SCHEU, Volker (Buchenweg 54, Niederzier, 52382, DE)
P a t e n t a n s p r ü c h e
1. Verfahren zum Dosieren von Produkten, die in einer vordefinierten Menge einer Verpackung zugeführt werden und bei dem eine Dosiermenge durch ein öffnen und Schließen mindestens eines Ventils festgelegt wird, dadurch gekennzeichnet, daß durch eine steuerbare oder regelbare Positionierung von mindestens einem in einem Ventilgehäuse (3) des Ventils (1) angeordneten zylinderartigen Sperrelement (4, 5) mindestens eine im Bereich von Seitenflächen (7, 8) des Sperrelementes (4, 5) angeordnete Ausnehmung (9, 10) zur Bereitstellung einer öffnungs- oder Schließposition und zum Festlegen eines Querschnittes einer Austrittsöffnung (12) angeordnet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sperrelemente (4, 5) relativ zueinander koaxial positioniert werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Sperrelemente (4, 5) relativ zueinander durch eine Drehbewegung positioniert werden.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3 , dadurch gekennzeichnet, daß die Sperrelemente (4, 5) relativ zueinander in einer axialen Richtung verschieblich angeordnet werden.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4 , dadurch gekennzeichnet, daß beide Sperrelemente (4, 5) in einem Ventilgehäuse (3) beweglich gelagert werden.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5 , dadurch gekennzeichnet, daß durch eine Anordnung der Sperrelemente (4, 5) relativ zueinander und relativ zum Ventilgehäuse (3) eine Größe der Austrittsöffnung (12) vorgegeben wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß durch eine Anordnung der Sperrelemente (4, 5) relativ zueinander und relativ zum Ventilgehäuse (3) eine Positionierung der Austrittsöffnung (12) vorgegeben wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß durch eine Anordnung der Sperrelemente (4, 5) relativ zueinander und relativ zum Ventilgehäuse (3) sowohl eine Größe als auch eine Positionierung der Austrittsöffnung (12) vorgegeben wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß hülsenartige Sperrelemente (4, 5) positioniert werden.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß kegelstumpfartige Sperrelemente (4, 5) positioniert werden.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß eine Größe und/oder eine Positionierung der Austrittsöffnung (12) durch eine axiale Verschiebung mindestens eines der Sperrelemente (4, 5) vorgegeben wird.
12. Vorrichtung zum Dosieren von Produkten, die in einer vordefinierten Menge einer Verpackung zugeführt werden, wobei die Vorrichtung mindestens ein Ventil aufweist, das einen Produktstrom durch öffnen und Schließen eines Förderweges steuert oder regelt und das ein Ventilgehäuse aufweist, in dem mindestens ein Sperrelement positionierbar im Förderweg angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl ein erstes als auch ein zweites Sperrelement (4, 5) eine zylinderartige Ausbildung aufweisen und im Bereich von Seitenflächen (7, 8) jeweils mit mindestens einer Ausnehmung (9, 10) versehen sind und daß die Sperrelemente (4, 5) relativ zueinander im wesentlichen koaxial angeordnet sind.
13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Sperrelemente (4, 5) relativ zueinander drehbeweglich angeordnet sind.
14. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Sperrelemente (4, 5) relativ zueinander längsverschieb- lich angeordnet sind.
15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Sperrelemente (4, 5) relativ zum Ventilgehäuse (3) drehbeweglich angeordnet sind.
16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eines der Sperrelemente (4, 5) hülsenartig ausgebildet ist.
17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eines der Sperrelemente (4, 5) kegelstumpfartig ausgebildet ist.
18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der Ausnehmungen (9, 10) von Teilsegmenten einer hülsenartigen Grundstruktur begrenzt ist. |
Verfahren und Vorrichtung zum Dosieren von ^ Ea-Odukten
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Dosieren von Produkten, die in einer vordefinierten Menge einer Verpackung zugeführt werden und bei dem eine Dosiermenge durch ein öffnen und Schließen mindestens eines Ventils festgelegt wird.
Die Erfindung betrifft darüber hinaus eine Vorrichtung zum Dosieren von Produkten, die in einer vordefinierten Menge einer Verpackung zugeführt werden, wobei die Vorrichtung mindestens ein Ventil aufweist, das einen Produktstrom durch öffnen und Schließen eines Förderweges steuert oder regelt und das ein Ventilgehäuse aufweist, in dem mindestens ein Sperrelement positionierbar im Förderweg angeordnet ist.
Derartige Vorrichtungen und Verfahren dienen beispielsweise zur Abfüllung und/oder Mengendosierung von schüttfähigen, fließfähigen oder pastösen Produkten oder Produkten mit stückigen Anteilen insbesondere auch von Nahrungsmittelprodukten, beispielsweise von Getränken, anderen flüssigen oder pastösen Nahrungsmitteln, von stückigen Lebensmitteln und/oder von Gemischen oder Gemengen der oben aufgeführten Lebensmittel oder Produkte. Zur Abfüllung derartiger Produkte muß in der Regel ein großer öffnungsquerschnitt bereitgestellt und bei einem Schließen des Ven-
tils muß das Produkt möglichst abgeschnitten werden. Derartige Anforderungen liegen insbesondere auch im Bereich der aseptischen Abfüllung von Nahrungsmitteln vor. Für derartige aseptische Anwendungen werden häufig sogenannte Pinauslaufe eingesetzt. Im nicht aseptischen Bereich ist es bekannt, Walzenausläufe oder ähnliche Einrichtungen zu verwenden.
Die bislang bekannt gewordenen Verfahren und Vorrichtungen können noch nicht alle Anforderungen erfüllen, die an eine schnelle, zuverlässige und zugleich störungsarme Abfüllung gestellt werden.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verfahren der einleitend genannten Art derart zu verbessern, daß ein schneller und zuverlässiger Füllvorgang bei schonender Handhabung des abzufüllenden Produktes realisiert wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß durch eine steuerbare oder regelbare Positionierung von mindestens einem in einem Ventilgehäuse des Ventils angeordneten zylinderartigen Sperrelement mindestens eine im Bereich von Seitenflächen des Sperrelementes angeordnete Ausnehmung zur Bereitstellung einer öffnungs- oder Schließposition und zum Festlegen eines Querschnittes einer Ausströmöffnung angeordnet wird.
Weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung der einleitend genannten Art derart zu konstruieren, daß eine schnelle und schonende Abfüllung des Produktes bei einfachem mechanischen Aufbau der Dosiereinrichtung unterstützt wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß sowohl ein erstes als auch ein zweites Sperrelement eine zylinderartige Ausbildung aufweist und im Bereich von Seitenflächen jeweils mit mindestens einer Ausnehmung versehen sind und daß die Sperrelemente relativ zueinander im wesentlichen koaxial angeordnet sind.
Das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglichen es, die Größe der resultierenden Austrittsöffnung variabel an das abzufüllende Produkt anzupassen und die Position der Austrittsöffnung in geeigneter Art und Weise zu verändern. Zur Vermeidung von Anhaftungen am Füllauslauf ist es möglich, daß der Auslauf in einer geschlossenen Position so verfahren wird, daß gegebenenfalls ein überhängendes Produkt beispielsweise an der Gehäusewand in eine bereitstehende Verpackung abgestreift werden kann. Es werden darüber hinaus überschneidungen der Schließkanten bereitgestellt, die zu einem sauberen Trennen und/oder Durchschneiden des Produktes führen und hierdurch das Auftreten von Quetschungen vermeiden, die insbesondere bei der Abfüllung von Nahrungsmitteln unerwünscht sind. Es werden darüber hinaus mechanische Anschläge vermieden, so daß ein entsprechender Verschleiß lediglich gering ist.
Durch den erfindungsgemäßen Auslauf wird im Vergleich zu einem Absperrventil die Erzeugung eines Druckes bei einem öffnen der Ventileinrichtung innerhalb der Füllkammer vermieden. Darüber hinaus kommt der Auslauf außenseitig nicht direkt mit dem Produkt in Berührung, so daß eine Produktanhaftung am Auslauf minimiert ist. Schließlich ist auch die benötigte Kraft zum öffnen und Schließen der Dosiereinrichtung unabhängig vom Druck innerhalb der Füllkammer, so daß ein vergleichsweise gering dimensionierter Antrieb für die Sperrelemente ausreichend ist.
Eine kompakte Konstruktion wird dadurch unterstützt, daß die Sperrelemente relativ zueinander koaxial positioniert werden.
Eine einfache Ansteuerbarkeit kann dadurch erreicht werden, daß die Sperrelemente relativ zueinander durch eine Drehbewegung positioniert werden.
Montage- und Demontagevorgänge werden dadurch erleichtert, daß die Sperrelemente relativ zueinander in einer axialen Richtung verschieblich angeordnet werden.
Besonders vorteilhafte Dosiermöglichkeiten werden dadurch bereitgestellt, daß beide Sperrelemente in einem Ventilgehäuse beweglich gelagert werden.
Zur Anpassung an spezielle Dosieraufgaben wird vorgeschlagen, daß durch eine Anordnung der Sperrelemente relativ zueinander und relativ zum Ventilgehäuse eine Größe der Austrittsöffnung vorgegeben wird.
Zur Vorgabe einer Dosiermenge erweist es sich als vorteilhaft, daß durch eine Anordnung der Sperrelemente relativ zueinander und relativ zum Ventilgehäuse eine Positionierung der Austrittsöffnung vorgegeben wird.
Insbesondere ist auch daran gedacht, daß durch eine Anordnung der Sperrelemente relativ zueinander und relativ zum Ventilgehäuse sowohl eine Größe als auch eine Positionierung der Austrittsöffnung vorgegeben wird.
In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele der Erfindung sche- matisch dargestellt. Es zeigen:
Fig. 1 einen Querschnitt durch ein Ventil mit zwei relativ zueinander im wesentlichen koaxial angeordneten hülsenartigen Sperrelementen in einem geschlossenen Zustand des Ventils,
Fig. 2 die Anordnung gemäß Fig. 1 in einem geöffneten Zustand des Ventils und
Fig. 3 eine perspektivische Darstellung der beiden hülsenartigen Sperrelemente in einem auseinandergenommenen Zustand.
Gemäß der Ausführungsform in Fig. 1 ist die Vorrichtung zum Dosieren von Produkten mit einem Ventil (1) versehen, das im Bereich eines Förderweges (2) angeordnet ist. Innerhalb eines Ven-
tilgehäuses (3) sind ein erstes Sperrelement (4) und ein zweites Sperrelement (5) angeordnet. Relativ zu einer Querachse (6) erstrecken sich die Sperrelemente (4, 5) im wesentlichen relativ zueinander koaxial und hülsenartig.
Die Anordnung der Bauelemente erfolgt hierbei derart, daß das Ventilgehäuse (3) außenseitig positioniert ist und das erste Sperrelement (4) führt. Innerhalb des ersten Sperrelementes (4) ist das zweite Sperrelement (5) angeordnet. Die Anordnung erfolgt hierbei insbesondere derart, daß das erste Sperrelement (4) relativ zum Ventilgehäuse (3) beweglich angeordnet ist und daß das zweite Sperrelement (5) innerhalb des ersten Sperrelementes (4) beweglich angeordnet ist. Die Beweglichkeit ist hierbei als eine Verdrehbarkeit der Bauelemente relativ zueinander und um die Querachse (6) herum realisiert.
Die Sperrelemente (4, 5) weisen jeweils Mantelflächen (7, 8) auf, die entsprechend von Abschnitten und Segmenten einer Zylinderwandung konturiert sind. Im Bereich der Mantelflächen (7, 8) sind jeweils Ausnehmungen (9, 10) angeordnet.
Fig. 1 zeigt eine Anordnung des Ventils (1) derart, daß eine Ausströmöffnung (11) des Ventilgehäuses (3) von den Mantelflächen (7, 8) der Sperrelemente (4, 5) verschlossen ist. In diesem Betriebszustand kann kein abzufüllendes Produkt aus der Ausströmöffnung (11) austreten.
Gemäß dem Betriebszustand in Fig. 2 sind die Sperrelemente (4, 5) relativ zueinander und relativ zum Ventilgehäuse (3) um die Querachse (6) herum derart verdreht worden, daß die Ausströmöffnung (11) freigegeben ist. Die Ausnehmungen (9, 10) der Sperrelemente (4, 5) und die Ausströmöffnung (11) überdecken sich hierbei zumindest bereichsweise. Fig. 2 veranschaulicht insbesondere, daß durch eine entsprechende Positionierung der Sperrelemente (4, 5) relativ zueinander und relativ zum Ventilgehäuse (3) sowohl die Größe einer resultierenden Austrittsöffnung (12) als auch die Positionierung einer Flächenmittellinie (13) relativ zum Ventilgehäuse (3) verändert und variiert werden kann.
Die Vorgabe der wirksamen Größe der Austrittsöffnung (12) und der Orientierung der Flächenmittellinie (13) kann gemäß der Aus- führungsform in Fig. 1 und Fig. 2 insbesondere dadurch unterstützt werden, daß das erste Sperrelement (4) sowohl mit einer Mantelfläche (7) als auch mit einer Mantelfläche (14) ausgestattet sind, die relativ zueinander in einer Umfangsrichtung mit einem Abstand angeordnet sind und die Ausnehmung (9) begrenzen.
Eine Positionierung der Sperrelemente (4, 5) relativ zueinander und relativ zum Ventilgehäuse (3) kann manuell oder automatisch erfolgen. Bei einer automatischen Positionierung ist insbesondere an die Verwendung von elektrischen oder pneumatischen Positionierelementen gedacht, die entweder direkt oder unter Zwischenschaltung von Kopplungen, Getrieben oder anderen Verbindungseinrichtungen auf die Sperrelemente (4, 5) einwirken.
Fig. 3 zeigt eine perspektivische Darstellung der beiden voneinander getrennten und aus dem Ventilgehäuse (3) her-ausgenommenen Sperrelemente (4, 5) . Die zylinderartige Gestaltung der Sperrelemente (4, 5) wird hierdurch nochmals verdeutlicht. Insbesondere ist zu erkennen, daß die Sperrelemente (4, 5) jeweils an den Enden der jeweiligen zylindrischen Erstreckungen einen Boden (15, 16) und einen Deckel (17, 18) besitzen. Bei geeigneten Abdichtungen der Sperrelemente (4, 5) relativ zum Ventilgehäuse (3) ist es allerdings nicht erforderlich, daß die Böden (15, 16) und die Deckel (17, 18) eine flächig geschlossene Ausbildung aufweisen, sondern diese können beispielsweise als Führungsring oder andersartig gestaltetes Führungseiement ausgebildet sein.
Die vorstehend erläuterte hülsenartige Ausführungsform stellt eine besondere Ausführungsform einer zylinderartigen Gestaltung der Sperrelemente (4, 5) dar. Zylinderartige Ausbildungen umfassen ebenfalls kegelartige oder kegelstumpfartige Ausbildungen. Die entsprechenden kegel- oder zylinderartigen Gestaltungen können auch teilweise massiv ausgeführt sein, wobei sich vorzugsweise innerhalb der massiven Ausführungsform Durchgangskanäle erstrecken.
Alternativ zur Bereitstellung der Ausströmöffnung durch eine geeignete Drehverstellung der Versperrelemente (4, 5) ist es auch möglich, die Größe und/oder die Lage der Ausströmöffnung durch eine axiale Positionierung der Sperrelemente (4, 5) vorzugeben.
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