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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Quetschventil zum Verschließen und
Freigeben einer Förderstrecke.
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Quetschventile
sind aus dem Stand der Technik in unterschiedlichen Ausgestaltungen
bekannt. Bekannte Quetschventile weisen dabei einen elastischen
Schlauch auf, welcher durch Zusammendrücken mittels Druckluft oder
mittels eines separaten Druckstücks
geschlossen wird. Dieser Schlauch wird an seinen beiden Enden über Klemmverbindungen
an Leitungen gehalten. Die bekannten Klemmverbindungen haken jedoch
den Nachteil, dass an den Übergängen Spalte
vorhanden sind. In diesen Spalten setzen sich Produktreste des zu
fördernden Produktes
ab. Diese Produktreste in den Spalten können beim Reinigen nur sehr
schwer oder gar nicht entfernt werden.
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Derartige
Produktreste in den Spalten sind jedoch insbesondere bei der Förderung
von Nahrungsmitteln oder Medikamenten nicht tolerierbar, da hierdurch
die Gefahr von Keimbildung o.ä.
an den Produktresten besteht, welche zur Verunreinigung des zu fördernden
Produktes führen
können.
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Deshalb
ist eine Anwendung von Quetschventilen bei der Förderung von aseptischen Produkten
sehr kritisch.
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Vorteile der
Erfindung
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Das
erfindungsgemäße Quetschventil
zum Verschließen
und Freigeben einer Förderstrecke weist
dagegen den Vorteil auf, dass insbesondere beim Verschließen des
Quetschventils kein Spalt entsteht. Dadurch ergibt sich für das zu
fördernde
Produkt keine Möglichkeit,
sich in Spalten o.ä.
abzulagern. Erfindungsgemäß kann somit
eine Reinigung des Quetschventils einfach durchgeführt werden
und es treten keine Probleme mit in Spalten abgesetzten Produktresten
auf. Somit kann das erfindungsgemäße Quetschventil besonders
auch bei aseptischen Anwendungen verwendet werden. Dies wird erfindungsgemäß dadurch
erreicht, dass ein elastisches Schlauchstück zwischen einem ersten und
zweiten Endstück
angeordnet ist. Das elastische Schlauchstück weist dabei an jedem seiner
Enden eine ringförmige
Innenlippe und eine ringförmige
Außenlippe auf.
Die Innen- und die Außenlippe
nehmen dabei jeweils einen umlaufenden, vorstehenden Verbindungsbereich
des ersten bzw. zweiten Endstücks zwischen
sich auf. Der Verbindungsbereich des ersten und zweiten Endstücks ist
dabei jeweils in einem vorbestimmten Winkel zu einer Mittelachse
des Quetschventils angeordnet. Das elastische Schlauchelement wird
dabei mittels Vulkanisieren am ersten und zweiten Endstück fixiert.
Durch den vorbestimmten Winkel der Verbindungsbereiche der Endstücke wird
sichergestellt, dass das elastische Schlauchstück, insbesondere die Innenlippe
des elastischen Schlauchstücks,
bei jeder Verformung des Schlauchstücks immer eng am jeweiligen
Endstück
anliegt. Somit entstehen keine Spalte zwischen dem Schlauchstück und den
Endstücken und
Produktreste können
sich nicht zwischen den Endstücken
und dem Schlauchstück
anlagern.
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Die
Unteransprüche
zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.
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Vorzugsweise
ist am Verbindungsbereich des ersten und zweiten Endstücks jeweils
ein zur Mittelachse des Quetschventils senkrechter Abschnitt angeordnet.
Dadurch weist die sich an diesem Abschnitt anliegende Innenlippe
des Schlauchstücks eine
ausreichende Dicke und Stabilität
auf und es kann besonders sicher verhindert werden, dass sich die
Innenlippe vom ersten bzw. zweiten Endstück löst.
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Um
eine sichere Befestigung des Schlauchelements am ersten und zweiten
Endstück
zu ermöglichen,
weist die Außenlippe
des Schlauchelements vorzugsweise einen verdickten Bereich auf.
Dadurch wird auch eine formschlüssige
Anpassung des Schlauchelements an die Endstücke erreicht.
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Der
verdickte Bereich der Außenlippe
des Schlauchelements weist dabei besonders bevorzugt einen zur Mittelachse
parallelen Kontaktbereich auf. Dadurch kann die Außenlippe
besonders sicher an den Endstücken
fixiert werden.
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Vorzugsweise
weist der Verbindungsbereich des Endstücks ein abgerundetes Ende auf.
Das abgerundete Ende ist besonders bevorzugt im Schnitt eine Halbkugel.
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Um
den Verbindungsbereich jedes Endstücks besonders einfach herstellen
zu können,
ist der Verbindungsbereich der Endstücke vorzugsweise jeweils in
einem konstanten Winkel zur Mittelachse angeordnet.
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Gemäß einer
anderen bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung umfasst der Verbindungsbereich
des Endstücks
einen ersten und einen zweiten Abschnitt, welche zur Mittelachse
des Quetschventils jeweils in unterschiedlichen Winkeln angeordnet sind.
Dadurch kann eine besonders sichere Verbindung zwischen Schlauchelement
und Endstück
ermöglicht
werden. Ein Winkel des ersten Abschnitts zur Mittelachse liegt dabei
vorzugsweise zwischen 10° und
20° und
ein Winkel des zweiten Abschnitts zur Mittelachse liegt dabei vorzugsweise
zwischen 40° und
50°.
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Weiter
bevorzugt umfasst das Quetschventil ferner einen Zylinder mit einer
Zugangsöffnung.
Der Zylinder ist fluiddicht am ersten und zweiten Endstück fixiert
und umgibt das elastische Schlauchelement. Durch die Zugangsöffnung kann
ein unter Druck stehendes Fluid zugeführt werden, um das elastische
Schlauchelement zu verformen und die Förderstrecke dadurch zu unterbrechen.
Das Fluid ist vorzugsweise Druckluft. Der Zylinder fixiert vorzugsweise
auch die Außenlippen
des elastischen Schlauchelements. Dadurch wird eine zusätzliche
Sicherung der Außenlippe
gegen Verrutschen bereitgestellt.
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Das
elastische Schlauchelement ist vorzugsweise aus Naturkautschuk oder
aus Acrylnitril-Butadien-Kautschuk (NBR) oder aus hydriertem Acrylnitril-Butadien-Kautschuk
(HNBR) oder aus Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk (EPDM) hergestellt. Die
Endstücke
sind vorzugsweise aus Edelstahl hergestellt.
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Weiter
bevorzugt betrifft die Erfindung eine Förder- und Abfüllvorrichtung
zur Förderung
und zum Abfüllen
von aseptischen Produkten, insbesondere von Medikamenten oder Nahrungsmitteln,
mit einem erfindungsgemäßen Quetschventil
zum Portionieren des geförderten
Produktes in gewünschte Packungsgrößen. Das
Quetschventil ist dabei vorzugsweise in einem Abschnitt der Förderstrecke
angeordnet, welche kurz vor der Abfüllstation des Produktes liegt,
um das Produkt in gewünschte
Größen zu portionieren.
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Zeichnung
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Nachfolgend
werden unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung Ausführungsbeispiele
der Erfindung im Detail beschrieben. In der Zeichnung ist:
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1 eine
schematische Schnittansicht eines Quetschventils gemäß einem
ersten Ausführungsbeispiel
der Erfindung im geöffneten
Zustand,
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2 eine
schematische Schnittansicht des in 1 gezeigten
Quetschventils in geschlossenem Zustand,
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3 eine
vergrößerte Teil-Schnittansicht der
Verbindung eines Endstücks
zum Schlauchelement des ersten Ausführungsbeispiels,
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4 eine
perspektivische, geschnittene Ansicht des elastischen Schlauchelements
des ersten Ausführungsbeispiels,
und
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5 eine
schematische Schnittansicht eines Endstücks gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel
der Erfindung.
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Beschreibung der Ausführungsbeispiele
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Nachfolgend
wird unter Bezugnahme auf die 1 bis 4 ein
Quetschventil 1 gemäß einem ersten
Ausführungsbeispiel
der Erfindung beschrieben.
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Wie
in 1 gezeigt, umfasst das Quetschventil 1 ein
erstes Endstück 2,
ein zweites Endstück 3 und
ein elastisches Schlauchelement 4. Das elastische Schlauchelement 4 ist
zwischen dem ersten und zweiten Endstück 2, 3 angeordnet.
Ein Zylinder 5 ist außerhalb
des elastischen Schlauchelements 4 angeordnet und mit dem
ersten Endstück 2 und
dem zweiten Endstück 3 jeweils über zwei
Wurmschrauben 9 verbunden. Im Zylinder 5 ist ferner
eine Zugangsöffnung 6 zu
einem zwischen dem Zylinder 5 und dem elastischen Schlauchelement 4 angeordneten
Druckraum 7 vorgesehen. Über die Zugangsöffnung 6 wird
Druckluft zum Schließen
des Quetschventils 1 zugeführt, so dass sich das elastische Schlauchelement 4 an
seinem Verformungsbereich 44 verformt, wie in 2 dargestellt.
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Das
elastische Schlauchelement 4 ist aus einem vulkanisierbaren
Kautschukmaterial hergestellt, und weist eine gewisse Elastizität auf. Das
Schlauchelement 4 wird jeweils an das erste und zweite
Endstück 2, 3 anvulkanisiert.
Wie insbesondere in 4 gezeigt, umfasst das elastische
Schlauchelement 4 einen in der Mitte liegenden, im Wesentlichen
zylindrischen Verformungsbereich 44, an einem axialen Ende
eine erste Innenlippe 40 und eine erste Außenlippe 42 und
am anderen axialen Ende eine zweite Innenlippe 41 und eine
zweite Außenlippe 43.
Das elastische Schlauchelement 4 ist dabei symmetrisch zu
einer Ebene senkrecht zur Mittelachse X-X des Quetschventils ausgebildet.
Wie insbesondere aus den 3 und 4 ersichtlich
ist, ist die Innenlippe 40 mit einem sich verjüngenden
Bereich 45 und einem senkrechten Abschluss 46 gebildet.
Die Außenlippe 42 ist
mit einem verdickten Bereich 47 gebildet, an welchem ein
Kontaktbereich 48 angeordnet ist. Der Kontaktbereich 48 ist
dabei parallel zur Mittelachse X-X des Quetschventils. Die zweite
Innenlippe 41 und die zweite Außenlippe 43 sind dabei
identisch wie die erste Innen- und Außenlippe ausgebildet, so dass
auf eine detaillierte Beschreibung verzichtet werden kann.
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Das
erste und zweite Endstück 2, 3 ist
dabei jeweils komplementär
zum Ende des elastischen Schlauchelements 4 ausgebildet.
Wie insbesondere in 3 gezeigt, umfasst das erste
Endstück 2 einen ringförmig, nach
innen vorstehenden Verbindungsbereich 20. Der Verbindungsbereich 20 weist
ein abgerundetes Ende 21 auf, welches im Schnitt halbkreisförmig gebildet
ist. Der Durchmesser des abgerundeten Endes 21 entspricht
dabei vorzugsweise der Dicke des Verbindungsbereichs 20.
Am Übergang
des Verbindungsbereichs 20 zum restlichen Endstück ist ein
senkrechter Absatz 22 gebildet, an welchem im montierten
Zustand der senkrechte Abschluss 46 der Innenlippe 40 anliegt
(vgl. 3). Das dem elastischen Schlauchelement 4 entgegen
liegende Ende des Endstücks 2 ist
mit einem Leitungsanschluss 23 zum Anschließen an eine
Förderleitung
gebildet. Der Leitungsanschluss 23 kann beispielsweise
ein Gewinde oder ein Bajonettverschluss o.ä. sein. Das zweite Endstück 3 ist
mit Ausnahme des Leitungsanschlusses 33 identisch zum ersten
Endstück 2 ausgebildet,
so dass auf eine detaillierte Beschreibung des zweiten Endstücks 3 verzichtet
werden kann. Der Leitungsanschluss 33 des zweiten Endstücks ist
dabei mit einem anderen Durchmesser als der Leitungsanschluss 23 des
ersten Endstücks 2 gebildet, um
eine lagerichtige Montage des Quetschventils in einer Abfülleinrichtung
sicherzustellen. Das erste und zweite Endstück 2, 3 ist
dabei jeweils aus Edelstahl hergestellt.
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Die
Funktion des erfindungsgemäßen Quetschventils 1 ist
dabei wie folgt. Ein Produkt wird in Richtung des Pfeils A mittels
einer Fördereinrichtung,
wie z.B. einer Pumpe, durch eine nicht dargestellte Leitung gefördert. Die
Leitung ist mit dem zweiten Endstück 3 des Quetschventils 1 verbunden.
Das Produkt wird durch das zweite Endstück 3, das elastische
Schlauchelement 4 und das erste Endstück 2 gefördert und
verlässt
das erste Endstück 2 in
Richtung des Pfeils B, wie in 1 gezeigt.
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Wenn
ein Produkt, wie beispielsweise ein flüssiges oder zähflüssiges Nahrungsmittel,
z.B. Majonese, gefördert
wird, ist eine Abfüllstation
dem ersten Endstück 2 nachgeordnet.
Hierbei wird das Produkt z.B. in Gläser abgefüllt, so dass es portionsmäßig gefördert werden
muss. Dazu wird das Quetschventil 1 alternierend geöffnet und
geschlossen. Zum Schließen
des Quetschventils 1 wird durch die Zugangsöffnung 6 Druckluft
in Richtung des Pfeils P zugeführt.
Dadurch steigt der Druck im Druckraum 7 an. Sobald der
Druck im Druckraum 7 größer als
am inneren Bereich der Förderstrecke
des elastischen Schlauchelements 4 ist, beginnt eine Verformung
des Verformungsbereichs 44. Die Verformung des Verformungsbereichs 44 wird
dabei solange durchgeführt, bis
sich die Innenseiten des elastischen Schlauchelements 44 berühren und
die Verbindung zwischen dem ersten Endstück 2 und dem zweiten
Endstück 3 unterbrochen
ist. Dieser Zustand ist in 2 gezeigt.
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Erfindungsgemäß wird durch
die geometrische Ausgestaltung der beiden in Axialrichtung liegenden
Enden des elastischen Schlauchelements 4 erreicht, dass
sich lediglich der Verformungsbereich 44 verformt und insbesondere
die erste Innenlippe 40 und die zweite Innenlippe 41 unverändert am ersten Endstück 2 bzw.
am zweiten Endstück 3 anliegt.
Dadurch wird vermieden, dass ein Spalt zwischen den Enden des elastischen
Schlauchelements 4 und dem ersten und zweiten Endstück 2, 3 auftritt.
Da das elastische Schlauchelement 4 an das erste und zweite
Endstück 2, 3 anvulkanisiert
ist, wird verhindert, dass sich das Schlauchelement 4 vom
Endstück
abhebt. Da der Verbindungsbereich 20 bzw. 30 des
ersten bzw. zweiten Endstücks 2, 3 im
Winkel α zur
Mittelachse X-X des Quetschventils 1 angeordnet ist, und
die Außenlippen 42, 43 die
Verbindungsbereiche 20, 30 umgreifen, werden Zugkräfte, welche
das Schlauchelement 4 von den Endstücken 2, 3 ablösen könnten, minimiert.
Somit kann erfindungsgemäß eine sichere
Verbindung zwischen Schlauchelement und Endstücken erreicht werden. Insbesondere
verhindert die Anordnung der Verbindungsbereiche 20, 30 im
Winkel α zur
Mittelachse X-X, dass sich die Verformungskräfte und Verformungsspannungen
bis zu den Anschlussstellen im Bereich des senkrechten Abschlusses 46 des
elastischen Schlauchelements 4 gelangen. Somit kann ein
deformationsfreier Übergang
des Schlauchelements 4 auf die Endstücke 2, 3 sichergestellt
werden und es treten keine Spalte zwischen Schlauchelement 4 und
Endstücken 2, 3 auch bei
verformtem Schlauchelement auf.
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Daher
eignet sich das erfindungsgemäße Quetschventil
insbesondere für
den Einsatz in Bereichen, in denen eine hohe Hygiene gefordert wird,
wie beispielsweise bei der Förderung
von Medikamenten, Nahrungsmitteln oder Kosmetika.
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Nachfolgend
wird unter Bezugnahme auf 5 ein Quetschventil
gemäß einem
zweiten Ausführungsbeispiel
der Erfindung beschrieben. Gleiche bzw. funktional gleiche Teile
sind dabei mit den gleichen Bezugszeichen wie im ersten Ausführungsbeispiel
bezeichnet.
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Wie
in 5 gezeigt, unterscheidet sich das zweite Ausführungsbeispiel
vom ersten Ausführungsbeispiel
insbesondere durch eine andere Ausbildung der Verbindung zwischen
Endstück
und elastischem Schlauchelement. Ein Verbindungsbereich 30 des
Endstücks 3 des
zweiten Ausführungsbeispiels
weist einen ersten Bereich 34 und einen zweiten Bereich 35 auf.
Der erste Bereich 34 ist in einem Winkel β zur Mittelachse
X-X des Quetschventils angeordnet und der zweite Bereich 35 ist
in einem Winkel γ zur
Mittelachse X-X angeordnet. Der Winkel β beträgt dabei ungefähr 14° und der
Winkel γ beträgt ungefähr 45°. Somit weist
der Verbindungsbereich 30 einen zweistufigen sich verjüngenden
Bereich auf, welcher sich mit unterschiedlichen Winkeln verjüngt. Insbesondere
durch die flache Ausbildung des ersten Bereichs 34 wird
dabei sichergestellt, dass die bei der Verformung des Schlauchelements
auftretenden Verformungskräfte
und Verformungsspannungen nicht bis zu den Anschlussstellen 32 gelangen
können.
Dadurch wird eine noch sicherere Verbindung zwischen Endstück und Schlauchelement
ermöglicht.
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Es
sei angemerkt, dass das nicht dargestellte andere Endstück des zweiten
Ausführungsbeispiels
einen identisch ausgebildeten Verbindungsbereich aufweist. Ferner
sind auch die Enden des Schlauchelements, welche mit den Endstücken 2, 3 verbunden
sind, komplementär
zum Verbindungsbereich ausgebildet. Genauer weist die Innenlippe 41 einen
ersten sich verjüngenden
Bereich 45a und einen zweiten sich verjüngenden Bereich 45b auf.
Ansonsten entspricht das Quetschventil des zweiten Ausführungsbeispiels
dem ersten Ausführungsbeispiel,
so dass auf die dort gegebene Beschreibung verwiesen werden kann.