DE3901247A1 - Vorrichtung zum portionsweisen abfuellen von fluessigem oder pastoesem fuellgut in behaeltnisse - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum portionsweisen Abfüllen von flüssigem oder pastösem Füllgut in Behältnisse gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

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.

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 Durch­ messers aus, und der Übergangsbereich zwischen Eingangs- und Durchflußkanal ist von einer waagerechten Ringschulter des Ausflußgehäuses gebildet, die einen Ventilsitz für die Ventil­ platte des Absperrventils bildet.

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 voll­ ständig schließt, mit der Folge einer unliebsamen Tropfenbildung von Füllgutresten im Ausflußbereich.

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 Ausfluß­ bereich vermeidet.

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 Ventil­ hülse 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 zu­ gleich dafür Sorge getragen, daß faserige oder sonstige Be­ standteile 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 Ventil­ hülse bilden, an dem diese in ihrer Schließstellung mit einer Ringschulter in Anlage gehalten ist. Bei der üblicherweise aus physiologischen Gründen erfolgenden Herstellung der Ventil­ teile aus Metall ist dabei eine sichere Metalldichtung der Ventilhülse auf ihrem Ventilsitz gewährleistet, die zudem ver­ schleißfest und alterungsbeständig ist. Dank dieser Ausge­ staltung 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.

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 Gegen­ stands 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 unterschied­ lichen Betriebsstellungen der beteiligten Ventil­ teile.

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 Rohr­ körper 4 ist an den Zwischenring 2 in Verlängerung einer Aus­ trittsöffnung 5 des Vorratsbehälters für Füllgut angeschweißt und umgrenzt eine Dosierkammer 6 für das Füllgut, die über die Austrittsöffnung 5 in offener Verbindung mit dem Vorratsbe­ hälter steht.

An seinem unteren Ende ist der Rohrkörper 4 mit einem ange­ schweißten Ringflansch 7 unter Zwischenlegung eines Dichtungs­ ringes 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 Außen­ umfang des Ventilgehäuses 12 fest angebrachten Gewindehülse 15 unter Zwischenlegung eines Dichtungsrings 16 verschraubt ist, der mit der Unterseite des Ventilgehäuses 12 in Dichtungs­ eingriff gehalten ist. Die Fülldüse 14 umfaßt in ihrem Boden 17 einen Kranz von Ausflußrohren 18 für das in einen unterge­ stellten Behälter 19 einzufüllende Füllgut.

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 Unter­ seite des Halters 22 mit einem zugespitzten Endbereich 24 zu den Ausflußrohren 18 hin vorsteht.

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 ge­ bildet 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 Schließbe­ wegung aufsetzbar ist.

Das der Dosierkammer 6 zugewandte Stirnende der Ventilhülse 21 ist offen ausgebildet, während das ausflußseitige Stirnende der Ventilhülse 21 mit der unterseitigen Stirnplatte 25 ge­ schlossen 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.

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 Quer­ bohrung 30 ist diese bei der Öffnungsbewegung der Ventilhülse 21 zu den Ausflußrohren 18 hin aus dem Schneidring 23 herausbe­ wegbar. 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.

In der Dosierkammer 6 ist ein Kolben 34 axial auf- und abbeweg­ bar 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 Absperr­ ventils 11 axial auf- und abbeweglich geführt, wobei die Rück­ holfeder 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 Querschnitts­ abmessungen dem Querschnitt der Dosierkammer 6.

Für seine axiale Auf- und Abwärtsbewegung in der Dosierkammer 6 ist der Kolben 34 mit einer stangenförmigen Betätigungsvor­ richtung 37 versehen, die an ihrem kolbenseitigen Ende mittels einer stabförmige Stützglieder 38 umfassenden Stützvorrichtung 39 an der Tragplatte 35 befestigt ist. Ferner ist die Be­ tätigungsstange 37 zentrisch durch die Austrittsöffnung 5 des Vorratsbehälters hindurchgeführt und in nicht näher darge­ stellter Weise mit einer geeigneten mechanischen, pneumatischen oder hydraulischen Betätigungs bzw. Hub- und Senkvorrichtung für den Kolben 34 verbunden.

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 Hindurch­ bewegung durch das durch die Öffnung 5 nachgeströmte Füllgut in der Dosierkammer 6 erfolgt, freigegeben wird.

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 Stirn­ platte 25 verschlossen ist. Hierbei wird über die stangenförmige Betätigungsvorrichtung 37 ein nach unten gerichteter Ausschub­ druck auf den Kolben 34 ausgeübt, bei dem die Tragplatte 35 und die Ventilhülse 21′ in der in Fig. 1 gezeigten festen gegen­ seitigen Zuordnung gehalten sind. Bei der fortgesetzten Ab­ wärtsbewegung 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 Ventil­ hülse 21 von ihrem Ventilsitz 29 unter Komprimierung der Rück­ holfeder 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 unmmittelbar vor den Ausflußrohren 18 der Fülldüse 14 gelangen, um in den Behälter 19 eingefüllt zu werden.

Bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausschubzustand des Kolbens 34 und während dessen Ausschubbewegung in Richtung auf 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. Auf­ wärtsbewegung vermittelt, womit gleichzeitig an den Dosier­ kammerraum 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 Saug­ wirkung 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 ein­ nimmt.

Während der Aufsetzbewegung der Stirnplatte 25 der Ventilhülse 21 auf den Ventilsitz 29 des Schneidrings 23 kommt der Scher­ bereich 26 der Stirnplatte 25 mit dem Innenumfang des zuge­ spitzten 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 Aus­ sickern durch diese vermeidet. Das Absperrventil 11 des Aus­ flusses 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 selbst­ tätig schließendes, federbelastetes Rückschlagventil.

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 Ab­ sperrventil 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 Füllgut­ mengen 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.

Es versteht sich im übrigen, daß entsprechend den Abmessungen des Vorratsbehälters auch mehrere, je eine Dosierkammer 6 um­ grenzende Rohrkörper 4 mit Kolben 34 und Ausfluß 10 an den Vorratsbehälter angeschlossen sein können.

Claims (8)

1. Vorrichtung zum portionsweisen Abfüllen von flüssigem oder pastösem Füllgut in Behältnisse, mit einem Vorratsbehälter für Füllgut, einer einen Kolben und eine Dosierkammer auf­ weisenden Dosiereinrichtung und mit einem ein Absperrventil in einem Ausflußkanal umfassenden Ausfluß für die Abgabe ab­ gemessener 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 ent­ haltende Füllgut hindurchbewegliches Dosierventil bildet, das im Zusammenspiel mit der Aufwärts- und Abwärtsbewegung des Kolbens eine zwischen den beiden Räumen der Dosierkammer be­ lassene Übergangsöffnung für das Füllgut normalerweise ver­ schließt, jedoch bei seiner Aufwärtsbewegung freigibt, und wobei das Absperrventil des Ausflusses seinerseits als im Aus­ flußkanal axial auf und ab verschiebbar geführtes, bei der Abwartsbewegung 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 ent­ haltenden, 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 Außen­ umfangs 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 Schließbe­ wegung 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 gekenn­ zeichnet, 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 Quer­ bohrung (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 Öffnungs­ bewegung der Ventilhülse (21) zum Austrittsende des Ausfluß­ kanals (20) hin zumindest teilweise aus dem Schneidring (23) herausbewegbar ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß zwischen den dosierkammerseitigen Enden des Schneidringes (23) einerseits und der Ventilhülse (21) anderer­ seits eine die Ventilhülse (21) in ihre Schließstellung zurück­ führende Rückholfeder (32) angebracht ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der das Dosierventil bildende Kolben (34) entsprechend dem Absperrventil (11) ausgebildet und die Ventil­ hülse (21) des Absperrventils (11) die Ventilhülse (21′) des Dosierventils gegeneinander austauschbar sind.