[0001] Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum portionsweisen Abfüllen von flüssigem
oder pastösem Füllgut in Behältnisse gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
[0002] Eine bekannte Vorrichtung dieser Art (DE-OS 30 24 489) dient zum Abfüllen flüssigen
bzw. fließfähigen oder pastösen Füllgutes vor allem in der Lebensmittelindustrie sowie
der chemischen und pharmazeutischen Industrie und gewährleistet, daß der Dosier- und
Abfüllvorgang mit hoher Arbeitsgeschwindigkeit unter schonender Behandlung des Füllgutes
zur Vermeidung von Entmischungen durchführbar ist, dabei zugleich ein hohes Maß an
Dosiergenauigkeit erreicht wird und Infektionen des Füllgutes weitgehend ausgeschlossen
sind.
[0003] Bei der bekannten Vorrichtung ist das im Ausflußkanal enthaltene Absperrventil von
einer flachen Ventilplatte und einem in einem Eingangskanal des Ausflusses axial auf-
und abwärtsbeweglich geführten, stegförmigen Führungsteil gebildet. Dabei mündet der
Eingangskanal in einen Durchflußkanal erweiterten Durchmessers aus, und der Übergangsbereich
zwischen Eingangs und Durchflußkanal ist von einer waagerechten Ringschulter des Ausflußgehäuses
gebildet, die einen Ventilsitz für die Ventilplatte des Absperrventils bildet.
[0004] Im Betrieb der bekannten Vorrichtung hat sich gezeigt, daß das Absperrventil über
einen großen Beschaffenheitsbereich diverser, in Behältnisse abzufüllender Füllgüter
ordnungsgemäß arbeitet, daß jedoch in bestimmten Fällen, insbesondere beim Abfüllen
inhomogener Flüssigkeiten, die beispielsweise faserige Bestandteile enthalten, wie
Fruchtquark, Störungen dadurch auftreten, daß das Ventil nicht schnell genug bzw.
nicht vollständig schließt, mit der Folge einer unliebsamen Tropfenbildung von Füllgutresten
im Ausflußbereich.
[0005] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs angegebenen
Art mit einfachem Aufbau und einer verbesserten Schließfunktion des Absperrventils
zu schaffen, die unerwünschte Tropfenbildungen von Füllgutresten im Ausflußbereich
vermeidet.
[0006] Diese Aufgabe wird nach der Erfindung durch eine Ausgestaltung der Vorrichtung gemäß
dem Patentanspruch 1 gelöst. Bei dieser Ausgestaltung stellt sich im Betrieb der Vorrichtung
beim Schließvorgang des Absperrventils ein Unterdruck an der Ventilhülse ein, der
eine vom Ausfluß fortgerichtete Saugwirkung auf Füllgutreste im Bereich der Durchtrittsöffnung
der Ventilhülse ausübt, so daß hierdurch einer Tropfenbildung von Füllgutresten entgegengewirkt
wird. Dadurch, daß sich die Führungsbohrung für die Ventilhülse in ihrem ausflußseitigen
Endbereich in einem Schneidring fortsetzt, der mit einer Gegenschneide am ausflußseitigen
Ende der Ventilhülse zusammenwirkt, wird zugleich dafür Sorge getragen, daß faserige
oder sonstige Bestandteile der Flüssigkeit mit festerer Konsistenz durch die zwischen
Schneidring und Gegenschneide erzeugte Scherwirkung durchtrennt werden, um so einen
ordnungsgemäßen Schließvorgang der Ventilhülse zu gewährleisten. Dabei kann die ausflußseitige
Stirnfläche des Schneidringes einen Ventilsitz für die Ventilhülse bilden, an dem
diese in ihrer Schließstellung mit einer Ringschulter in Anlage gehalten ist. Bei
der üblicherweise aus physiologischen Gründen erfolgenden Herstellung der Ventilteile
aus Metall ist dabei eine sichere Metalldichtung der Ventilhülse auf ihrem Ventilsitz
gewährleistet, die zudem verschleißfest und alterungsbeständig ist. Dank dieser Ausgestaltung
des Absperrventils läßt sich dessen Schließvorgang sehr schnell und mit einem hohen
Maß an Absperrsicherheit durchführen. Grundsätzlich kann auch das in der Dosierkammer
auf- und abbewegbare Dosierventil in gleicher Weise wie das Absperrventil mit einer
Ventilhülse ausgebildet sein, so daß insbesondere die Ventilhülsen von Absperrventil
und Dosierventil im Interesse eines einfachen Aufbaus der Vorrichtung von gleichen
Teilen gebildet und insoweit austauschbar sind.
[0007] Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und der
nachstehenden Beschreibung in Verbindung mit der Zeichnung, in der ein Ausführungsbeispiel
des Gegenstands der Erfindung veranschaulicht ist. In der Zeichnung zeigen:
Fig. 1 einen Vertikalschnitt durch eine Abfüllvorrichtung nach der Erfindung und
Fig. 2 u. 3 jeweils eine Einzelheit A der Fig. 1 in gegenüber dieser vergrößertem
Maßstab und bei unterschiedlichen Betriebsstellungen der beteiligten Ventilteile.
[0008] Bei der in der Zeichnung dargestellten Abfüllvorrichtung ist in Fig. 1 eine Verteilerplatte
1 im Bodenbereich eines (nicht dargestellten) Vorratsbehälters für flüssiges oder
pastöses Füllgut ersichtlich, an die über einen Zwischenring 2 mit einem Dichtungsring
3 ein Rohrkörper 4 angeschlossen ist. Der Rohrkörper 4 ist an den Zwischenring 2
in Verlängerung einer Austrittsöffnung 5 des Vorratsbehälters für Füllgut angeschweißt
und umgrenzt eine Dosierkammer 6 für das Füllgut, die über die Austrittsöffnung 5
in offener Verbindung mit dem Vorratsbehälter steht.
[0009] An seinem unteren Ende ist der Rohrkörper 4 mit einem angeschweißten Ringflansch
7 unter Zwischenlegung eines Dichtungsringes 8 mit einer Zwischenplatte 9 verbunden,
an der ein als Ganzes mit 10 bezeichneter Ausfluß für das in der Dosierkammer 6 bemessene
Füllgut abgestützt ist. Der Ausfluß 10 umfaßt ein Absperrventil 11 mit einem rohrförmigen
Gehäuse 12, das über einen angeschweißten Ringflansch unter Zwischenlegung eines Dichtungsrings
13 an der Zwischenplatte 9 befestigt ist, und eine Fülldüse 14, die mit ihrem mit
Innengewinde versehenen oberen Endteil mit einer mit Außengewinde versehenen am Außenumfang
des Ventilgehäuses 12 fest angebrachten Gewindehülse 15 unter Zwischenlegung eines
Dichtungsrings 16 verschraubt ist, der mit der Unterseite des Ventilgehäuses 12 in
Dichtungseingriff gehalten ist. Die Fülldüse 14 umfaßt in ihrem Boden 17 einen Kranz
von Ausflußrohren 18 für das in einen untergestellten Behälter 19 einzufüllende Füllgut.
[0010] Das Ventilgehäuse 12 und die ihrerseits rohrförmige Fülldüse 14 begrenzen gemeinsam
einen Ausflußkanal 20, in dem eine zylindrische Absperrventilhülse 21 koaxial auf-
und abbeweglich in einem vom Boden des Absperrventilgehäuses 12 gebildeten Halter
22 abgestützt ist. Die Ventilhülse 21 ist dabei für ihre axiale Auf- und Abbewegung
in einer durchmessergleichen Führungsbohrung des Halters 22 geführt, die von einem
in diesen eingesetzten Schneidring 23 definiert ist, der über die Unterseite des
Halters 22 mit einem zugespitzten Endbereich 24 zu den Ausflußrohren 18 hin vorsteht.
[0011] Der Schneidring 23 wirkt mit einer Gegenschneide zusammen, die von einer mit der
Ventilhülse 21 eine Einheit bildenden Stirnplatte 25 am ausflußseitigen Ende der Ventilhülse
21 gebildet ist. Die Stirnplatte 25 weist einen an den Hülsenkörper angrenzenden
Scherbereich 26 ihres Außenumfangs auf, der mit dem Innenumfang 27 des zugespitzten
Endbereichs 24 des Schneidrings 23 bei der Schließbewegung der Ventilhülse 21 in Schereingriff
bringbar ist. In radialer Richtung nach außen ist der Scherbereich 26 von einer endseitigen
Ringschulter 28 der Ventilhülse 21 übergriffen, die an den Außenumfang der Stirnplatte
25 angearbeitet ist. Die schmale ausflußseitige Stirnfläche 29 des Schneidrings 23
bildet dabei einen Ventilsitz für die Ventilhülse 21, auf den diese am Ende ihrer
Schließbewegung aufsetzbar ist.
[0012] Das der Dosierkammer 6 zugewandte Stirnende der Ventilhülse 21 ist offen ausgebildet,
während das ausflußseitige Stirnende der Ventilhülse 21 mit der unterseitigen Stirnplatte
25 geschlossen ist. Eine Durchtrittsöffnung für das Füllgut ist von zumindest einer
Querbohrung 30 in der Wand der Ventilhülse 21 nahe der Stirnplatte 25 gebildet. Zweckmäßig
ist eine mit der Querbohrung 30 fluchtende weitere Querbohrung in einem gegenüberliegenden
Bereich der Ventilhülsenwand vorgesehen. Ferner sind in der Wand der Ventilhülse 21
in einem mittleren Bereich zwischen ihren Stirnenden Reinigungsbohrungen 31 in gleichmäßiger
Verteilung auf einem Umfangskreis der Ventilhülsenwand angebracht.
[0013] In Schließstellung der Ventilhülse 21 ist die Querbohrung 30 innerhalb des Schneidrings
23 abdichtend gehalten und verhindert so einen Durchtritt von Füllgut in den Teil
des Ausflußkanals 20 unmittelbar vor den Ausflußrohren 18. Für einen Übertritt von
Füllgut in diesen Teil des Austrittskanals 20 aus der Querbohrung 30 ist diese bei
der Öffnungsbewegung der Ventilhülse 21 zu den Ausflußrohren 18 hin aus dem Schneidring
23 herausbewegbar. Diese Öffnungsbewegung erfolgt unter Komprimierung einer Rückholfeder
23, die zwischen dem der Dosierkammer 6 zugewandten Ende des Schneidrings 23 einerseits
und einem am dosierkammerseitigen Ende der Ventilhülse 21 festgelegten Federhaltering
33 angebracht ist.
[0014] In der Dosierkammer 6 ist ein Kolben 34 axial auf- und abbewegbar geführt, der von
einer Tragplatte 35 und einer Ventilhülse 21′ gebildet ist, die mit der Ventilhülse
21 des Absperrventils 11 identisch ausgebildet ist, wie es durch die Verwendung gleicher
Bezugszeichen für gleiche bzw. übereinstimmende Teile kenntlich gemacht ist. Die Ventilhülse
21′ ist ferner in einem Schneidring 23′ entsprechend dem Schneidring 23 des Absperrventils
11 axial auf- und abbeweglich geführt, wobei die Rückholfeder 32 wiederum zwischen
dem Federhaltering 33 und dem diesem zugewandten Ende des Schneidrings 23′ angebracht
ist. Die Tragplatte 35 des Kolbens 34 ist an ihrem Umfang mit einer Ringdichtung 36
versehen und entspricht in seinen Querschnittsabmessungen dem Querschnitt der Dosierkammer
6.
[0015] Für seine axiale Auf- und Abwärtsbewegung in der Dosierkammer 6 ist der Kolben 34
mit einer stangenförmigen Betätigungsvorrichtung 37 versehen, die an ihrem kolbenseitigen
Ende mittels einer stabförmige Stützglieder 38 umfassenden Stützvorrichtung 39 an
der Tragplatte 35 befestigt ist. Ferner ist die Betätigungsstange 37 zentrisch durch
die Austrittsöffnung 5 des Vorratsbehälters hindurchgeführt und in nicht näher dargestellter
Weise mit einer geeigneten mechanischen, pneumatischen oder hydraulischen Betätigungs
bzw. Hub- und Senkvorrichtung für den Kolben 34 verbunden.
[0016] Der Kolben 34, der die Dosierkammer 6 in die beiden Räume 40 und 41 unterteilt, deren
Volumen sich bei der Kolbenbewegung entsprechend ändert, bildet ein in Abhängigkeit
von seiner Aufwärts- und Abwärtsbewegung selbsttätig öffnendes und schließendes federbelastetes
Rückschlag- bzw. Dosierventil, dessen die Übergangsöffnung für Füllgut bildende Querbohrung
30 der Ventilhülse 21′ normalerweise durch die innerhalb des Schneidringes 23′ eingenommene
Position verschlossen ist, jedoch bei der Aufwärtsbewegung des Kolbens 34, die unter
Hindurchbewegung durch das durch die Öffnung 5 nachgeströmte Füllgut in der Dosierkammer
6 erfolgt, freigegeben wird.
[0017] In Fig. 1 ist der Kolben 34 in einem Zustand dargestellt, in dem die Übergangsöffnung
bzw. Querbohrung 30 zwischen den beiden Dosierkammerräumen 40 und 41 durch Anordnung
innerhalb des Schneidringes 23′ und dessen abdichtende Anlage an der Stirnplatte
25 verschlossen ist. Hierbei wird über die stangenförmige Betätigungsvorrichtung 37
ein nach unten gerichteter Ausschubdruck auf den Kolben 34 ausgeübt, bei dem die
Tragplatte 35 und die Ventilhülse 21′ in der in Fig. 1 gezeigten festen gegenseitigen
Zuordnung gehalten sind. Bei der fortgesetzten Abwärtsbewegung des Kolbens 34 wirkt
das im Dosierkammerraum 40 enthaltene Füllgut auf das (in Fig. 1 im noch geschlossenen
Zustand dargestellte) Absperrventil 11 ein, indem die Ventilhülse 21 von ihrem Ventilsitz
29 unter Komprimierung der Rückholfeder 32 abgehoben wird, wie es aus dem Detailschnitt
gemäß Fig. 2 ersichtlich ist. Die Querbohrung 30 tritt dabei zumindest teilweise aus
dem Schneidring 23 nach unten aus, und es kann Füllgut aus der Querbohrung 30 in den
Raum des Ausflußkanals 20 unmittelbar vor den Ausflußrohren 18 der Fülldüse 14 gelangen,
um in den Behälter 19 eingefüllt zu werden.
[0018] Bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausschubzustand des Kolbens 34 und während dessen
Ausschubbewegung in Richtung aus das untere Ende des Dosierkammerraums 40 kann gleichzeitig
durch die Austrittsöffnung 5 des Vorratsbehälters Füllgut zwanglos aus diesem in den
Dosierkammerraum 41 bis zum Kolben 34 strömen. Die Ausschubbewegung des Kolbens 34
ist beendet, wenn dieser den unteren Endbereich des Dosierkammerraums 40 erreicht.
Daraufhin wird die Druckbelastung auf den Kolben 34 bzw. der Überdruck im Dosierkammerraum
40 aufgehoben und dem Kolben 34 über die Betätigungsvorrichtung 37 eine Zugkraft bzw.
Aufwärtsbewegung vermittelt, womit gleichzeitig an den Dosierkammerraum 40 und den
sich anschließenden Ausflußkanal 20 ein Unterdruck gelegt wird. Hierauf entspannt
sich die Rückholfeder 32 des Absperrventils 11 und bewegt die Ventilhülse 21 mit ihrer
Stirnplatte 25 unter Ausübung einer entsprechenden Saugwirkung auf Füllgutreste gegen
den Schneidring 23 in abdichtende Anlage auf den Ventilsitz 29, wobei die Querbohrung
30 wieder ihre abgedeckte Position innerhalb des Schneidringes 23 einnimmt.
[0019] Während der Aufsetzbewegung der Stirnplatte 25 der Ventilhülse 21 auf den Ventilsitz
29 des Schneidrings 23 kommt der Scherbereich 26 der Stirnplatte 25 mit dem Innenumfang
des zugespitzten Endbereichs 24 des Schneidrings 23 in Schereingriff, so daß etwaige
Fasern 43 oder dgl. Füllgutbestandteile festerer Konsistenz durchschnitten werden,
was eine schnelle und satte Anlage der Stirnplatte 25 mit ihrer Anlageschulter 28
am Ventilsitz 29 des Schneidrings 23 ermöglicht, wie es aus dem Detailschnitt gemäß
Fig. 3 ersichtlich ist. Dadurch ist eine vollkommene Abdichtung von Metall auf Metall
erreicht, die ein nachträgliches Austropfen von Flüssigkeit in den Teil des Ausflußkanals
20 vor den Ausflußrohren 18 und ggf. ein Aussickern durch diese vermeidet. Das Absperrventil
11 des Ausflusses 10 bildet auf diese Weise ein bei einer Abwärtsbewegung des Kolbens
34 unter dem Druck des Füllgutes selbsttätig öffnendes und bei einer Aufwärtsbewegung
des Kolbens 34 selbsttätig schließendes, federbelastetes Rückschlagventil.
[0020] Bei der Aufwärtsbewegung des Kolbens 34 durch das nachgeströmte Füllgut hindurch
tritt ferner eine axiale Relativbewegung der Tragplatte 35 gegenüber der Ventilhülse
21′ in der Weise ein, daß letztere unter Komprimierung der Rückholfeder 32 von ihrem
Ventilsitz am Schneidring 23′ nach unten bewegt wird, wodurch wiederum die Querbohrung
30 freigegeben wird, durch die das in den Dosierkammerraum 41 bereits eingeströmte
Füllgut nun in den Raum 40 bis zu dem in Schließstellung befindlichen Absperrventil
11 im Ausflußkanal 20 gelangen kann. Bei Erreichen einer oberen Endstellung in der
Dosierkammer 6, die entsprechend der zu dosierenden Füllgutmengen voreingestellt und
in nicht näher dargestellter Weise zum Dosieren verschiedener Füllgutmengen veränderbar
ist, wird die Aufwärtsbewegung des Kolbens 34 beendet und diesem statt dessen wieder
die Druckbelastung und Abwärtsbewegung zur Abgabe einer dosierten Füllgutmenge an
einen Behälter 19 vermittelt. Bei Aufhebung des auf den Kolben 34 ausgeübten Zuges
entspannt sich die Rückholfeder 32 des Dosierventils und führt die Ventilhülse 21′
auf den von der angrenzenden Stirnfläche des Schneidrings 23′ gebildeten Ventilsitz
zum Versperren der Übergangsöffnung bzw. Querbohrung 30 für das Füllgut zurück. Der
Kolben 34 befindet sich sodann in einem zur Durchführung eines neuen Arbeitsspiels
bereiten Zustand entsprechend der Darstellung in Fig. 1. Das vom Kolben 34 gebildete
Dosierventil arbeitet im Prinzip in der gleichen schnellen und zuverlässigen Weise
wie das Absperrventil 11, und die Ventilhülsen 21 und 21′ sind ohne weiteres austauschbar.
[0021] Es versteht sich im übrigen, daß entsprechend den Abmessungen des Vorratsbehälters
auch mehrere, je eine Dosierkammer 6 umgrenzende Rohrkörper 4 mit Kolben 34 und Ausfluß
10 an den Vorratsbehälter angeschlossen sein können.
1. Vorrichtung zum portionsweisen Abfüllen von flüssigem oder pastösem Füllgut in
Behältnisse, mit einem Vorratsbehälter für Füllgut, einer einen Kolben und eine Dosierkammer
aufweisenden Dosiereinrichtung und mit einem ein Absperrventil in einem Ausflußkanal
umfassenden Ausfluß für die Abgabe abgemessener Füllgutmengen an ein Behältnis, wobei
der Kolben die Dosierkammer in zwei Räume mit bei seiner Relativbewegung sich änderndem
Volumen teilt und ein in der Dosierkammer axial auf und ab verschiebbar geführtes,
durch das in dieser enthaltende Füllgut hindurchbewegliches Dosierventil bildet,
das im Zusammenspiel mit der Aufwärts- und Abwärtsbewegung des Kolbens eine zwischen
den beiden Räumen der Dosierkammer belassene Übergangsöffnung für das Füllgut normalerweise
verschließt, jedoch bei seiner Aufwärtsbewegung freigibt, und wobei das Absperrventil
des Ausflusses seinerseits als im Ausflußkanal axial auf und ab verschiebbar geführtes,
bei der Abwärtsbewegung des Kolbens unter dem Druck des Füllgutes selbsttätig öffnendes
und bei der Aufwärtsbewegung des Kolbens selbsttätig schließendes, federbelastetes
Rückschlagventil ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Absperrventil (11)
von einer eine Durchtrittsöffnung für das Füllgut enthaltenden, in einer durchmessergleichen
Führungsbohrung eines im Ausflußkanal (20) angebrachten Halters (22) abgestützten
Ventilhülse (21) gebildet ist und die Führungsbohrung sich in ihrem ausflußseitigen
Endbereich in einem Schneidring (23) fortsetzt, der mit einer Gegenschneide am ausflußseitigen
Ende der Ventilhülse (21) zusammenwirkt.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gegenschneide von
einer Stirnplatte (25) der Ventilhülse (21) gebildet ist, die einen mit dem Innenumfang
(27) des Schneidringes (23) bei der Schließbewegung der Ventilhülse (21) in Schereingriff
bringbaren Scherbereich (26) ihres Außenumfangs aufweist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Scherbereich (26)
des Außenumfangs der Ventilhülse (21) in radialer Richtung von einer endseitigen Ringschulter
(28) der Ventilhülse (21) übergriffen ist, auf der die ausflußseitige Stirnfläche
(29) des Schneidringes (23) am Ende der Schließbewegung der Ventilhülse (21) aufsetzbar
ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die ausflußseitige Stirnfläche
(29) des Schneidringes (23) einen Ventilsitz für die Ventilhülse (21) bildet, an dem
diese in ihrer Schließstellung mit ihrer Ringschulter (28) in Anlage gehalten ist.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das
dosierkammerseitige Stirnende der Ventilhülse (21) offen ausgebildet ist, während
das ausflußseitige Stirnende der Ventilhülse (21) geschlossen ausgebildet ist, und
daß die Durchtrittsöffnung für das Füllgut von zumindest einer Querbohrung (30) in
der Ventilhülsenwand gebildet ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Querbohrung (30) in
Schließstellung der Ventilhülse (21) innerhalb des Schneidringes (23) gehalten und
bei der Öffnungsbewegung der Ventilhülse (21) zum Austrittsende des Ausflußkanals
(20) hin zumindest teilweise aus dem Schneidring (23) herausbewegbar ist.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen
den dosierkammerseitigen Enden des Schneidringes (23) einerseits und der Ventilhülse
(21) andererseits eine die Ventilhülse (21) in ihre Schließstellung zurückführende
Rückholfeder (32) angebracht ist.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der
das Dosierventil bildende Kolben (34) entsprechend dem Absperrventil (11) ausgebildet
und die Ventilhülse (21) des Absperrventils (11) die Ventilhülse (21′) des Dosierventils
gegeneinander austauschbar sind.