DE3024489C2 - - 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 24 38 796) dient zum Abfüllen flüssigen bzw. fließfähigen oder pastösen Füllgutes vor allem der Lebensmittelindustrie sowie der chemischen und pharmazeutischen Industrie und gewährleistet, daß der Dosier- und Abfüllvorgang 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 sind zur Betätigung des von den beiden Kolbenteilen gebildeten Ventils eine mit dem einen Kolbenteil verbundene Kolbenstange und ein mit dem anderen Kolbenteil verbundenes Steuerrohr in axialer Richtung relativ zueinander bewegbar, indem beispielsweise das Steuerrohr zum Verschluß und zur Freigabe der von Durchbrüchen im kolbenstangenseitigen Kolbenteil gebildeten Übergangsöffnung für das Füllgut gegenüber der Kolbenstange in axialer Richtung bewegt wird. Die jeweilige gegenseitige Relativstellung von Kolbenstange und Steuerrohr wird dabei durch eine geeignete Betätigungsvorrichtung herbeige­ führt. Die mittels der Betätigungsvorrichtung herbeigeführten relativen Verstellbewegungen von Kolbenstange und Steuerrohr zum Öffnen und Schließen des Ventils wirken sich aufgrund der solchen Betätigungs- und Bewegungsübertragungseinrichtungen anhaftenden Eigenträgheit ungünstig auf die Geschwindigkeit aus, mit der der Öffnungs- und Schließvorgang durchgeführt werden kann, und können außerdem die Einhaltung hygienischer Füllgutbedingungen aufgrund etwa vorhandener, nicht leicht von Füllgutresten zu säubernder Nester erschweren.

Bei Dosiervorrichtungen sind zur Abgabe bestimmter Flüssig­ keitsmengen Einwegventile in Verbindung mit Dosierkolben grundsätzlich bekannt (GB-PS 13 07 110). Ferner sind federbe­ lastete Rückschlagventile in Verbindung mit kolbengesteuerten Dosiervorrichtungen bekannt (US-PS 36 93 640), wobei jedoch in diesem bekannten Fall die Rückschlagventile als gesonderte Einheiten in ihren eigenen Rohrkörpern außerhalb der Dosier­ kammer, in der der Kolben arbeitet, ausgebildet sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs angegebenen Art in der Weise zu verbessern, daß unter Erhalt hygienischer Füllgutbedingungen mit einfachen Mitteln die Arbeitsgeschwindigkeit des Dosier- und Abfüllvor­ gangs erhöht werden kann.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Dadurch, daß das vom Kolben gebildete Ventil als lediglich in Abhängigkeit von der Kolbenbewegung selbsttätig öffnendes und schließendes, federbelastete Rückschlagventil ausgebildet ist, ist mit einfachen Mitteln die Möglichkeit einer Erhöhung der Arbeitsgeschwindigkeit beim Dosier- und Abfüllvorgang gegeben, da mit ihrer Eigenträgheit behaftete Betätigungs- und Bewegungsübertragungseinrichtungen für die Öffnungs- und Schließbewegung des vom Kolben gebildeten Ventils entfallen und der Fortfall solcher Betätigungs- und Über­ tragungsmechanismen zugleich der Einhaltung eines Höchst­ maßes an Hygiene förderlich ist, da mit ihnen anderen­ falls vorhandene, nur schwer von Füllgutresten zu säubernde Nester entfallen, die für Infektionen des Füllgutes ur­ sächlich sein können.

Durch eine Ausgestaltung des Absperrventils des Ausflusses entsprechend den Merkmalen des Anspruchs 6 kann die Arbeits­ geschwindigkeit unter Erhalt einer hygienischen Behandlung des Füllgutes auf einfache Weise weiter verbessert werden, indem im Ausflußbereich mechanisch betätigte Absperr­ ventile wie Dreh- und Flachschieber vermieden sind. Auch in diesem Bereich entfallen damit von Füllgutresten nur schwer zu säubernde Nester bei einer denkbar einfachen Ausgestaltung.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Ansprüchen und der nachstehenden Be­ schreibung in Verbindung mit der Zeichnung, in der ein Ausführungsbeispiel des Gegenstands der Erfindung veran­ schaulicht ist. In der Zeichnung zeigen

Fig. 1 und 2 je einen Vertikalschnitt durch eine Abfüllvorrichtung nach der Erfindung in unterschiedlichen Betriebsstel­ lungen.

In dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbei­ spiel ist der untere Endbereich eines trogförmigen Vor­ ratsbehälters 1 für flüssiges oder pastöses Füllgut er­ sichtlich, der auf einer Tragplatte 2 abgestützt, z. B. mit dieser verschweißt ist. Die Tragplatte 2 bildet zu­ gleich den Behälterboden, der mit einer Austrittsöffnung 3 für das Füllgut versehen ist. In die Austrittsöffnung 3 greift ein Rohrkörper 4 ein, der mit einem, bei dem dargestellten Beispiel angeschweißten, Ringflansch 5 ver­ sehen ist, mit dem er bei 6 mit der Tragplatte 2 des Vor­ ratsbehälters 1 verschraubt ist. Der Rohrkörper 4 um­ grenzt eine Dosierkammer 7 für das Füllgut, die über die Austrittsöffnung 3 in offener Verbindung mit dem Vor­ ratsbehälter 1 steht.

An seinem unteren Ende ist der Rohrkörper 4 ebenfalls mit einem, bei dem dargestellten Beispiel angeschweißten, Ring­ flansch 8 versehen, der mittels bei 9 angedeuteter Ver­ schraubungen den Rohrkörper 4 über eine zwischengelegte Ringdichtung 10 mit einem Gehäuse 11 eines als Ganzes mit 12 bezeichneten Ausflusses mit einem Absperrventil 13 und einem an das Gehäuse bei 14 angeschlossenen Ausflußmund­ stück 15 verbindet.

In der Dosierkammer 7 ist ein Kolben 16 axial auf- und ab­ bewegbar geführt, der an seinem Umfang mit einer Ring­ dichtung 17 versehen ist, die mit der Dosierkammerwand bzw. der Innenwand des Rohrkörpers 4 als Gleitdichtung zusammenwirkt. Der Kolben 16 ist von zwei Teilen 18 und 19 gebildet, von denen der Kolbenteil 18 dem Vorrats­ behälter 1 und der Kolbenteil 19 dem Ausfluß 12 zuge­ wandt ist. Der die Ringdichtung 17 tragende Kolbenteil 18 entspricht in seinen Querschnittsabmessungen dem Quer­ schnitt der Dosierkammer 7 und besitzt innerhalb seines Umfangs einen axialen Durchlaß 20 als Übergangsöffnung zwischen zwei Räumen 21 und 22, in die der Kolben 16 die Dosierkammer 7 unterteilt. Der Durchlaß 20 ist mittels des zweiten Kolbenteils 19 versperr- oder freigebbar, indem dieser in einer über schmale Stege od. dgl. Ver­ bindungsglieder 23 mit dem umfangsseitigen Bereich des Kolbenteils 18 verbundenen mittleren Führungshülse 24 zur Ausübung einer axialen Relativbewegung gegenüber dem Kolbenteil 18 axial auf- und abverschiebbar geführt ist. Dabei ist zwischen der Führungshülse 24 und einem bei dem dargstellten Beispiel von einer Schraube gebildeten Führungsglied 25 des Kolbenteils 19 eine Rückholfeder 26 gespannt. Neben seinem stiftförmigen Führungsglied 25 mit endseitiger Abstützschulter für die Rückholfeder 26 um­ faßt der Kolbenteil 19 eine mit dem Führungsglied 25 fest verbundene Ventilplatte 27, während der Kolben­ teil 18 bei 28 einen Ventilsitz für die Ventilplatte 27 bildet.

Für seine axiale Auf- und Abwärtsbewegung in der Dosier­ kammer 7 ist der Kolben 16 mit einer stangenförmigen Betätigungsvorrichtung 29 versehen, die an ihrem kolben­ seitigen Ende mittels einer stabförmige Stützglieder 30 umfassenden Stützvorrichtung 31 am Kolbenteil 18 be­ festigt ist. Ferner ist die Betätigungsstange 29 durch die Austrittsöffnung 3 des Vorratsbehälters 1 zentrisch hindurchgeführt und in nicht näher dargestellter Weise mit einer geeigneten mechanischen, pneumatischen oder hydraulischen Betätigungs- bzw. Hub- und Senkvor­ richtung für den Kolben 16 verbunden.

Das Absperrventil 13 des Ausflusses 12 umfaßt eine Ventilplatte 32 und einen in einem Eingangskanal 33 des Ausflusses 12 axial auf- und abwärtsbeweglich ge­ führten stegförmigen Führungsteil 34, der bei dem darge­ stellten Beispiel vier rechtwinklig zueinander angeordnete Einzelstege 35 umfaßt. Der Eingangskanal 33 des Ausflußge­ häuses 11 mündet in einen Durchflußkanal 36 erweiterten Durchmesser aus, wobei der Übergangsbereich zwischen Eingangs- und Durchflußkanal von einer waagerechten Ring­ schulter 37 des Ausflußgehäuses 11 gebildet ist, die einen Ventilsitz für die Ventilplatte 32 des Absperr­ ventils 13 bildet.

Die Ventilplatte 32 ist an ihrem dem Ausflußmundstück 15 zugewandten Ende mit einem Ende einer Rückholfeder 38 ver­ bunden, deren anderes Ende an einem gehäuseseitigen Federstützring 39 befestigt ist, der mit einer Bajonett­ schlitzanordnung für eine bei 40 angedeutete lösbare Ver­ riegelung mit dem Ausflußgehäuse 11 im Durchflußkanal 36 versehen ist. Der Federstützring 39 ist von zwei kon­ zentrischen Ringwänden 41 und 42 gebildet, die unter­ seitig durch eine aus dünnen Querstäbchen od. dgl. Ver­ bindungsgliedern bestehende Bodenwand 43 miteinander verbunden sind, an der die Rückholfeder 38 befestigt ist.

Die lösbaren Verbindungen erleichtern eine Reinigung und ein Auswechseln der Teile. So kann z. B. bei einem Lösen der Verschraubungen 9 und einer Abnahme des Ausflußge­ häuses 11 vom Rohrkörper 4 der Kolben 16 insgesamt nach unten aus der Dosierkammer 7 herausbewegbar sein, wie es z. B. für eine Erneuerung der Ringdichtung 17 erforderlich sein kann.

Der Kolben 16, der die Dosierkammer 7 in die beiden Räume 21 und 22 unterteilt, deren Volumen sich bei der Kolbenbewegung entsprechend ändert, bildet zugleich ein lediglich in Abhängigkeit von seiner Aufwärts- und Ab­ wärtsbewegung selbsttätig öffnendes und schließendes, federbelastetes Rückschlagventil, dessen axiale Über­ gangsöffnung 20 zwischen den beiden Dosierkammerräumen 21 und 22 normalerweise verschlossen ist, jedoch bei seiner Aufwärtsbewegung, die unter Hindurchbewegung durch das durch die Öffnung 3 nachgeströmte Füllgut in der Dosierkammer 7 erfolgt, freigegeben wird.

In Fig. 1 ist der Kolben 16 in einem Zustand dargestellt, in dem die Übergangsöffnung 20 zwischen den beiden Dosier­ kammerräumen 21 und 22 durch Anlage der Ventilplatte 27 des Kolbenteils 19 an dem Ventilsitz 28 des Kolbenteils 18 abdichtend verschlossen ist. Entsprechend dem Pfeil 44 wird hierbei über die stangenförmige Betätigungsvor­ richtung 29 ein nach unten gerichteter Ausschubdruck auf den Kolben 16 ausgeübt, bei dem die Kolbenteile 18 und 19 in der in Fig. 1 gezeigten festen gegenseitigen Zu­ ordnung gehalten sind. Bei der resultierenden Abwärts­ bewegung des Kolbens drückt das in dem Dosierkammerraum 22 enthaltene Füllgut die Ventilplatte 32 des Absperr­ ventils 13 des Ausflusses 12 von ihrem Ventilsitz 37 unter Komprimierung der Rückholfeder 38 ab, wobei die Ventilplatte 32 von ihrem Sitz 37 soweit nach unten be­ wegt wird, daß einerseits Füllgut aus dem Eingangs­ kanal 33 zwischen den Führungsstegen 35 in den Durch­ flußkanal 36 gelangen kann, andererseits aber die oberen Endbereiche der Führungsstege 35 noch innerhalb des Ein­ gangskanals 33 zur Aufrechterhaltung ihrer Führungseigen­ schaften gehalten sind. Das Füllgut gelangt damit in das Ausflußmundstück 15 und wird sodann an einen oben offenen Behälter 45 abgegeben. Das Mundstück 15 befindet sich hierbei ortsfest in kurzem Abstand oberhalb des oberen Behältnisrandes 46. Bei 47 ist der Füllstand angedeutet, bis zu dem das Behältnis 45 normalerweise mit dem Füll­ gut gefüllt wird.

Bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausschubzustand des Kolbens 16 und während dessen Ausschubbewegung in Richtung auf den Boden des Dosierkammerraums 22 kann gleichzeitig durch die Austrittsöffnung 3 des Vorrats­ behälters 1 Füllgut zwanglos aus diesem in den Dosier­ kammerraum 21 bis zum Kolben 16 strömen. Die Aus­ schubbewegung des Kolbens 16 ist beendet, wenn dieser mit seinem unteren Kolbenteil 19 den unteren Endbe­ reich der Dosierkammer 7 erreicht. Daraufhin wird die Druckbelastung auf den Kolben 16 entsprechend dem Pfeil 44 bzw. der Überdruck im Dosierkammerraum 22 aufgehoben und dem Kolben 16 über die Betätigungsvor­ richtung 29 eine Zugkraft bzw. Aufwärtsbewegung ent­ sprechend dem Pfeil 48 (Fig. 2) vermittelt, womit gleich­ zeitig an den Dosierkammerraum 22 ein Unterdruck gelegt wird. Hierauf entspannt sich die Rückholfeder 38 und be­ wegt die Ventilplatte 32 des Absperrventils 13 in ab­ dichtende Anlage auf ihren gehäuseseitigen Ventilsitz 37, womit der Eingangskanal 33 des Ausflusses 12 versperrt ist. Das Absperrventil 13 bildet demnach eine bei einer Abwärtsbewegung des Kolbens 16 unter dem Druck des Füll­ gutes selbsttätig öffnendes und bei einer Aufwärtsbe­ wegung des Kolbens 16 selbsttätig schließendes, feder­ belastetes Rückschlagventil.

Bei der Aufwärtsbewegung des Kolbens 16 durch das nachge­ strömte Füllgut tritt ferner eine axiale Relativbewegung des Kolbenteils 19 gegenüber dem Kolbenteil 18 in der Weise ein, daß die Ventilplatte 27 unter Komprimierung der Rückholfeder 26 von ihrem Ventilsitz 28 nach unten bewegt wird, wodurch der axiale Durchlaß 20 freigegeben wird, durch den das in den Dosierkammerraum 21 bereits eingeströmte Füllgut nun in den Raum 22 bis zum Dosier­ kammerboden bzw. zu der in Schließstellung befindlichen Ventilplatte 32 des Absperrventils 13 gelangen kann. In diesem, in Fig. 2 veranschaulichten Betriebszustand wird der Kolben 16 mittels der Betätigungsvorrichtung 29 nach oben durch das Füllgut bewegt, wobei die Kolbenteile 18 und 19 die in Fig. 2 gezeigte gegenseitige Zuordnung ein­ halten.

Bei Erreichen einer oberen Endstellung in der Dosier­ kammer 7, die entsprechend der zu dosierenden Füllgut­ mengen voreingestellt und in nicht näher dargestellter Weise zum Dosieren verschiedener Füllgutmengen veränder­ bar ist, wird die Aufwärtsbewegung des Kolbens 16 ent­ sprechend dem Pfeil 48 beendet und diesem statt dessen die Druckbelastung und Abwärtsbewegung entsprechend dem Pfeil 44 (Fig. 1) vermittelt.

Bei Aufhebung des Zuges entsprechend dem Pfeil 48 ent­ spannt sich die Rückholfeder 26 und führt die Ventil­ platte 27 des Kolbenteils 19 auf den Ventilsitz 28 des Kolbenteils 18 zum Versperren des axialen Kolbendurch­ lasses 20 zurück. Der Kolben 16 befindet sich sodann in einer Stellung und in einem Zustand entsprechend der Darstellung in Fig. 1, in dem er für einen neuen Aus­ schubhub bereit ist, um in der beschriebenen Weise das im Dosierkammerraum 22 bemessene Füllgut unter Druck durch das sich dabei selbsttätig öffnende Absperrventil 13 des Ausflusses 12 in ein Behältnis 45 unter gleichzeitigem Nachströmen von Füllgut in den Raum 21 auszuschieben. Es versteht sich, daß entsprechend den Abmessungen des Vorratsbehälters 1 auch mehrere, je eine Dosierkammer um­ grenzende Rohrkörper 4 mit Kolben 16 und Ausfluß 12 an den Vorratsbehälter 1 angeschlossen sein können.

Claims (11)

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 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, von denen der eine Raum mit dem Vorratsbehälter für Füllgut und der andere mit dem Ausfluß in Verbindung steht, wobei die Dosierkammer von einem aus dem unteren Bereich des Vorratsbehälters ausmündenden, mit diesem in offener Verbindung stehenden Rohrkörper gebildet ist, und wobei der Kolben zweiteilig ausgebildet sowie in der Dosierkammer axial auf und ab verschiebbar geführt ist und mittels seiner beiden, in axialer Richtung relativ zueinander bewegbaren Kolbenteile ein durch das Füllgut in der Dosierkammer hindurchbewegliches Ventil bildet, das im Zusammenspiel mit der Aufwärts- und Ab­ wärtsbewegung des Kolbens eine zwischen den beiden Räumen der Dosierkammer belassene Übergangsöffnung für das Füllgut normalerweise verschließt, jedoch bei seiner Aufwärtsbewegung freigibt, dadurch gekennzeichnet, daß das vom Kolben (16) ge­ bildete Ventil als ein lediglich in Abhängigkeit von der Auf­ wärts- und Abwärtsbewegung des Kolbens selbsttätig öffnendes und schließendes, federbelastetes Rückschlagventil ausgebildet ist, bei dem der zweite Kolbenteil (19) für seine axiale Relativbewegung gegenüber dem ersten Kolbenteil (18) in diesem axial auf- und abverschiebbar geführt und zwischen den ersten und den zweiten Kolbenteil eine Rückholfeder (26) gespannt ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Kolbenteil (18) innerhalb seines Umfangs einen mittels des zweiten Kolbenteils (19) versperr- oder freigebbaren axialen Durchlaß (20) als Übergangsöffnung zwischen den beiden Räumen (21, 22) der Dosierkammer (7) aufweist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der erste Kolbenteil (18) mit einer stangen­ förmigen Betätigungsvorrichtung (29) für die axiale Auf­ wärts- und Abwärtsbewegung des Kolbens (16) versehen ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Kolbenteil (18) eine ein axiales Führungsglied (25) des zweiten Kolben­ teils (19) aufnehmende zentrale Führungshülse (24) um­ faßt, die über schmale Stege od. dgl. den axialen Durch­ laß (20) mit gegenseitigem Winkelabstand durchsetzende Verbindungsglieder (23) mit dem äußeren Umfangsrandbe­ reich des ersten Kolbenteils (18) verbunden ist, der einen Ventilsitz (28) für eine Ventilplatte (27) des zweiten Kolbenteils (19) bildet.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausfluß (12) mit seinem Absperrventil (13) ein Gehäuse (11) umfaßt, das lösbar am unteren Ende der den Kolben (16) enthaltenden Dosier­ kammer (7) befestigt ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Absperrventil (13) des Ausflusses (12) seinerseits als bei einer Abwärtsbewegung des Kolbens (16) unter dem Druck des Füllgutes selbst­ tätig öffnendes und bei einer Aufwärtsbewegung des Kolbens (16) selbsttätig schließendes, federbelastetes Rück­ schlagventil ausgebildet ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Absperrventil (13) eine Ventilplatte (32) und einen in einem Eingangskanal (33) des Ausflusses (12) axial auf- und abwärts beweglich geführten, stegförmigen Führungsteil (34) aufweist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Eingangskanal (33) in einen Durchfluß­ kanal (36) erweiterten Durchmessers ausmündet und der Übergangsbereich zwischen Eingangs- und Durchflußkanal von einer waagerechten Ringschulter (37) des Ausfluß­ gehäuses (11) gebildet ist, die einen Ventilsitz für die Ventilplatte (32) des Absperrventils (13) bildet.

9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilplatte (32) mit einem Ende einer Rückholfeder (38) verbunden ist, deren anderes Ende an einem gehäuseseitigen Federstützring (39) be­ festigt ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Federstützring (39) mit einer Bajonett­ schlitzanordnung für eine lösbare Verriegelung (40) mit dem Ausflußgehäuse (11) im Durchflußkanal (36) versehen ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Federstützring (39) von zwei kon­ zentrischen Ringwänden (41, 42) gebildet ist, die unter­ seitig durch eine aus dünnen Querstäbchen od. dgl. Ver­ bindungsgliedern bestehende Bodenwand (43) miteinander verbunden sind, an der die Rückholfeder (38) befestigt ist.