-
Die
Erfindung betrifft eine Einrichtung zum dosierten Abfüllen eines
Mediums, enthaltend eine Einlaßöffnung und
eine Auslaßöffnung aufweisenden Gehäuseabschnitt
sowie ein Absperrorgan, das zwischen einer die Einlaßöffnung mit
der Auslaßöffnung verbindenden Öffnungsstellung
und einer die Verbindung zwischen der Einlaßöffnung und der Auslaßöffnung unterbrechenden
Schließstellung
verstellbar ist.
-
Eine
bekannte, in der
EP
1 000 895 B1 beschriebene Abfülleinrichtung ist als sogenanntes
Abfüllventil
ausgestaltet, das ein Gehäuse
mit einem vertikalen Durchlaß umfaßt, welches
einer Einlaßöffnung oben
und einer Auslaßöffnung am
Boden aufweist. In dem Durchlaß ist
ein Ventilkörper
angeordnet, der oben an eine Betätigungsstange
angeschlossen, mittels welcher der Ventilkörper in vertikaler Richtung
verschoben werden kann. In der geschlossenen Stellung des Abfüllventils
liegt der Ventilkörper
in dichtender Weise gegen einen Ventilsitz an, der durch einen Kantenabschnitt
der Auslaßöffnung gebildet
ist. Zum Abfüllen
eines Mediums wird bei an eine Versorgungsquelle angeschlossenem Gehäuse der
Ventilkörper
in einer translatorischen Bewegung ausreichend hoch angehoben, so
daß das
Medium in einen unterhalb des Abfüllventils angebrachten Behälter strömen kann.
Um eine Feindosierung vornehmen zu können, kann der Ventilkörper stufenweise
oder kontinuierlich abgesenkt werden, so daß der freie Strömungsquerschnitt
im Bereich der Auslaßöffnung verkleinert
wird. Ein Nachteil dieses bekannten Abfüllventils besteht darin, daß bei Abfüllmedien
mit einer hohen Viskosität
nach dem vollständigen
Schließen
des Ventils, d.h. Absenken des Ventilkörpers auf den Ventilsitz, noch
Medienbestandteile an dem Ventilkörper und insbesondere auch
im Randbereich der Ventilsitzöffnung
haften bleiben, die beim Wegtransport des Abfüllbehälters z.B. als fadenartige
Gebilde zwischen diesem Abfüllbehälter und
dem Abfüllventil
ausbilden können.
Ein weiterer Nachteil dieses Abfüllventils
besteht darin, das es nicht vorlauffrei ist, was soviel bedeutet,
daß nach dem
Schließen
des Ventils innerhalb des Ventilgehäuses ein bestimmtes Mediumvolumen
verbleibt, was insbesondere beim Übergang von einem Medium zu
einem andersartigen Medium störend
ist.
-
Es
sind weiterhin sogenannte vorlauffreie Abfülleinrichtungen bekannt, die,
wie in 1 dargestellt,
ein Rohrstück
a mit einem durchgehenden Strömungskanal
b aufweist, an den sich seitlich eine durch ein Ventilsitzgehäuse c definierte
Ventilöffnung d
anschließt,
die mit einem translatorisch in vertikaler Richtung verstellbaren
Tellerventil e zusammenwirkt, das mittels der Ventilstange f zwischen
einer maximalen Grobstrom-Öffnungsstellung,
einer Feinstrom-Öffnungsstellung
und einer Schließstellung bewegbar
ist. Ein derartiges Abfüllventil
eignet sich damit auch für
eine Feindosierung des abzufüllenden Mediums.
Auch bei dieser Ventilanordnung besteht der Nachteil, daß insbesondere
hochviskose Medien nach dem Schließen des Ventils noch an der
Ventiltellerunterseite und im Bereich des Umfangrandes der Ventilsitzöffnung haften
bleiben, wodurch es in der oben beschriebenen Weise zu einer Fadenbildung
kommen kann.
-
Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Abfülleinrichtung, die insbesondere
zum Abfüllen
hochviskoser oder höchstviskoser
Medien geeignet ist, wobei es sich in erster Linie darum handelt, die
sogenannte Fadenbildung zu verhindern.
-
Zur
Lösung
dieser Aufgabe ist die erfindungsgemäße Einrichtung dadurch gekennzeichnet, daß das Absperrorgan
als um eine Achse drehbares Hahnküken ausgebildet ist. Bei der Verwendung
eines drehbaren Hahnkükens
besteht nahezu keine Möglichkeit,
daß nach
dem Drehen des Hahnkükens aus
der Öffnungsstellung
in die Schließstellung
Medium an der rotationssymmetrisch ausgebildeten Kükenwand
haftet bzw. haften bleibt, durch die die Auslaßöffnung der Abfülleinrichtung
verschlossen wird. Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung ist vorgesehen, daß das Hahnküken in der Schließstellung
gegen einen der Auslaßöffnung zugeordneten
Kükensitz
anliegt, dessen in Strömungsrichtung
unten liegender Öffnungsrand
in der Öffnungsstellung
in den Hahnkükendurchgang
ragt. Eine derartige Ausgestaltung erhöht beim Schließen der
Abfülleinrichtung
den auf den Mediumstrom einwirkenden Abschervorgang des Mediumstroms.
Dieser Effekt wird noch dadurch erhöht, wenn gemäß weiterer
Erfindung der untere Öffnungsrand
im wesentlichen schneidenartig ausgebildet ist.
-
Gemäß weiterer
Erfindung liegt der Kükensitz
auf einer Stützplatte
auf, die eine der Öffnung
des Kükensitzes
im wesentlichen entsprechende Öffnung hat,
die sich in Strömungsrichtung
von oben nach unten kegelförmig
erweitert, vorzugsweise mit einem Öffnungswinkel von mehr als
100°, insbesondere
im Bereich von etwa 120° bis
140°.
-
Das
Hahnküken
ist vorzugsweise als Kugelküken
ausgebildet, wodurch sich gegenüber
kegelförmigen
oder zylindrischen Hahnküken
im wesentlichen keine Abdichtungsprobleme ergeben.
-
Um
eine vorlauffreie Abfülleinrichtung
zu schaffen, weist diese ein Rohrstück mit einem durchgehenden
Strömungskanal
auf, an den sich seitlich die eigentliche Auslaßöffnung anschließt und in
den das Hahnküken
teilweise ragt.
-
Um
einerseits einen schnellen Abfüllvorgang in
einem Grobstrom zu ermöglichen
und andererseits in einem Feinstrom ein genau dosiertes Abfüllen zu ermöglichen,
schließen
bei einem Rohrstück
mit durchgehendem Strömungskanal
an den Strömungskanal
hintereinanderliegend vorzugsweise zwei ein Hahnküken aufweisende
Gehäuseabschnitte
an, wobei die Hahnkükendurchgänge unterschiedliche
Strömungsquerschnitte
haben, derart, daß das
eine einen größeren Strömungsquerschnitt
aufweisende Hahnküken
für die
Grobstromabfüllung
und das andere Hahnküken
für die
Feinstromabfüllung
benutzbar sind.
-
Die
Erfindung betrifft weiterhin die Verwendung einer Einrichtung der
erfindungsgemäßen Art zum
Abfüllen
eines hochviskosen Mediums, insbesondere eines Mediums mit einer
dynamischen Viskosität
im Bereich von etwa 100–1000
Pa·s
(Pascalsekunde), z.B. im Bereich von etwa 600 Pa·s.
-
Die
Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren
beschrieben:
-
1 zeigt
im schematisierter Darstellung eine bekannte Abfülleinrichtung;
-
2 zeigt
eine Seitenansicht einer Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Einrichtung;
-
3 zeigt
eine Seitenansicht in Richtung des Pfeiles C in 2;
-
4 zeigt
eine Schnittansicht in Richtung der Schnittlinie B-B in der Offenstellung;
-
5 zeigt
eine Schnittansicht entsprechend 4 in der
Schließstellung;
-
6 zeigt
eine Schnittdarstellung gemäß der Linie
A-A in 2 in der Öffnungs-
bzw. Abfüllstellung;
-
7 eine
Schnittansicht gemäß 6 in der
Schließstellung.
-
Die
in der Zeichnung dargestellte Abfülleinrichtung enthält ein Rohrstück 1,
das mittels Flanschen 2 in eine umlaufende Versorgungsleitung
angeschlossen werden kann. Es sind zwei nur schematisiert dargestellte
Abfülleinheiten 3 und 4 vorgesehen,
von denen die Abfülleinheit 3 zum
schnellen Abfüllen
in einem Grobstrom dient, während
die Abfülleinheit 4 gegen
Ende des Abfüllvorgangs
für eine feindosierte
Abfüllung
im Feinstrom vorgesehen ist.
-
3 gewährt einen
Einblick in das Rohrstück
in Richtung des Pfeiles C, und zeigt insbesondere die für die Abfüllung vorgesehene
Abfülleinheit 4.
-
4 zeigt
den Flansch 2 sowie den Durchlaßkanal 5 des Rohrstücks 1.
Um diesen Durchlaßkanal 5 ist
schellenartig eine aus mehreren Einzelteilen 6, 7, 8 und 9 bestehende
Halterungs- bzw. Stützstruktur
für ein
Kugelküken 10 angeordnet,
das teilweise in den Durchlaßkanal 5 ragt
und teilweise durch eine in der den Durchlaßkanal 5 umgebenden Rohrwandung
angebracht Öffnung
unten aus dem Durchlaßkanal 5 herausgeführt ist.
Das Kugelküken 10 ist
in der Halterungsstruktur 6, 7, 8, 9 mittels
Zapfen 10.1 und 10.2 drehbar gelagert, wobei der
Zapfen 10.2 aus der Halterungsstruktur 6, 7, 8, 9 und
hier insbesondere durch den Abschlußflansch 8 nach außen hindurch
geführt
ist, um als Antriebsspindel das Kugelküken 10 zwischen der
in 4 dargestellten Öffnungsstellung und der in 5 dargestellten Schließstellung
rotatorisch antreiben zu können.
-
Das
Kugelküken 10 liegt
an der Unterseite der Abfülleinrichtung
gegen einen Kükensitz 11 an, dessen
in Strömungsrichtung
unten liegender Öffnungsrand
in der Öffnungsstellung
in den Hahnkükendurchgang 10.3 ragt.
Der untere Öffnungsrand des
Hahnkükensitzes 11 ist
schneidenartig ausgebildet. Der Kükensitz 11 ist auf
einer Stützplatte 12 abgestützt, die
eine der Öffnung
des Kükensitzes
im wesentlichen entsprechende Öffnung
hat, die sich in Strömungsrichtung
von oben nach unten kegelförmig erweitert,
vorzugsweise mit einem Öffnungswinkel von
mehr als 100°,
insbesondere im Bereich von 120° bis
140°. Der
die Öffnung
der Stützplatte 11 umgebende
obere Öffnungsrand
ist ebenfalls im wesentlichen schneidenartig ausgebildet.
-
Die
Stützplatte 12 hat
einen nach oben gerichteten, den Kükensitz 11 seitlich
umschließenden Rand.
-
Es
versteht sich, daß,
wie bei Kugelhähnen üblich, an
möglichen
Leckagestellen entsprechende Dichtungen bzw. Packungen angeordnet
sind, deren Konstruktion und Anbringungsweise nicht zum Gegenstand
der vorliegenden Erfindung gehören.
-
5 zeigt
die für
die Grobabfüllung
vorgesehene Abfülleinheit 3 in
der Schließstellung
des Kugelkükens 10.
-
Die 6 und 7 zeigen
vergleichbar mit den Schnittansichten 4 und 5 der
Grobstom-Abfülleinheit 3 entsprechende
Ansichten der Feinstrom-Abfülleinheit 4,
deren grundsätzlicher
Aufbau dem Aufbau der Abfülleinheit 3 entspricht.
-
Das
Absperrorgan kann erfindungsgemäß auch ein
Kegelküken
oder ein zylindrisches Küken sein.
-
Die
erfindungsgemäße Einrichtung
eignet sich insbesondere zum Abfüllen
höchstviskoser
Medien mit einer dynamischen Viskosität im Bereich von z.B. 600 Pa·s; diese
Medien werden, um sie fließfähig zu machen,
hocherhitzt, z.B. auf Temperaturen im Bereich von 150°C, wobei
Abfülldrücke im Bereich von
beispielsweise 15 bis 64 bar angewendet werden.
-
Um
den angestrebten Schneid- bzw. Abschereffekt zu erreichen ist es
erforderlich, das Hahnküken,
insbesondere das Kugelküken
mit hoher Beschleunigung und damit ensprechend hoher Geschwindigkeit
in die Schließstellung
zu bewegen.