DE69212303T2 - Ventil - Google Patents

Description

• Die Erfindung betrifft ein Ventil gemäß des einleitenden Teils von Patentanspruch 1.
• Ein derartiges Ventil ist aus der FR-A-587,897 bekannt. In diesem Fall ist die Randkante des Ventiltellers elastisch, um sicherzustellen, daß er sich an den Ventilsitz anpassen kann. Bei einer weiteren Ausführungsform ist der Ventilteller etwas elastisch, um durch leichte Verformung eine optimale Abdichtung mit dem Ventilsitz zu gewährleisten. In dem Fall von Fülleinrichtungen und insbesondere von Fülleinrichtungen für Getränkepackungen gibt es das Problem des Tröpfelns aus der Füll- Öffnung, nachdem das tatsächliche Füllen stattgefunden hat. Neben dem unhygienischen Aspekt einer derartigen leichten Verschmutzung insbesondere im Fall von Packungen, die nachfolgend zum Beispiel durch Wärme abgedichtet werden sollen, besteht der Nachteil darin, daß die Abdichtungsflächen durch das tröpfelnde Material verschmutzt werden, so daß richtiges Abdichten nicht mehr sichergestellt werden kann. Heute werden insbesondere Getränke in zunehmendem Maße in Pappkartons auf den Markt gebracht, die auf der Innenseite mit einer Plastikschicht versehen sind und abgedichtet werden, indem Wärme auf diese Pappkartons angewendet wird.
• Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, dieses Problem durch Verwendung von Düsenöffnungen zu beseitigen, die auf Vakuum reagieren. Dies bedeutet, daß in dem Auslaß der Ventilbauemheit Vakuum erzeugt wird, wenn der tatsächliche Füllvorgang beendet ist, mit dem Ergebnis, daß die Öffnung zuklappt, die letzten Tröpfchen zurückgezogen werden und die Flüssigkeitssäule zurückgehalten wird. Die Erzeugung des Vakuums geschieht momentan auf eine relativ komplexe Weise. Ein Verfahren ist in der Britischen Patentanmeldung 2,044,408 beschrieben und ist mit dem Verschieben einer Membran über eine relativ große Entfernung verbunden, um ein Vakuum zu erzeugen. Eine mit einer Membran arbeitende Vakuumeinrichtung ist in der US Patentbeschreibung 3,895,748 beschrieben. In diesem Fall wird ein Teil der Auslaßkanalwand nach dem Dosierventil durch eine Membran ersetzt, auf die der Druck in Richtung der dem Kanal abgewandten Seite gerichtet werden kann, mit dem Ergebnis, daß in dem Kanal ein Vakuum erzeugt werden kann.
• Alle diese vorgeschlagenen Strukturen besitzen den Nachteil, daß eine spezielle Steuerung notwendig ist, um das Vakuum zu erzeugen. Außerdem sind die hier erwähnten Einrichtungen relativ komplex, was die Betriebszuverlässigkeit verringert. Das Reinigen, das in der Lebensmittelindustrie wichtig ist, stellt infolge der großen Anzahl an Teilen ebenfalls ein Problem dar. Während der relativ großen Verschiebungen, die in der vorstehend erwähnten Britischen Anmeldung beschrieben sind, tritt im Fall bestimmter Flüssigkeiten ebenfalls die Gefahr der Schaumbildung auf.
• Die Aufgabe der Erfindung ist es, diese Nachteile zu umgehen.
• Diese Aufgabe wird für den Fall eines Ventils des Typs, der vorstehend durch die kennzeichnenden Merkmale aus Patentanspruch 1 beschrieben ist, erfüllt.
• Nachdem die Randkante auf dem Ventilsitz zur Ruhe kommt, wird bei einer weiteren Verschiebung des Ventilschaftes in Verschlußrichtung das Teil zwischen dem Ventilschaft und der Randkante, die elastisch verformbar ist, verstellt werden, mit dem Ergebnis, daß in dem Auslaßkanal ein Teilvakuum gebildet wird. Aufgrund der relativ kleinen Verstellung tritt keine Gefahr der Schaumbildung auf. Es ist klar, daß eine derartige Struktur, da sie mit dem Ventil eine Einheit bildet, einfach zu erreichen und insbesondere leicht zu entfernen und zu reinigen ist, während eine große Betriebszuverlässigkeit gewährleistet wird. Die Anpassungen an die Anlage sind ebenfalls geringfügig. Die Erzeugung des Vakuums bedeutet, daß nach dem Füllen kein Tröpfeln stattfindet. Indem die Bewegung des Ventilschaftes gesteuert wird, kann sowohl die Schließbewegung des Ventils als auch der Grad, bis zu dem das Vakuum erzeugt wird, gesteuert werden.
• Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform besteht die Randkante aus einem relativ harten Material. Gemäß einem weiteren Vorschlag besteht die Randkante ebenfalls aus einem elastisch verformbaren Material, ist jedoch mit Verstärkungen versehen. Diese Verstärkungen können entweder ein verdickter Teil oder ein eingesetztes härteres Material sein.
• Gemäß einer anderen vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung sind Zusatzeinrichtungen zum Zuruckbewegen des elastisch verformbaren Materials vorhanden. Insbesondere in dem Fall der Bewegung großer Volumina ist es schwierig, das elastisch verf ormbare Material so herzustellen, daß es einerseits eine Abdichtung gewährleistet und es andererseits ausreichend sichergestellt wird, daß mit der steuerbar eintretenden elastischen Verformung die Rückbewegung ausgeführt wird, wenn die Spannung gelockert wird. Diese Zusatzeinrichtungen können ebenfalls die Form des Ventils bestimmen, wenn eine Flüssigkeit umgewälzt wird.
• Die Erfindung betrifft ebenfalls eine Ventilbauemheit, die eine Ventilkammer mit einer durch einen Ventilsitz begrenzten Öffnung und eine Schaftführungseinrichtung für Ventile sowie ein Ventil aufweist, wie vorstehend beschrieben ist. Gemäß der Erfindung sind die Schaftführungseinrichtungen für Ventile dadurch gekennzeichnet, daß sie in einer derartigen Weise eingepaßt sind, daß sie eine weitere Bewegung des Ventils in Verschlußrichtung erlauben, nachdem der Randteller auf dem Ventilsitz liegt. Das vorstehend beschriebene Vakuum kann auf diese Weise erzeugt werden.
• Wie vorstehend beschrieben ist, kann eine derartige Ventilbauemheit in vorteilhafter Weise für eine Fülleinrichtung zum Füllen von Getränkepackungen verwendet werden, die mit einer Vakuumverschlußdüse oder einer Düse versehen ist, die, um Flüssigkeit zurückzuhalten, in einer anderen Weise arbeitet, wie etwa ein Sieb oder eine Siebabdichtung.
• Die Erfindung wird mit Bezug auf ein Beispiel einer in den Zeichnungen gezeigten Ausführungsform nachstehend detaillierter erläutert werden; es zeigen:
• Fig. 1 ein Teil einer Füllanlage für Getränkepackungen;
• Fig. 2 ein Detail der Einrichtung gemäß Fig. 1;
• Fign. 3a, 3b und 3c die Einrichtung gemäß Fig. 2 mit dem Ventil gemäß der Erfindung in verschiedenen Stellungen;
• Fig. 4 eine Draufsicht der Einrichtung gemäß Fig. 3;
• Fign. 5a und 5b eine weiter veränderte Ausführungsform der Erfindung in zwei Stellungen.
• In Fig. 1 ist eine Anlage zum Füllen von Getränkepackungen mit 1 bezeichnet. Sie besteht aus einem Speicherbehälter 2. Mit Hilfe verschiedener Startventile, die nicht detailliert gezeigt sind, wird die Flüssigkeit in die Ventilbauemheit 3 geleitet, in der es ein Ventil gibt. Die Ventilbauemheit 3 ist mit einem Auslaßkanal 4 verbunden, mit dem eine Vakuumdüse 5 verbunden ist. Unter dieser ist eine Saftpackung 6', die in der offenen Stellung lediglich schematisch gezeigt ist. Es ist wichtig, daß nach dem Verschluß der Ventilbauemheit 3 keine Flüssigkeit aus der Düse 5 tröpfeln sollte, da während der Bewegung der Packung 6' Flüssigkeitsreste auf die Rippen fallen könnten, die abgedichtet werden müssen, mit dem Ergebnis, daß es nicht mehr sichergestellt werden könnte, daß die Abdichtung, die im allgemeinen durch Wärme erzielt wird, die benötigten Anforderungen erfüllen würde. Fig. 1 zeigt eine Doppelfüllanlage.
• Fig. 2 zeigt ein Detail der Einrichtung gemäß Fig. 1 und insbesondere die Ventilbauemheit 3. Weitere Veranschaulichungen von ihr sind in den Fign. 3a, 3b, 3c und 4 gezeigt. Es ist ersichtlich, daß die Ventilbauemheit aus einem Ventilschaft 6 besteht, an dem ein Ventilteller 7 mit einer Randkante 8 vorgesehen ist. Die Ventilkammer weist eine Ventilschaftführung 9 und einen Ventilsitz 10 auf. Der Ventilteller 7 besteht aus einem elastisch verformbaren Material, wie etwa einem gummielastischen Material.
• Die Randkante 8 des Ventiltellers 7 besteht aus dem gleichen Material, ist aber mit einem Verstärkungsring, zum Beispiel einem rostfreien Stahlring 11, versehen. Der Schließvorgang des Ventils aus der in Fig. 3a gezeigten offenen Stellung ist in den Fign. 3b und 3c gezeigt. Es ist ersichtlich, daß eine Abdichtung erreicht wird, nachdem die Randkante 8 auf dem Ventilsitz 10 liegt. Durch die elastische Natur des Ventiltellers 7 ist es jedoch möglich, den Ventilschaft 6 weiter zu bewegen, mit dem Ergebnis, daß die Stellung gemäß Fig. 3c erreicht wird. Bei der Bewegung aus der Stellung in Fig. 3b in die Stellung in Fig. 3c wird ein Vakuum erzeugt werden, wobei dieses Vakuum dazu ausreicht, die Düse 5 zu schließen und Tröpfeln zu verhindern. Dieses Vakuum ist ebenfalls in der Lage, in dem Auslaßkanal die Flüssigkeitssäule zurückzuhalten. Mit der Einrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung wird zwischen der Randkante des Ventiltellers und dem Ventilsitz 10 keine Reibungsbewegung ausgeführt. Dies bedeutet, daß es möglich ist, in dieser Einrichtung Flüssigkeiten mit geringen Schmiereigen schaften, wie zum Beispiel Buttermilch, zu verwenden.
• Das Ventil kann ebenfalls mit einem gummielastischen Material versehen sein, das einen Verstärkungsring enthält. Verdickte Teile können aus dem gummielastischen Material hergestellt werden, um ihre Lebensdauer zu erhöhen.
• Obwohl vorstehend die Steuerung 15 des Ventilschaftes 6 nicht gezeigt ist, muß es so verstanden werden, daß sie mit irgendeinem auf dem Stand der Technik bekannten Verfahren erreicht werden kann. Insbesondere ist es denkbar, sie mit einer elektromagnetischen Einrichtung in einer gesteuerten Weise so zu betreiben, daß zusätzlich zu einer gesteuerten Schließbewegung des Ventils ebenfalls das Vakuum in einer gesteuerten Weise erzeugt werden kann. Die Steuerung des Ventils kann zeitabhängig und/oder mengenabhängig durchgeführt werden. Unter Verwendung elektronischer Einrichtungen zum Steuern des Ventils ist es möglich, nach der Entscheidung, das Ventil zu schließen, das gewünschte Schließverhalten zu erreichen. Es ist auf diese Weise auch möglich, das Ventil unter kontrollierten Bedingungen zu öffnen. Sicherungseinrichtungen können, wenn gewünscht, auch eingebaut werden, um eine Funktionsstörung zu verhindern.
• Fig. 5 zeigt schematisch ein Detail einer weiteren Ausführungsform der Erfindung. Die Randkante des Ventiltellers 20 besteht in diesem Fall aus einem Metallteil, auf dem das elastisch verformbare Gummiteil 21 eingepaßt ist. Dieses elastisch verformbare Teil ist an der anderen Seite mit dem Ventilschaft 22 verbunden. An dem Ventilschaft 22 ist eine Verlängerung mit einem Anschlag 23 am Ende vorgesehen. Eine Feder 25 ist zwischen diesem Anschlag 23 und einer Querbrücke 24 eingepaßt, die zwischen zwei gegenüberliegenden Teilen des Ventiltellers 20 vorgesehen ist. Der Ventilschaft 22 ist so untergebracht, daß er in eine Öffnung der Querbrücke 24 hineingleiten kann. Die Feder 25 versucht, das elastisch verformbare Teil 21 in die Stellung zu treiben, die auf der linken Seite in Fig. 5a gezeigt ist. Der Zustand, in dem das Vakuum erzeugt wird, ist in Fig. 5b gezeigt. Auf diese Weise können geringere Anforderungen für den Wiederherstellungskennwert des elastisch verformbaren Teils 21 angesetzt werden, so daß ein größerer "Pumpenhub" ausgeführt werden kann, und es wird ebenfalls sichergestellt werden, daß ausgehend von der in Fig. 5b gezeigten Stellung durch Entfernen der Zugkraft auf den Ventilschaft 22 die Stellung in Fig. 5a wieder erreicht wird.
• Obwohl die Erfindung mit Bezug auf eine bevorzugte Ausführungsform vorstehend beschrieben worden ist, muß es verstanden werden, daß zahlreiche Änderungen an ihr durchgeführt werden können, ohne den Umfang der vorliegenden Anwendung zu verlassen.
• Zum Beispiel ist es möglich, den Verstärkungsring 11 wegzulassen und den gewünschten Verformungskennwert zu erhalten, indem die Dicke und/oder die Eigenschaften des für den Ventilteller verwendeten Materials beeinflußt wird. Es ist hier möglich, daß die Randkante bezüglich des Ventilsitzes eine Bewegung ausführt, wenn das Vakuum erzeugt wird. Die Materialien, aus denen die vorstehend beschriebenen verschiedenen Teile hergestellt sind, können irgendwelche aus dem Stand der Technik bekannten Materialien sein.

Claims (8)

1. Ventil (3) mit einem Ventuschaft (6) und einem Ventilteller (7), wobei eine Randkante (8) so angeordnet ist, daß sie in Verbindung mit einem in einer Ventilkammer vorgesehenen Ventilsitz (10) abdichtet, bei dem der Ventilteller ein Teil aus verformbarem Material aufweist, das zwischen dem Ventilschaft und der Randkante eingepaßt ist, wobei die Randkante bezüglich des Ventuschaftes elastisch verstellbar ist, und das Ventil zwischen einer offenen und geschlossenen Stellung ver stellbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Randkante (8) ein relativ starres Material aufweist, und daß das Teil aus verformbarem Material bezüglich des Ventilschaftes (6) und der Randkante solche Eigenschaften besitzt, daß der Ventilschaft zwischen zwei eingezogenen geschlossenen stellungen verstellt werden kann, einer ersten, weniger eingezogenen Stellung, in der ein erstes Volumen durch die Randkante, das Teil aus verformbarem Material, den Schaft und die Ventilkammer bestimmt wird, und einer zweiten, stärker eingezogenen Stellung, in der ein zweites Volumen durch die Randkante, das Teil aus verform barem Material, den Schaft und die Ventilkammer bestimmt wird, wobei das zweite Volumen erheblich kleiner ist als das erste Volumen.

2. Ventil nach Anspruch 1, wobei die Randkante aus verformbarem Material besteht und mit einer Verstärkungseinrichtung versehen ist.

3. Ventil nach Anspruch 2, bei dem die Verstärkungseinrichtung ein verdicktes Teil aufweist.

4. Ventil nach Anspruch 2, bei dem die Verstärkungseinrichtung ein Teil aufweist, das aus einem Material besteht, das starrer ist als das elastisch verformbare Material.

5. Ventil nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem Zusatzeinrichtungen zum Zurückbewegen des elastisch verformbaren Materials vorhanden sind.

6. Ventil nach Anspruch 5, bei dem die Zusatzeinrichtungen Federeinrichtungen aufweisen.

7. Ventil nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche mit einer Ventilführung, wobei auf dem Ventilschaft eine Stoppeinrichtung vorgesehen ist, um mit der Ventilführung in Eingriff zu kommen.

8. Fülleinrichtung zum Füllen von Getränkepackungen mit einer Ventilbauemheit nach Anspruch 7, die mit Einrichtungen zur Bewegungssteuerung des Ventils versehen ist und über bei Unterdruck schließenden Düseneinrichtungen mit dem Auslaß der Ventilbaueinheit verbunden ist.