第二磁性驱动器自中间位置起能够连续地定位阀体并且优选能够将阀体连续地移动 到进一步打开的位置中。
[0021] 在一个改进形式中，第一磁性驱动器能够实现将阀体从闭合的位置引入到中间打 开位置中，从所述中间打开位置起借助于连续的第二磁性驱动器然后能够以可变的方式完 全地打开或还有完全地封闭产品阀。经由第一磁性驱动器在此又能够提供用于可靠地封闭 产品阀的所需要的高的闭合力。
[0022] 用于连续地移动阀体的第二磁性驱动器优选是比例驱动器，借助于所述比例驱动 器自经由第一磁性驱动器设定的打开位置起能够移动到阀体的任意位置。相应地，产品阀 体关于产品阀座的连续的定位是可行的，使得相应地能够可变地设定通过产品阀输出的填 充产品流。以该方式可克服从现有技术中已知的一至两个分立的阀位置的已知的预设， 其中同时借助于第一磁性驱动器能够可靠地封闭产品阀，使得实现设备的可靠和安全的运 行。
[0023] 由于借助于第二磁性驱动器连续地定位产品阀体的可能性而得到如下可能性：为 填充产品和容器的特定组合预设持续变化的填充曲线，所述填充曲线然后能够被精确地跟 踪。在现有技术中，通过预设一至两个分立的不同的填充产品流而仅可行的是，在特定的时 间点从中等程度地打开阀切换到完全地打开阀，并且在达到特定的填充状态之后从完全地 打开阀再次向回切换到中等程度地打开阀，并且随后封闭产品阀、即形成具有跳跃位置的 不连续的填充曲线。然而通过填充产品曲线能够连续地且持续地设定的可能性能够在分立 的数值之间切 换时避免效率缺点。整体上，填充器功率例如能够通过下述方式提高，即在第 一时间点和第二时间点之间经历填充产品流的持续的变化并且例如能够线性地提高产品 流。
[0024] 为了实现借助于第一磁性驱动器能够实现可靠地封闭以及到达预先限定的打开 位置，第一磁性驱动器优选构成为提供刚好两个分立的位置的这种磁性驱动器。相应地，在 此能够施加高的开关力，所述开关力能够实现在这两个开关位置之间来回切换，即在完全 闭合的位置和第一打开位置之间切换。
[0025] 在此，第一磁性驱动器能够在第一打开位置中或者移动到完全打开的位置，但是 或者移动到中间位置。这种切换过程能够由于第一磁性驱动器的工作点的设计相对快速地 执行。
[0026] 取决于第一驱动器是否移动到完全打开的位置或者移动到中间位置，经由第二磁 性驱动器能够实现相加或相减的运行。在借助于第一磁性驱动器移动到完全打开的位置 时，经由第二磁性驱动器从完全打开的第一位置将阀体连续地以相减的方式运动而向回移 动到可能的移动路径的产品阀的进一步闭合的、优选直至完全闭合的位置中。
[0027] 在切换阀体使得其由第一磁性驱动器移动到中间位置中时，优选实现第二磁性设 备的相加的运行，使得借助于经由第二机械驱动器施加附加的运动而实现进一步沿完全打 开位置的方向移动阀体，使得能够实现由第一磁性驱动器移动到中间位置直到完全打开的 位置之间的产品阀。
[0028] 第一磁性驱动器在此优选以起重磁体的形式构成，所述起重磁体在如下范围中运 行，使得第一打开位置或完全闭合位置对应于通过完全吸引的位置或借助于相应的弹簧复 位的位置。在应用这种起重磁体时有利的是，在完全吸引的运行中保持力极其高，使得所需 要的保持电流仅为最大吸引电流的大约5%，其中所述起重磁体在完全吸引的位置中或通 过复位弹簧完全复位的位置中运行。相应地，第一磁性驱动器在完全吸引的位置中利用小 的保持电流保持在该位置中。在通过相应的复位由预紧弹簧实现的相反的位置中，相应地 完全不需要对磁性驱动器通电。以这种方式，在这两个位置中、即完全闭合的位置以及第一 打开的位置中为了保持所述位置仅需要极其小的或完全不需要能量耗费。
[0029] 相应地，相应地具有电磁体与预紧弹簧的组合的第一磁性驱动器的工作点设计 成，使得第一磁性驱动器的第一位置位于完全吸引的区域中，并且第一磁性驱动器的第二 位置处于通过弹簧应力预设的范围中。
[0030] 而第二磁性驱动器优选同样设作为作用于相应的转子的电线圈的组合，然而其中 工作点沿着驱动特性曲线进一步向下位于特征曲线的较平的区域中，使得经由设定线圈电 流实现在驱动器和相反作用的复位弹簧之间的不同的工作点，使得能够实现以成比例的方 式定位转子。
[0031] 在一个尤其优选的变型形式中，在磁性线圈上设有朝向转子的且优选与其接触的 连接片，所述连接片跨接磁性线圈和转子之间的空气隙并且所述连接片用于引导磁场线。 因此，在完全吸引的位置中施加的保持力还能够进一步提高，使得所需要的保持电流能够 进一步降低。
[0032] 为了简化可能有故障的设备或有故障的填充机构的简单的更换，在设备的壳体中 容纳有用于操控第一磁性驱动器和/或第二磁性驱动器的控制电子装置。由此，能够更换 整个单元并且省去例如控制柜中的耗费的故障查找。所更换的填充机构能够立即再次使 用。
[0033] 此外，通过一种用于用填充产品填充容器的方法来实现上述目的，其优选用于在 饮料填充设备中用饮料填充容器，所述方法包括：借助能够相对于阀座移动的阀体操作产 品阀以控制到要填充的所述容器中的填充产品流，其中所述阀体借助于第一磁性驱动器引 入到打开的位置中，其特征在于，借助于第二磁性驱动器连续地定位所述阀体。从下文中得 出有利的改进形式。
[0034] 相应地，用于用填充产品填充容器的方法、该方法优选用于在饮料填充设备中用 饮料填充容器，所述方法包括：借助用于控制到要填充的容器中的填充产品流的、能够相对 于阀座移动的阀体操作产品阀，其中阀体借助于第一磁性驱动器引入到打开的位置中。根 据本发明，借助于第二磁性驱动器连续地定位阀体。
[0035] 尤其优选地，为了填充所述容器而经历尤其具有持续上升或持续下降的填充产品 流的预设的填充产品流曲线。
【附图说明】
[0036] 通过下面的附图的描述详细阐述本发明的优选的其他的实施方式和方面。在此示 出：
[0037] 图1示出贯穿第一构成方案中的用于用填充产品填充容器的设备的示意剖视图；
[0038] 图2示出根据图1的设备的运动曲线的示意图；
[0039] 图3示出贯穿另一实施方式中的用于用填充产品填充容器的设备的示意剖视图；
[0040] 图4示出根据图3的设备的运动曲线的示意图；
[0041] 图5示出填充曲线的示意图；
[0042] 图6示出第一磁性驱动器的力路径图形的示意图；和
[0043] 图7示出第二磁性驱动器的力路径图形的示意图。
【具体实施方式】
[0044] 下面，根据附图描述优选的实施例。在此，相同的、类似的或起相同作用的元件在 不同的附图中设有相同的附图标记并且在下面的描述中部分地省略对这些元件的重复描 述，以便避免冗余。
[0045] 图1示意地示出用于用填充产品填充附图中未示出的容器的设备1。设备1例如 设置成饮料填充设备的填充机构的形式，所述填充机构能够多重地设置在饮料填充设备中 的回转填充器（RundlSuferftiller)中。通常，根据回转填充器的机器划分设置多个填 充机构，其中每个单独的填充机构用于用填充产品填充设置在其下的且要填充的容器。
[0046] 设有具有示意示出的阀体20的产品阀2,所述阀体容纳在同样示意表明的阀座22 中，以便相应地打开或封闭流出开口 24,填充产品穿过所述流出开口流出到要填充的容器 中。
[0047] 借助于连续地定位阀体20能够改变和设定流动穿过产品阀2的填充产品流。提 供不同的填充产品流能够改进填充过程并且更加有效地构成，因为通常容器横截面在容器 的填充高度之上变化并且填充产品的下降高度在填充过程之上减小。在考虑产品特性、例 如产品的发泡倾向的情况下，因此能够最佳地设定填充曲线，所述最佳的填充曲线能够实 现在最小发泡和飞溅的情况下快速填充。
[0048] 将连续定位理解为：阀体20在预设范围之内能够设置在关于阀座22的任意位置 中，使得能够设定可变的填充产品流。
[0049] 阀体20经由连杆26与第一磁性驱动器3和第二磁性驱动器4连接。连杆26在 所示出的实施方式中以贯穿的方式与第一磁性驱动器3还有第二磁性驱动器4连接，使得 第一磁性驱动器3还有第二磁性驱动器4能够单独地或共同地作用于连杆26。
[0050] 第一磁性驱动器3包括转子30,所述转子构成为软磁性转子，并且所述转子与具 有相应的软铁芯的线圈32同心地设置。在线圈32和转子30之间设置有空气隙34。线圈 32用于相反于箭头方向吸引转子30,以便将转子30从图1中示出的闭合位置相反于箭头 方向运动到打开的位置中。转子30在此经由预紧弹簧36预紧到闭合位置中。相应地，为 了将转子30从闭合位置移动到打开位置中，必须通过第一磁性驱动器3克服预紧弹簧36 的预紧力。
[0051] 转子30在所示出的实施例中与空腔300连接，其中连杆26经由法兰28接合到转 子30的空腔300中。相应地，因为转子30中的穿通孔320仅容纳连杆26的连杆直径，但 是不容纳法兰28的法兰直径，所以通过将转子30保持在闭合位置中如其在图1中示出那 样经由预紧弹簧36将相应的预紧力从转子30施加到法兰28上，使得产品阀2保持牢固地 闭合 并且尤其将阀体20压入到阀座22中。转子30相应地仅沿一个方向带动连杆26,而在 另一方向上连杆26是可自由移动的。
[0052] 在用相应的电流对磁性线圈32通电时，转子30克服预紧弹簧36的力相反于箭头 方向移动，使得预紧力不再施加到连杆26的法兰28上并且相应地转子30不再将阀体20 保持在闭合位置中。因此，阀体20还由于第二磁性驱动器4的复位弹簧46的预紧力而从 阀座22中移出。
[0053] 连接片38设置在空气隙34中，所述连接片跨接空气隙并且所述连接片在操控驱 动器3时更好地引导磁场线，使得能够实现对吸引力的正面效果。相应地，当转子30通过 磁性线圈32吸引，降低保持电流，因为保持力在完全吸引的运动中是极其高的。
[0054] 通过相应地切断流动经过线圈32的电流，转子30然后又由于预紧弹簧36的预紧 力而迫入到完全闭合的位置中，其中预紧力经由法兰28传递到连杆26上进而传递到阀体 20上，所述阀体于是固定地压入到阀座22中。
[0055] 相应地，能够借助于第一磁性驱动器3移动到产品阀2的完全打开的或完全闭合 的位置。
[0056] 第二磁性驱动器4包括另一转子40,所述转子同心地由磁性线圈42包围，其中在 磁性线圈42和转子40之间存在空气隙44。已经提及的复位弹簧46用于将转子40沿完全 打开的方向预紧。复位弹簧46的弹簧应变优选显著小于第一磁性驱动器3的预紧弹簧36 的弹簧应变。当第一磁性驱动器3的预紧弹簧36的弹簧应变通过对线圈32通电和从中得 出的转子30到打开的位置中的运动来脱耦时，第二磁性驱动器4的复位弹簧46能够将转 子40相应无问题地移动到完全打开的位置中。
[0057] 转子40然后能够通过连续地改变加载磁性线圈42的电流而克服复位弹簧46的 预紧再次沿箭头方向、即闭合方向移入。对此，设有跨接空气隙44的连接片48,所述连接片 改进转子40的吸引性能，因为相应地更直接在转子40上引导磁场线。
[0058] 第二磁性驱动器4能够将阀体20从完全打开的位置起如下执行连续的定位，即在 加载磁性线圈42的电流上升的情况下总是进一步吸引转子40,由此阀体20总是进一步下 降到阀座22中。通过连续地设定线圈42的线圈电流，能够相应地实现经过产品阀2的可 自由设定的穿流。
[0059] 因为第二磁性驱动器4的复位弹簧46与第一磁性驱动器3的预紧弹簧36相比不 那么强，所以第二磁性驱动器4的工作点能够相应地被确定为使得在能量耗费小的情况下 实现阀体20的无问题且连续的定位。
[0060] 图2示意地示出转子40的位置，其中由此也示出阀体20的位置。借助于第一行 程H1，在切换第一磁性驱动器3时将转子的位置从闭合位置引到在此为完全打开的位置的 第一打开位置中。图1的第一磁性驱动器3相应地仅能够引起产品阀2的完全打开或完全 封闭。
[0061] 自产品阀2的完全打开的位置起，第二磁性驱动器4然后能够相应地通过如下方 式实现，即沿朝阀座22的方向下降阀锥20,使得磁性线圈42加载有相应的电流。磁性线圈 42中的电流越高，阀体20就更下降到阀座22中进而填充产品流就更小。
[0062] 相应地，在图2中示出的运动曲线也称作相减的结构，因为第一磁性驱动器3在第 一行程H1中能够实现完全地打开产品阀2，并且随后第二磁性驱动器4借助行程H2自完全 地打开起提供连续地降低填充产品流。通过相对于阀座22连续地移动阀体20能够实现， 使得能够绘制任意连续的填充曲线。
[0063] 在图1和2中示出的构成方案方面的优点是：在完全打开的状态下、即其中大的产 品量流动穿过产品阀2的状态下，能量需求极其小，因为转子30处于完全吸引的状态下并 且相应地仅必须应用相对小的保持电流。第二驱动器4因此是无电流的。
[0064] 同样，在图1和2中示出的实施例中，通过如下方式可以完全地封闭产品阀2,即 第二磁性驱动器4的磁性线圈42还有第一磁性驱动器4的磁性线圈32以无电流的方式切 换。预紧弹簧36因此用于：将转子30移动到闭合位置中。经由法兰28相应地也移动连杆 26并且借助所述连杆将阀体20移动到闭合位置中。
[0065] 图3示出另一设备1的示意图。设有作用于与阀体20连接的连杆26上的第一磁 性驱动器3。第一驱动器3又具有转子30、同心地包围转子的磁性线圈32以及预紧弹簧 36。同样设有第二磁性驱动器4,所述第二磁性驱动器同样包括转子40以及包围转子40的 磁性线圈42和复位弹簧46。
[0066] 在图3中示出的实施方式为所谓的相加的构成方案，其中借助第一磁性驱动器3 执行阀体20的定位，使得首先达到中间位置。第一磁性驱动器3在此又设置用于分立地从 完全闭合的第一位置移动到在此为中间位置的第二位置中。自经由第一磁性驱动器3达到 的该中间位置起，能够实现进一步打开产品阀2进而实现通过操作第二磁性驱动器4从阀 座22中进一步提起阀体20。第二磁性驱动器4又能够实现连续地定位阀体20,使得能够 通过相应地设定加载第二磁性驱动器4的线圈42的电流来设定产品阀2上的任意的填充 速度。
[0067] 图4示意地示出运动曲线，其中第一行程H1又通过第一磁性驱动器3施加并且自 在第一行程H1中所达到的位置起实现设置在其后的第二行程H2,所述第二行程能够实现 连续地定位。
[0068] 为了实现完全地闭合产品阀2,预紧弹簧36必须能够超压复位弹簧46。相应地， 这两个所施加的弹簧力中的差异对于产品阀2的闭合力是决定性的。
[0069] 由于现在可行的连续地调节穿过产品阀2的穿流量实现使用不同的连续的填充 曲线。
[0070] 在图5中示意地示出填充曲线，其中首先示出从现有技术中已知的情况下，在所 述情况下首先实现在两个分立的状态H1和H2中的流动速度。相应的分级的填充曲线是通 常从现有技术中已知的填充曲线。
[0071] 通过应用根据本发明的设备现在可行的是：借助于第二磁性驱动器实现连续地定 位。例如，流动速度或者填充速度能够持续地提高，在图5中示出的实例中，通过连续线性 地调节阀体在阀座中的位置来提高。相应地，设置在曲线之下的画阴影的面通过上述设备1 附加地在给定的时间中进行填充，使得所描述的设备相应地在减少泡沫形成的情况下实现 有效的填充。
[0072] 因此，通过能够可成比例运行的产品阀能够同时但是由于第二磁性驱动器提供高 的闭合力，而更有效地运行整个填充过程，其中可成比例运行的产品阀借助于第二磁性驱 动器可连续地定位。因此，填充过程或者能够更早地结束，能够在相应的饮料填充设备中实 现性能提高，但是或者能够减小相应的机械。
[0073] 在图6中示意地示出第一磁性驱动器的力路径图形，所述图形为第一磁性驱动器 示出工作点API。相应地，在完全吸引的运行类型中，实现驱动器的高的吸引力，使得在完 全吸引的状态下相应地仅需要小的保持电流。在通过切断相应的线圈的通电而切断驱动器 时，相应地在预紧弹簧36施加高的弹簧压力的情况下能够实现产品阀的快速切换或闭合。
[0074] 而在图7中示出为第二磁性驱动器提供工作点，其中要在此利用的工作点能够设 置在驱动特性曲线的较平的区域中。相应地，通过变化穿过磁性线圈的电流11、12和13能 够移动到力路径图形上不同的工作点API、AP2、AP3。通过对磁性线圈相应地通流，能够相 应地实现可连续设定的设定路径，使得实现任意的通流率。
[0075] 通过将驱动器划分成第一磁性驱动器和第二磁性驱动器能够相应地实现极其灵 敏的连续的设定，其中同时能够通过第一磁性驱动器实现高的闭合力。
[0076] 为了能够有针对性地操控第一磁性驱动器3以及第二磁性驱动器4,设有操控电 子装置 ，其中例如经由馈入相应的电流借助第二磁性驱动器4实现成比例地操控位置。所 述电流馈入能够借助于PWM电子装置（脉冲宽度调制）来实现。这种PWM模块能够直接地 集成到设备1的在此未示出的壳体中，使得实现自身闭合的机电系统。这尤其在故障情况 下是有利的，因为那么整个设备1能够被更换，并且在可能的电子故障之后能够相应地避 免冗长的故障查找。
[0077] 通过所提出的设备，能够根据瓶子大小和产品确保匹配的流动速度，以便能够遵 守过程时间并且产生高质量的填充。特别地，为了填充大的瓶子，必须实现相应高的流动能 力。然而不是全部容器、并且尤其不是较小的容器能够加载这种高的流动能力。因此，由于 所提出的连续地设定或者将产品阀体连续地定位在阀组中，相应地能够为每种任意的瓶子 形状和每种任意的瓶子体积在考虑相应的填充产品的情况下实现最佳的填充曲线。
[0078] 此外可行的是，在所提出的连续的或者可成比例设定的产品阀和相应的流量计或 者称重传感器之间提供相应的反馈机构，使得各个产品阀能够与其相应的操控装置统一相 对彼此进行补偿，以便如此实现简化的操控和任意调节机构处的均匀的功率。
[0079] 只要适用，那么在各个实施例中示出的所有单个的特征就能够彼此组合和/或交 换，而不会偏离本发明的范围。
[0080] 附图标记列表
[0081] 1 用于用填充产品填充容器的设备
[0082] 2 产品阀
[0083] 20 阀体
[0084] 22 阀座
[0085] 24 流出开口
[0086] 26 连杆
[0087] 28 法兰
[0088] 3 第一磁性驱动器
[0089] 30 转子
[0090] 32 磁性线圈
[0091] 34 空气隙
[0092] 36 预紧弹簧
[0093] 38 连接片
[0094] 300 空腔
[0095] 320 穿通孔
[0096] 4 第二磁性驱动器
[0097] 40 转子
[0098] 42 磁性线圈
[0099] 44 空气隙
[0100] 46 复位弹簧
[0101] 48 连接片
[0102] H1 第一磁性驱动器的行程
[0103] H2 第二磁性驱动器的行程
[0104] API 工作位置
[0105] AP2 工作位置
[0106] AP3 工作位置
[0107] II 第一电流
[0108] 12 第二电流
[0109] 13 第三电流
【主权项】
1. 一种用于用填充产品来填充容器的设备（I)，其优选用于在饮料填充设备中用饮 料填充容器，所述设备包括：具有能相对于阀座（22)移动的阀体（20)的产品阀（2)，以用 于控制到要填充的所述容器中的填充产品流；和第一磁性驱动器（3)，以用于将所述阀体 (20)定位在打开的位置中， 其特征在于， 设有第二磁性驱动器（4)，以用于连续地定位所述阀体（20)。2. 根据权利要求1所述的设备（1)，其特征在于，所述第二磁性驱动器（4)构成为用于 自所述打开的位置起连续地定位所述阀体。3. 根据权利要求1或2所述的设备（1)，其特征在于，所述第二磁性驱动器（4)具有转 子（40)，所述转子设置在磁性线圈（42)的有效范围中，优选与所述磁性线圈（42)同心地设 置，以及具有作用于转子（40)上的复位弹簧（46)，所述复位弹簧优选将转子（40)预紧到所 述第一磁性驱动器（3)的打开的位置中。4. 根据上述权利要求中任一项所述的设备（1)，其特征在于，所述第二磁性驱动器（4) 构成为比例驱动器。5. 根据上述权利要求中任一项所述的设备（1)，其特征在于，所述第一磁性驱动器（3) 提供刚好两个分立的位置，优选为打开的位置以及闭合的位置，所述产品阀（2)在所述闭 合的位置中闭合。6. 根据上述权利要求中任一项所述的设备（1)，其特征在于，所述第一磁性驱动器（3) 具有转子（30)，所述转子设置在磁性线圈（32)的有效范围中，优选与所述磁性线圈（32)同 心地设置，以及具有作用于所述转子（30)上的预紧弹簧（36)，所述预紧弹簧优选将所述转 子（30)预紧到所述产品阀（2)的闭合的位置中。7. 根据权利要求6所述的设备（1)，其特征在于，所述第一磁性驱动器（3)的所述预紧 弹簧（36)和所述第二磁性驱动器（4)的所述复位弹簧（46)沿相反的方向预紧，并且优选 所述第一磁性驱动器（3)的所述预紧弹簧（36)与所述第二磁性驱动器（4)的所述复位弹 簧（46)相比施加更高的预紧力。8. 根据上述权利要求中任一项所述的设备（1)，其特征在于，所述第一磁性驱动器（3) 能够实现完全地打开所述产品阀（2)并且借助于所述第二磁性驱动器（4)自完全打开的位 置起能够连续地定位所述阀体（20)，优选能够连续地移动到进一步闭合的位置中。9. 根据权利要求1至7中任一项所述的设备（1)，其特征在于，所述第一磁性驱动器 (3)能够实现将所述产品阀（2)打开到中间位置中并且借助于所述第二磁性驱动器（4)自 所述中间位置起能够连续地定位所述阀体（20)并且优选能够连续地移动到进一步打开的 位置中。10. 根据上述权利要求中任一项所述的设备（1)，其特征在于，所述第一磁性驱动器 (3)和所述第二磁性驱动器（4)分别作用于所述产品阀（2)上并且优选彼此有效连接。11. 根据上述权利要求中任一项所述的设备（1)，其特征在于，在所述设备（1)的壳体 中容纳有用于操控所述第一磁性驱动器（3)和/或所述第二磁性驱动器（4)的控制电子装 置。12. -种用于用填充产品填充容器的方法、优选用于在饮料填充设备中用饮料填充容 器，所述方法包括：借助能够相对于阀座（22)移动的阀体（20)操作产品阀（2)以控制到要 填充的所述容器中的填充产品流，其中所述阀体（20)借助于第一磁性驱动器（3)引入到打 开的位置中， 其特征在于， 借助于第二磁性驱动器（4)连续地定位所述阀体（20)。13. 根据权利要求12所述的方法，其特征在于，借助于所述第一磁性驱动器（3)将所述 阀体（20)引入到完全打开的位置中并且借助于所述第二磁性驱动器⑷自完全打开的位 置起连续地定位所述阀体（20)并且优选将其连续地移动到进一步闭合的位置中。14. 根据权利要求12所述的方法，其特征在于，借助于所述第一磁性设备（3)将所述阀 体（20)引入到中间位置中，并且借助于所述第二磁性设备⑷自所述中间位置起连续地定 位所述阀体（20)并且优选将其连续地移动到进一步打开的位置中。15. 根据上述权利要求12至14中的任一项所述的方法，其特征在于，为了填充所述容 器而经历尤其具有持续上升或持续下降的填充产品流的预设的填充产品流曲线。
【专利摘要】本发明涉及一种用于用填充产品来填充容器的设备(1)，其优选用于在饮料填充设备中用饮料填充容器，所述设备包括：具有可相对于阀座(22)移动的阀体(20)的产品阀(2)以用于控制到要填充的容器中的填充产品流；和第一磁性驱动器(3)，以用于将阀体(20)定位在打开的位置中，其中第二磁性驱动器(4)设置用于连续地定位阀体(20)。
【IPC分类】F16K31/06, B67C3/28
【公开号】CN104896168
【申请号】CN201510100530
【发明人】弗洛里安·安格雷尔, 约瑟夫·多布林格
【申请人】克罗内斯股份公司
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年3月6日
【公告号】DE102014102958A1, EP2915775A1
【技术领域】
[0001] 本发明涉及用于用填充产品来填充容器的设备和方法，其优选用于在饮料填充设 备中用饮料填充容器。
【背景技术】
[0002] 为了例如在饮料填充设备中用填充产品来填充容器已知的是：应用相应的填充机 构，所述填充机构通常设置在要填充的容器的上方，并且所述填充机构还借助于相应的产 品阀控制到容器中的填充产品流。例如容纳在填充机构中的产品阀通常包括可相对于阀座 移动的阀体，所述阀体在其固定地容纳在阀座中时阻挡填充产品穿流，当所述阀体从阀座 中提出时能够实现处于产品阀之上的填充产品的流出。
[0003] 阀体相对于阀座的移动通常以气动的方式操控。在此，已知的启动驱动器仅允许 两个开关位置，即完全打开和完全闭合的开关位置。相应地，流入到容器中的填充产品流仅 能够被接入或切断。
[0004] 然而在填充过程开始时优选的是，首先缓慢地用填充产品加载要填充的容器的底 部，以便避免过量的泡沫形成。还优选的是，在填充过程结束时实现填充产品的较缓慢的流 入，因为由于容器的上部区域中的通常较窄的容器形状，填充产品水平一般过快地上升并 且相应地能够出现填充产品的飞溅。
[0005] 相应地，例如已经在EP1 151 218B1中描绘了一种用于调控在循环中的流体的 穿流的可消毒的阀，所述阀以电磁的方式操控并且借助于所述阀除了完全的打开和完全的 闭合的位置之外，阀的中间位置是可行的。相应地，在此能够借助于以电磁的方式操控产品 阀而在两个不同的填充产品流之间切换。
[0006] 此外，在例如借助气动运行的阀工作的常规的填充机构中能够通过接入或断开附 加的产品路径实现对分别流入要填充的容器中的填充产品流进行转换。相应地，也能够通 过应用两个或更多个能够联接不同的产品路径的气动阀来实现不同的产品量的设定。
[0007] 此外，从EP1 281 016B1中已知一种可磁性控制的阀，其中通过设置两个不同横 截面的可用部段能够设定不同的穿流速度。
[0008] 还从EP1 156 980B1中已知一种具有用于设定两个分立的穿流的阀的用于填充 容器的设备。
【发明内容】
[0009] 基于现有技术，本发明的目的是，提出一种用于用填充产品来填充容器的设备以 及方法，所述设备和方法能够实现进一步改进的填充特性。
[0010] 所述目的借助一种用于用填充产品来填充容器的设备来实现，其优选用于在饮料 填充设备中用饮料填充容器，所述设备包括：具有能相对于阀座移动的阀体的产品阀，以用 于控制到要填充的所述容器中的填充产品流；和第一磁性驱动器，以用于将所述阀体定位 在打开的位置中，其特征在于，设有第二磁性驱动器，以用于连续地定位所述阀体。有利的 改进形式从下文求中得出。
[0011] 相应地，提出一种用于用填充产品来填充容器的设备，其优选用于在饮料填充设 备中用饮料填充容器，所述设备包括：具有能相对于阀座移动的阀体的产品阀，以用于控制 到要填充的容器中的填充产品流；和第一磁性驱动器，以用于将阀体定位在打开的位置中。 根据本发明，设有第二磁性驱动器，以用于连续地定位阀体。相应地，不同的填充产品流能 够通过相对于阀座可变地定位阀体来设定。
[0012] 由于第二磁性驱动器设置用于连续地定位阀体，自借助第一次驱动器实现的打开 的位置起能够实现填充产品流的连续的变化。因此，例如当阀体通过第一磁性驱动器引入 到完全打开的位置中时，借助第二驱动器能够实现将产品流连续地改变直至回到闭合的位 置中。相应地，能够以没有跳跃的方式控制变化的和连续的填充产品曲线。
[0013] 此外，借助于第一磁性驱动器可行的是，将阀体引入到打开的位置中并且通过相 应地设计工作点来提供高的闭合力，所述闭合力用于安全地闭合产品阀。在此，借助于第二 磁性驱动器来提供填充产品流的高的可变性。优选地，第二磁性驱动器因此构成用于自第 一磁性驱动器的打开的位置起定位阀体。
[0014] 在一个有利的改进形式中，第二磁性驱动器具有转子，所述转子设置在磁性线圈 的有效范围中，尤其优选与磁性线圈同心地设置，以及具有作用于转子上的复位弹簧，所述 复位弹簧优选将转子预紧到第一磁性驱动器的打开的位置中。因此，阀体能够自打开位置 起且克服复位弹簧的预紧力通过第二驱动器连续地定位进而设定任意的填充产品流。
[0015] 能够通过如下方式实现通过第二磁性驱动器简单连续地设定阀体的位置：第二磁 性驱动器构成为比例驱动器。因此，可借助第二磁性驱动器移动到的位置例如对应于输送 给第二磁性驱动器的流，使得经由简单的流控制能够实现可变的定位进而实现可变的填充 广品流。
[0016] 优选地，第一磁性驱动器提供刚好两个分立的位置，优选为打开的位置和闭合的 位置，所述产品阀在闭合的位置中闭合。因此，第一磁性驱动器与第二磁性驱动器相比能够 不同地设计并且尤其能够设计用于施加显著更高的开关力。以该方式能够在施加高的闭合 力的情况下实现完全地封闭产品阀，使得实现更可靠的封闭。
[0017] 在一个优选的构成方案中，第一磁性驱动器具有转子，所述转子设置在磁性线圈 的有效范围中，优选与磁性线圈同心地设置，以及具有作用于转子上的预紧弹簧，所述预紧 弹簧优选将转子预紧到产品阀的闭合的位置中。预紧弹簧尤其优选地构成为，使得其能够 提供期望的高的闭合力。在转子然后由磁性线圈完全地吸引的打开的位置中，由于高的保 持力而能够实现小的能量消耗。因此，由于预紧弹簧的预紧在封闭位置中丝毫没有记录到 能量消耗，并且在打开的位置中仅记录小的能量消耗。
[0018] 为了实现相应地可靠地闭合产品阀，第一磁性驱动器的预紧弹簧和第二磁性驱动 器的复位弹簧优选沿相反的方向预紧。在此，尤其优选第一磁性驱动器的预紧弹簧与第二 磁性驱动器的复位弹簧相比施加更高的预紧力。
[0019] 优选地，第一磁性驱动器能够实现产品阀的完全的打开并且借助于第二磁性驱动 器自完全打开的打开位置起能够连续地定位阀体，优选能够连续地移动到进一步闭合的位 置中。
[0020] 在一个变型形式中，第一磁性驱动器能够实现将产品阀打开到中间位置中并且借 助于第二磁性驱动器自中间位置起能够连续地定位阀体并且优选能够将阀体连续地移动 到进一步打开的位置中。
[0021] 在一个改进形式中，第一磁性驱动器能够实现将阀体从闭合的位置引入到中间打 开位置中，从所述中间打开位置起借助于连续的第二磁性驱动器然后能够以可变的方式完 全地打开或还有完全地封闭产品阀。经由第一磁性驱动器在此又能够提供用于可靠地封闭 产品阀的所需要的高的闭合力。
[0022] 用于连续地移动阀体的第二磁性驱动器优选是比例驱动器，借助于所述比例驱动 器自经由第一磁性驱动器设定的打开位置起能够移动到阀体的任意位置。相应地，产品阀 体关于产品阀座的连续的定位是可行的，使得相应地能够可变地设定通过产品阀输出的填 充产品流。以该方式可克服从现有技术中已知的一至两个分立的阀位置的已知的预设， 其中同时借助于第一磁性驱动器能够可靠地封闭产品阀，使得实现设备的可靠和安全的运 行。
[0023] 由于借助于第二磁性驱动器连续地定位产品阀体的可能性而得到如下可能性：为 填充产品和容器的特定组合预设持续变化的填充曲线，所述填充曲线然后能够被精确地跟 踪。在现有技术中，通过预设一至两个分立的不同的填充产品流而仅可行的是，在特定的时 间点从中等程度地打开阀切换到完全地打开阀，并且在达到特定的填充状态之后从完全地 打开阀再次向回切换到中等程度地打开阀，并且随后封闭产品阀、即形成具有跳跃位置的 不连续的填充曲线。然而通过填充产品曲线能够连续地且持续地设定的可能性能够在分立 的数值之间切 换时避免效率缺点。整体上，填充器功率例如能够通过下述方式提高，即在第 一时间点和第二时间点之间经历填充产品流的持续的变化并且例如能够线性地提高产品 流。
[0024] 为了实现借助于第一磁性驱动器能够实现可靠地封闭以及到达预先限定的打开 位置，第一磁性驱动器优选构成为提供刚好两个分立的位置的这种磁性驱动器。相应地，在 此能够施加高的开关力，所述开关力能够实现在这两个开关位置之间来回切换，即在完全 闭合的位置和第一打开位置之间切换。
[0025] 在此，第一磁性驱动器能够在第一打开位置中或者移动到完全打开的位置，但是 或者移动到中间位置。这种切换过程能够由于第一磁性驱动器的工作点的设计相对快速地 执行。
[0026] 取决于第一驱动器是否移动到完全打开的位置或者移动到中间位置，经由第二磁 性驱动器能够实现相加或相减的运行。在借助于第一磁性驱动器移动到完全打开的位置 时，经由第二磁性驱动器从完全打开的第一位置将阀体连续地以相减的方式运动而向回移 动到可能的移动路径的产品阀的进一步闭合的、优选直至完全闭合的位置中。
[0027] 在切换阀体使得其由第一磁性驱动器移动到中间位置中时，优选实现第二磁性设 备的相加的运行，使得借助于经由第二机械驱动器施加附加的运动而实现进一步沿完全打 开位置的方向移动阀体，使得能够实现由第一磁性驱动器移动到中间位置直到完全打开的 位置之间的产品阀。
[0028] 第一磁性驱动器在此优选以起重磁体的形式构成，所述起重磁体在如下范围中运 行，使得第一打开位置或完全闭合位置对应于通过完全吸引的位置或借助于相应的弹簧复 位的位置。在应用这种起重磁体时有利的是，在完全吸引的运行中保持力极其高，使得所需 要的保持电流仅为最大吸引电流的大约5%，其中所述起重磁体在完全吸引的位置中或通 过复位弹簧完全复位的位置中运行。相应地，第一磁性驱动器在完全吸引的位置中利用小 的保持电流保持在该位置中。在通过相应的复位由预紧弹簧实现的相反的位置中，相应地 完全不需要对磁性驱动器通电。以这种方式，在这两个位置中、即完全闭合的位置以及第一 打开的位置中为了保持所述位置仅需要极其小的或完全不需要能量耗费。
[0029] 相应地，相应地具有电磁体与预紧弹簧的组合的第一磁性驱动器的工作点设计 成，使得第一磁性驱动器的第一位置位于完全吸引的区域中，并且第一磁性驱动器的第二 位置处于通过弹簧应力预设的范围中。
[0030] 而第二磁性驱动器优选同样设作为作用于相应的转子的电线圈的组合，然而其中 工作点沿着驱动特性曲线进一步向下位于特征曲线的较平的区域中，使得经由设定线圈电 流实现在驱动器和相反作用的复位弹簧之间的不同的工作点，使得能够实现以成比例的方 式定位转子。
[0031] 在一个尤其优选的变型形式中，在磁性线圈上设有朝向转子的且优选与其接触的 连接片，所述连接片跨接磁性线圈和转子之间的空气隙并且所述连接片用于引导磁场线。 因此，在完全吸引的位置中施加的保持力还能够进一步提高，使得所需要的保持电流能够 进一步降低。
[0032] 为了简化可能有故障的设备或有故障的填充机构的简单的更换，在设备的壳体中 容纳有用于操控第一磁性驱动器和/或第二磁性驱动器的控制电子装置。由此，能够更换 整个单元并且省去例如控制柜中的耗费的故障查找。所更换的填充机构能够立即再次使 用。
[0033] 此外，通过一种用于用填充产品填充容器的方法来实现上述目的，其优选用于在 饮料填充设备中用饮料填充容器，所述方法包括：借助能够相对于阀座移动的阀体操作产 品阀以控制到要填充的所述容器中的填充产品流，其中所述阀体借助于第一磁性驱动器引 入到打开的位置中，其特征在于，借助于第二磁性驱动器连续地定位所述阀体。从下文中得 出有利的改进形式。
[0034] 相应地，用于用填充产品填充容器的方法、该方法优选用于在饮料填充设备中用 饮料填充容器，所述方法包括：借助用于控制到要填充的容器中的填充产品流的、能够相对 于阀座移动的阀体操作产品阀，其中阀体借助于第一磁性驱动器引入到打开的位置中。根 据本发明，借助于第二磁性驱动器连续地定位阀体。
[0035] 尤其优选地，为了填充所述容器而经历尤其具有持续上升或持续下降的填充产品 流的预设的填充产品流曲线。
【附图说明】
[0036] 通过下面的附图的描述详细阐述本发明的优选的其他的实施方式和方面。在此示 出：
[0037] 图1示出贯穿第一构成方案中的用于用填充产品填充容器的设备的示意剖视图；
[0038] 图2示出根据图1的设备的运动曲线的示意图；
[0039] 图3示出贯穿另一实施方式中的用于用填充产品填充容器的设备的示意剖视图；
[0040] 图4示出根据图3的设备的运动曲线的示意图；
[0041] 图5示出填充曲线的示意图；
[0042] 图6示出第一磁性驱动器的力路径图形的示意图；和
[0043] 图7示出第二磁性驱动器的力路径图形的示意图。
【具体实施方式】
[0044] 下面，根据附图描述优选的实施例。在此，相同的、类似的或起相同作用的元件在 不同的附图中设有相同的附图标记并且在下面的描述中部分地省略对这些元件的重复描 述，以便避免冗余。
[0045] 图1示意地示出用于用填充产品填充附图中未示出的容器的设备1。设备1例如 设置成饮料填充设备的填充机构的形式，所述填充机构能够多重地设置在饮料填充设备中 的回转填充器（RundlSuferftiller)中。通常，根据回转填充器的机器划分设置多个填 充机构，其中每个单独的填充机构用于用填充产品填充设置在其下的且要填充的容器。
[0046] 设有具有示意示出的阀体20的产品阀2,所述阀体容纳在同样示意表明的阀座22 中，以便相应地打开或封闭流出开口 24,填充产品穿过所述流出开口流出到要填充的容器 中。
[0047] 借助于连续地定位阀体20能够改变和设定流动穿过产品阀2的填充产品流。提 供不同的填充产品流能够改进填充过程并且更加有效地构成，因为通常容器横截面在容器 的填充高度之上变化并且填充产品的下降高度在填充过程之上减小。在考虑产品特性、例 如产品的发泡倾向的情况下，因此能够最佳地设定填充曲线，所述最佳的填充曲线能够实 现在最小发泡和飞溅的情况下快速填充。
[0048] 将连续定位理解为：阀体20在预设范围之内能够设置在关于阀座22的任意位置 中，使得能够设定可变的填充产品流。
[0049] 阀体20经由连杆26与第一磁性驱动器3和第二磁性驱动器4连接。连杆26在 所示出的实施方式中以贯穿的方式与第一磁性驱动器3还有第二磁性驱动器4连接，使得 第一磁性驱动器3还有第二磁性驱动器4能够单独地或共同地作用于连杆26。
[0050] 第一磁性驱动器3包括转子30,所述转子构成为软磁性转子，并且所述转子与具 有相应的软铁芯的线圈32同心地设置。在线圈32和转子30之间设置有空气隙34。线圈 32用于相反于箭头方向吸引转子30,以便将转子30从图1中示出的闭合位置相反于箭头 方向运动到打开的位置中。转子30在此经由预紧弹簧36预紧到闭合位置中。相应地，为 了将转子30从闭合位置移动到打开位置中，必须通过第一磁性驱动器3克服预紧弹簧36 的预紧力。
[0051] 转子30在所示出的实施例中与空腔300连接，其中连杆26经由法兰28接合到转 子30的空腔300中。相应地，因为转子30中的穿通孔320仅容纳连杆26的连杆直径，但 是不容纳法兰28的法兰直径，所以通过将转子30保持在闭合位置中如其在图1中示出那 样经由预紧弹簧36将相应的预紧力从转子30施加到法兰28上，使得产品阀2保持牢固地 闭合 并且尤其将阀体20压入到阀座22中。转子30相应地仅沿一个方向带动连杆26,而在 另一方向上连杆26是可自由移动的。
[0052] 在用相应的电流对磁性线圈32通电时，转子30克服预紧弹簧36的力相反于箭头 方向移动，使得预紧力不再施加到连杆26的法兰28上并且相应地转子30不再将阀体20 保持在闭合位置中。因此，阀体20还由于第二磁性驱动器4的复位弹簧46的预紧力而从 阀座22中移出。
[0053] 连接片38设置在空气隙34中，所述连接片跨接空气隙并且所述连接片在操控驱 动器3时更好地引导磁场线，使得能够实现对吸引力的正面效果。相应地，当转子30通过 磁性线圈32吸引，降低保持电流，因为保持力在完全吸引的运动中是极其高的。
[0054] 通过相应地切断流动经过线圈32的电流，转子30然后又由于预紧弹簧36的预紧 力而迫入到完全闭合的位置中，其中预紧力经由法兰28传递到连杆26上进而传递到阀体 20上，所述阀体于是固定地压入到阀座22中。
[0055] 相应地，能够借助于第一磁性驱动器3移动到产品阀2的完全打开的或完全闭合 的位置。
[0056] 第二磁性驱动器4包括另一转子40,所述转子同心地由磁性线圈42包围，其中在 磁性线圈42和转子40之间存在空气隙44。已经提及的复位弹簧46用于将转子40沿完全 打开的方向预紧。复位弹簧46的弹簧应变优选显著小于第一磁性驱动器3的预紧弹簧36 的弹簧应变。当第一磁性驱动器3的预紧弹簧36的弹簧应变通过对线圈32通电和从中得 出的转子30到打开的位置中的运动来脱耦时，第二磁性驱动器4的复位弹簧46能够将转 子40相应无问题地移动到完全打开的位置中。
[0057] 转子40然后能够通过连续地改变加载磁性线圈42的电流而克服复位弹簧46的 预紧再次沿箭头方向、即闭合方向移入。对此，设有跨接空气隙44的连接片48,所述连接片 改进转子40的吸引性能，因为相应地更直接在转子40上引导磁场线。
[0058] 第二磁性驱动器4能够将阀体20从完全打开的位置起如下执行连续的定位，即在 加载磁性线圈42的电流上升的情况下总是进一步吸引转子40,由此阀体20总是进一步下 降到阀座22中。通过连续地设定线圈42的线圈电流，能够相应地实现经过产品阀2的可 自由设定的穿流。
[0059] 因为第二磁性驱动器4的复位弹簧46与第一磁性驱动器3的预紧弹簧36相比不 那么强，所以第二磁性驱动器4的工作点能够相应地被确定为使得在能量耗费小的情况下 实现阀体20的无问题且连续的定位。
[0060] 图2示意地示出转子40的位置，其中由此也示出阀体20的位置。借助于第一行 程H1，在切换第一磁性驱动器3时将转子的位置从闭合位置引到在此为完全打开的位置的 第一打开位置中。图1的第一磁性驱动器3相应地仅能够引起产品阀2的完全打开或完全 封闭。
[0061] 自产品阀2的完全打开的位置起，第二磁性驱动器4然后能够相应地通过如下方 式实现，即沿朝阀座22的方向下降阀锥20,使得磁性线圈42加载有相应的电流。磁性线圈 42中的电流越高，阀体20就更下降到阀座22中进而填充产品流就更小。
[0062] 相应地，在图2中示出的运动曲线也称作相减的结构，因为第一磁性驱动器3在第 一行程H1中能够实现完全地打开产品阀2，并且随后第二磁性驱动器4借助行程H2自完全 地打开起提供连续地降低填充产品流。通过相对于阀座22连续地移动阀体20能够实现， 使得能够绘制任意连续的填充曲线。
[0063] 在图1和2中示出的构成方案方面的优点是：在完全打开的状态下、即其中大的产 品量流动穿过产品阀2的状态下，能量需求极其小，因为转子30处于完全吸引的状态下并 且相应地仅必须应用相对小的保持电流。第二驱动器4因此是无电流的。
[0064] 同样，在图1和2中示出的实施例中，通过如下方式可以完全地封闭产品阀2,即 第二磁性驱动器4的磁性线圈42还有第一磁性驱动器4的磁性线圈32以无电流的方式切 换。预紧弹簧36因此用于：将转子30移动到闭合位置中。经由法兰28相应地也移动连杆 26并且借助所述连杆将阀体20移动到闭合位置中。
[0065] 图3示出另一设备1的示意图。设有作用于与阀体20连接的连杆26上的第一磁 性驱动器3。第一驱动器3又具有转子30、同心地包围转子的磁性线圈32以及预紧弹簧 36。同样设有第二磁性驱动器4,所述第二磁性驱动器同样包括转子40以及包围转子40的 磁性线圈42和复位弹簧46。
[0066] 在图3中示出的实施方式为所谓的相加的构成方案，其中借助第一磁性驱动器3 执行阀体20的定位，使得首先达到中间位置。第一磁性驱动器3在此又设置用于分立地从 完全闭合的第一位置移动到在此为中间位置的第二位置中。自经由第一磁性驱动器3达到 的该中间位置起，能够实现进一步打开产品阀2进而实现通过操作第二磁性驱动器4从阀 座22中进一步提起阀体20。第二磁性驱动器4又能够实现连续地定位阀体20,使得能够 通过相应地设定加载第二磁性驱动器4的线圈42的电流来设定产品阀2上的任意的填充 速度。
[0067] 图4示意地示出运动曲线，其中第一行程H1又通过第一磁性驱动器3施加并且自 在第一行程H1中所达到的位置起实现设置在其后的第二行程H2,所述第二行程能够实现 连续地定位。
[0068] 为了实现完全地闭合产品阀2,预紧弹簧36必须能够超压复位弹簧46。相应地， 这两个所施加的弹簧力中的差异对于产品阀2的闭合力是决定性的。
[0069] 由于现在可行的连续地调节穿过产品阀2的穿流量实现使用不同的连续的填充 曲线。
[0070] 在图5中示意地示出填充曲线，其中首先示出从现有技术中已知的情况下，在所 述情况下首先实现在两个分立的状态H1和H2中的流动速度。相应的分级的填充曲线是通 常从现有技术中已知的填充曲线。
[0071] 通过应用根据本发明的设备现在可行的是：借助于第二磁性驱动器实现连续地定 位。例如，流动速度或者填充速度能够持续地提高，在图5中示出的实例中，通过连续线性 地调节阀体在阀座中的位置来提高。相应地，设置在曲线之下的画阴影的面通过上述设备1 附加地在给定的时间中进行填充，使得所描述的设备相应地在减少泡沫形成的情况下实现 有效的填充。
[0072] 因此，通过能够可成比例运行的产品阀能够同时但是由于第二磁性驱动器提供高 的闭合力，而更有效地运行整个填充过程，其中可成比例运行的产品阀借助于第二磁性驱 动器可连续地定位。因此，填充过程或者能够更早地结束，能够在相应的饮料填充设备中实 现性能提高，但是或者能够减小相应的机械。
[0073] 在图6中示意地示出第一磁性驱动器的力路径图形，所述图形为第一磁性驱动器 示出工作点API。相应地，在完全吸引的运行类型中，实现驱动器的高的吸引力，使得在完 全吸引的状态下相应地仅需要小的保持电流。在通过切断相应的线圈的通电而切断驱动器 时，相应地在预紧弹簧36施加高的弹簧压力的情况下能够实现产品阀的快速切换或闭合。
[0074] 而在图7中示出为第二磁性驱动器提供工作点，其中要在此利用的工作点能够设 置在驱动特性曲线的较平的区域中。相应地，通过变化穿过磁性线圈的电流11、12和13能 够移动到力路径图形上不同的工作点API、AP2、AP3。通过对磁性线圈相应地通流，能够相 应地实现可连续设定的设定路径，使得实现任意的通流率。
[0075] 通过将驱动器划分成第一磁性驱动器和第二磁性驱动器能够相应地实现极其灵 敏的连续的设定，其中同时能够通过第一磁性驱动器实现高的闭合力。
[0076] 为了能够有针对性地操控第一磁性驱动器3以及第二磁性驱动器4,设有操控电 子装置 ，其中例如经由馈入相应的电流借助第二磁性驱动器4实现成比例地操控位置。所 述电流馈入能够借助于PWM电子装置（脉冲宽度调制）来实现。这种PWM模块能够直接地 集成到设备1的在此未示出的壳体中，使得实现自身闭合的机电系统。这尤其在故障情况 下是有利的，因为那么整个设备1能够被更换，并且在可能的电子故障之后能够相应地避 免冗长的故障查找。
[0077] 通过所提出的设备，能够根据瓶子大小和产品确保匹配的流动速度，以便能够遵 守过程时间并且产生高质量的填充。特别地，为了填充大的瓶子，必须实现相应高的流动能 力。然而不是全部容器、并且尤其不是较小的容器能够加载这种高的流动能力。因此，由于 所提出的连续地设定或者将产品阀体连续地定位在阀组中，相应地能够为每种任意的瓶子 形状和每种任意的瓶子体积在考虑相应的填充产品的情况下实现最佳的填充曲线。
[0078] 此外可行的是，在所提出的连续的或者可成比例设定的产品阀和相应的流量计或 者称重传感器之间提供相应的反馈机构，使得各个产品阀能够与其相应的操控装置统一相 对彼此进行补偿，以便如此实现简化的操控和任意调节机构处的均匀的功率。
[0079] 只要适用，那么在各个实施例中示出的所有单个的特征就能够彼此组合和/或交 换，而不会偏离本发明的范围。
[0080] 附图标记列表
[0081] 1 用于用填充产品填充容器的设备
[0082] 2 产品阀
[0083] 20 阀体
[0084] 22 阀座
[0085] 24 流出开口
[0086] 26 连杆
[0087] 28 法兰
[0088] 3 第一磁性驱动器
[0089] 30 转子
[0090] 32 磁性线圈
[0091] 34 空气隙
[0092] 36 预紧弹簧
[0093] 38 连接片
[0094] 300 空腔
[0095] 320 穿通孔
[0096] 4 第二磁性驱动器
[0097] 40 转子
[0098] 42 磁性线圈
[0099] 44 空气隙
[0100] 46 复位弹簧
[0101] 48 连接片
[0102] H1 第一磁性驱动器的行程
[0103] H2 第二磁性驱动器的行程
[0104] API 工作位置
[0105] AP2 工作位置
[0106] AP3 工作位置
[0107] II 第一电流
[0108] 12 第二电流
[0109] 13 第三电流
【主权项】
1. 一种用于用填充产品来填充容器的设备（I)，其优选用于在饮料填充设备中用饮 料填充容器，所述设备包括：具有能相对于阀座（22)移动的阀体（20)的产品阀（2)，以用 于控制到要填充的所述容器中的填充产品流；和第一磁性驱动器（3)，以用于将所述阀体 (20)定位在打开的位置中， 其特征在于， 设有第二磁性驱动器（4)，以用于连续地定位所述阀体（20)。2. 根据权利要求1所述的设备（1)，其特征在于，所述第二磁性驱动器（4)构成为用于 自所述打开的位置起连续地定位所述阀体。3. 根据权利要求1或2所述的设备（1)，其特征在于，所述第二磁性驱动器（4)具有转 子（40)，所述转子设置在磁性线圈（42)的有效范围中，优选与所述磁性线圈（42)同心地设 置，以及具有作用于转子（40)上的复位弹簧（46)，所述复位弹簧优选将转子（40)预紧到所 述第一磁性驱动器（3)的打开的位置中。4. 根据上述权利要求中任一项所述的设备（1)，其特征在于，所述第二磁性驱动器（4) 构成为比例驱动器。5. 根据上述权利要求中任一项所述的设备（1)，其特征在于，所述第一磁性驱动器（3) 提供刚好两个分立的位置，优选为打开的位置以及闭合的位置，所述产品阀（2)在所述闭 合的位置中闭合。6. 根据上述权利要求中任一项所述的设备（1)，其特征在于，所述第一磁性驱动器（3) 具有转子（30)，所述转子设置在磁性线圈（32)的有效范围中，优选与所述磁性线圈（32)同 心地设置，以及具有作用于所述转子（30)上的预紧弹簧（36)，所述预紧弹簧优选将所述转 子（30)预紧到所述产品阀（2)的闭合的位置中。7. 根据权利要求6所述的设备（1)，其特征在于，所述第一磁性驱动器（3)的所述预紧 弹簧（36)和所述第二磁性驱动器（4)的所述复位弹簧（46)沿相反的方向预紧，并且优选 所述第一磁性驱动器（3)的所述预紧弹簧（36)与所述第二磁性驱动器（4)的所述复位弹 簧（46)相比施加更高的预紧力。8. 根据上述权利要求中任一项所述的设备（1)，其特征在于，所述第一磁性驱动器（3) 能够实现完全地打开所述产品阀（2)并且借助于所述第二磁性驱动器（4)自完全打开的位 置起能够连续地定位所述阀体（20)，优选能够连续地移动到进一步闭合的位置中。9. 根据权利要求1至7中任一项所述的设备（1)，其特征在于，所述第一磁性驱动器 (3)能够实现将所述产品阀（2)打开到中间位置中并且借助于所述第二磁性驱动器（4)自 所述中间位置起能够连续地定位所述阀体（20)并且优选能够连续地移动到进一步打开的 位置中。10. 根据上述权利要求中任一项所述的设备（1)，其特征在于，所述第一磁性驱动器 (3)和所述第二磁性驱动器（4)分别作用于所述产品阀（2)上并且优选彼此有效连接。11. 根据上述权利要求中任一项所述的设备（1)，其特征在于，在所述设备（1)的壳体 中容纳有用于操控所述第一磁性驱动器（3)和/或所述第二磁性驱动器（4)的控制电子装 置。12. -种用于用填充产品填充容器的方法、优选用于在饮料填充设备中用饮料填充容 器，所述方法包括：借助能够相对于阀座（22)移动的阀体（20)操作产品阀（2)以控制到要 填充的所述容器中的填充产品流，其中所述阀体（20)借助于第一磁性驱动器（3)引入到打 开的位置中， 其特征在于， 借助于第二磁性驱动器（4)连续地定位所述阀体（20)。13. 根据权利要求12所述的方法，其特征在于，借助于所述第一磁性驱动器（3)将所述 阀体（20)引入到完全打开的位置中并且借助于所述第二磁性驱动器⑷自完全打开的位 置起连续地定位所述阀体（20)并且优选将其连续地移动到进一步闭合的位置中。14. 根据权利要求12所述的方法，其特征在于，借助于所述第一磁性设备（3)将所述阀 体（20)引入到中间位置中，并且借助于所述第二磁性设备⑷自所述中间位置起连续地定 位所述阀体（20)并且优选将其连续地移动到进一步打开的位置中。15. 根据上述权利要求12至14中的任一项所述的方法，其特征在于，为了填充所述容 器而经历尤其具有持续上升或持续下降的填充产品流的预设的填充产品流曲线。
【专利摘要】本发明涉及一种用于用填充产品来填充容器的设备(1)，其优选用于在饮料填充设备中用饮料填充容器，所述设备包括：具有可相对于阀座(22)移动的阀体(20)的产品阀(2)以用于控制到要填充的容器中的填充产品流；和第一磁性驱动器(3)，以用于将阀体(20)定位在打开的位置中，其中第二磁性驱动器(4)设置用于连续地定位阀体(20)。
【IPC分类】F16K31/06, B67C3/28
【公开号】CN104896168
【申请号】CN201510100530
【发明人】弗洛里安·安格雷尔, 约瑟夫·多布林格
【申请人】克罗内斯股份公司
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年3月6日
【公告号】DE102014102958A1, EP2915775A1
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