專利名稱：用于確定液體加注液位的測(cè)量探針的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于確定液體在容器、特別是瓶或罐中的加注液位的測(cè)量探針。
背景技術(shù)：
當(dāng)液體被注入容器中時(shí)，常在加注量精確時(shí)力求達(dá)到高加注速度。為使此達(dá)到，常 常在灌注期間使用測(cè)量探針來確定液體的加注液位。例如在飲料工業(yè)中，加注借助測(cè)量探針來劃分為兩個(gè)速度報(bào)告。首先，以高速度被 加注，直至達(dá)到預(yù)先定義的加注高度。在達(dá)到該加注高度之后，加注速度降低，且容器被用 較低的加注速度繼續(xù)加注。當(dāng)達(dá)到預(yù)先確定的第二加注高度時(shí)，加注結(jié)束。為保持加注時(shí)間盡可能少，加注高度必須盡可能精確地被確定。過早地切換到低 加注速度會(huì)有以下后果，即，要被加注的剩余體積相對(duì)較大，且由于切換至較低加注速度， 加注的總持續(xù)時(shí)間升高。過晚地切換到低加注速度，從而使得直到瓶頸處還以高加注速度 加注，可能導(dǎo)致慣性后續(xù)流出(Nachlauf)增加，且從而導(dǎo)致該瓶加注過滿。由現(xiàn)有技術(shù)公知的探針包括兩個(gè)通過絕緣體分隔開的電極。其中，兩個(gè)電極中處 于上方的那個(gè)通常與機(jī)器接地(Maschinenmasse)連接，而下方的第二電極具有和上方電 極不同的電位。對(duì)于這種測(cè)量探針這樣確定加注高度(在該加注高度處停止加注)，即，當(dāng)液體在 兩個(gè)電極之間建立起導(dǎo)電連接時(shí)，兩個(gè)電極之間的通過電流通過評(píng)估電子裝置確定。為使前述到較低加注速度的切換得以實(shí)現(xiàn)，下方電極的浸入點(diǎn)通過在下方電極和 機(jī)器接地之間經(jīng)過所謂產(chǎn)品罩(Produktschirm)的通過電流確定。當(dāng)產(chǎn)品在容器的加注時(shí) 因?yàn)槔鐪u旋器的使用在瓶?jī)?nèi)表面上流入到瓶中時(shí)，產(chǎn)品罩出現(xiàn)。在下方電極和機(jī)器接地之間經(jīng)過產(chǎn)品罩的該通過電流可以被評(píng)估電子裝置識(shí)別。 但該通過電流的振幅大大地小于產(chǎn)生于兩個(gè)電極之間經(jīng)過液體的通過電流的振幅。當(dāng)液體的導(dǎo)電性變化時(shí)，該波動(dòng)能負(fù)面地影響下方電極浸入液體的識(shí)別。這可導(dǎo) 致，要么過早，要么過晚地轉(zhuǎn)換至低加注速度，這會(huì)導(dǎo)致較長(zhǎng)的加注持續(xù)時(shí)間或容器被加注 過滿。

發(fā)明內(nèi)容
因此本發(fā)明的任務(wù)是，提供一種簡(jiǎn)單的測(cè)量探針，該測(cè)量探針使至少兩個(gè)不同加 注高度的精確測(cè)量成為可能。該任務(wù)可通過一種依據(jù)權(quán)利要求1的測(cè)量探針得到解決。依據(jù)本發(fā)明的用于確定液體在容器中、特別是在瓶或罐中的加注液位的測(cè)量探 針，包括至少三個(gè)互相電絕緣的、在測(cè)量探針的表面指向外部的電極，其中，該測(cè)量探針被 構(gòu)造為實(shí)心棒狀探針。通過三個(gè)電極的設(shè)置，第一加注液位可通過在第一對(duì)電極之間的通過電流確定， 且第二加注液位可通過在第二對(duì)電極之間的通過電流確定。因?yàn)榕c在電極和機(jī)器接地之間 經(jīng)過產(chǎn)品罩的通過電流相比，在測(cè)量探針的每?jī)蓚€(gè)電極之間的通過電流可被更好地確定，所以，該測(cè)量探針容許精確確定至少兩個(gè)加注高度。例如該測(cè)量探針可在液體注入容器中(例如瓶或罐中)時(shí)使用。然后，可將第一 或第二加注液位的達(dá)到配屬給加注的切換時(shí)間點(diǎn)或切斷時(shí)間點(diǎn)。由此，能夠達(dá)到優(yōu)化的注 入過程。在這種關(guān)系中實(shí)心表示該棒狀探針不是空心或管狀的。測(cè)量探針可以在某個(gè)方向具有較大的線性伸展，相較在垂直于該某個(gè)方向的方向 的線性伸展來說。測(cè)量探針在此具有最大的線性伸展的方向可被稱為測(cè)量探針的縱向或縱 軸ο測(cè)量探針原則上可被構(gòu)造為不同的幾何形狀。例如該測(cè)量探針可被構(gòu)造為圓柱形 的、圓錐形的或者部分圓柱和部分圓錐形的。指向外部的電極可被構(gòu)造為與測(cè)量探針的表面齊平，或在測(cè)量探針表面上的凸起 或凹陷。該指向外部的電極特別地可包括在表面暴露的電極表面。由此，其加注液位應(yīng)被 確定的液體能非間接地或者說直接地接觸到電極。該指向外部的電極特別地可被設(shè)置在電極的外側(cè)面區(qū)域中。然后，與外部元件的 導(dǎo)電接觸可通過測(cè)量探針的頂蓋面建立，例如與外部電源的導(dǎo)電接觸。該優(yōu)選的由不銹鋼制造的電極可通過以電絕緣材料構(gòu)成的絕緣層互相分隔開。優(yōu) 選地，該絕緣層由不導(dǎo)電的、耐化學(xué)腐蝕的合成材料制成，例如Halar (聚三氟氯乙烯)或 PEEK(聚醚醚酮)。該材料選擇導(dǎo)致了高機(jī)械強(qiáng)度以及對(duì)于侵入性的清潔或消毒劑的杰出 的抵抗力，如其被用于注入實(shí)踐。至少一個(gè)該電極和/或至少一個(gè)該絕緣層可借助薄膜技術(shù)被施加到測(cè)量探針上。 例如，至少一個(gè)該電極和/或至少一個(gè)該絕緣層可借助物理或化學(xué)的汽相沉積被施加到測(cè) 量探針上。至少兩個(gè)該電極可部分地設(shè)置在測(cè)量探針內(nèi)部，其中特別地，該最少兩個(gè)電極在 測(cè)量探針縱軸方向上在內(nèi)部的伸展大于其在表面的伸展。該至少兩個(gè)電極的內(nèi)部部分可在測(cè)量探針的上部具有暴露的、指向外部的表面。 在這種情況下，可從外部將預(yù)定的電位供應(yīng)到電極上。在測(cè)量探針的運(yùn)行中，至少兩個(gè)該電極可具有相互不同的電位。特別地，所有電極 可以具有相互不同的電位。特別地，一個(gè)該電極可被連接在機(jī)器接地上。該電極可在測(cè)量探針表面沿測(cè)量探針縱軸被相互間隔開地設(shè)置。通過電極在表面 上的間距，可測(cè)加注高度之間的差異能夠被確定。此外，本發(fā)明還提供了一種用于確定液體在容器中、特別是瓶或罐中的加注液位 的裝置，該裝置包括上述測(cè)量探針和用于確定在測(cè)量探針的兩個(gè)電極之間的通過電流的評(píng) 估元件。此外，該裝置還包括用于將測(cè)量探針，尤其是測(cè)量探針的電極，與評(píng)估元件和/或 外部電源連接的連接元件。該評(píng)估元件可特別地包括兩個(gè)輸入端，在測(cè)量探針的每對(duì)電極之間的通過電流可 通過該輸入端被確定。換句話說，評(píng)估元件可被以如下方式配置，S卩，它能確定在測(cè)量探針的每?jī)蓚€(gè)電極之間的電流。特別地，該評(píng)估元件可被以如下方式配置，即，它能確定在測(cè)量探針的第一對(duì) 電極之間的和在測(cè)量探針的第二對(duì)電極之間的電流。測(cè)量探針可具有一個(gè)或多個(gè)上面列舉的特征。該裝置可特別地包括外部電源，該電源特別地以如下方式構(gòu)造，S卩，在至少兩個(gè)該 電極上供應(yīng)相互不同的電壓。此外，本發(fā)明還提供用于確定液體在容器中、特別是瓶或罐中的加注液位的方法， 該方法包括以下步驟提供上述裝置；確定加注高度，包括確定在所提供的測(cè)量探針的第 一和第二電極之間的通過電流。此外，本發(fā)明還提供用于將液體注入容器、特別是瓶或罐中的方法，其中，包括上 述裝置的注入設(shè)備被提供，包括以下步驟以第一加注速度灌注容器；確定第一加注高度， 包括確定在所提供的測(cè)量探針的第一和第二電極之間的通過電流；當(dāng)達(dá)到第一加注高度 時(shí)，將加注速度改變?yōu)榈诙幼⑺俣?；確定第二加注高度，包括確定在所提供的測(cè)量探針的 第二和第三電極之間的通過電流；以及當(dāng)達(dá)到第二加注高度時(shí)，停止容器的灌注。通過第一和第二加注高度由所提供的測(cè)量探針的精確確定，該方法使液體的精確 的注入成為可能。特別地，第二加注速度可低于第一加注速度。特別地，上述方法的步驟可按給出的順序?qū)嵤?，也就是連續(xù)的步驟實(shí)施。此外，上述用于確定液體在容器中的加注液位的方法和/或上述用于將液體注入 到容器中的方法可包括以高頻交變信號(hào)加載或控制該測(cè)量探針。通過這種信號(hào)的使用，電 極上的離子沉積可被避免或至少被降低。因此電解效應(yīng)和由此伴隨的測(cè)量惡化可被避免或 至少被降低。在此特別是將高頻交變信號(hào)理解為具有高于1000Hz的頻率的交流電壓信號(hào)。例 如，該高頻交變信號(hào)可包括正弦信號(hào)或該高頻交變信號(hào)是正弦信號(hào)。換句話說，該交變信號(hào) 可以是正弦式的。該交變信號(hào)的頻率可以在1000Hz和1500Hz之間，特別是1250Hz。該高頻交變信號(hào)的振幅可依賴于交變信號(hào)的傳導(dǎo)性地被選擇，特別是自動(dòng)適配。 例如該振幅可處于200mV至IOOOmV的范圍內(nèi)。該高頻交變信號(hào)可借助電子模塊供應(yīng)到測(cè)量探針上。特別地，該電子模塊具有至 少兩個(gè)或至少三個(gè)輸出端，高頻交變信號(hào)可通過該輸出端供應(yīng)到測(cè)量探針上。在三個(gè)輸出 端的情況下，每個(gè)輸出端可分別與測(cè)量探針的一個(gè)，特別是不同的電極連接。該輸出端中的 一個(gè)，特別是那個(gè)在測(cè)量探針運(yùn)行中與測(cè)量探針的最上方電極連接的輸出端可以接地。然 后，該交變信號(hào)可通過另兩個(gè)輸出端供應(yīng)到測(cè)量探針上?？蛇x的，可以僅電子模塊的兩個(gè)輸出端與測(cè)量探針連接。在這種情況下，一個(gè)輸出 端和與其連接的測(cè)量探針電極可以接地，而該高頻交變信號(hào)通過第二個(gè)輸出端被供應(yīng)到測(cè) 量探針的另一與該第二個(gè)輸出端連接的電極上。在這種情況下，測(cè)量探針的第三電極可通 過電的電阻線路與第一和第二輸出部連接。可選的，測(cè)量探針的第三電極僅與電子模塊的 接地的輸出部連接，特別地，其中，該電極通過至少一個(gè)電阻與輸出部連接。電阻線路或該至少一個(gè)電阻可適配于注入液體的導(dǎo)電性。例如這可通過期望的液 體導(dǎo)電性的參數(shù)化產(chǎn)生。上述用于確定液體在容器中的加注液位的裝置可特別地包括此類用于高頻交變信號(hào)供應(yīng)到測(cè)量探針上的電子模塊。此外，本發(fā)明提供用于將液體注入容器、特別是瓶或罐中的注入裝置，該注入裝置 包括上述測(cè)量探針。


以下參照示例性附圖來解釋其它特征和優(yōu)點(diǎn)。其中圖1示出示例性的測(cè)量探針的截面；圖2示出示例性的測(cè)量探針在液體注入容器時(shí)的圖解；圖3示出用于在使用示例性的測(cè)量探針情況下將液體注入容器的示例性的系統(tǒng)；圖4至圖6示出用于給測(cè)量探針加載高頻交變信號(hào)的示例性的布線變動(dòng)方案。
具體實(shí)施例方式圖1示出示例性的測(cè)量探針100，該測(cè)量探針包括第一電極101、第二電極102和 第三電極103。這三個(gè)電極101、102、103通過絕緣層104互相電隔離。示例性的測(cè)量探針100是圓柱形的實(shí)心棒狀探針。圖1示出沿測(cè)量探針100縱軸 的截面。第一電極101和第二電極102被部分地設(shè)置在測(cè)量探針100內(nèi)部。這意味著，至少 一個(gè)絕緣層104處在第一電極101或第二電極102的一部分和測(cè)量探針100的表面之間。 沿該測(cè)量電極的縱軸，第一電極101和第二電極102在內(nèi)部比在測(cè)量探針表面具有更大的 線性伸展。沿測(cè)量探針的縱軸，電極101、102、103在測(cè)量探針的表面被相互間隔開地設(shè)置。 特別地，該三個(gè)電極101、102、103中的每個(gè)電極包括暴露的、指向外部的面。這些面沿著測(cè) 量探針100的縱軸被相互間隔開地設(shè)置。電極101、102、103被用不銹鋼1. 4404制造，且由固體材料被車削而成。位于末端 的電極101也可由與金屬線相應(yīng)的材料制成，方法是將該金屬線下端壓入陰模，由此它獲 得適合的倒圓的形狀。其次，用于電極102、103的簡(jiǎn)單制造方法是，將小不銹鋼片彎曲成相 應(yīng)成型管件，其中，該管件也可被相應(yīng)地鐓鍛或者壓入模子，以配合于絕緣層的幾何形狀。絕緣層104分別由Halar圓棒銑削而成。它被壓入預(yù)制的電極。同樣可行的是， 單個(gè)構(gòu)件被互相粘合，其中需留意的是，測(cè)量探針100的表面被平滑地構(gòu)造，且在構(gòu)件之間 沒有間隙保持開放，該間隙給表面的可清潔性造成困難。同樣可行的是，絕緣層104由可熱 成型的合成材料直接澆鑄或噴鑄在預(yù)制的電極101、102、103之間。垂直于探針縱軸，測(cè)量探針100具有小于被灌注的容器的通口的直徑。例如，為確 定在具有28mm通口的瓶中的加注水位，測(cè)量探針100具有最大為7mm的直徑。由此，測(cè)量 探針100相對(duì)于機(jī)械影響穩(wěn)定且不敏感，并相反能被非常簡(jiǎn)單地制造。圖2圖解了使用示例性的測(cè)量探針200用于在向瓶中注入液體時(shí)確定液體在瓶中 的加注液位。此外，示例性的測(cè)量探針200與加注元件連接，且至少部分地被置入待加注的 瓶中。該液體在使用旋流器情況下在瓶?jī)?nèi)表面上被導(dǎo)入瓶中。其中，在瓶?jī)?nèi)表面上存在所 謂的產(chǎn)品罩205。當(dāng)液體水位達(dá)到第一電極201時(shí)，可產(chǎn)生經(jīng)產(chǎn)品罩205至機(jī)器接地的通過電流。該通過電流可原則上被評(píng)估電子裝置識(shí)別和處理。由此，測(cè)量探針200到液體中的浸入點(diǎn)可 被確定。當(dāng)上升的液體水位達(dá)到第二電極202時(shí)，產(chǎn)生在第一電極201和第二電極202之 間的通過電流。該通過電流可在評(píng)估元件的輸入端被確定。其中，該通過電流大大地大于 經(jīng)過產(chǎn)品罩205實(shí)現(xiàn)的通過電流。因此，在液體導(dǎo)電性變化時(shí)該通過電流也可精確地被識(shí) 別。因此，第一加注高度的精確確定是可行的。為達(dá)到盡可能精確地加注瓶，可在達(dá)到第一 加注高度時(shí)降低加注速度。當(dāng)液體的水位達(dá)到第三電極203時(shí)，另一通過電流在第一或第二電極(201或202) 和第三電極203之間產(chǎn)生，該通過電流可在評(píng)估電子裝置的另一個(gè)輸入端上被確定。一旦 該通過電流被確定，瓶子可被停止灌注。由此，注入停止發(fā)生在較低的第二加注速度下，預(yù) 期的慣性后續(xù)流出小于當(dāng)以較高的第一加注速度加注至達(dá)到第二電極202處時(shí)的慣性后 續(xù)流出。通過示例性的測(cè)量探針200的使用，不僅在第一和第二加注速度之間的切換點(diǎn)， 而且停止加注的停止點(diǎn)均可被精確地確定。因而瓶子可被更精確且更有效率地加注。為了對(duì)通過在兩個(gè)電極之間的通過電流進(jìn)行加注高度確定相比較于通過流經(jīng)產(chǎn) 品罩的通過電流進(jìn)行確定的精確度進(jìn)行比較而實(shí)施下列試驗(yàn)。加注試驗(yàn)利用瓶和加注元件來實(shí)施。兩個(gè)分別具有十五次測(cè)量的測(cè)量序列被按順 序完成。對(duì)于第一測(cè)量序列，注入的切斷點(diǎn)根據(jù)通過兩個(gè)電極的完全短接來識(shí)別(與依據(jù) 本發(fā)明的測(cè)量探針的切換點(diǎn)相符)。對(duì)于第二測(cè)量序列，切斷點(diǎn)通過流經(jīng)產(chǎn)品罩的通過電流 來識(shí)別(與公知的雙電位探針的切換點(diǎn)相符)。在每次加注后頭部空間被測(cè)量，頭部空間即 瓶的在加注后空著的，也就是無液體的部分容積。下表示出該測(cè)量的結(jié)果
權(quán)利要求
1.用于確定液體在容器中、特別是在瓶或罐中的加注液位的測(cè)量探針(100;200)， 包括至少三個(gè)互相電絕緣的、在所述測(cè)量探針(100 ；200)的表面指向外部的電極(101 ； 102 ；103 ；201 ；202 ；203)，其中，所述測(cè)量探針(100 ；200)被構(gòu)造為實(shí)心棒狀探針。
2.按照權(quán)利要求1所述的測(cè)量探針(100；200)，其中，所述電極(101 ；102 ；103 ；201 ； 202 ；203)通過由電絕緣材料構(gòu)成的絕緣層(104 ；204)互相分隔開。
3.按照前述權(quán)利要求之一所述的測(cè)量探針(100；200)，其中，至少一個(gè)所述電極(101 ； 102 ；103 ；201 ；202 ；203)和/或至少一個(gè)所述絕緣層(104 ；204)借助薄膜技術(shù)被施加到所 述測(cè)量探針(100 ；200)上。
4.按照前述權(quán)利要求之一所述的測(cè)量探針(100；200)，其中，至少兩個(gè)所述電極(101 ；102；201 ；202)部分地被設(shè)置在所述測(cè)量探針(100 ；200)的內(nèi)部，其中特別地，至少兩個(gè)所 述電極(101 ；102 ；201 ；202)在所述測(cè)量電極(100 ；200)的縱軸方向上在所述內(nèi)部的伸展 大于在所述表面的。
5.按照前述權(quán)利要求之一所述的測(cè)量探針(100;200)，其中，所述電極(101；102；103；201 ；202 ；203)在所述測(cè)量探針(100 ；200)的表面沿著所述測(cè)量探針(100 ；200)的縱 軸相互間隔開地被設(shè)置。
6.用于確定液體在容器中、特別是在瓶或罐中的加注液位的裝置，包括 按照前述權(quán)利要求之一所述的測(cè)量探針(100 ；200)；用于確定在所述測(cè)量探針(100 ；200)的兩個(gè)所述電極(101 ；102 ；103 ；201 ；202 ；203) 之間的通過電流的評(píng)估元件。
7.按照權(quán)利要求6所述的裝置，其中，所述評(píng)估元件被以如下方式配置，即，所述評(píng)估 元件能確定所述測(cè)量探針(100 ；200)的每?jī)蓚€(gè)所述電極(101 ；102 ；103 ；201 ；202 ；203)之 間的電流。
8.用于將液體注入容器、特別是瓶或罐中的方法，其中，提供包括按照權(quán)利要求6或7 所述的裝置的注入設(shè)備，所述方法包括以下步驟以第一加注速度灌注所述容器；確定第一加注高度，包括確定在所提供的所述測(cè)量探針(100;200)的第一電極和第二 電極(101 ；102 ；103 ；201 ；202 ；203)之間的通過電流；在達(dá)到所述第一加注高度時(shí)，所述加注速度改變?yōu)榈诙幼⑺俣龋?確定第二加注高度，包括確定在所提供的所述測(cè)量探針(100;200)的第二電極和第三 電極(101 ；102 ；103 ；201 ；202 ；203)之間的通過電流；以及 在達(dá)到所述第二加注高度時(shí)，停止所述容器的灌注。
9.按照權(quán)利要求8所述的方法，其中，所述測(cè)量探針(100;200)的至少兩個(gè)所述電極 (101 ；102 ；103 ；201 ；202 ；203)具有互相不同的電位。
10.按照權(quán)利要求8或者9所述的方法，此外包括所述測(cè)量探針以高頻交變信號(hào)加載和 控制。
11.按照權(quán)利要求10所述的方法，其中，所述高頻交變信號(hào)是正弦式的。
12.按照權(quán)利要求8至11之一所述的方法，其中，所述高頻交變信號(hào)具有處于1000Hz 和1500Hz之間的頻率，特別是1250Hz。
13.按照權(quán)利要求8至12之一所述的方法，其中，所述高頻交變信號(hào)的振幅依賴于所述交變信號(hào)的傳導(dǎo)性地被選擇，特別是自動(dòng)適配。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于確定液體加注液位的測(cè)量探針，包括至少三個(gè)互相電絕緣的、在測(cè)量探針表面指向外部的電極，其中，該測(cè)量探針被構(gòu)造為實(shí)心棒狀探針。根據(jù)本發(fā)明的簡(jiǎn)單的測(cè)量探針能夠精確測(cè)量至少兩個(gè)不同加注高度。
文檔編號(hào)G01F23/22GK102116662SQ20101060893
公開日2011年7月6日 申請(qǐng)日期2010年12月23日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月23日
發(fā)明者弗洛里安·安格雷爾 申請(qǐng)人:克羅內(nèi)斯股份公司