| JP08175520 | BAG MAKING AND PACKAGING MACHINE |
| WO/2005/012101 | DEVICE AND METHOD FOR MEASURING HARD GRANULAR OBJECTS |
| JP2002136574 | DUST COLLECTOR OF V-SHAPED MEASURE DRUG DIVIDING SYSTEM |
KLUTH, Bernd (Im Krähwinkel 44, Linnich, 52441, DE)
SPELTEN, Franz-Willi (Marktstrasse 47, Wegberg, 41844, DE)
HEEP, Frank (Am alten Bach 95, Neuss, 41470, DE)
KLUTH, Bernd (Im Krähwinkel 44, Linnich, 52441, DE)
SPELTEN, Franz-Willi (Marktstrasse 47, Wegberg, 41844, DE)
| P a t e n t a n s p r ü c h e 1. Verfahren zum Abfüllen von Produkten, bei dem eine Strömung des Produktes von einem Stellelement dadurch gesteuert wird, daß die Größe einer Querschnittfläche eines Durchtrittsbereiches für die Strömung vom Stell- element verändert wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellelement (3) die Größe der Querschnittfläche derart verändert, daß zumindest in einem Betriebszustand, in dem die Größe der Querschnittfläche höchstens die Hälfte einer maximalen Querschnittfläche beträgt, die Gestaltung der Querschnittfläche derart eingestellt wird, daß eine maximale lichte Weite der Querschnittfläche mindestens 20 Prozent der Länge der Querschnittfläche beträgt. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellelement (3) in einer Positionierrichtung schräg zur Querschnittfläche des Durchtrittsbereiches (8) positioniert wird. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellelement (3) den Durchtrittsbereich (8) mit einem kolbenartigen Kopf (4) begrenzt. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß vom Stellelement (3) ein mondsichelförmiger Durchtrittsbereich (8) vorgegeben wird. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ventilgehäuse (2) den Durchtrittsbereich (8) ringartig begrenzt. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ventilgehäuse (2) den Durchtrittsbereich (8) viereckig begrenzt. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4 , dadurch gekennzeichnet, daß ein Ventilgehäuse (2) den Durchtrittsbereich (8) elliptisch begrenzt. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4 , dadurch gekennzeichnet, daß ein Ventilgehäuse (2) den Durch- trittsbereich (8) polygonförmig begrenzt. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellelement (3) in einer einteiligen Konstruktion verwendet wird. 10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß ein aseptisches Abfüllen durchgeführt wird. 11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellelement (3) zur Durchführung von Reinigungs- und/oder Sterilisationsvorgängen in den Bereich einer Innenraumvergrößerung (12) des Ventilgehäuses (2) zurückgefahren wird. 12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß unter Verwendung des Stellelementes (3) eine Durchflußmengenregulierung durchgeführt wird. 13. Vorrichtung zum Abfüllen von Produkten, die mindestens ein im Bereich eines Strömungsweges des Produktes angeordnetes Stellelement aufweist, das in Abhängigkeit von einer Positionierstellung die Größe einer Querschnittfläche eines Durchtrittsbereiches für die Strömung einstellt, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellelement (3) und der Durchtrittsbereich (8) eine geometrische Gestaltung derart aufweisen, daß zumindest in einem Betriebszustand, in dem die Größe der Querschnittfläche höchstens die Hälfte einer maximalen Querschnittfläche beträgt, die Querschnittfläche eine Gestaltung derart aufweist, daß eine lichte Weite (14) der Querschnittfläche höchstens 20 Prozent einer Länge (13) der Querschnittfläche beträgt. 14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß eine Positionierrichtung des Stellelementes (3) schräg zur Querschnittfläche des Durchtrittsbereiches (18) angeordnet ist. 15. Vorrichtung nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellelement (3) eine kolbenähnliche Gestaltung aufweist. 16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Querschnittfläche in mindestens einem Betriebeszustand eine mondsichelförmige Gestaltung aufweist. 17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchtrittsbereich (8) von einem Ventilgehäuse (2) mindestens bereichsweise kreisförmig begrenzt ist. 18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchtrittsbereich (8) von einem Ventilgehäuse (2) mindestens bereichsweise viereckig begrenzt ist. 19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchtrittsbereich (8) von einem Ventilgehäuse (2) mindestens bereichsweise elliptisch begrenzt ist. 20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchtrittsbereich (8) von einem Ventilgehäuse (2) mindestens bereichsweise polygonförmig begrenzt ist . 21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellelement (3) einteilig ausgebildet ist. 22. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellelement (3) als Teil einer aseptischen Fülleinrichtung ausgebildet ist. 23. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilgehäuse (2) eine Innenraumvergrößerung (12) zur Aufnahme des Stellelementes (3) in einer Reinigungspositionierung aufweist. 24. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellelement (3) als Teil eines Ventils zu Durchflußmengenregulierung ausgebildet ist. 25. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß ein Kopf (4) des Stellelementes (3) eine Ausnehmung (19) aufweist. 26. Vorrichtung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmung (19) kerbenartig ausgebildet und mit einer schräg zu einer Längsachse (10) des Stell- elementes (3) verlaufenden Kehle (20) versehen ist. |
Abfüllen von Produkten
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Abfüllen von Produkten, bei dem eine Strömung des Produktes von einem Stellelement dadurch gesteuert wird, daß die Größe einer Querschnittfläche eines Durchtrittsbereiches für die Strömung vom Stellelement verändert wird.
Die Erfindung betrifft darüber hinaus eine Vorrichtung zum Abfüllen von Produkten, die mindestens ein im Bereich eines Strömungsweges des Produktes angeordnetes Stellelement aufweist, das in Abhängigkeit von einer Positionierstellung die Größe einer Querschnittfläche eines
Durchtrittsbereiches für die Strömung einstellt.
Derartige Stellelemente sind typischerweise als ein Ventil ausgebildet. Bei derartigen Ventilen wird ein Ventilteller oder ein Ventilkegel zur Vorgabe eines bestimmten Öffnungsquerschnittes geeignet positioniert. Typischerweise weisen derartige Ventilteller oder Ventilkegel quer zu ihrer Positionierrichtung eine kreisförmige
Querschnittfläche auf. Beim Öffnen des Ventiles entsteht hierdurch ein ringartiger Durchtrittsspalt. Mit zunehmender Öffnung des Ventils wird die Spaltbreite vergrößert.
Derartige Ventilkonstruktionen sind auch als Membranventile, Schaftventile, Balgventile, Kolbenventile und Schieberventile verfügbar. Die betreffenden Ventilkonstruktionen haben sich zur Dosierung sowie zur Durchflußmengenregulierung für flüssige Produkte weitgehend bewährt. Problematisch erweist sich jedoch eine Durchflußmengenregulierung für Produkte mit stückigen Anteilen. Bei geringeren Offnungszuständen der Ventile werden zwar große Strömungsgeschwindigkeiten unterstützt, es liegen jedoch stark eingeschränkte Möglichkeiten vor, Stücke bereits geringerer Größe passieren zu lassen. Würde eine Öffnung der Ventile derart weit eingestellt werden, daß ein Passieren für die Stücke möglich ist, so würden unerwünscht hohe Strömungsgeschwindigkeiten bzw. Durchflußmengen erreicht werden.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verfahren der einleitend genannten Art derart zu verbessern, daß eine Dosierung von Produkten mit stückigen Anteilen unterstützt wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Stellelement die Größe der Querschnittfläche derart verändert, daß zumindest in einem Betriebszustand, in dem die Größe der Querschnittfläche höchstens die Hälfte einer maximalen Querschnittfläche beträgt, die Gestaltung der Querschnittfläche derart eingestellt wird, daß eine lichte Weite der Querschnittfläche mindestens 20 Prozent der Länge der Querschnittfläche beträgt.
Weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung der einleitend genannten Art derart zu konstruieren, daß eine Dosierung von Produkten mit stückigen Anteilen unterstützt wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Stellelement und der Durchtrittsbereich eine geometrische Gestaltung derart aufweisen, daß zumindest in einem Betriebszustand, in dem die Größe der Querschnittfläche höchstens die Hälfte einer maximalen Querschnittfläche beträgt, die Gestaltung der Querschnittfläche derart ausgebildet ist, daß eine lichte Weite der Querschnittfläche mindestens 20 Prozent der Länge der Querschnittfläche beträgt.
Durch die erfindungsgemäße Ausbildung des freizugebenden Ventilquerschnittes ist es möglich, auch bei kleinen Strömungsgeschwindigkeiten Produkte mit stückigen Anteilen zu dosieren. Dies können beispielsweise Suppen mit Stücken oder Säfte mit Fruchtstücken sein. Im Gegensatz zu den Ventilen gemäß dem Stand der Technik wird somit kein Ringspalt vom Ventil freigegeben, sondern es liegt eine kompakte Gestaltung der Querschnittfläche vor.
Unter der oben angeführten lichten Weite wird insbesondere eine maximale Breite der Querschnittfläche verstanden. Es liegt somit erfindungsgemäß ein wesentlicher Unterschied zu einem üblichen Ringspalt vor, bei dem eine vergleichsweise geringe Spaltbreite einer großen Spaltlänge gegenübersteht.
Eine kompakte Begrenzung unterschiedlich großer Querschnittflächen wird dadurch unterstützt, daß das Stellele- ment in einer Positionierrichtung schräg zur Querschnittfläche des Durchtrittsbereiches positioniert wird.
Eine mechanisch robuste Konstruktion wird dadurch erreicht, daß das Stellelement den Durchtrittsbereich mit einem kolbenartigen Kopf begrenzt.
Bei einer Verwendung gerundeter Begrenzungskonturen wird erreicht, daß vom Stellelement ein mondsichelförmiger Durchtrittsbereich vorgegeben wird.
Eine einfache Fertigung wird dadurch unterstützt, daß ein Ventilgehäuse den Durchtrittsbereich ringartig begrenzt.
Eine weitere Ausführungsform besteht darin, daß ein Ventilgehäuse den Durchtrittsbereich viereckig begrenzt.
Ebenfalls ist daran gedacht, daß ein Ventilgehäuse den Durchtrittsbereich elliptisch begrenzt.
Eine optimierte Querschnittgestaltung wird dadurch unterstützt, daß ein Ventilgehäuse den Durchtrittsbereich poly- gonförmig begrenzt.
Bei aseptischen Abfüllungen erweist es sich als zweckmäßig, daß das Stellelement in einer einteiligen Konstruktion verwendet wird.
Grundsätzlich ist bevorzugt daran gedacht, daß ein aseptisches Abfüllen durchgeführt wird.
Eine Reinigung und/oder Sterilisierung bzw. Entkeimung der Fülleinrichtung wird dadurch erleichtert, daß das Stellelement zur Durchführung von Reinigungs- und/oder Sterilisati- onsvorgängen in den Bereich einer Innenraumvergroßerung des Ventilgehäuses zurückgefahren wird.
Gemäß einer typischen Ausführungsform ist vorgesehen, daß unter Verwendung des Stellelementes eine Durchflußmengenregulierung durchgeführt wird.
In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch dargestellt. Es zeigen:
Fig. 1 eine teilweise Darstellung eines Längsschnittes durch ein Stellelement in einem gering geöffneten Zustand,
Fig. 2 die Vorrichtung gemäß Fig. 1 in einem weiter geöffneten Zustand,
Fig. 3 die Vorrichtung gemäß Fig. 1 und Fig. 2 in einem
Reinigungszustand,
Fig. 4 eine Querschnittdarstellung des
Durchtrittsbereiches in einem teilweise geöffneten Zustand,
Fig. 5 einen Längsschnitt durch eine weitere
Ausführungsform des Stellelementes,
Fig. 6 einen Längsschnitt durch eine nochmals abgewandelte Ausführungsform des Stellelementes und
Fig. 7 eine perspektivische Darstellung des Kopfes des
Ventils zur Veranschaulichung einer kerbenartigen Ausnehmung . Fig. l zeigt eine teilweise Darstellung eines Längsschnittes durch ein Ventil (1) . In einem Ventilgehäuse
(2) ist positionierbar ein Stellelement (3) angeordnet. Das Stellelement (3) weist einen Kopf (4) sowie einen Schaft (5) auf.
Durch das Ventilgehäuse (2) hindurch erstreckt sich ein Strömungsweg (6) für ein abzufüllendes Produkt. In Abhängigkeit von einer Positionierung des Stellelementes wird zwischen dem Kopf (4) und einer Wandung (7) des Ventilgehäuses (2) ein Durchtrittsbereich (8) freigegeben bzw. ganz oder teilweise versperrt.
Gemäß der Ausführungsform in Fig. 1 verläuft eine Einströmrichtung (9) des abzufüllenden Produktes in das Ventilgehäuse (2) hinein im wesentlichen in Richtung einer Längsachse (10) des Stellelementes (3) . Eine Ausströmrichtung (11) des abzufüllenden Produktes aus dem Ventilgehäuse (2) heraus verläuft schräg zur Einströmrichtung (9) . Dies wird dadurch erreicht, daß der Strömungsweg (6) im Bereich des Kopfes (4) mit einer Richtungsänderung versehen wird.
Fig. 2 zeigt eine Positionierung der Einrichtung gemäß Fig. 1, in der das Stellelement (3) weiter in eine Öffnungspositionierung verstellt wurde. Es wird hierdurch ein größerer Durchtrittsbereich (8) bereitgestellt.
Gemäß dem Betriebszustand in Fig. 3 ist das Stellelement
(3) soweit zurückgezogen, daß sich der Kopf (4) im Bereich einer Innenraumvergrößerung (12) des Ventilgehäuses (2) befindet. Der Kopf (4) kann hierdurch von einer Reinigungsflüssigkeit oder einem Entkeimungsmittel umströmt werden. Fig. 4 zeigt eine typische Gestaltung des Durchtrittsbereiches (8) . Es ist zu erkennen, daß ein Durchtrittsbereich (8) mit einer vergleichsweise kompakten Querschnittfläche bereitgestellt wird. Die
Querschnittfläche " weist eine Länge (13) und eine lichte Weite (14) auf. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel weist der Durchtrittsbereich (8) eine mondsichelartige Gestaltung auf.
Fig. 5 zeigt eine weitere Ausführungsform des Ventils (1) . Zu erkennen ist hier insbesondere eine Verrippung (15) im Bereich des Schaftes (5) sowie eine Positioniereinrichtung (16) zur Einstellung des Stellelementes (3) .
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist das Ventil (1) zur Durchflußmengenregulierung ausgebildet. Dies bedeutet, daß das Ventil während eines Betriebes typischerweise mehr oder weniger weit geöffnet, jedoch nie ganz geschlossen ist .
Eine bevorzugte Anwendung liegt ebenfalls bei der aseptischen Abfüllung von Produkten. Derartige Anwendungen werden durch die in Fig. 3 dargestellte Positioniermöglichkeit zur Entkeimung bzw. Sterilisation unterstützt. Insbesondere erweist es sich bei derartigen Anwendungen auch als vorteilhaft, das Stellelement (3) einteilig auszubilden und eine Oberflächengestaltung derart vorzunehmen, daß alle Oberflächenbereiche des Stellelementes (3) vom Sterilisationsmittel erreicht werden können. Der Ventilraum wird bei derartigen Anwendungen vorzugsweise taschenfrei ausgeführt.
Bei der Abfüllung von Produkten mit stückigen Anteilen erweist es sich als vorteilhaft, den Ventilkopf (4) mit einer gerundeten Außenkontur zu versehen. Wird das Stellelement (3) beispielsweise bei einer Erstbefüllung vor einer Inbetriebnahme des Ventils oder bei Servicearbeiten in eine vollständig geschlossene oder nur gering geöffnete Positionierung geführt, so wird durch die gerundete Kontur ein Abquetschen von Produktanteilen vermieden.
Fig. 5 zeigt eine besonders bevorzugte Einbausituation des Ventils (1) . Es ist zu erkennen, daß sämtliche Begrenzungsflächen des Strömungsweges (1) eine Ausrichtungskomponente aufweisen, die in einer vertikalen Richtung nach unten weist. Insbesondere ist auch zu erkennen, daß sämtliche Begrenzungsflächen mit einem Gefälle versehen sind, das wenigstens eine Ausdehnungskomponente aufweist, die in einer
Strömungsrichtung orientiert ist. Hierdurch wird vermieden, daß im Bereich des Strömungsweges (6) Bereiche vorliegen, die entweder in lotrechter Richtung nach unten eine Taschenbildung oder in lotrechter Richtung nach oben eine Dombildung aufweisen. In den entsprechenden Taschen könnte sich abzufüllendes Produkt oder Reinigungsflüssigkeit sammeln, in domartigen Auswölbungen nach oben könnte eine Ansammlung von Luft oder anderen Gasen erfolgen. Dies wäre insbesondere bei einer Durchführung von Reinigungsvorgängen des Ventils (1) nachteilig, da dann die betreffenden Wandungsflächen nicht in Kontakt mit der
Reinigungsflüssigkeit kommen würden.
Fig. 5 veranschaulicht insbesondere auch, daß nach einem Zurückziehen des Schaftes (5) und des Kopfes (4) in die Reinigungspositionierung, bei einem Einleiten einer Reinigungsflüssigkeit auch sämtliche Begrenzungsflächen im Bereich der Innenraumvergrößerung (12) eine entsprechend zur horizontalen Richtung geneigte Ausdehnungskomponente und ein Gefälle in Richtung auf einen Auslaß (17) des Ventiles (1) aufweisen. Hierdurch wird gewährleistet, daß bei einer Einleitung der Reinigungsflüssigkeit in den Bereich der Innenraumvergrößerung (12) nach einem Abschluß des Reinigungsvorganges die Reinigungsflüssigkeit vollständig abfließen kann und eine Verunreinigung des später abzufüllenden Produktes ausgeschlossen ist.
Die in Fig. 5 dargestellte räumliche Anordnung des Ventils
(1) gewährleistet somit in jedem Betriebszustand einen Abfluß von Flüssigkeiten in Richtung auf den Auslaß (17) und die Möglichkeit eines Abströmens von Gasen in Richtung auf einen Einlaß (18) .
Bei einer Überführung des Schaftes (5) und des Kopfes (4) in die Reinigungspositionierung ist gewährleistet, daß der Kopf (4) in seinem gesamten Umfangsbereich mindestens einen Abstand zum Ventilgehäuse (2) aufweist, der einem ringförmigen Spalt entspricht. In Richtung auf den Durchtrittsbereich (8) ist dieser Abstand gegenüber einem Ringspalt vergrößert. Es werden somit zuverlässig zu geringe oder nicht vorhandene Abstände zum Ventilgehäuse
(2) vermieden, die eine ungenügende Reinigung zur Folge hätten.
Die konkrete Dimensionierung der Querschnittfläche des Durchtrittsbereiches (8) erfolgt derart, dass in jedem Betriebszustand die Dosierung von Produkten unterstützt wird, die stückige Anteile enthalten. Dies können beispielsweise auch Produkte mit quellfähigen Anteilen sein, die ihre tatsächliche Größe durch Aufquellvorgänge verändern.
Die unterschiedlichen Anwendungsanforderungen können beispielsweise dadurch berücksichtigt werden, dass in Abhängigkeit vom konkret zu dosierenden Produkt zur Dimensionierung des Durchtrittsbereiches (8) ein Quotient vorgegeben wird, der sich aus der Fläche des Querschnittes des Durchtrittsbereiches (8) und der lichten Weite unter Berücksichtigung von Minima und Maxima ergibt.
Figur 6 zeigt eine gegenüber Figur 5 abgewandelte Ausführungsform. Bei dieser Ausführungsform ist der Kopf
(4) mit einer Ausnehmung (19) versehen. Insbesondere ist daran gedacht, die Ausnehmung (19) kerbenartig auszubilden. Figur 6 zeigt eine Ausführungsform, bei der eine Kehle (20) der Ausnehmung (19) schräg zur Längsachse (10) des Ventils
(1) und im Wesentlichen in Richtung einer Längsachse (21) einer den Strömungsweg (6) bereitstellenden Leitung (22) orientiert ist.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist es möglich, die Anordnung gemäß Figur 6 für eine Grundposition des Kopfes
(4) vorzusehen, in der der Kopf (4) gegen eine korrespondierende Dichtfläche geführt ist. In dieser Position ist weiterhin eine Mindestquerschnittfläche des Durchtrittsbereiches (8) freigegeben. Grundsätzlich ist es aber auch möglich, für den Kopf (4) eine Positionierbarkeit derart vorzusehen, dass eine stärkere oder vollständige Absperrung des Durchtrittsbereiches (8) möglich ist.
Bei einem Zurückziehen des Kopfes (4) erfolgt zunächst eine Freigabe der Ausnehmung (19) , so dass hierdurch ein Passieren des abzufüllenden Produktes ermöglicht wird. Die Ausnehmung (19) hat hierbei eine kompakte Gestaltung, so dass auch bei einer geringen Öffnung des Ventils ein Passieren von stückigen Anteilen ermöglicht wird. Bei einem weiteren Zurückziehen des Kopfes wird der Durchtrittsbereich (8) stärker freigegeben. Ein dem Schaft
(5) abgewandter Bereich des Kopfes (4) kann plan, gerundet oder in geeigneter Art und Weise konturiert ausgebildet sein. Figur 7 zeigt zur weiteren Veranschaulichung eine perspektivische Darstellung des Kopfes (4) mit einer kerbenartigen Ausnehmung (19) . Zu erkennen ist insbesondere die geschwungene und gerundete Konturxerung der Ausnehmung (19) .
Zur definierten Anordnung der Ausnehmung (19) erweist es sich insbesondere als zweckmäßig, den Kopf (4) mit einer Verdrehsicherung derart zu versehen, dass eine Verdrehung um die Längsachse (10) verhindert wird.