用于确定填充产品贮存器中的填充产品的填充水平的装置的制作方法

本发明涉及一种用于确定填充产品灌装设备、例如用于将饮料灌装到容器中的饮料灌装设备的填充产品贮存器中的填充产品的填充水平的装置。用于确定填充水平的装置可以设置在饮料灌装设备中，例如设置在以进料罐、进给罐或用于在填充产品流入到待填充容器中之前预先计量该填充产品的填充产品计量室的形式的填充产品贮存器中。

背景技术：

为了确定饮料灌装设备的填充产品贮存器中的填充产品的填充水平，已知例如通过电容式探针确定填充产品贮存器中的填充水平，利用该电容式探针可以几乎连续地确定相应的填充产品水平。然而，为了可以利用电容式探针精确地确定填充产品水平，精确了解相应填充产品的特性以及尤其是了解相应填充产品的介电常数或相对介电常数是至关重要的。只有精确了解相应填充产品的特性，才能进行填充高度的准确确定。这尤其是在糊状或高粘性产品的情况下或者在包括固体块、例如以果汁中的小果块或果浆形式的固体块的填充产品中尤其难以实现。

此外，已知例如通过电阻式探针确定填充高度。尤其地，在借助喷涂方法和喷射方法对相应的装置进行清洁时，此时会在清洁期间发生探针短路，这则会导致后续测量过程中的不精确。

此外，已知借助自由辐射或引导微波传感器或雷达探针执行填充水平的测量。该技术需要自由场，使得由相应辐射器发射的微波必须通过大致均匀的气体区域入射到待测量的相应液面上，以便实现精确测量。因此，不能够在相应容器的底部进行安装，并且不能够在其中存在大比例喷雾的清洁过程中可靠地进行测量。

此外，在现有技术中通常已知借助浮体来确定液体的相应填充水平，该浮体部分地浸入到待测量的相应液体中。例如，从ep0604670a1已知一种用于测量容器中液体介质水平的装置，其中浸入到液体中的浮体的浮力被传递到耦合杆，该耦合杆的弯曲被测量。从耦合杆的水平相关的弯曲，可以确定相应的填充水平。

根据现有技术的这些装置不适用于灌装装置，尤其是设定了高卫生要求的饮料灌装装置，因为由于多件式构成而不能提供卫生设计。

技术实现要素：

从已知的现有技术出发，本发明的目的是提供一种适合于在食品工业中应用的用于确定填充产品的填充水平的替代装置。

该目的是通过一种具有权利要求1的特征的用于确定填充产品贮存器中的填充产品的填充水平的装置来达到的。有利的改进方案从从属权利要求以及本说明书和附图中得出。

因此，提出了一种用于确定填充产品灌装设备的填充产品贮存器、优选为饮料灌装设备中的饮料贮存器中的填充产品的填充水平的装置，其包括布置在所述填充产品贮存器中的用于浸入到所述填充产品中的浸入体和与所述浸入体连接的用于确定作用在所述浸入体上的重力的测力单元。根据本发明，所述浸入体完全由实心材料构成。

测力单元优选地构成为称重单元，从而可以在任何时间点以简单的方式确定作用在浸入体上的重力。在构成为纯测力单元时，需要相应的评估，借助该评估可以确定作用在浸入体上的重力。

由于浸入体完全由实心材料构成，因而浸入体可以使用特别卫生的设计来构成，因为尤其是在浸入体中不存在死区。因此，实现该装置的卫生设计，该卫生设计允许在食品工业中使用。此外，由于不存在死区，因而可以获得fda或ehedg许可，因此该装置也可用于药品的灌装。

换句话说，该装置可以通过实心材料浸入体而设计成在卫生上完全无害。

由测力单元确定的作用在浸入体上的重力在此理解为由浸入体施加在测力单元上的重力。在真空中，重力等于浸入体的重量。然而，在介质中，根据阿基米德原理，重力对应于浸没体的重量减去所排出介质的浮力。因此，测力单元仅测量浸入体的减少浮力后的重力。

优选地，浸入体可以完全由不锈钢或食品级塑料构成，以便也从材料方面支持浸入体的卫生设计。

浸入体自身可以优选地具有卫生设计，并且特别优选地具有光滑和/或倒圆和/或凸形表面。通过浸入体的这种设计，可以避免填充产品量或异物积聚或堆积在浸没体上并且以这种方式形成细菌的滋生地。通过所提出的浸入体的设计，该装置可在清洁、消毒和/或灭菌过程中可靠地处理，并且分别使用的清洁或消毒介质在完成清洁或消毒过程之后又被完全除去。

此外，通过将由实心材料制成的浮体与测力单元组合使用，可以提供一种用于确定填充水平的装置，该装置完全不依赖于相应填充产品的相对介电常数或介电常数或相对介电常数或介电常数的变化实现相应填充水平的可靠测量。

优选地，测力单元以流体密封的方式封装并且可浸入到填充产品中。通过这种方式，该装置可以完全收纳在填充产品贮存器中，从而可以容易地根据填充产品贮存器内的相应几何条件来进行该装置的定位。因此，不必考虑填充产品贮存器外部的几何条件，从而产生简单的设备结构。相反，可以在填充产品贮存器内进行任意定位。

此外，通过这种方式，可以实现用于确定填充水平的装置的非常灵活的安装，其中，例如，浸入体可以与测力单元一起布置在填充产品贮存器内，并且可以与浸入体一起部分地或完全地由填充产品充满或冲洗。

以这种方式，还能够提供这样一种特别卫生的设计，即，不需要用于测力单元的单独室。在一个优选构成中，也不需要对限定填充产品贮存器的壁进行穿孔。相反，测力单元可以与浸入体一起收纳在相应的填充产品贮存器中并且以这种方式与填充产品贮存器及其余部件一起经受饮料灌装设备的清洁过程和消毒过程。

在一个替代构成中，测力单元通过限定填充产品贮存器的壁的穿孔与环境流体连通，使得测力单元中存在的容腔与环境流体连通，因此该装置符合压力设备准则。该穿孔可以以毛细管的形式构成。

通过将相应的填充产品贮存器从未填充状态填充到浸入体完全浸入到相应填充产品中，可以进行该装置的校准，而无须明确知道相应填充产品的确切属性，例如密度。仅从浸入体的几何形状就可以以这种方式精确确定浸入体在连续浸入到填充产品中时的行为。评估装置优选地设置成以这种方式执行校准。

如果已知填充产品的密度，则还可以针对空气进行该装置的校准，也就是说在填充产品贮存器未填充时。在这里，首先在没有填充产品的作用下测量作用在浸入体上的重力，并由此可以基于对浸入体的几何形状的精确了解，从作用在填充体上的重力的相应减小来确定填充水平。对于大量类似的填充产品，填充产品的密度可以被认为是类似水的。评估装置优选地设置成以这种方式执行校准。

浸入体优选地刚性连接到测力单元，并且浸入体特别优选地通过刚性杆与测力单元连接。因此，测力单元可以连接到相应的填充产品贮存器的侧壁或者甚至连接到相应的填充产品贮存器的底部，并且仍然可以实现浸入体的期望取向。换句话说，可以规定的是，测力单元和浸入体布置在填充产品贮存器的底部，测力单元相应地在存在填充产品时存在于填充产品中，并且浸入体延伸到填充产品贮存器中。

特别优选地，刚性杆将浸入体保持在预定取向上，并且浸入体优选地至少部分地、特别优选地完全保持在测力单元上方。

通过这种方式，可以构成填充产品贮存器的特别紧凑的设计，因为用于确定填充水平的装置可以布置在贮存器内或计量室内，并且因此可以避开贮存器或室处的外围传感器和测量装置。

优选地，设置有评估装置，所述评估装置基于由测力单元确定的重力确定填充水平信号。

特别优选地，评估装置设置成将用于确定测力单元和/或填充产品的温度的温度传感器的数据、和/或用于确定在填充产品贮存器中的填充产品上方施加的压力的压力传感器的数据包含到填充水平信号的确定中。以这种方式可以更准确地确定填充水平信号。

进一步优选地，评估装置设置成基于满传感器的信号、和/或基于空传感器的信号校准填充水平信号，所述满传感器的信号确定浸入体是否完全浸入到填充产品中，所述空传感器的信号确定浸入体是否未浸入到填充产品中。

因此，例如，可以基于在相应贮存器中测量的压力条件实现所测量的称重信号的补偿或者通过温度探针实现温度补偿。评估装置相应地向上级装置如此远程地发送测量信号，优选为温度补偿的和/或压力补偿的测量信号，使得上级控制器正确地接收填充水平并且可以在此基础上控制填充产品灌装设备。

优选地，存在另外的传感器，该另外的传感器确定浸入体的完全浸入的达到或超过，以便以这种方式在空平衡和满平衡时向评估装置提供相应的“满”，以允许以这种方式通过简单的空/满平衡来实现对用于确定填充水平的装置的校准。用于确定浸入体的完全浸没的相应传感器可以设置在填充产品贮存器的内壁上或填充产品计量室上，或者设置在浸入体的相应上侧上和/或设置在浸入体与测力单元的连接部上，例如设置在刚性杆上，该刚性杆将测力单元与浸入体连接。以这种方式，可以提供一种用于确定填充水平的紧凑装置，该装置还允许不依赖于相应的填充产品来校准该装置，并且基于校准数据，借助评估单元，总是且不依赖于相应填充产品，向上级控制器提供温度补偿过的、压力补偿过的且填充产品属性补偿过的测量数据。换句话说，可以以这种方式提供准确的测量结果。

附图说明

通过以下对附图的描述更详细地说明本发明的优选的其他实施方式。

在附图中：

图1示出了填充产品灌装装置的填充产品贮存器的示意性剖视图，其中设置有用于确定填充产品的填充水平高度的装置，其测力单元连接到填充产品贮存器的侧壁；

图2示出了填充产品灌装装置的另一填充产品贮存器的示意性剖视图，其中设置有用于确定填充产品的填充水平高度的装置，其测力单元连接到填充产品贮存器的侧壁；

图3示出了填充产品灌装装置的填充产品贮存器的示意性剖视图，其中设置有用于确定填充产品的填充水平高度的装置，其测力单元布置在填充产品贮存器的侧壁，使得其浸入体从底部进入到填充产品贮存器中；

图4示出了填充产品灌装装置的填充产品贮存器的另一示意性剖视图，其中设置有用于确定填充产品的填充水平高度的装置，其测力单元布置在填充产品贮存器的盖上，使得浸入体从盖向下延伸到填充产品贮存器中；以及

图5示出了填充产品填充装置的填充产品贮存器的另一示意性剖视图，其中设置有用于确定填充产品的填充水平高度的装置，其测力单元布置在填充产品贮存器的侧壁上，其中，测力单元居中地与浸入体连接。

具体实施方式

以下，参照附图描述优选实施例。在这里，不同附图中的相同、相似或等同的元件附有相同的附图标记，并且部分地省略这些元件的重复描述以避免冗余。

在图1中示出了填充产品贮存器2的示意性且示例性的剖视图，其中布置有用于确定这里未示出的填充产品的填充水平的装置1。填充产品贮存器2可以例如是填充产品灌装设备的进料罐，其中填充产品在被供给到相应的填充阀之前临时存储以填充待填充容器。填充产品贮存器2也可以是填充产品灌装设备中的附设的填充产品箱。此外，填充产品贮存器2还可以以填充产品计量室的形式设置在填充产品灌装设备中，其中，在填充产品计量室中首先测量待填充到待填充容器中的填充产品的量，以便然后通常无需进一步调节直接导入到待填充容器中。然而，填充产品贮存器2还可以承担此处未提及的另外功能，其中了解填充产品贮存器2中的填充产品的填充水平是重要的。

收纳在填充产品贮存器2中的用于确定填充水平的装置1包括测力单元3，该测力单元3与浸入体4如此连接，使得测力单元3可以确定作用在浸入体4上的重力。

本测量原理基于阿基米德原理并且考虑到，浸入体4一旦其浸入到填充产品中就经受浮力。因此，可以基于从浸入体4作用到测力单元3上的重力确定浸入体4的浸入深度并且以这种方式推断填充产品贮存器2中的填充产品的填充水平。

为此，对于可能的第一步骤，首先测量不存在于填充产品中的浸入体4、即存在于空气中的浸入体4的作用在测力单元3上的重力。以这种方式确定的重力对应于浸入体4下方的填充水平，使得浸入体4不与填充产品接触。随着填充产品的填充水平增加，浸入体4逐渐浸入到填充产品中，使得由于浸入体4的浮力而产生作用在测力单元3上的重力的变化。由于作用在浸入体4上的重力的变化，通过使填充产品流入到填充产品贮存器2中可以相应地推断填充高度。

在这里，为了精确校准，需要知道填充产品的密度，以便基于浸入体4的几何形状和由测力单元3检测到的重力的减少来推断浸入体4的浸入深度。

然而，在没有精确了解填充产品的密度的情况下，还能够这样进行校准，即，首先测量浸入体4在空气中作用在测力单元3上的重力，然后测量完全浸入的浸入体4的重力。根据对这两个值的了解以及对浸入体4的几何形状的精确了解，还应相应地进行精确校准。然后，可以根据通过测力单元3确定的重力的变化相应地精确推断填充产品贮存器2中的填充水平。

为了保证卫生设计并以这种方式设置用于确定饮料灌装设备中或其它灌装食品或药品的填充产品灌装设备中的填充水平的装置1的使用，总体积的浸入体完全由实心材料构成。

因此，实心材料浸入体4根本没有其中卫生有害物质可能会积聚的死区。浸入体4通过由实心材料构成而相应地可构成为卫生完美，因为不会产生死区。另外，由于不存在死区，也可以避免浸入体不符合压力设备准则的规定。此外，通过构成卫生设计并且尤其是通过如此构成浸入体4的外表面，使得该外表面光滑且无底切地实施且优选是凸出的，可以实现的是，液体和细菌不会沉积在其上。这些材料也可以借助清洁方法容易地清洁，从而可以提供卫生完美的装置1。

在图1所示的实施例中，填充产品贮存器具有侧壁20和底部22。通过连接杆5与浸入体4刚性连接的测力单元3连接到填充产品贮存器2的侧壁20。

在测力元件3中优选地设置有评估装置30，借助该评估装置30可以至少如下执行由测力元件3确定的数据的评估，即，可以将这些数据传送到上级控制单元。

特别优选地，评估装置30如此构成，使得其可以不仅执行空平衡，而且执行满平衡。

为此，优选地设置有满传感器60，该满传感器60可以例如以电阻传感器的形式构成，该电阻传感器布置在浸入体4的上部区域中，并且借助该电阻传感器可以确定填充产品是否存在于浸入体4的上部区域中。换句话说，可以借助满传感器60确定浸入体4是否完全覆盖有填充产品，或者浸入体4的上部区域是否仍从填充产品显现出来。因此，评估装置30可以由于满传感器60而识别出浸入体4何时完全覆盖有填充产品并且以这种方式进行装置1的校准。

在一个特别优选的实施方式中还设置有空传感器62，该空传感器62设置在浸入体4的最下端部上，并且评估装置30可以借助该空传感器62确定浸没体4是否已浸入到填充产品中。

因此，可以这样执行装置1的校准，即，评估装置30确定作用在浸入体4上的重力从空传感器62告知浸入体4尚未浸入到填充产品中的状态变化到满传感器60告知浸入体4完全浸入到填充产品中的状态。存在于这些标记之间的重力曲线在精确了解浸入体4的几何形状时实现校准，从而以这种方式在不了解填充产品的介电常数的情况下或者在不了解填充产品的密度的情况下在任何时候都实现填充产品贮存器2内的填充水平的正确指示。

在另一步骤中，还可以借助该校准方法在评估装置30中确定相应填充产品的密度。

填充产品高度的精确确定自然仅在浸入体4的最下部分和浸入体4的最上部分之间实施，在该浸入体4的最下部分中浸入体4恰好未浸入到填充产品中，在该浸入体4的最上部分中浸入体4恰好覆盖有填充产品。在该区域中能够精确确定填充产品贮存器2内的填充水平。

优选地，此外，除了满传感器60和空传感器62之外还设置有压力传感器64，借助该压力传感器64可以确定作用在填充产品上方的压力，以便以这种方式在评估装置30内，在传输相应的压力值之后，针对作用在浸入体4上的空气压力或气体压力实现补偿，该空气压力或气体压力由压力传感器64确定。也就是说，作用在部分地浸没到填充产品中的浸入体4上的气体压力的波动同样可以导致作用在浸入体4上的重力的变化。通过提供压力传感器64，可以补偿这些效果，从而能够再次借助浸入体4精确确定填充水平。

此外，在测力单元3中例如设置有温度传感器66，借助该温度传感器66可以确定测力单元3的温度，以便以这种方式能够补偿由于借助填充产品引入温度或热能量或冷能量而引起的测力单元3的温度漂移。因此，评估装置30则可以将温度补偿过的且因此更准确的填充水平信号提供给上级控制单元。

只要浸入体4如此由实心材料构成，使得其重量大于从其排出的填充产品的重量，就也可以灵活地、例如通过线绳、皮带或绳索执行测力单元3和浸入体4之间的连接，从而当浸入体4完全由填充产品充满时，浸入体4则相应地也仍然可靠地挂在测力单元3上。

在图2中示出了用于确定填充产品贮存器2中的填充产品的填充水平的装置1的另一构成。测力单元3在此再次连接到填充产品贮存器2的侧壁20，然而浸入体4现在从测力单元3向上伸出。在填充产品完全到达浸入体4之前，测力单元3相应地完全由填充产品充满。

测力单元3在所示的实施方式中以流体密封的方式封装并且完全浸入到填充产品中。

通过流体密封的封装的并且可浸入到填充产品中的测力单元可以相应地实现装置1在相应的填充产品贮存器2内的任何布置。装置1的布置可以对应于填充产品灌装设备的相应几何条件来设计。

此外，有利的是，将浸入体4和测力单元3都布置在填充产品贮存器2内，因为以这种方式可以如下构成卫生设计，即，填充产品贮存器2经受的所有清洁和灭菌步骤也可以用于装置1及其所有部件的清洁和灭菌。由此可以实现的是，在实现特别卫生的设计的同时，实现填充产品贮存器内的填充水平的准确且可靠的测量。

在图3中示出了装置1的另一构成，其中进行测力单元3与填充产品贮存器2的底部22的连接。这也由此表明，可以实现装置1的几何上特别简单的且适合于和适配于相应条件的布置。在这种布置中，浸入体4向上伸入到填充产品贮存器2中。

在图4中，该布置使得测力单元3连接到填充产品贮存器2的盖24，并且浸入体4相应地挂入到填充产品贮存器2中。

在图5中示出了装置1的又一构成，其中在此在浸入体4的中间区域中执行测力单元3和浸入体4之间的连接。因此，浸入体4相对于垂直于浸入体4的主延伸方向的与测力单元3的连接向上和向下延伸大约相同长度，该连接例如再次通过刚性杆5来实现。

在本图中所示的用于确定填充产品的填充状态的装置的不同应用场合和应用例可以例如设置在填充产品贮存器中，这些填充产品贮存器作为箱设置在填充产品灌装设备中，设置在进料容器中，在浴槽中，例如用于填充产品设备中的封闭消毒，设置在填充产品填充器的中央罐中，也设置在填充产品填充器的管环容器或者环形罐中。

在适用的情况下，可以在不脱离本发明的范围的情况下将实施例中示出的所有单独特征相互组合和/或交换。

附图标记说明：

1用于确定填充产品的填充水平的装置

2填充产品贮存器

20侧壁

22底部

24盖

3测力单元

30评估装置

4浸入体

5杆

60满传感器

62空传感器

64压力传感器

66温度传感器