einer fluiden Strömung

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Steuerung einer fluiden Strömung, die ein Gehäuse sowie zwei innerhalb eines Innenraumes des Gehäuses angeordnete Ventilelemente aufweist, die relativ zum Gehäuse beweglich angeordnet und mit einer

Betätigungseinrichtung verbunden sind.

Derartige Vorrichtungen werden beispielsweise verwendet, um Behälter mit Flüssigkeiten, insbesondere mit Getränken, abzufüllen. Ebenfalls können Anwendungen bei der Dosierung von Flüssigkeiten erfolgen, die feste bzw. stückige Anteile enthalten. Öffnungs- und Schließvorgänge werden typischerweise unter Verwendung von Kolben oder Drehschiebern gesteuert.

Sowohl die Verwendung entsprechender Kolben als auch die Verwendung von Drehschiebern führt aber zu spezifischen Nachteilen. Hinsichtlich der Kolbenventile besteht insbesondere der Nachteil, dass beim Schließen des Ventils die sich verengende Querschnittfläche einen turbulenten Austritt des Füllstrahles verursacht und hierdurch zu einem Spritzen und einer Schaumbildung beim abgefüllten Produkt führt. Darüber hinaus führt die Verwendung von Kolbenventilen häufig zu einem Ansaugen von Luft bei einer Öffnung des Ventils, wodurch zum einen ebenfalls eine Schaumbildung unterstützt wird und zum anderen aufgrund einer Zudosierung von Luft statt von Füllgut eine exakte Abfüllung beeinträchtigt wird. Ein weiterer Nachteil des Standes der Technik besteht darin, dass bei einem Zurückziehen des Kolbens in das Füllgut hinein Druckspitzen innerhalb des Füllgutes generiert werden.

Auch bei der Verwendung von Drehschieberventilen kann ein Spritzen des Produktes beim Abfüllvorgang sowie eine unerwünschte, gegebenenfalls unkontrollierte und nicht reproduzierbare seitliche Ablenkung der austretenden ProduktStrömung nicht sicher vermieden werden.

Generell ist es als ein Nachteil der bekannten Dosierelemente anzusehen, dass es nicht möglich ist, gezielt auf die Austrittsgeometrie einer aus dem Dosierelement austretenden Produktströmung einzuwirken und insbesondere eine Austritts ichtung in geeigneter Art und Weise zu beeinflussen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung der einleitend genannten Art derart zu konstruieren, dass eine gezielte Beeinflussung einer Ausprägung des Füllstrahles erfolgen kann. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das erste Ventilelement zur Durchführung eines ersten Bewegungsablaufes und das zweite Ventilelement zur Durchführung eines zweiten Bewegungsablaufes ausgebildet ist, wobei der erste und der zweite Bewegungsablauf durch die Betätigungseinrichtung veränderbar sind.

Erfindungsgemäß ist es somit möglich, durch die Betätigungseinrichtung nicht nur den Zeitpunkt von Öffnungs- oder Schließbewegungen der Ventilelemente vorzugeben, sondern unmittelbar auf die konkret vorliegenden Bewegungsabläufe einzuwirken. Die Einwirkung auf die Bewegungsabläufe ermöglicht es insbesondere, die Form des durch die beiden Ventilelemente definierten AusStrömkanales zu variieren und gezielt an konkret vorliegende Randbedingungen des Dosiervorganges sowie an spezifische

Produkteigenschaften anzupassen. Insbesondere kann hierdurch die geometrische Gestaltung des Ausströmweges bei einem Schließen der Ventilelemente derart beeinflusst werden, dass eine Schaumbildung eines abzufüllenden Produktes sowie ein unerwünschtes Spritzen wenigstens deutlich vermindert werden.

Eine kompakte Konstruktion und eine einfache Steuerbarkeit werden dadurch unterstützt, dass die Ventilelemente zur Durchführung von Schwenkbewegungen ausgebildet sind.

Eine Durchführung von Drehbewegungen wird dadurch erleichtert, dass die Ventilelemente im Bereich ihrer einander abgewandten Ausdehnungen mindestens bereichsweise kreissegmentartig begrenzt sind. Eine gelenkartige Führung der Ventilelemente kann dadurch unterstützt werden, dass die Ventilelemente im Bereich ihrer einander abgewandten Ausdehnungen in schalenartige Führungen des Gehäuses eingesetzt sind.

Insbesondere ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass der erste und der zweite Bewegungsablauf relativ zueinander unterschiedlich steuerbar sind.

Eine Beeinflussung eines Dosierverhaltens des Fluids wird insbesondere dadurch unterstützt, dass der erste und der zweite Bewegungsablauf relativ zueinander nichtspiegelsymmetrisch steuerbar sind.

Als besonders vorteilhaft erweist es sich, dass ein von den Ventilelementen begrenzter Strömungskanal in eine Ausströmöffnung einmündet, deren AusStrömwinkel von den Ventilelementen veränderlich ist.

Eine robuste Konstruktion sowie eine ausreichende Beständigkeit gegenüber von Sterilisationsvorgängen werden dadurch erreicht, dass die

Betätigungseinrichtung als eine mechanische Steuerung ausgebildet ist .

Eine Bewegungskopplung wird dadurch erreicht, dass die Betätigungseinrichtung ein Betätigungselement aufweist, das wenigstens abschnittsweise stangenartig ausgebildet ist und das einen Quersteg trägt, der mit mindestens einem Profil in mindestens ein Gegenprofil der Ventilelemente eingreift.

Ein erster Freiheitsgrad bei der Durchführung von Stellbewegungen wird dadurch bereitgestellt, dass das Betätigungselement in Richtung einer Längsachse verschieblich angeordnet ist. Ebenfalls ist daran gedacht, dass das Betätigungselement in Richtung einer Querachse verschieblich angeordnet ist, die sich im wesentlichen rechtwinkelig zur Längsachse erstreckt.

Eine bevorzugte Anwendung der Erfindung besteht darin, dass die Ventilelemente und die Betätigungseinrichtung als Teil einer Abfülleinrichtung ausgebildet sind.

In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 Eine teilweise geschnittene Längsschnittdarstellung eines Ventilgehäuses mit Ventilelementen mit schematisierter Abbildung der wesentlichen Funktionskomponenten,

Fig. 2 die Anordnung gemäß Fig. 1 in einer

Reinigungspositionierung,

Fig. 3 die Anordnung gemäß Fig. 1 in einer nochmals vereinfachten Darstellung bei einer Blickrichtung von hinten und in einer Schließstellung der Ventilelemente, und

Fig. 4 eine detailliertere Darstellung der Anordnung gemäß Fig. 2 bei einer Blickrichtung von hinten .

Gemäß der Ausführungsform in Fig. 1 sind in einem Gehäuse (1) zwei Ventilelemente (2, 3) angeordnet. Das Gehäuse (1) weist einen Deckel (4) auf, durch den ein Betätigungselement (5) hindurch geführt ist. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel ist das

Betätigungselement (5) stangenartig ausgebildet und im Bereich seines den Ventilelementen (2, 3) zugewandten Endes mit einem Quersteg (6) versehen. Der Quersteg (6) überträgt eine Bewegung des Betätigungselementes (5) auf die Ventilelemente (2, 3) und gibt deren Positionierung relativ zum Gehäuse (1) vor.

Insbesondere ist daran gedacht, das Betätigungselement (5) mindestens bereichsweise oder auch vollständig innerhalb des Füllgutes anzuordnen und hierdurch einen Kontakt zu seiner Umgebung zu vermeiden. Eine derartige Anordnung erweist sich insbesondere bei einer sterilen bzw. keimfreien Abfüllung als vorteilhaft, da Kontaminierungen durch Keime, Sporen oder Mikroorganismen ausgeschlossen werden können. Ein vollständig innerhalb des Füllgutes angeordnetes Betätigungselement (5) kann beispielsweise über eine magnetische Kopplung positioniert werden.

Gegebenenfalls kann auch ein ausreichend abgedichtet geführtes Steuerkabel verwendet werden.

Im Bereich ihrer einander abgewandten Ausdehnungen weisen die Ventilelemente (2, 3) eine kreissegmentartige Begrenzung auf und sind abgedichtet in halbschalenartigen Mulden (7, 8) des Gehäuses (1) geführt. Im Bereich ihrer einander zugewandten Ausdehnungen begrenzen die Ventilelemente (2, 3) einen Strömungskanal (9) . Beim dargestellten

Ausführungsbeispiel mündet der Strömungskanal (9) in einen Ausströmstutzen (10) , der eine Ausströmöffnung (11) begrenzt.

Die Ventilelemente (2, 3) weisen jeweils Schwenklager (12, 13) auf, die mit in Fig. 1 nicht dargestellten Führungen des Gehäuses (1) zusammenwirken. Zur Vorgabe einer Positionierung der Ventilelemente (2, 3) kann das Betätigungselement (5) sowohl in Richtung einer Längsachse (14) als auch in Richtung einer Querachse (15) positioniert werden.

Fig. 1 veranschaulicht, dass zwischen der Längsachse (14) , die eine Längsachse des Gehäuses (1) darstellt, und einer Elementlängsachse (16), die eine Mittellinie des Betätigungselementes (5) darstellt, gemäß dem Betriebszustand in Fig. 1 ein Abstand (17) vorliegt. Dieser Abstand wurde durch eine Positionierung des Betätigungselementes (5) in Richtung der Querachse (15) vorgegeben. Der Abstand zwischen der Längsachse (14) und der Elementlängsachse (16) führt dazu, dass die Ventilelemente (2, 3) relativ zur Längsachse (14) keine spiegelbildliche Positionierung aufweisen müssen, sondern relativ zueinander unterschiedlich positionierbar sind. Durch diese vorgegebene unterschiedliche Positionierung erfolgt die gewünschte Beeinflussung der Geometrie des Strömungskanals (9) .

Fig. 2 zeigt die Anordnung gemäß Fig. 1 in einer Reinigungsstellung. Fig. 2 veranschaulicht, dass die Ventilelemente (2, 3) in Richtung von Drehachsen der Schwenklager (12, 13) keine konstante Dicke aufweisen, sondern dass die Ventilelemente (2, 3) in einem Bereich ihrer dem Strömungskanal (9) abgewandten Ausdehnung mit einer verringerten Materialdicke versehen sind. Diese verringerte Materialstärke ermöglicht es, dass in der in Fig. 2 veranschaulichten Reinigungsstellung eine Umspülung der Ventilelemente (2, 3) mit einem verwendeten Reinigungsmittel erfolgen kann. Mögliche Strömungswege sind in Fig. 2 durch Pfeile veranschaulicht .

Die Ventilelemente (2, 3) sind bei der in Fig. 2 veranschaulichten Reinigungsstellung im Bereich ihrer der Ausströmöffnung (11) abgewandten Ausdehnung soweit aneinander angenähert, dass ausgehend von einem Einströmkanal (18) des Gehäuses (1) die Reinigungsflüssigkeit hinter den verdickten Materialbereich der Ventilelemente (2, 3) gelangen kann.

Fig. 3 zeigt eine vereinfachte Darstellung zur Veranschaulichung eines Zusammenwirkens des

Betätigungselementes (5) und der Ventilelemente (2, 3) . Gegenüber der Darstellung in Fig. 1 und Fig. 2 liegt hierbei eine Blickrichtung von hinten vor, so dass insbesondere der Quersteg (6) vollständig zu erkennen ist. Fig. 3 veranschaulicht insbesondere, dass die Ventilelemente (2, 3) Steuerprofile (19, 20) aufweisen, in die der Quersteg (6) eingreift. Die Steuerprofile (19, 20) können insbesondere als nutartige Vertiefungen in den Ventilelementen (2, 3) ausgebildet sein.

Durch das Eingreifen des Quersteges (6) in die Steuerprof le (19, 20) wird sowohl eine Bewegung des Betätigungselementes (5) in Richtung der Längsachse (14) als auch eine Bewegung des Betätigungselementes (5) in Richtung der Querachse (15) in eine Bewegung der Ventilelemente (2, 3) um die jeweiligen Schwenklager (12, 13) herum transformiert. Die Ventilelemente (2, 3) können hierdurch relativ zueinander unterschiedliche Schwenkwinkel bezüglich ihrer Schwenklager (12, 13) aufweisen.

Fig. 3 veranschaulicht eine derartige unterschiedliche Positionierung der Ventilelemente (2, 3), die dazu führt, dass in der in Fig. 3 veranschaulichten Verschlussstellung die Ventilelemente (2, 3) eine vorgegebene Positionierung relativ zueinander einnehmen. Diese Positionierung hat zur Folge, dass beispielsweise bei einer geringen Öffnung des Strömungsweges, beispielsweise als Endphase einer Schl eßbewegung oder als Anfangsphase einer Öffnungsbewegung, eine Ausströmrichtung (21) nicht in Richtung der Längsachse (14), sondern beispielsweise, wie in Fig. 3 veranschaulicht, schräg zur Längsachse (14) ausgerichtet ist. Eine entsprechende, von der Richtung der Längsachse (14) abweichende Orientierung der Ausströmrichtung (21) läßt sich aber auch in jeder beliebigen anderen Anordnung der Ventilelemente (23) erreichen, solange von den Ventilelementen (23) der AusStrömbereich nicht vollständig freigegeben ist.

Zu erkennen ist in Fig. 3 ebenfalls ein Längsprofil des Betätigungselementes (5) , das ebenfalls nutförmig ausgebildet sein kann. Unter Verwendung des Längsprofils (20) kann in einfacher Weise eine Positionierung des Betätigungselementes (5) in Richtung der Querachse (15) erfolgen.

Fig. 4 zeigt die Anordnung gemäß Fig. 2 bei einer Blickrichtung von hinten sowie mit einem zugeordneten Gehäusedeckel (23) . Der Gehäusedeckel (23) ist seitlich zum Gehäuse (1) angeordnet und trägt Lagerbolzen (24, 25), die in die Schwenklager (12, 13) eingreifen. Zu erkennen ist ebenfalls die seitliche Anordnung des Längsprofils (22) am Betätigungselement (5) sowie ein Eingriff des Quersteges (6) in die Steuerprofile (19, 20) unter Verwendung von Vorsprüngen (26) . Die Vorsprünge (26) können in einer einfachen Ausführungsform als Zapfen ausgeführt sein, grundsätzlich sind aber auch Ausführungen mit verminderten Reibeigenschaften denkbar. Zur Erleichterung einer Positionierung des

Betätigungselementes (5) ist dieses im Bereich seiner den Ventilelementen (2, 3) abgewandten Ausdehnung mit einem Elementkopf (27) versehen, der ein Verbindungsprofil (28) aufweist. Das Verbindungsprofil (28) kann beispielsweise als ein T-Profil ausgebildet sein.