向容器灌裝可灌注產(chǎn)品的灌裝系統(tǒng)和方法及相應(yīng)灌裝機(jī)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及向容器灌裝可灌注產(chǎn)品的灌裝系統(tǒng)和方法及相應(yīng)灌裝機(jī)。用于向容器(12)灌裝可灌注產(chǎn)品的灌裝系統(tǒng)(20’)，其設(shè)置有：在使用中灌裝有所述可灌注產(chǎn)品的罐(30)；至少一個(gè)灌裝裝置(20)，其帶有具有控制模塊(40)的本地控制單元(23)，以選擇性地允許向所述容器(12)灌裝所述可灌注產(chǎn)品；插入在所述罐(30)和所述灌裝裝置(20)之間的至少一個(gè)管道(32)；和至少一個(gè)旋渦流量計(jì)(1)，其沿所述管道(32)插入并產(chǎn)生作為可灌注產(chǎn)品沿所述管道(32)的流速(Fr)的函數(shù)的脈沖串檢測(cè)信號(hào)(Sd)。所述灌裝裝置(20)的本地控制單元(23)具有處理模塊(42)，以處理所述檢測(cè)信號(hào)(Sd)以便測(cè)定作為檢測(cè)信號(hào)(Sd)的脈沖數(shù)(Np)的函數(shù)的進(jìn)入容器(12)的可灌注產(chǎn)品的量。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
向容器灌裝可灌注產(chǎn)品的灌裝系統(tǒng)和方法及相應(yīng)灌裝機(jī)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及用于向容器灌裝可灌注產(chǎn)品的灌裝系統(tǒng)和方法以及相應(yīng)的灌裝機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002]待灌裝的容器可以是任何類(lèi)型的容器，比如例如由玻璃、塑料(PET)、鋁、鋼或復(fù)合材料制成的罐或瓶，并且可以灌裝任何類(lèi)型的可灌注產(chǎn)品，特別是食品，包括碳酸化液體，例如蘇打水、軟飲料、啤酒;非碳酸化液體，例如不起泡水或靜水、果汁、茶、運(yùn)動(dòng)飲料、酒;而且還有液體清潔劑或乳液。
[0003]在液體裝瓶領(lǐng)域中，包括用于向灌裝機(jī)供給一連串空容器的進(jìn)給輸送機(jī)，相應(yīng)地包括載有若干個(gè)灌裝裝置的旋轉(zhuǎn)輸送機(jī)(所謂的“轉(zhuǎn)盤(pán)”)的系統(tǒng)是公知的。每個(gè)灌裝裝置包括可在開(kāi)啟位置和關(guān)閉位置之間位移的灌裝閥，在開(kāi)啟位置，允許可灌注產(chǎn)品向相應(yīng)容器內(nèi)流動(dòng)，在關(guān)閉位置，防止可灌注產(chǎn)品流到容器內(nèi)。
[0004]安裝該灌裝裝置以使其繞縱軸連續(xù)旋轉(zhuǎn)，接合空容器，并向容器灌裝來(lái)自產(chǎn)品罐的可灌注產(chǎn)品。在碳酸化液體的情況下，灌裝操作還可包括向容器內(nèi)供給加壓氣體例如二氧化碳為其加壓，然后向相同的容器灌裝碳酸化液體，并且之后將灌裝容器解壓。
[0005]在處理廠(chǎng)，然后將容器供給到乳蓋機(jī)，乳蓋機(jī)通過(guò)至少一個(gè)輸送輪連接在灌裝機(jī)上并且利用相應(yīng)的蓋密閉容器，和/或其他處理機(jī)，例如貼標(biāo)機(jī)。
[0006]含有可灌注產(chǎn)品的罐可位于轉(zhuǎn)盤(pán)上或在其外部，并且由相應(yīng)的管道流體連接在灌裝裝置上。沿每個(gè)管道布置流量計(jì)以在相應(yīng)的灌裝閥被布置在開(kāi)啟位置時(shí)測(cè)量灌裝容器的流體的流速。
[0007]由流量計(jì)進(jìn)行的流速測(cè)量值由與每個(gè)灌裝裝置相關(guān)的本地控制單元使用，以控制在相應(yīng)的開(kāi)啟和關(guān)閉位置之間的灌裝閥的致動(dòng)，以便向容器灌裝所需體積的可灌注食品并在相同容器內(nèi)達(dá)到所需的和可重復(fù)的灌裝水平。
[0008]特別是，已經(jīng)建議利用旋渦流量計(jì)(也稱(chēng)為渦列流量計(jì))來(lái)測(cè)量可灌注產(chǎn)品到達(dá)灌裝裝置的流速;例如，在本發(fā)明
【申請(qǐng)人】名下的文獻(xiàn)WO 2012/085828 Al公開(kāi)了旋渦流量計(jì)在灌裝機(jī)的灌裝系統(tǒng)中的用途。
[0009]如圖1所示意性示出的，旋渦流量計(jì)I包括主管體2，其具有縱軸A并被設(shè)計(jì)成沿插入在罐和相應(yīng)的灌裝裝置(這里未示出)之間的管道布置;管體2限定被設(shè)計(jì)成耦合在用于流體通過(guò)的管道上的入口嘴2a和出口嘴2b。
[0010]障礙物4(例如具有梯形軸剖面)被插入管體2中，以便限定垂直于縱軸A的沖擊面
4a ο
[0011]傳感器5，特別是壓電式傳感器，被布置在管體2內(nèi)，在障礙物4的沿從入口嘴2a朝向出口嘴2b行進(jìn)的下游。
[0012]當(dāng)可灌注產(chǎn)品通過(guò)由管體2限定的通道時(shí)，它撞擊在障礙物4的沖擊面4a上，產(chǎn)生一連串旋渦6(通常稱(chēng)為卡曼旋渦)，其頻率與可灌注產(chǎn)品的速度成正比。
[0013]傳感器5被配置為將與旋渦6相關(guān)的振蕩壓力尖峰△P轉(zhuǎn)換為電量V，其可以被處理以產(chǎn)生檢測(cè)信號(hào)，是可灌注產(chǎn)品流速的指示。
[0014]特別是，由旋渦流量計(jì)I輸出的檢測(cè)信號(hào)是脈沖信號(hào)(包括一連串脈沖例如矩形脈沖的數(shù)字信號(hào))，其中每個(gè)脈沖(具有上升沿和下降沿)對(duì)應(yīng)于所檢測(cè)到的壓力尖峰和相關(guān)的旋渦6;所產(chǎn)生的脈沖的頻率對(duì)應(yīng)于旋渦6的頻率，并因此基本上與流速成正比。
[0015]雖然在許多方面是有利的(例如，因?yàn)樗€允許測(cè)量具有非常低的導(dǎo)電率(例如低于15yS)的流體的流速，與其他類(lèi)型的流量計(jì)例如電磁流量計(jì)相反)，但是本發(fā)明
【申請(qǐng)人】已經(jīng)認(rèn)識(shí)到，使用旋渦流量計(jì)控制灌裝裝置的運(yùn)行也存在一些問(wèn)題，至少在某些運(yùn)行條件下存在一些冋題。
[0016]例如，環(huán)境振動(dòng)，例如機(jī)器振動(dòng)，可能會(huì)影響傳感器5，并導(dǎo)致產(chǎn)生許多偽脈沖(SP不涉及由于流體通路引起的旋渦產(chǎn)生)。
[0017]此外，當(dāng)灌裝裝置中的灌裝閥被致動(dòng)以關(guān)閉或開(kāi)啟流體通道時(shí)，管道中可產(chǎn)生爆破壓力或回流，并且因此旋渦流量計(jì)I的管體2產(chǎn)生爆破壓力或回流。該爆破壓力可產(chǎn)生許多脈沖，其再次不涉及管道內(nèi)的可灌注產(chǎn)品的流動(dòng)，然而其仍能被旋渦流量計(jì)I的傳感器5檢測(cè)到。
[0018]—般而言，本發(fā)明
【申請(qǐng)人】已經(jīng)認(rèn)識(shí)到，基于旋渦流量計(jì)的輸出計(jì)算在管道內(nèi)朝灌裝裝置流動(dòng)的產(chǎn)品量可能產(chǎn)生一些誤差(根據(jù)不同的運(yùn)行條件而定)，這可能導(dǎo)致在灌裝容器的產(chǎn)品水平測(cè)定中具有相應(yīng)的誤差。
[0019]此外，由于灌裝機(jī)執(zhí)行的灌裝運(yùn)行的高的速度和次數(shù)，實(shí)時(shí)補(bǔ)償或校準(zhǔn)上述誤差(在執(zhí)行灌裝運(yùn)行的過(guò)程中)可能往往被證明是一項(xiàng)困難的任務(wù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0020]本發(fā)明解決方案的目的是因此至少部分解決之前強(qiáng)調(diào)的問(wèn)題，并且基于利用旋渦流量計(jì)而總體上改善灌裝系統(tǒng)的運(yùn)行以控制灌裝容器中的產(chǎn)品量。
[0021]根據(jù)本發(fā)明的解決方案，提供了灌裝系統(tǒng)和方法以及相應(yīng)的灌裝機(jī)，如所附權(quán)利要求中所限定的。
【附圖說(shuō)明】
[0022]為了更好地理解本發(fā)明，現(xiàn)在僅通過(guò)非限制性示例的方式參照附圖描述其優(yōu)選實(shí)施方式，其中:
[0023]-圖1是旋渦流量計(jì)的示意性代表；
[0024]-圖2是灌裝機(jī)的示意性描述；
[0025]-圖3是根據(jù)本發(fā)明解決方案的實(shí)施方式的圖2的灌裝機(jī)中灌裝系統(tǒng)的圖形代表；
[0026]-圖4是耦合在旋渦流量計(jì)上并整合在圖3的灌裝系統(tǒng)的本地控制單元中的處理電路的方框圖；
[0027]-圖5示出了與圖3的灌裝系統(tǒng)有關(guān)的電量的曲線(xiàn)；
[0028]-圖6是在執(zhí)行校準(zhǔn)步驟的過(guò)程中圖3的灌裝系統(tǒng)的圖形代表;以及
[0029]-圖7是根據(jù)本發(fā)明解決方案的可能的實(shí)施方式的校準(zhǔn)運(yùn)行的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0030]圖2示意性示出了用于容器處理廠(chǎng)的灌裝機(jī)，用10整體表示并被配置為用于灌裝容器12，在該示例中是玻璃瓶，含有可灌注產(chǎn)品，例如非碳酸化的，或靜止的，可灌注食品(但是再次強(qiáng)調(diào)的是，其他類(lèi)型的容器和液體，例如碳酸化液體，也可設(shè)想)。
[0031]灌裝機(jī)10包括輸送裝置，其包括旋轉(zhuǎn)輸送機(jī)(或轉(zhuǎn)盤(pán))14，其被安裝以繞基本上垂直的V軸連續(xù)旋轉(zhuǎn)(圖1中逆時(shí)針)。
[0032]旋轉(zhuǎn)輸送機(jī)14從輸入傳遞輪15接收一系列空容器12(例如，源自處理廠(chǎng)的容器成型機(jī))，輸入傳遞輪15在第一傳遞站16耦合旋轉(zhuǎn)輸送機(jī)14并被安裝以繞相應(yīng)的垂直軸B連續(xù)旋轉(zhuǎn)。
[0033]旋轉(zhuǎn)輸送機(jī)14將一系列灌裝容器12釋放到輸出傳遞輪18(例如，以便由處理廠(chǎng)的貼標(biāo)機(jī)和/或乳蓋機(jī)接收)，輸出傳遞輪18在第二傳遞站19耦合旋轉(zhuǎn)輸送機(jī)14并被安裝以繞相應(yīng)的垂直軸C連續(xù)旋轉(zhuǎn)。
[0034]灌裝機(jī)10包括許多個(gè)灌裝系統(tǒng)20’，每個(gè)包括相應(yīng)的灌裝裝置20，這些灌裝系統(tǒng)20’繞垂直軸V等間距，沿旋轉(zhuǎn)輸送機(jī)14的外周邊緣被安裝，并且通過(guò)相同的旋轉(zhuǎn)輸送機(jī)14沿繞垂直軸V延伸的路徑P移動(dòng)并通過(guò)傳遞站16和19。
[0035]每個(gè)灌裝裝置20被設(shè)計(jì)成接收至少一個(gè)待灌裝的容器12，并且根據(jù)灌裝“配方”在其沿路徑P旋轉(zhuǎn)的過(guò)程中執(zhí)行灌裝操作，以向容器12灌裝可灌注產(chǎn)品;所述配方可包括下列步驟:向容器加壓或減壓、開(kāi)啟/關(guān)閉灌裝閥、可移動(dòng)元件的位移、致動(dòng)器的激活等等。
[0036]每個(gè)灌裝裝置20通常包括至少一個(gè)流體導(dǎo)管和至少一個(gè)灌裝閥(此處未示出)，其被設(shè)計(jì)成使容器12選擇性地耦合灌裝機(jī)10的產(chǎn)品罐(也未示出)。
[0037]在未詳細(xì)示出的方式中，每個(gè)灌裝裝置20包括主體(例如帶有管狀結(jié)構(gòu))，其具有沿基本上平行旋轉(zhuǎn)輸送機(jī)14的垂直軸V的縱軸的垂直延伸，并且機(jī)械地耦合旋轉(zhuǎn)輸送機(jī)14。主體在其底部包括容器接收部件，其被設(shè)計(jì)成在灌裝運(yùn)行過(guò)程中可釋放地接合待灌裝的容器12的頸部。
[0038]灌裝裝置20的運(yùn)行由中央控制單元22(示意性示出)控制，中央控制單元22被設(shè)計(jì)成控制灌裝機(jī)10的一般運(yùn)行，例如為灌裝閥的致動(dòng)提供適當(dāng)?shù)目刂菩盘?hào)以執(zhí)行所需的灌裝配方。
[0039]灌裝裝置20進(jìn)而設(shè)置有本地控制單元23(示意性示出，通常被稱(chēng)為“先導(dǎo)閥”)，本地控制單元23被設(shè)計(jì)成從中央控制單元22接收控制信號(hào)，例如，為了控制相應(yīng)的灌裝閥的致動(dòng)，并且被設(shè)計(jì)成向相同的中央控制單元22提供與相同的灌裝閥的運(yùn)行有關(guān)的反饋信號(hào)。
[0040]中央控制單元22和本地控制單元23之間的電通信可以通過(guò)通信總線(xiàn)來(lái)實(shí)現(xiàn)(此處未示出)，例如通過(guò)串行總線(xiàn)來(lái)實(shí)現(xiàn)。
[0041]參照?qǐng)D3，現(xiàn)在參照灌裝機(jī)10的灌裝系統(tǒng)20’中的單個(gè)(為簡(jiǎn)化說(shuō)明原因)更詳細(xì)地討論它們。
[0042]灌裝系統(tǒng)20’包括:
[0043]-在給定壓力下灌裝有可灌注產(chǎn)品的罐30;
[0044]-至少一個(gè)灌裝裝置20，其包括相應(yīng)的灌裝閥，這里用31表示，灌裝閥31被設(shè)計(jì)成向各容器12灌裝可灌注產(chǎn)品，和相應(yīng)的本地控制單元23，其被配置為控制灌裝閥31;和
[0045]-沿相應(yīng)的縱軸A延伸的至少一個(gè)管道32，管道32插入于罐30的出口嘴30a和相應(yīng)的灌裝閥31的入口嘴31a之間。
[0046]罐30連接在灌裝機(jī)10的灌裝系統(tǒng)20’的管道32上，并且可以布置在其旋轉(zhuǎn)輸送機(jī)14的外部，或相同的旋轉(zhuǎn)輸送機(jī)14的內(nèi)部;可以為所有灌裝系統(tǒng)20 ’提供單個(gè)罐30。
[0047]更詳細(xì)地，灌裝閥31包括限定入口嘴31a的空心殼體35和平行于殼體35內(nèi)的垂直軸滑動(dòng)的閘門(mén)元件36。閘門(mén)元件36可在關(guān)閉位置和開(kāi)啟位置之間移動(dòng)，在關(guān)閉位置，其防止可灌注產(chǎn)品從相應(yīng)的管道32通過(guò)開(kāi)口 37流向容器12，并且在開(kāi)啟位置，其允許可灌注產(chǎn)品從相應(yīng)的管道32流向容器12。
[0048]在可能的實(shí)現(xiàn)方式中，本地控制單元23可以與外殼35成整體設(shè)置，可以集成在與相同殼體的上部耦合的印刷電路板中。
[0049]灌裝系統(tǒng)20’進(jìn)一步包括至少一個(gè)旋禍流量計(jì)，在此再次用I表示(并且基本上參照?qǐng)D1所討論的進(jìn)行配置)，沿罐30和灌裝閥31之間的相應(yīng)的管道32插入。
[0050]如前所述，旋渦流量計(jì)I被設(shè)計(jì)成當(dāng)相應(yīng)的灌裝閥31被布置在開(kāi)啟位置時(shí)檢測(cè)流過(guò)相應(yīng)的導(dǎo)管32的可灌注產(chǎn)品的流速，并且產(chǎn)生表示相同管道32中可灌注產(chǎn)品的流速的檢測(cè)信號(hào)Sd。檢測(cè)信號(hào)Sd是脈沖串電信號(hào)，其包括多個(gè)脈沖，每個(gè)脈沖表示由于所檢測(cè)到的旋渦導(dǎo)致的壓力尖峰。
[0051]特別是，在旋渦流量計(jì)I中，由于壓力尖峰造成的由內(nèi)部傳感器檢測(cè)到的電量(見(jiàn)前面的討論)被放大、濾波，并且然后例如通過(guò)施密特(Smith)觸發(fā)器(或類(lèi)似的電路溶液)轉(zhuǎn)換為方波信號(hào)，以便產(chǎn)生脈沖檢測(cè)信號(hào)Sd。
[0052]因此，在這種情況下，檢測(cè)信號(hào)Sd基本上是原始信號(hào)，這意味著它不是旋渦流量計(jì)I內(nèi)進(jìn)行的進(jìn)一步處理的結(jié)果;換句話(huà)說(shuō)，除了導(dǎo)致由壓力尖峰開(kāi)始產(chǎn)生原始電脈沖的步驟之外，未進(jìn)行任何其他處理步驟。
[0053]在未示出但在上述參考文獻(xiàn)WO 2012/085828中詳細(xì)討論的方式中，灌裝系統(tǒng)20’可進(jìn)一步包括:一個(gè)或更多個(gè)流動(dòng)線(xiàn)性化裝置，其被布置在旋渦流量計(jì)I的上游和/或下游，用于使可灌注產(chǎn)品沿管道32線(xiàn)性化流動(dòng);和一個(gè)或更多個(gè)節(jié)流裝置，其沿相同管道32被選擇性地布置并被設(shè)計(jì)成使灌裝速度和最大流速降低。
[0054]灌裝裝置20的本地控制單元23可運(yùn)行地耦合旋渦流量計(jì)I，以在第一輸入口23a處接收檢測(cè)信號(hào)Sd，并且此外耦合溫度傳感器33，溫度傳感器33在第二輸入口 23b處輸出運(yùn)行溫度T。
[0055]根據(jù)本發(fā)明解決方案的具體方面，本地控制單元23包括:控制模塊40，其被配置為基于與來(lái)自旋渦流量計(jì)30的檢測(cè)信號(hào)Sd相關(guān)的信息并通過(guò)輸出口 23c處提供的合適的驅(qū)動(dòng)信號(hào)Sdrv控制(以已知的方式，在此沒(méi)有詳細(xì)討論)灌裝裝置20的灌裝閥31，以向容器12灌裝所需量(水平)的可灌注產(chǎn)品；處理模塊42，其被配置為實(shí)時(shí)和在灌裝裝置20的運(yùn)行過(guò)程中對(duì)來(lái)自旋渦流量計(jì)I的檢測(cè)信號(hào)Sd執(zhí)行(如下文中詳細(xì)討論的)處理操作；和非易失性存儲(chǔ)器43。
[0056]控制模塊40與灌裝機(jī)10的中央控制單元22進(jìn)一步通信，例如在另一個(gè)輸入/輸出口 23d接收控制信號(hào)或提供反饋信號(hào)。
[0057]處理模塊42被配置為補(bǔ)償測(cè)量誤差，例如由于灌裝機(jī)10的振動(dòng)、沿管道32的壓力回流和/或機(jī)器運(yùn)行參數(shù)的變化引起的誤差，這將導(dǎo)致流速測(cè)定誤差。
[0058]特別是，本發(fā)明
【申請(qǐng)人】已經(jīng)認(rèn)識(shí)到，雖然根據(jù)以下表達(dá)式，檢測(cè)信號(hào)Sd中的脈沖數(shù)Np與灌裝產(chǎn)品的體積V成比例:
[0059]V=Kf.Np
[0060]但是比例系數(shù)Kf不是恒定的，而是可根據(jù)瞬時(shí)運(yùn)行條件而變化，并且特別是作為產(chǎn)品的流速Fr和運(yùn)行溫度T的非線(xiàn)性函數(shù)f:
[0061]Kf = f(Fr[P/S],T[°C])o
[0062]因此，容器12內(nèi)的產(chǎn)品的確切量的計(jì)算需要根據(jù)瞬時(shí)流速Fr和產(chǎn)品溫度T確定比例系數(shù)Kf，以補(bǔ)償相同的比例系數(shù)Kf的非線(xiàn)性，或者，換句話(huà)說(shuō)，補(bǔ)償相同的比例系數(shù)Kf的線(xiàn)性化。
[0063]如圖4所示，因此本地控制單元23的處理模塊42包括:
[0064]-濾波器階段50，其接收檢測(cè)信號(hào)Sd并提供濾波信號(hào)Sd’；
[0065]-補(bǔ)償階段52，其接收濾波信號(hào)Sd’和由溫度傳感器33檢測(cè)到的溫度T，并且被配置為根據(jù)函數(shù)f計(jì)算比例系數(shù)Kf;
[0066]-計(jì)數(shù)器階段54，其接收濾波信號(hào)Sd’并且被配置為計(jì)算其脈沖數(shù)Np;
[0067]-計(jì)算階段56，其接收來(lái)自計(jì)數(shù)階段54的脈沖數(shù)^和來(lái)自補(bǔ)償階段52的比例系數(shù)Kf并計(jì)算流入容器12的產(chǎn)品的總體積。
[0068]特別是，濾波階段50是數(shù)字帶通濾波器，其被配置為利用中斷程序的裝置和快速數(shù)字計(jì)時(shí)器來(lái)評(píng)價(jià)旋渦流量計(jì)1(檢測(cè)信號(hào)Sd)的數(shù)字輸出。如果與脈沖相關(guān)的時(shí)間間隔(特別是，給定脈沖的上升沿和下降沿之間或者兩個(gè)連續(xù)脈沖的下降沿和上升沿之間的間隔)高于/低于給定的閾值時(shí)間，那么濾波器階段50被配置為排除一個(gè)或更多個(gè)脈沖，因此不考慮進(jìn)一步的處理步驟。
[0069]該數(shù)字濾波允許排除由于機(jī)械振動(dòng)和/或壓力突發(fā)(burst)或任何其他干擾源引起的虛假脈沖。只有具有特定形式因素的脈沖將繼續(xù)到下一個(gè)處理步驟。
[0070]補(bǔ)償階段52包括:流速計(jì)算塊52a，其被配置為基于所接收的濾波信號(hào)Sd’計(jì)算可灌注產(chǎn)品的流速Fr，特別是基于相同信號(hào)的脈沖的頻率(以本身已知的方式，在此沒(méi)有詳細(xì)討論)；和系數(shù)計(jì)算塊52b，其基于應(yīng)用于運(yùn)行溫度T和所計(jì)算的流速Fr的非線(xiàn)性函數(shù)f計(jì)算比例系數(shù)Kf的校準(zhǔn)或補(bǔ)償?shù)闹怠?br>[0071 ]由于函數(shù)f的高非線(xiàn)性，可以確定相同函數(shù)的曲線(xiàn)，例如通過(guò)實(shí)驗(yàn)性檢驗(yàn)和表征步驟確定，并且例如作為浮動(dòng)陣列存儲(chǔ)在本地控制單元23的非易失性存儲(chǔ)器43中。在運(yùn)行過(guò)程中，系數(shù)計(jì)算塊52b可以著眼于非易失性存儲(chǔ)器43中存儲(chǔ)的函數(shù)值來(lái)確定比例系數(shù)Kf的實(shí)際值。
[0072]根據(jù)可能的實(shí)施方式，補(bǔ)償階段52和計(jì)數(shù)階段54都被配置為對(duì)于給定的時(shí)基處理時(shí)間間隔內(nèi)的濾波信號(hào)Sd’，例如具有50ms的值。特別是，每次對(duì)在與所述時(shí)基相等的時(shí)間間隔內(nèi)檢測(cè)到的給定的脈沖數(shù)^計(jì)算流速；同樣地，計(jì)數(shù)器階段54被配置為計(jì)算在相同時(shí)間間隔期間所檢測(cè)到的脈沖數(shù)^。
[0073]使用合適的時(shí)基允許適當(dāng)考慮:灌裝過(guò)程的快速動(dòng)態(tài)和與相同的灌裝過(guò)程相關(guān)的運(yùn)行條件變化的高速率;選擇適當(dāng)?shù)臅r(shí)基值(例如，50ms)，其足以具有良好的分辨率和足夠快速以跟隨灌裝過(guò)程中發(fā)生的變化。
[0074]計(jì)算階段56包括:乘法塊56a，其通過(guò)將在相同時(shí)間間隔所檢測(cè)的脈沖數(shù)Np和比例系數(shù)Kf的補(bǔ)償值(也在相同的時(shí)間間隔監(jiān)測(cè)到的)相乘來(lái)計(jì)算每個(gè)連續(xù)處理時(shí)間間隔的可灌注產(chǎn)品的分體積Vi ;和輸出求和塊56b，其計(jì)算各處理時(shí)間間隔內(nèi)的分體積Vi的總和，以確定總體積V，在每個(gè)時(shí)間代表實(shí)時(shí)計(jì)算的已流入容器12的可灌注產(chǎn)品的真正體積(以及相應(yīng)地在相同容器12內(nèi)的流體的實(shí)際水平)。
[0075]控制模塊40從處理模塊42接收所計(jì)算到的總體積V，并且因此控制灌裝裝置20的灌裝閥31，以達(dá)到容器12中所需的水平。
[0076]處理模塊42和控制模塊40可通過(guò)本地控制單元23中的軟件和/或硬件來(lái)實(shí)現(xiàn);在可能的實(shí)施方式中，處理模塊42和控制模塊40兩者都由相同的處理單元(包括微處理器、數(shù)字信號(hào)處理器、現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列或任何其他種類(lèi)的處理單元)來(lái)實(shí)現(xiàn)。
[0077]此外，本發(fā)明
【申請(qǐng)人】已經(jīng)認(rèn)識(shí)到，用于計(jì)算比例系數(shù)Kf的上述函數(shù)f雖然基本上類(lèi)似于用于灌裝機(jī)10的灌裝系統(tǒng)20’的各旋渦流量計(jì)I的，但是由于例如制造公差而不完全相同。
[0078]如圖5所示，三個(gè)旋渦流量計(jì)I可因此具有在相同的運(yùn)行溫度T下的對(duì)于相應(yīng)的函數(shù)f(表示為kl、k2和k3)的三個(gè)不同的補(bǔ)償曲線(xiàn)，并且這些補(bǔ)償曲線(xiàn)將在不同的溫度偏移。特別是，本發(fā)明
【申請(qǐng)人】已經(jīng)認(rèn)識(shí)到，然而，不同的曲線(xiàn)具有共同的標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)圖，并且，雖然是不同的，但是可以通過(guò)合適的平移而基本上彼此疊加。
[0079]因此，足以知道用于單一流速Fr’的比例系數(shù)Kf的單一值Kf’(即函數(shù)f的單一點(diǎn)P，參見(jiàn)圖5)，從而能夠根據(jù)具有標(biāo)準(zhǔn)的共同曲線(xiàn)圖并通過(guò)已知的點(diǎn)P的曲線(xiàn)(在該示例中，曲線(xiàn)k2)確定用于任何其他流速值的比例系數(shù)Kf的值。
[0080]因此，本發(fā)明解決方案的進(jìn)一步的方面設(shè)想實(shí)施在灌裝機(jī)10執(zhí)行的自動(dòng)校準(zhǔn)程序，自動(dòng)校準(zhǔn)程序被設(shè)計(jì)成對(duì)于每個(gè)旋渦流量計(jì)I精確確定流速的至少一個(gè)單一值和比例系數(shù)Kf的相應(yīng)值，以便確定將用于任何旋渦流量計(jì)I的補(bǔ)償偏移曲線(xiàn)。校準(zhǔn)點(diǎn)被適當(dāng)?shù)卮鎯?chǔ)在相應(yīng)的本地控制單元23的非易失性存儲(chǔ)器43中。
[0081 ]詳細(xì)地說(shuō)，該校準(zhǔn)程序由灌裝機(jī)10的中央控制單元22執(zhí)行，例如，在啟動(dòng)或初始化階段過(guò)程中，或在正常運(yùn)行被臨時(shí)中斷后執(zhí)行的專(zhuān)用校準(zhǔn)階段過(guò)程中執(zhí)行。
[0082]如圖6所示(為簡(jiǎn)單起見(jiàn)，其中再次描述了單一灌裝系統(tǒng)20’)，在這種情況下，基準(zhǔn)質(zhì)量流量計(jì)60沿產(chǎn)品供給管62被布置在灌裝機(jī)10(例如，在灌裝機(jī)10的固定部分)中的產(chǎn)品罐30的下游，產(chǎn)品供給管62通過(guò)旋轉(zhuǎn)環(huán)64耦合灌裝系統(tǒng)20’的各管道32。
[0083]中央控制單元22可操作地耦合到灌裝系統(tǒng)20’的本地控制單元23上，以接收與相應(yīng)的檢測(cè)信號(hào)Sd相關(guān)的脈沖數(shù)Np，并且此外耦合到基準(zhǔn)質(zhì)量流量計(jì)60上，以接收與基準(zhǔn)檢測(cè)信號(hào)Sref相關(guān)的基準(zhǔn)脈沖數(shù)Npref。
[0084]中央控制單元22控制灌裝系統(tǒng)20’的運(yùn)行，以執(zhí)行校準(zhǔn)程序。
[0085]還參照?qǐng)D7的流程圖，該校準(zhǔn)程序設(shè)想，對(duì)于灌裝機(jī)10的單獨(dú)被考慮用于校準(zhǔn)的每個(gè)灌裝系統(tǒng)20’而言，第一步驟70，其中開(kāi)啟所考慮的灌裝系統(tǒng)20’的灌裝閥31，而所有其他灌裝系統(tǒng)20’的灌裝閥31’保持關(guān)閉；相應(yīng)地，基準(zhǔn)質(zhì)量流量計(jì)60和所考慮的灌裝系統(tǒng)20’的旋渦流量計(jì)I檢測(cè)灌裝產(chǎn)品的相同校準(zhǔn)流速。
[0086]接下來(lái)，步驟72，實(shí)施第一等待時(shí)間，例如10秒，以便允許流速穩(wěn)定化。
[0087]此后，在步驟73，與基準(zhǔn)質(zhì)量流量計(jì)60和旋禍流量計(jì)I相關(guān)的脈沖計(jì)數(shù)器被復(fù)位。
[0088]然后，在步驟74實(shí)施第二等待時(shí)間。
[0089]因?yàn)榛鶞?zhǔn)質(zhì)量流量計(jì)60和旋渦流量計(jì)I的體積計(jì)數(shù)器不同步，所以計(jì)數(shù)器值具有內(nèi)在誤差，例如為+/_1。需要第二等待時(shí)間，例如20s，以盡可能減少這樣的同步誤差，并因此減少比例系數(shù)Kf校準(zhǔn)中隨之而來(lái)的誤差。特別是，考慮到越短的時(shí)間可能會(huì)產(chǎn)生越大的誤差，而較長(zhǎng)的等待時(shí)間可能會(huì)造成時(shí)間和產(chǎn)品的浪費(fèi)，因而適當(dāng)?shù)剡x擇第二等待時(shí)間。
[0090]然后，步驟76，中央控制單元22基本上同時(shí)讀取基準(zhǔn)質(zhì)量流量計(jì)60和旋渦流量計(jì)I的體積計(jì)數(shù)器以及相關(guān)的脈沖數(shù)Npref、NP(即對(duì)應(yīng)于相同的校準(zhǔn)流速)。
[0091]步驟77，中央控制單元22由此使用下面的表達(dá)式計(jì)算與針對(duì)所考慮的旋渦流量計(jì)I的校準(zhǔn)流速Fr’相關(guān)的比例系數(shù)Kf的校準(zhǔn)值Kf ’:
[0092]Kf ’ —Vref/Np
[0093]其中Vref為基于由基準(zhǔn)質(zhì)量流量計(jì)60所檢測(cè)到的脈沖數(shù)Npref計(jì)算(以已知方式)的廣品體積。
[0094]步驟78，中央控制單元22然后將校準(zhǔn)值(特別地，比例系數(shù)Kf’和流速Fr ’的校準(zhǔn)值，以及相關(guān)的校準(zhǔn)溫度T)存儲(chǔ)在本地控制單元23的非易失性存儲(chǔ)器43中。
[0095]如之前所討論的，在校準(zhǔn)流速下比例系數(shù)Kf的校準(zhǔn)值的知識(shí)將允許本地控制單元23正確地在灌裝系統(tǒng)20’的運(yùn)行過(guò)程中評(píng)估非線(xiàn)性函數(shù)f (通過(guò)選擇與已知的運(yùn)行點(diǎn)相關(guān)的相應(yīng)的曲線(xiàn)和偏移)。
[0096]對(duì)于灌裝機(jī)10的所有剩余灌裝系統(tǒng)20’而言，隨后迭代地重復(fù)校準(zhǔn)過(guò)程(過(guò)程因而返回到步驟70)以便校準(zhǔn)對(duì)應(yīng)的旋渦流量計(jì)I。
[0097]通過(guò)前面的描述，所描述的解決方案允許實(shí)現(xiàn)的優(yōu)點(diǎn)清楚可見(jiàn)。
[0098]實(shí)際上，所討論的解決方案對(duì)灌裝容器的灌裝水平提供了更可靠的和準(zhǔn)確的控制，這要?dú)w功于對(duì)集成在各灌裝裝置的本地控制單元中的電子處理模塊中旋渦流量計(jì)的輸出實(shí)施的校準(zhǔn)、補(bǔ)償和校準(zhǔn)程序。
[0099]這些處理運(yùn)行在灌裝運(yùn)行過(guò)程中被方便實(shí)時(shí)地執(zhí)行，以便及時(shí)盡可能減少任何誤差。
[0100]特別是，本發(fā)明
【申請(qǐng)人】已經(jīng)認(rèn)識(shí)到，將用于旋渦流量計(jì)輸出的補(bǔ)償和校準(zhǔn)的處理電子器件集成在本地控制單元中，即在相同流量計(jì)的外部并與其獨(dú)立(與集成在相同傳感器中相反)，具有多種優(yōu)點(diǎn)，其中有:
[0101]-最快響應(yīng):進(jìn)入本地控制單元23內(nèi)，比例系數(shù)Kf的計(jì)算可以更頻繁地(例如，每50ms)進(jìn)行，并且，此外，體積計(jì)數(shù)器計(jì)算可以每一個(gè)旋渦脈沖更新(在這方面，對(duì)原始旋渦脈沖計(jì)數(shù)是計(jì)算體積和流速的最快方式)；
[0102]-濾波操作可以根據(jù)由相同的本地控制單元23控制的不同灌裝處理階段而被動(dòng)態(tài)地優(yōu)化；
[0103]-可以使用由灌裝系統(tǒng)20’的各個(gè)本地控制單元23讀取的單個(gè)溫度傳感器(檢測(cè)運(yùn)行溫度所要求的，補(bǔ)償程序所需要的)，而不是多個(gè)傳感器，每個(gè)集成在相應(yīng)的流量計(jì)中，從而降低了成本和復(fù)雜性；
[0104]-可以經(jīng)受住更高的運(yùn)行溫度(這是重要的，例如對(duì)于灌裝機(jī)10中的CIP(就地清洗)運(yùn)行階段而言)；
[0105]-可以降低旋渦流量計(jì)的成本(因?yàn)椴恍枰幚黼娮悠骷?，并且在外部在本地控制單?2內(nèi)進(jìn)行將電脈沖轉(zhuǎn)換成流體體積所需要的所有處理)。
[0106]最后，清楚的是修改和變化可以應(yīng)用于所述和所示出的解決方案，而不脫離所附權(quán)利要求的范圍。
[0107]特別是，再次強(qiáng)調(diào)的是，發(fā)現(xiàn)本發(fā)明的解決方案有利地應(yīng)用在包括至少一個(gè)灌裝系統(tǒng)的任何灌裝機(jī)中，設(shè)想利用旋渦流量計(jì)控制供給到容器中的可灌注產(chǎn)品的水平。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種用于向容器(12)灌裝可灌注產(chǎn)品的灌裝系統(tǒng)(20’)，其包括: -在使用中灌裝有所述可灌注產(chǎn)品的罐(30); -包括具有控制模塊(40)的本地控制單元(23)的至少一個(gè)灌裝裝置(20)，所述控制模塊(40)被配置為選擇性地允許向所述容器(12)灌裝所述可灌注產(chǎn)品； -插入在所述罐(30)和所述灌裝裝置(20)之間的至少一個(gè)管道(32);和 -至少一個(gè)旋渦流量計(jì)(I)，其沿所述管道(32)插入并產(chǎn)生作為所述可灌注產(chǎn)品沿所述管道(32)的流速(Fr)的函數(shù)的脈沖串檢測(cè)信號(hào)(Sd)， 其特征在于，所述灌裝裝置(20)的所述本地控制單元(23)包括處理模塊(42)，所述處理模塊(42)被配置為處理來(lái)自相應(yīng)的所述旋渦流量計(jì)(I)的所述脈沖串檢測(cè)信號(hào)(Sd)以測(cè)定進(jìn)入所述容器(12)的作為所述檢測(cè)信號(hào)(Sd)的脈沖數(shù)(Np)的函數(shù)的所述可灌注產(chǎn)品的量。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述處理模塊(42)被配置為通過(guò)給定時(shí)間間隔內(nèi)所述檢測(cè)信號(hào)(Sd)的脈沖數(shù)(Np)乘以比例系數(shù)(Kf)來(lái)計(jì)算所述給定時(shí)間間隔內(nèi)所述可灌注產(chǎn)品的體積(V);其中所述處理模塊(42)被配置為基于所述流速(Fr)的非線(xiàn)性函數(shù)(f)實(shí)時(shí)計(jì)算比例系數(shù)(Kf)的值。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其中所述處理模塊(42)包括被配置為基于所述檢測(cè)信號(hào)(Sd)確定所述給定時(shí)間間隔內(nèi)的所述流速(Fr)的值的第一計(jì)算階段(52a)，和被配置為將非線(xiàn)性函數(shù)(f)應(yīng)用于所計(jì)算的流速(Fr)和所檢測(cè)的運(yùn)行溫度(T)而計(jì)算所述比例系數(shù)(Kf)的值的第二計(jì)算階段(52b)。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其中所述本地控制單元(23)包括能操作地耦合在所述處理模塊(42)上的非易失性存儲(chǔ)器(43);其中所述處理模塊(42)的所述第二計(jì)算階段(52b)被配置為從所述非易失性存儲(chǔ)器(43)檢索與用于計(jì)算所述比例系數(shù)(Kf)的所述非線(xiàn)性函數(shù)(f)的曲線(xiàn)圖有關(guān)的信息。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其中所述處理模塊(42)的所述第二計(jì)算階段(52b)被進(jìn)一步配置為從所述非易失性存儲(chǔ)器(43)檢索用于非線(xiàn)性函數(shù)(f)的校準(zhǔn)點(diǎn)(P)，其包括在校準(zhǔn)程序中獲得的用于校準(zhǔn)流速(Fr’)的比例系數(shù)(Kf)的校準(zhǔn)值(Kf’)。6.根據(jù)權(quán)利要求2-5中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其中所述處理模塊(42)進(jìn)一步包括脈沖計(jì)數(shù)器(54)，其被配置為計(jì)算在所述給定時(shí)間間隔內(nèi)所述檢測(cè)信號(hào)(Sd)的脈沖數(shù)(NP)。7.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其中所述處理模塊(42)進(jìn)一步包括濾波階段(50)，其被配置為，如果在給定脈沖的上升沿和下降沿之間或者在兩個(gè)連續(xù)脈沖的下降沿和上升沿之間的間隔大于/小于給定閾值時(shí)間，則丟棄所述檢測(cè)信號(hào)(Sd)中的一個(gè)或更多個(gè)脈沖。8.—種灌裝機(jī)(10)，其包括: -根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的多個(gè)灌裝系統(tǒng)(20’)； -繞軸(V)旋轉(zhuǎn)并運(yùn)載所述灌裝裝置(20)的輸送機(jī)(14)，所述罐(30)被布置在所述輸送機(jī)(14)的外部或內(nèi)部;和 -中央控制單元(22)，其能操作地耦合在所述灌裝系統(tǒng)(20’)的本地控制單元(23)上以便控制其灌裝操作。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的灌裝機(jī)，其包括基準(zhǔn)流量計(jì)(60)，所述基準(zhǔn)流量計(jì)(60)沿選擇性地耦合在所述灌裝系統(tǒng)(20’)的相應(yīng)管道(32)上的產(chǎn)品供給管(62)被布置在所述罐(30)的下游;其中所述中央控制單元(22)能操作地耦合在所述灌裝系統(tǒng)(20’)的本地控制單元(23)上，以接收與由相應(yīng)的旋渦流量計(jì)(I)產(chǎn)生的檢測(cè)信號(hào)(Sd)相關(guān)的相應(yīng)的脈沖數(shù)(Np)，以及另外耦合在基準(zhǔn)流量計(jì)(60)上，以接收與相關(guān)的基準(zhǔn)檢測(cè)信號(hào)(Sref)相關(guān)的基準(zhǔn)脈沖數(shù)(Npre3f);所述中央控制單元(22)被配置為，當(dāng)相應(yīng)的管道(32)耦合在所述產(chǎn)品供給管(62)上以使相同基準(zhǔn)流速的所述可灌注產(chǎn)品流過(guò)所述旋渦流量計(jì)(I)和基準(zhǔn)流量計(jì)(60)時(shí)，基于相應(yīng)的脈沖數(shù)(Np)和基準(zhǔn)脈沖數(shù)(Npref)實(shí)施校準(zhǔn)程序以確定每個(gè)旋渦流量計(jì)(I)的相應(yīng)的校準(zhǔn)參數(shù)。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的灌裝機(jī)，其中所述處理模塊(42)被配置為通過(guò)給定時(shí)間間隔內(nèi)所述檢測(cè)信號(hào)(Sd)的脈沖數(shù)(Np)乘以比例系數(shù)(Kf)來(lái)計(jì)算所述給定時(shí)間間隔內(nèi)所述可灌注產(chǎn)品的所述體積(V);并且所述處理模塊(42)被配置為根據(jù)所述可灌注產(chǎn)品的所述流速(Fr)和運(yùn)行溫度(T)的非線(xiàn)性函數(shù)⑴計(jì)算比例系數(shù)(Kf)的值;其中所述校準(zhǔn)參數(shù)是用于非線(xiàn)性函數(shù)(f)的校準(zhǔn)點(diǎn)(P)，其包括在所述校準(zhǔn)程序中獲得的已知基準(zhǔn)流速(Fr’)下所述比例系數(shù)(Kf)的已知值(Kf’)。11.根據(jù)權(quán)利要求9或10所述的灌裝機(jī)，其中所述本地控制單元(23)進(jìn)一步包括能操作地耦合在所述處理模塊(42)上的非易失性存儲(chǔ)器(43)，并且所述中央控制單元(22)被配置為將相應(yīng)的所述校準(zhǔn)參數(shù)存儲(chǔ)在所述非易失性存儲(chǔ)器(43)中。12.—種用于向容器(12)灌裝可灌注產(chǎn)品的方法，其包括以下步驟: -通過(guò)灌裝裝置(20)向所述容器(12)灌裝所述可灌注產(chǎn)品，所述灌裝裝置(20)包括具有控制模塊(40)的本地控制單元(23)，所述控制模塊(40)被配置為選擇性地允許向所述容器(12)灌裝所述可灌注產(chǎn)品； -通過(guò)管道(32)將罐(30)中所含的所述可灌注產(chǎn)品供給到所述灌裝裝置(20)，其中所述灌裝步驟包括通過(guò)沿所述管道(32)插入并產(chǎn)生作為所述可灌注產(chǎn)品沿所述管道(32)的流速(Fr)的函數(shù)的脈沖串檢測(cè)信號(hào)(Sd)的旋渦流量計(jì)(I)測(cè)量所述可灌注產(chǎn)品的流速， 其特征在于，通過(guò)所述灌裝裝置(20)的本地控制單元(23)處理所述檢測(cè)信號(hào)(Sd)以確定進(jìn)入所述容器(12)內(nèi)的作為所述檢測(cè)信號(hào)(Sd)的脈沖數(shù)(Np)的函數(shù)的所述可灌注產(chǎn)品的量。13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中基準(zhǔn)流量計(jì)(60)沿選擇性地耦合在所述灌裝裝置(20)的所述管道(32)上的產(chǎn)品供給管(62)被布置在所述罐(30)的下游;其進(jìn)一步包括，通過(guò)所述中央控制單元(22): -接收與來(lái)自所述灌裝裝置(20)的所述本地控制單元(23)的所述檢測(cè)信號(hào)(Sd)相關(guān)的所述脈沖數(shù)(Np)以及另外與來(lái)自所述基準(zhǔn)流量計(jì)(60)的相關(guān)基準(zhǔn)檢測(cè)信號(hào)(Srrf)相關(guān)的基準(zhǔn)脈沖數(shù)(Npref);以及 -當(dāng)所述管道(32)耦合在所述產(chǎn)品供給管(62)上使得相同基準(zhǔn)流速的所述可灌注產(chǎn)品流過(guò)所述旋渦流量計(jì)(I)和基準(zhǔn)流量計(jì)(60)時(shí)，基于所述脈沖數(shù)(Np)和所述脈沖基準(zhǔn)數(shù)(Nprrf)實(shí)施用于確定所述旋渦流量計(jì)(I)的校準(zhǔn)參數(shù)的校準(zhǔn)程序。14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中通過(guò)所述本地控制單元(23)處理包括通過(guò)給定時(shí)間間隔內(nèi)所述檢測(cè)信號(hào)(Sd)的脈沖數(shù)(Np)乘以比例系數(shù)(Kf)來(lái)計(jì)算給定時(shí)間間隔內(nèi)所述可灌注產(chǎn)品的體積(V);并且根據(jù)所述可灌注產(chǎn)品的所述流速(Fr)和運(yùn)行溫度(T)的非線(xiàn)性函數(shù)(f)計(jì)算所述比例系數(shù)(Kf)的值;其中所述校準(zhǔn)參數(shù)是用于所述非線(xiàn)性函數(shù)(f)的校準(zhǔn)點(diǎn)(P)，其包括在所述校準(zhǔn)程序中獲得的已知基準(zhǔn)流速(Fr’)下所述比例系數(shù)(Kf)的已知值(Kf，)。15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中所述本地控制單元(23)進(jìn)一步包括非易失性存儲(chǔ)器(43);進(jìn)一步包括通過(guò)所述中央控制單元(22)，將所述校準(zhǔn)參數(shù)存儲(chǔ)在所述非易失性存儲(chǔ)器(43)中。
【文檔編號(hào)】B67C3/20GK106044683SQ201610037634
【公開(kāi)日】2016年10月26日
【申請(qǐng)日】2016年1月20日 公開(kāi)號(hào)201610037634.3, CN 106044683 A, CN 106044683A, CN 201610037634, CN-A-106044683, CN106044683 A, CN106044683A, CN201610037634, CN201610037634.3
【發(fā)明人】斯特凡諾·德埃里克, 恩里科·科池
【申請(qǐng)人】西得樂(lè)股份公司