DE102012215530A1

DE102012215530A1 - Misch-Regelventil

Info

Publication number: DE102012215530A1
Application number: DE102012215530.9A
Authority: DE
Inventors: Torsten Runge; Siegfried BOBON
Original assignee: Krones AG
Current assignee: Krones AG
Priority date: 2012-08-31
Filing date: 2012-08-31
Publication date: 2014-03-06
Also published as: CN103672030B; CN103672030A; EP2703070A2; EP2703070A3

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (100) zur Herstellung von Fluidgemischen, umfassend wenigstens eine erste (101) und eine zweite Leitung (102) zur Beförderung wenigstens eines ersten (106) und eines zweiten fluiden Mediums (107), und wenigstens ein Ventil (119) welches in Verbindung mit der ersten (101) und zweiten Leitung (102) steht und einen positionsverstellbarem Ventilregelkörper (113) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilregelkörper (113) wenigstens eine Öffnung aufweist, und durch Freigabe der wenigstens einen Öffnung, bedingt durch die Stellposition des Ventilregelkörpers (113), mittels der wenigstens einen Öffnung des Ventilregelkörpers (113) eine durch die Stellposition des Ventilregelkörpers regelbare Menge des ersten Mediums (106) an das zweite Medium (107) übergeben und gleichzeitig in das zweite Medium (107) ausgemischt werden kann.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art sowie ein Verfahren der im Oberbegriff des Patentanspruchs 13 angegebenen Art.
In der Lebensmittel- und Getränkeindustrie sind Mischprozesse, z. B. die Mischung wenigstens zweier Medien bzw. Produktkomponenten, ein häufig auftretender Produktionsschritt bei der Herstellung von Fluidgemischen, insbesondere z. B. von Getränken.
Von großer Wichtigkeit hierbei ist unter anderem eine genaue Dosierung der zu mischenden Medien bzw. Produktkomponenten, um z. B. eine Qualitätsminderung des herzustellenden Produktes zu vermeiden.
Üblicherweise findet dabei in den dafür vorgesehenen Misch- bzw. Ausmischanlagen das Dosieren und Mischen der Produktkomponenten räumlich und zeitlich getrennt voneinander statt.
Die DE4123047A1 beschreibt beispielsweise eine Anlage und ein Verfahren zum Mischen von Getränkekomponenten, insbesondere Sirup und Wasser, wobei die erste Komponente aus einem Vorratsraum in einen Messraum mit bestimmtem Volumen eingeleitet wird, die zweite Komponente entsprechend dem gewünschten Mischungsverhältnis dosiert wird und dann beide Komponenten in einen Sammelraum abgeleitet werden. Der Messraum beim Einleiten der ersten Komponente wird dabei nur teilweise gefüllt wird und anschließend die zweite Komponente entsprechend der gemessenen Menge der ersten Komponente dosiert hinzugegeben.
Die DE4114673C1 beschreibt beispielsweise eine Anlage und ein Verfahren zum Mischen von Getränkekomponenten, insbesondere Sirup und Wasser, bei dem die Komponenten zum Dosieren in Aufnahmeräume eingeleitet werden, wobei der Zulauf zum ersten Aufnahmeraum durch den zweiten Aufnahmeraum geführt wird, und dabei die sich im zweiten Aufnahmeraum befindende Komponente, insbesondere Sirup, durch eine zufließende, weitere Komponente, insbesondere Wasser, in den ersten Aufnahmeraum mitgerissen wird und der zweite Aufnahmeraum vom Ablauf des ersten Aufnahmeraums durchflossen wird.
Beschriebene Anlagen mit räumlich getrennter Dosierung und Mischung von Getränkekomponenten haben unter anderem den Nachteil, dass verhältnismäßig viel Platz benötigt wird und bei An- und Abfahrvorgängen große Mischphasen entstehen können
Aufgabe
Es ist somit Aufgabe der Erfindung eine Vorrichtung zur Herstellung von Fluidgemischen zu verbessern, insbesondere hinsichtlich Effizienz und Kompaktheit.
Lösung
Dies wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung nach Anspruch 1 und ein Verfahren nach Anspruch 13 erreicht. Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
Dabei kann eine Vorrichtung zur Herstellung von Fluidgemischen, insbesondere z. B. von Getränken, wenigstens eine erste und eine zweite Leitung zur Beförderung wenigstens eines ersten und eines zweiten fluiden Mediums umfassen, und wenigstens ein Ventil mit einem positionsverstellbarem Ventilregelkörper aufweisen.
Das Ventil kann in Verbindung mit der ersten und zweiten Leitung stehen und der Ventilregelkörper wenigstens eine Öffnung aufweisen. Durch Freigabe der wenigstens einen Öffnung, bedingt durch die Stellposition des Ventilregelkörpers, kann dann mittels der wenigstens einen Öffnung des Ventilregelkörpers eine durch die Stellposition des Ventilregelkörpers regelbare Menge des ersten Mediums an das zweite Medium übergeben und gleichzeitig in das zweite Medium ausgemischt werden.
Das Ventil kann somit vorteilhafterweise gleichzeitig zur Dosierung und zur Mischung von Fluidgemischen mit wenigstens zwei Fluidgemischkomponenten eingesetzt werden und auch als Misch-Regelventil bezeichnet werden.
Dieses Ventil erlaubt unter anderem vorteilhafterweise eine kompaktere Bauform von Vorrichtungen zur Herstellung von Fluidgemischen, da die Zugabe wenigstens eines ersten Mediums/einer ersten Fluidgemischkomponente an ein zweites Medium/eine zweite Fluidgemischkomponente sowie die Vermischung der wenigstens zwei Medien/Fluidgemischkomponenten gleichzeitig an einem Ort stattfinden kann.
An dieser Stelle sei angemerkt, dass im Rahmen der Erfindung die Begriffe Medium und fluides Medium als synonym betrachtet werden, und unter einem Fluidgemisch/Mediengemisch prinzipiell jedes Gemisch fluidisierbare Medien wie z. B. Flüssigkeiten und/oder Gase verstanden werden kann. Auch kann ein fluides Medium Feststoffe in gelöster Form enthalten. Ebenso können Feststoffpartikel jedoch auch teilweise ungelöst in Form einer Suspension vorliegen.
Als ein bevorzugtes Medium/eine bevorzugte Fluidgemischkomponente sei beispielsweise Sirup genannt, z. B. Fruchtsirup bzw. Zuckersirup, zur Herstellung zuckerhaltiger Getränke. Auch Fruchtsaftkonzentrate oder Aromen und andere Komponenten können hiermit ausgemischt werden.
Ferner sei unter einer Freigabe von Öffnungen, vor allem das in Kontakttreten der Öffnungen des Ventilregelkörpers mit dem Medium in das ausgemischt werden soll verstanden werden.
Die Stellpositionsänderung des Ventilregelkörpers kann dabei im Übrigen beispielsweise stetig oder schrittweise erfolgen.
Der Querschnitt der wenigstens einen Öffnung des Ventilregelkörpers kann dabei eine der folgenden Formen aufweisen: Kreis- oder Ellipsenform, Vieleckform, z. B. Sternform, Quadrat oder Rechteckform, oder eine Schlitzform.
Der Ventilregelkörper eine Vielzahl von Öffnungen mit gleichen oder verschiedenen Querschnittsformen aufweist.
Eine Vielzahl von Öffnungen des Ventilregelkörpers kann vorteilhafterweise die Effizienz der Durchmischung der Medien verbessern.
Die Wahl bzw. Vielfalt der Querschnittsform(en) für die Öffnung/Öffnungen kann unter anderem vorteilhafterweise die Regelung bzw. Dosierung der Zugabemenge eines Mediums erleichtern.
Der Ventilregelkörper kann eine zylindrische Form aufweisen. Insbesondere kann der Ventilregelkörper eine Topfform aufweisen, wobei der Ventilregelkörperboden als Absperrkörper ausgeführt sein kann und die wenigstens eine Öffnung bzw. die Vielzahl von Öffnungen sich an der Ventilregelkörperbewandung befinden kann/können, und die dem Ventilregelkörperboden gegenüberliegende Ventilregelkörperseite offen sein kann.
Der Ventilregelkörper kann aber auch andere Geometrieformen aufweisen, z. B. zur Stellwegachse, bzw. Längsachse des Ventilregelkörpers, rotationsymmetrische Formen, wie z. B. Kegelformen.
Das Ventil kann einen Membranantrieb mit oder ohne Stellungsregler zur Stellpositionsänderung bzw. Steuerung des Ventilregelkörpers aufweisen. Andere Stellantriebsformen zum Ventilantrieb, wie z. B. elektrisch, pneumatisch oder hydraulisch, können auch realisiert werden.
Das Ventil kann als Einsitzventil oder Doppelsitzventil ausgeführt sein.
Die Vorrichtung zur Herstellung von Fluidgemischen kann auch so ausgeführt sein, dass bei Stellpositionsänderung des Ventilregelkörpers, der minimale Abstand zwischen Ventilregelkörperwand und Ventilsitz gleich bleibt.
Zur Vermeidung bzw. Reduzierung von Toträumen innerhalb der Vorrichtung zur Herstellung von Fluidgemischen, kann das Ventil als T-Ventil ausgeführt sein.
Beispielhafte Ventilgehäusevarianten sind in 4 dargestellt.
Das Ventil kann darüber hinaus so ausgeführt sein, dass die Kennlinie, d. h. die Abhängigkeit des Mediendurchflusses vom Stellweg (Hub) bzw. der Stellposition des Ventilregelkörpers, linear oder gleichprozentig sein kann.
Bei linearer Kennlinie kann so z. B. vorteilhafterweise erreicht werden, dass der Ventilhub in Prozent gleich dem Mediendurchfluss in Prozent des maximal möglichen Mediendurchflusses ist.
Bei gleichprozentiger Kennlinie kann so z. B. vorteilhafterweise erreicht werden, dass bei jeder Stellposition des Ventilregelkörpers für eine gleiche Hub- bzw. Stellwegänderung des Ventilregelkörpers eine gleiche prozentuale Änderung des Ventildurchflussquerschnittes, bezogen auf den Ventildurchflussquerschnitt der jeweiligen Ausgangsstellposition des Ventilregelkörpers, erfolgen kann. Dadurch kann vorteilhafterweise sowohl in fast voll geöffnetem wie auch im fast geschlossenem Zustand des Ventils eine feine Regulierung des Mediendurchflusses realisiert werden.
Der maximale K_V-Wert eines beispielhaften erfindungsgemäßen Ventils bei Nennhub, d. h. bei 100% Öffnungsgrad, auch als K_VS-Wert bezeichnet, kann zwischen 0.1 und 160 m³/h liegen, bei Ventilsitz-Durchmesser zwischen 3 und 100 mm.
Beispielhafte Nenndurchmesser bzw. Innendurchmesser der Leitungen zur Beförderung von Medien können, abhängig von der Anlagengröße und deren Nennleistung, z. B. zwischen 10 und 150 mm, liegen.
Vorteilhafterweise kann eine Vorrichtung zur Herstellung von Fluidgemischen, insbesondere das Ventil, bzw. der Ventilregelkörper und die Medienführenden Leitungen, so ausgeführt sein, dass eine Reinigung, z. B. an Ort und Stelle und ohne Umbau, durch Rückspülung möglich ist.
In einem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung von Fluidgemischen, insbesondere von Getränken, bei dem wenigstens ein erstes Medium in einer ersten Leitung mit wenigstens eifern zweitem Medium in einer zweiten Leitung vermischt wird, kann zunächst wenigstens eine Stellpositionsänderung des Ventilregelkörpers eines Ventils, welches in Verbindung mit der ersten und zweiten Leitung steht, erfolgen und anschließend eine durch die Stellposition des Ventilregelkörpers regelbare Menge des ersten Mediums an das zweite Medium durch Freigabe der wenigstens einer Öffnung des Ventilregelkörpers, bedingt durch die Stellpositionsänderung des Ventilregelkörpers übergeben werden, und gleichzeitig das erste Mediums in das zweite Medium ausgemischt werden.
Folgende Figuren stellen beispielhaft dar:
1: Vorrichtung zur Herstellung von Fluidgemischen
2: Alternative Vorrichtung zur Herstellung von Fluidgemischen
3a: Ventilregelkörper
3b: Alternativer Ventilregelkörper
4: Ventilgehäusegeometrien
Die 1 stellt beispielhaft eine Vorrichtung 100 zur Herstellung von Fluidgemischen, insbesondere von Getränken, dar.
Dabei kann ein erstes fluides Medium 106 in einer ersten Leitung 101 mit Flussrichtung 103 anfließen.
Ein zweites fluides Medium 107 kann in einer zweiten Leitung 102 mit Flussrichtung 104 anfließen.
Ein Ventil 119 mit Ventilsitz 116 kann in Verbindung mit genannten Leitungen 101 und 102 stehen. Das Ventil 119 kann eine Ventilstange 110 und einen Ventilregelkörper 113 aufweisen. Die Stellposition des Ventils 119 bzw. des Ventilregelkörpers 113 kann in Richtung/bzw. Richtungen 109 entlang der Längsachse 111 veränderbar sein. Der Antrieb des Ventils 119 zur Stellpositionsänderung ist nicht dargestellt, kann aber wie oben beschrieben, z. B. mittels eines Membranantriebs, oder elektrischem, pneumatischem oder hydraulischem Antrieb, sowie mit oder ohne Stellungsregler, erfolgen.
Der Ventilregelkörper 113 kann zylindrisch bzw. topfförmig gestaltet sein, d. h. z. B. der Ventilregelkörperinnenraum 120 kann auf der Bodenseite 118 vom Absperrkörper 112 begrenzt sein und seitlich von einer lateralen Ventilregelkörperbewandung 114. Die dem Ventilregelkörperboden 118 gegenüberliegende Ventilregelkörperseite 115 kann offen sein, so dass z. B. eine Ventilstange 110 aufgenommen bzw. eingeführt werden kann.
Durch die offene Ventilregelkörperseite 115 können fluide Medien in den Ventilregelkörperinnenraum 120 dringen, z. B. das erste fluide Medium 106. Der Ventilregelkörper 113 kann zudem Öffnungen (nicht dargestellt, siehe jedoch z. B. 3a oder 3b) aufweisen, z. B. Öffnungen in der lateralen Ventilregelkörperbewandung 114 die ebenfalls durchlässig für fluide Medien sein können und über die fluide Medien in den Ventilregelkörperinnenraum 120 dringen können. Der Absperrkörper 112 kann jedoch undurchlässig für fluide Medien sein.
In der dargestellten Ventilregelkörperstellung liegt z. B. der Absperrkörper 112 am Ventilsitz 116 an, das Ventil 119 ist also geschlossen und es findet keine Vermischung der Medien aus der ersten Leitung 101 mit Medien aus der zweiten Leitung 102 statt.
Findet allerdings eine Änderung der Ventilregelkörperstellung statt, z. B. eine Stellpositionsänderung des Ventilregelkörpers 113 entlang der Längsachse 111 in Richtung der zweiten Leitung 102, kann sich das Ventil 119 öffnen. Bei dieser Stellpositionsänderung kann also der Ventilregelkörper 113 in die zweite Leitung 102 bzw. in das zweite Medium 107 eindringen und das erste Medium 106, welches sich bereits in dem Ventilregelkörperinnenraum 120 befinden kann, kann über Öffnungen (nicht dargestellt, siehe jedoch z. B. 3a oder 3b) des Ventilregelkörpers 113 in die zweite Leitung 102 eindringen, wo es sich mit dem zweiten Medium 107 vermischen kann und eine Fluidgemisch 108 bilden kann, welches in Richtung 105 weiter durch die zweite Leitung 102 fließen kann hin zu etwaigen weiteren Verfahrensschritten.
Je nach Stellposition des Ventilregelkörpers 113 kann die Anzahl von Öffnungen des Ventilregelkörpers 113 bzw. die Öffnungsquerschnittsfläche einzelner Öffnungen, bzw. eine die integrierte Querschnittsfläche einer Anzahl von Öffnungen, welche mit dem zweiten Medium 107 in Kontakt treten kann, verändert werden. So kann also über eine Stellpositionsänderung des Ventilregelkörpers 113 der Durchfluss eines ersten Mediums 106 aus der ersten Leitung 101 in ein zweites Medium 107 der zweiten Leitung 102 reguliert werden.
Mit anderen Worten kann über die Veränderung der Stellposition des Ventilregelkörpers 113 die Menge des ersten Mediums 106, welches an ein zweites Medium 107 übergeben werden kann, sowie die Ausmischung/Vermischung der beiden Medien 106, 107 geregelt bzw. kontrolliert werden.
Ferner sei erwähnt, dass das Ventil 119 so ausgeführt sein kann, dass während einer Stellpositionsänderung des Ventilregelkörpers 113 der minimale Abstand 117 zwischen Ventilregelkörperwand 114 und Ventilsitz 116 gleich bleiben kann.
Die 2 stellt beispielhaft eine Vorrichtung 200 zur Herstellung von Fluidgemischen, insbesondere von Getränken, dar. Die Vorrichtung 200 kann Merkmale der Vorrichtung 100 aufweisen, bzw. mit Merkmalen der Vorrichtung 100 kombiniert werden.
Analog zu 1 kann ein erstes fluides Medium 206 in einer ersten Leitung 201 mit Flussrichtung 204 anfließen und ein zweites fluides Medium 207 kann in einer zweiten Leitung 202 mit Flussrichtung 203 anfließen.
Ein Ventil 217 mit Ventilsitz 215 kann in Verbindung mit genannten Leitungen 201 und 202 stehen. Das Ventil 217 kann eine Ventilstange 210 und einen Ventilregelkörper 213 aufweisen. Die Stellposition des Ventils 217 bzw. des Ventilregelkörpers 213 kann in Richtung/bzw. Richtungen 209 entlang der Längsachse 211 veränderbar sein. Der Antrieb des Ventils 217 zur Stellpositionsänderung ist nicht dargestellt, kann aber wie oben allgemein beschrieben, z. B. mittels eines Membranantriebs, oder elektrischem, pneumatischem oder hydraulischem Antrieb, sowie mit oder ohne Stellungsregler, erfolgen.
Jedoch ist auch denkbar, dass beispielsweise die Stellposition des Ventilregelkörpers 213 hydrodynamisch verändert werden kann. Beispielsweise kann durch eine Veränderung des Drucks in Leitung 202 bzw. der Fließgeschwindigkeit des zweiten Mediums 206 bei geeignetem Strömungsquerschnitt des Ventilregelkörpers 213 und Vorhandensein eines hinreichend großen Druckgradienten zwischen Leitung 201 und Leitung 202, bzw. zwischen Medium 207 und Medium 206, der Ventilregelkörpers 213 entlang der Längsachse 211 bewegt, z. B. gehoben oder gesenkt, werden.
Der Ventilregelkörper 213 kann eine rotationsymmetrische Form, z. B. eine Kegelform, aufweisen. Die Form des Ventilregelkörper 213 kann, abgesehen von Öffnungen (nicht dargestellt) in der Ventilregelkörperbewandung 219, geschlossen sein, d. h. der Ventilregelkörper 213 kann einen Ventilregelkörperinnenraum 218 aufweisen der von allen Seiten begrenzt sein kann, nämlich durch den Absperrkörper 212 auf der Grundseite des Ventilregelkörpers 213 und die Ventilregelkörperbewandung 219 auf den verbleibenden Ventilregelkörperseiten.
Die Ventilstange 210 kann über den Absperrkörper 212 mit dem Ventilregelkörper 213 verbunden sein.
Durch die (nicht dargestellten) Öffnungen in der Ventilregelkörperbewandung 219 können fluide Medien in den Ventilregelkörperinnenraum 218 dringen, wie z. B. das zweite fluide Medium 206.
Der Absperrkörper 212 kann jedoch undurchlässig für fluide Medien sein.
In der dargestellten Ventilregelkörperstellung liegt z. B. der Absperrkörper 212 am Ventilsitz 215 an, das Ventil 217 ist also geschlossen und es findet keine Vermischung der Medien aus der ersten Leitung 201 mit Medien aus der zweiten Leitung 202 statt.
Findet allerdings eine Änderung der Ventilregelkörperstellung statt, z. B. eine Stellpositionsänderung des Ventilregelkörpers 213 entlang der Längsachse 211 in Richtung der ersten Leitung 201, kann sich das Ventil 217 öffnen. Bei dieser Stellpositionsänderung kann also der Ventilregelkörper 213 in die erste Leitung 201 bzw. in das erste Medium 207 eindringen und das zweite Medium 206, welches sich bereits in dem Ventilregelkörperinnenraum 218 befinden kann, kann über Öffnungen (nicht dargestellt) des Ventilregelkörpers 213 in die erste Leitung 201 eindringen, wo es sich mit dem ersten Medium 207 vermischen kann und eine Fluidgemisch 208 bilden kann, welches in Richtung 205 weiter durch die erste Leitung 201 fließen kann hin zu etwaigen weiteren Verfahrensschritten.
Je nach Stellposition des Ventilregelkörpers 213 kann die Anzahl von Öffnungen des Ventilregelkörpers 213 bzw. die Öffnungsquerschnittsfläche einzelner Öffnungen, bzw. eine die integrierte Querschnittsfläche einer Anzahl von Öffnungen, welche mit dem ersten Medium 207 in Kontakt treten kann, verändert werden. So kann also über eine Stellpositionsänderung des Ventilregelkörpers 213 der Durchfluss eines zweiten Mediums 206 aus der zweiten Leitung 202 in ein erstes Medium 207 der ersten Leitung 201 reguliert werden.
Mit anderen Worten kann über die Veränderung der Stellposition des Ventilregelkörpers 213 die Menge des zweiten Mediums 206, welches an ein erstes Medium 207 übergeben werden kann, sowie die Ausmischung/Vermischung der beiden Medien 206, 207 geregelt bzw. kontrolliert werden.
Die 3a stellt beispielhaft einen möglichen Ventilregelkörper 300 dar.
Der Ventilregelkörper 300 kann zylindrisch bzw. topfförmig gestaltet sein, d. h. z. B. der Ventilregelkörperinnenraum 308 kann auf der Bodenseite 309 vom Absperrkörper 305 begrenzt sein und seitlich von einer lateralen Ventilregelkörperbewandung 306. Die dem Ventilregelkörperboden 309 gegenüberliegende Ventilregelkörperseite 301 kann offen sein, so dass z. B. eine Ventilstange (nicht dargestellt) aufgenommen bzw. eingeführt werden kann.
Durch die offene Ventilregelkörperseite 301 können fluide Medien in den Ventilregelkörperinnenraum 308 dringen. Der Ventilregelkörper 300 kann zudem Öffnungen (302, 303, 304) in der lateralen Ventilregelkörperbewandung 306 aufweisen, die ebenfalls durchlässig für fluide Medien sein können und über die fluide Medien in den Ventilregelkörperinnenraum 308 dringen können. Der Absperrkörper 305 kann jedoch undurchlässig für fluide Medien sein.
Der Querschnitt von Öffnungen (302, 303, 304) kann eine Vielzahl von Formen und Größen aufweisen. Prinzipiell kann die Größe, Form und Anzahl der Öffnungen durch die Mischprozessanforderungen, zum Beispiel in Abhängigkeit von Volumen, Masse oder Inhaltsstoffen der Medienströme, bestimmt werden.
Hier dargestellt sind beispielsweise Kreis- oder Ellipsenform 304, und Schlitzform 302, 303, z. B. mit abgerundeten Schlitzecken.
Wahrend die schlitzförmigen Öffnungen 302, 303 in der Darstellung in Schlitzlänge beispielsweise parallel zur Längsachse 307 des Ventilregelkörpers 300 angeordnet sind, sind natürlich auch Anordnung von schlitzförmigen Öffnungen nicht parallel zur Längsachse 307 des Ventilregelkörpers 300 denkbar.
Der Ventilregelkörper 300 kann eine Vielzahl von Öffnungen mit gleichen oder verschiedenen Querschnittsformen und Querschnittsgrößen aufweisen. Hier dargestellt sind unter anderem z. B. schlitzförmige Öffnungen 302, 303 von unterschiedlicher Länge.
Beispielsweise können schlitzförmige Öffnungen 302, 303 Ausdehnungen (mittlere Breite × mittlere Länge) in mm von 1 × 4; 2 × 4; 1 × 8; 2 × 8; 3 × 8; 4 × 8; 1 × 12, 2 × 12; 3 × 12; 4 × 12; 5 × 12; 6 × 12; 1 × 16, 2 × 16; 3 × 16, etc. mm aufweisen.
Die Öffnungen (302, 303, 304) können dabei unter anderem auch in Reihen um die Längsachse des Ventilregelkörpers angeordnet sein, mit gleichen oder unterschiedlichen Reihenabständen.
Kreisförmige Öffnungen 304 können beispielsweise mittlere Durchmesser von 1 bis 30 mm aufweisen.
Ovale/Ellipsenförmige Öffnungen können mittlere Durchmesser der Hauptachse von 2 bis 30 mm aufweisen, wobei der mittlere Durchmesser der Hauptachse z. B. zwischen 0.1 und 0.9 Bruchteilen des mittleren Hauptachsendurchmessers liegen kann.
Auch sind Rautenförmige Öffnungen denkbar mit vergleichbaren Abmessungen, d. h. beispielsweise mit mittleren Abständen gegenüberliegender Ecken zwischen 2 und 30 mm.
Die Anzahl der Öffnungen kann beispielsweise zwischen 1 und 1000 oder mehr betragen, wobei bevorzugte Anzahlen mit steigendem Durchsatz bei 2, 3 4, 8, 9, 10, 12, 15, 16, 20, 24, 28, 32, 36, 40, 48, 56, 64, 72, 80 Öffnungen liegen können.
Die Öffnungen können z. B. auch gleichmäßig über den Ventilregelkörper/die Ventilregelkörperbewandung wie bei einer Sprühkugel angeordnet sein.
Darüber hinaus können Öffnungen auch nur partiell angeordnet sein, d. h. Teile des Ventilregelkörpers bzw. der Ventilregelkörperbewandung können keine Öffnung aufweisen.
Ebenso kann die Anordnung der Öffnungen im Ventilregelkörper bzw. der Ventilregelkörperbewandung wie in einem Spaltrohrsieb ausgeführt sein.
Genannte Querschnittsformen und Querschnittsgrößen, sowie Anordnungen der Öffnungen im Ventilregelkörper bzw. in der Ventilregelkörperbewandung können beliebig kombiniert werden.
Der Ventilregelkörper 300 kann unabhängig von Varianten hinsichtlich der Geometrien der Öffnungen reinigbar sein, insbesondere durch Rückspülen.
Die 3b stellt beispielhaft einen weiteren möglichen Ventilregelkörper 400 dar.
Wie der vorhergehend beschriebene Ventilregelkörper 300 kann Ventilregelkörper 400 zylindrisch gestaltet sein, d. h. z. B. der Ventilregelkörperinnenraum 411 kann auf der Bodenseite 410 vom Absperrkörper 406 begrenzt sein und seitlich von einer lateralen Ventilregelkörperbewandung 408.
Die dem Ventilregelkörperboden 410 gegenüberliegende Ventilregelkörperseite 401 kann jedoch abgesehen von einer Aussparung 407 zur Aufnahme einer Ventilstange (nicht dargestellt), sowie einer Vielzahl von Öffnungen 402, im Unterschied zu Ventilregelkörper 300, geschlossen sein.
Durch die Öffnungen 402 in der Ventilregelkörperoberseite 401 können fluide Medien in den Ventilregelkörperinnenraum 411 dringen.
Ebenso kann der Ventilregelkörper 400 Öffnungen (403, 404, 405) in der lateralen Ventilregelkörperbewandung 408 aufweisen, die ebenfalls durchlässig für fluide Medien sein können und über die fluide Medien in den Ventilregelkörperinnenraum 411 dringen können. Der Absperrkörper 406 kann jedoch undurchlässig für fluide Medien sein.
Der Querschnitt von Öffnungen (402, 403, 404, 405) kann eine Vielzahl von Formen und Größen aufweisen. Hier dargestellt sind beispielsweise Quadrat- oder Rechteckform 405, bzw. rechteckige Schlitzformen 403, 404 für die Öffnungen in der lateralen Ventilregelkörperbewandung 408, sowie kreisförmige bzw. ellipsenförmige Querschnitte für Öffnungen 402 in der Ventilregelkörperoberseite 401.
Der Ventilregelkörper 400 kann eine Vielzahl von Öffnungen (402, 403, 404, 405) mit gleichen oder verschiedenen Querschnittsformen und Querschnittsgrößen aufweisen. Hier dargestellt sind z. B. schlitzförmige Öffnungen 403, 405 von unterschiedlicher Länge.
Wahrend die schlitzförmigen Öffnungen 403, 404 in der Darstellung in Schlitzlänge beispielsweise parallel zur Längsachse 409 des Ventilregelkörpers 400 angeordnet sind, sind natürlich auch Anordnung von schlitzförmigen Öffnungen nicht parallel zur Längsachse 409 des Ventilregelkörpers 400 denkbar.
Generell können unter anderem Anzahl und/oder Form und/oder Ausdehnung und/oder Anordnung der Öffnungen 402, 403, 404, 405 wie in der 3a beschrieben ausgeführt sein.
Auch Ventilregelkörper 400 kann unabhängig von Varianten hinsichtlich der Geometrien der Öffnungen reinigbar sein, insbesondere durch Rückspülen.
An dieser Stelle sei ausdrücklich darauf hingewiesen, dass die Merkmale der Ventilregelkörper 300 und 400 miteinander kombiniert werden können, insbesondere z. B. hinsichtlich der Querschnittsform von Öffnungen des Ventilregelkörpers.
Die 4 stellt beispielhaft vier verschiedene Geometrievarianten 501, 502, 503, 504 für Ventilgehäuse bzw. Leitungen dar.
Das Ventilgehäuse bzw. das Hauptelement des Ventilgehäusekörpers 525, 526, 527, 528 kann z. B. ein Kugelgehäuse sein, aber es sind natürlich auch kubische oder andere Formen denkbar, z. B. abhängig von den geometrischen Anforderungen der Leitungsführung.
Ventilgehäusegeometrie 501 stellt beispielsweise eine Anordnung dar, in der zwei Rohrstutzen 505, 506 auf gegenüberliegenden Seiten des Ventilgehäuses 525 die Verbindung zu einer ersten Leitung 517 darstellen.
Allerdings ist auch denkbar, dass Leitungen direkt und ohne Rohrstutzen mit dem Ventilgehäuse verbunden werden können.
Das Ventilgehäuse 525 kann eine Gehäuseaussparung 507 zur Aufnahme eines Ventils aufweisen, sowie eine zweite Ventilgehäuseaussparung 529 zur Verbindung (mittels oder, wie dargestellt, ohne Rohrstutzen) mit einer zweiten Leitung 518.
Die Ebenen in der die Leitungen 517 und 518 verlaufen können senkrecht oder schräg zueinander sein. Zudem können die Rohrstutzen 506, 505 in einem Winkel gleich oder verschieden von 180° zueinander stehen.
Ventilgehäusegeometrie 502 stellt beispielsweise eine Anordnung dar analog zur Ventilgehäusegeometrie 501 dar, jedoch nur mit einem Rohrstutzen 511 für die Verbindung mit einer ersten Leitung 519, welche im Ventilgehäuse 526 enden bzw. von dort ausgehen kann.
Das Ventilgehäuse 526 kann eine Gehäuseaussparung 508 zur Aufnahme eines Ventils aufweisen, sowie eine zweite Ventilgehäuseaussparung 530 zur Verbindung (mittels oder, wie dargestellt, ohne Rohrstutzen) mit einer zweiten Leitung 520.
Die Ebenen in der die Leitungen 517 und 518 verlaufen können senkrecht oder schräg zueinander angeordnet sein.
Ventilgehäusegeometrie 503 stellt beispielsweise eine Anordnung dar analog zur Ventilgehäusegeometrie 502 dar, d. h. ein Rohrstutzen 512 kann die Verbindung mit einer ersten Leitung 521 herstellen, welche im Ventilgehäuse 527 enden bzw. von dort ausgehen kann.
Das Ventilgehäuse 527 kann wiederum eine Gehäuseaussparung 509 zur Aufnahme eines Ventils aufweisen. Eine der Gehäuseaussparung 509 gegenüberliegende weitere Ventilgehäuseaussparung 531 kann über einen T-förmigen Rohrstutzen 513 die Verbindung zur einer zweiten Leitung 522 herstellen.
Die Ebenen in der die Leitungen 521 und 522 verlaufen können parallel oder schräg zueinander sein.
Ventilgehäusegeometrie 504 stellt beispielsweise eine Anordnung dar analog zur Ventilgehäusegeometrie 503, wobei jedoch zwei Rohrstutzen 514, 515 auf gegenüberliegenden Seiten des Ventilgehäuses 528 die Verbindung zu einer ersten Leitung 523 darstellen. Die Rohrstutzen 514, 515 können dabei in einem Winkel gleich oder verschieden von 180° zueinander stehen.
Das Ventilgehäuse 528 kann wiederum eine Gehäuseaussparung 510 zur Aufnahme eines Ventils aufweisen. Eine der Gehäuseaussparung 510 gegenüberliegende weitere Ventilgehäuseaussparung 532 kann über einen T-förmigen Rohrstutzen 516 die Verbindung zur einer zweiten Leitung 524 herstellen.
Die Ebenen in der die Leitungen 523 und 524 verlaufen können parallel oder schräg zueinander sein.
Statt T-förmiger Rohrstutzen ist im Übrigen auch die Verwendung L- oder V-förmiger Rohrstutzen denkbar.
Bezugszeichenliste

100: Vorrichtung zur Herstellung von Fluidgemischen, insbesondere von Getränken
101: Erste Leitung zur Beförderung wenigstens eines fluiden Mediums
102: Zweite Leitung zur Beförderung wenigstens eines fluiden Mediums
103: Flussrichtung eines ersten fluiden Mediums
104: Flussrichtung eines zweiten fluiden Mediums
105: Flussrichtung eines Fluidgemisches, beinhaltend Komponenten des ersten und zweiten fluiden Mediums
106: Erstes fluides Medium
107: Zweites fluides Medium
108: Fluidgemisch, beinhaltend Komponenten des ersten und zweiten fluiden Mediums
109: Bewegungsrichtung des Ventilregelkörpers
110: Ventilstange
111: Längsachse des Ventils/der Ventilstange bzw. des Ventilregelkörpers, Stellwegachse
112: Absperrkörper
113: Ventilregelkörper
114: Ventilregelkörperwand, laterale Ventilregelkörperbewandung
115: Ventilregelkörperoberseite/dem Ventilregelkörperboden gegenüberliegende Ventilregelkörperseite
116: Ventilsitz
117: minimaler Abstand zwischen Ventilregelkörperwand und Ventilsitz
118: Ventilregelkörperboden
119: Ventil
120: Ventilregelkörperinnenraum
120: Ventilkörperinnenraum
200: Vorrichtung zur Herstellung von Fluidgemischen, insbesondere von Getränken
201: Erste Leitung zur Beförderung wenigstens eines fluiden Mediums
202: Zweite Leitung zur Beförderung wenigstens eines fluiden Mediums
203: Flussrichtung eines zweiten fluiden Mediums
204: Flussrichtung eines ersten fluiden Mediums
205: Flussrichtung eines Fluidgemisches, beinhaltend Komponenten des ersten und zweiten fluiden Mediums
206: Zweites fluides Medium
207: Erstes fluides Medium
208: Fluidgemisches, beinhaltend Komponenten des ersten und zweiten fluiden Mediums
209: Bewegungsrichtung des Ventilregelkörpers
210: Ventilstange
211: Längsachse des Ventils/der Ventilstange bzw. des Ventilregelkörpers, Stellwegachse
212: Grundseite des Ventilregelkörper, dem Absperrkörper zugewandte Seite des Ventilregelkörpers
213: Ventilregelkörper
214: Absperrkörper
215: Ventilsitz
216: minimaler Abstand zwischen Ventilregelkörperwand und Ventilsitz
217: Ventil
218: Ventilregelkörperinnenraum
219: Ventilregelkörperbewandung
300: Ventilregelkörper
301: Ventilregelkörperoberseite/dem Absperrkörper gegenüberliegende Ventilregelkörperseite
302: Öffnung im Ventilregelkörper, z. B. als Schlitz mit abgerundeten Ecken und einer ersten Länge
303: Öffnung im Ventilregelkörper, z. B. als Schlitz mit abgerundeten Ecken und einer zweiten Länge
304: Öffnung im Ventilregelkörper, z. B. mit rundem Querschnitt
305: Absperrkörper
306: Ventilregelkörperwand, laterale Ventilregelkörperbewandung
307: Längsachse des Ventils/der Ventilstange bzw. des Ventilregelkörpers, Stellwegachse
308: Ventilregelkörperinnenraum/Hohlraum
309: Ventilregelkörperboden, Bodenseite
400: Ventilregelkörper
401: Ventilregelkörperoberseite/dem Absperrkörper gegenüberliegende Ventilregelkörperseite
402: Öffnung im Ventilregelkörper/Öffnung in Ventilregelkörperoberseite/dem Absperrkörper gegenüberliegende Ventilregelkörperseite, z. B. mit rundem Querschnitt
403: Öffnung im Ventilregelkörper, z. B. als rechteckiger Schlitz und einer ersten Länge
404: Öffnung im Ventilregelkörper, z. B. als rechteckiger Schlitz und einer zweiten Länge
405: Öffnung im Ventilregelkörper, z. B. als rechteckiger Schlitz und einer dritten Länge
406: Absperrkörper
407: Aufnahmeöffnung für die Aufnahme einer Ventilstange
408: Ventilregelkörperwand, laterale Ventilregelkörperbewandung
409: Längsachse des Ventils/der Ventilstange bzw. des Ventilregelkörpers, Stellwegachse
410: Ventilregelkörperboden, Bodenseite
411: Ventilregelkörperinnenraum
501, 502, 503, 504: Ventilgehäusegeometrie
505, 506: Rohrstutzen
507, 508, 509, 510: Gehäuseaussparung zur Aufnahme eines Ventils
511, 512: Rohrstutzen
513: T-förmiger Rohrstutzen
514, 515: Rohrstutzen
516: T-förmiger Rohrstutzen
517: Erste Leitung
518: Zweite Leitung
519: Erste Leitung
520: Zweite Leitung
521: Erste Leitung
522: Zweite Leitung
523: Erste Leitung
524: Zweite Leitung
525, 526, 527, 528: Ventilgehäuse bzw. Hauptelement des Ventilgehäusekörpers
529, 530, 531, 532: Ventilgehäuseaussparung zur Verbindung mit einer zweiten Leitung, z. B. gegenüberliegend der Gehäuseaussparung zur Aufnahme eines Ventils

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 4123047 A1 [0005]
DE 4114673 C1 [0006]

Claims

Vorrichtung (100) zur Herstellung von Fluidgemischen, umfassend wenigstens eine erste (101) und eine zweite Leitung (102) zur Beförderung wenigstens eines ersten (106) und eines zweiten fluiden Mediums (107), und wenigstens ein Ventil (119) welches in Verbindung mit der ersten (101) und zweiten Leitung (102) steht und einen positionsverstellbarem Ventilregelkörper (113) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilregelkörper (113) wenigstens eine Öffnung aufweist, und durch Freigabe der wenigstens einen Öffnung, bedingt durch die Stellposition des Ventilregelkörpers (113), mittels der wenigstens einen Öffnung des Ventilregelkörpers (113) eine durch die Stellposition des Ventilregelkörpers regelbare Menge des ersten Mediums (106) an das zweite Medium (107) übergeben und gleichzeitig in das zweite Medium (107) ausgemischt werden kann.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnitt der wenigstens einen Öffnung des Ventilregelkörpers (113) eine der folgenden Formen aufweist, Kreis- oder Ellipsenform, Vieleckform, z. B. Sternform, Quadrat oder Rechteckform, oder eine Schlitzform.
Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilregelkörper (113) eine Vielzahl von Öffnungen mit gleichen oder verschiedenen Querschnittsformen aufweist.
Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilregelkörper (113) eine zylindrische Form aufweist.
Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilregelkörper (113) eine Topfform aufweist, wobei der Ventilregelkörperboden als Absperrkörper (112) ausgeführt ist, die wenigstens eine Öffnung sich an der Ventilregelkörperbewandung (114) befindet, und die dem Ventilregelkörperboden gegenüberliegende Ventilregelkörperseite (115) offen ist.
Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil (119) einen Membranantrieb mit Stellungsregler zur Stellpositionsänderung des Ventilregelkörpers aufweist.
Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil (119) als Stehsitzventil oder Schrägsitzventil ausgeführt ist.
Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil (119) als Einsitzventil oder Doppelsitzventil ausgeführt ist.
Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei Stellpositionsänderung des Ventilregelkörpers (113), der minimale Abstand (117) zwischen Ventilregelkörperwand und Ventilsitz gleich bleibt.
Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil (119) als T-Ventil ausgeführt ist.
Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil (119) so ausgeführt ist, dass die Kennlinie, d. h. die Abhängigkeit des Mediendurchflusses vom Stellweg bzw. der Stellposition des Ventilregelkörpers (113), linear oder gleichprozentig ist.
Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung so ausgeführt ist, dass sie durch Rückspülung reinigbar ist.
Verfahren zur Herstellung von Fluidgemischen, bei dem wenigstens ein erstes Medium (106) in einer ersten Leitung (101) mit wenigstens einem zweitem Medium (107) in einer zweiten Leitung (102) vermischt wird, folgende Schritte beinhaltend wenigstens eine Stellpositionsänderung des Ventilregelkörpers (113) eines Ventils (119), welches in Verbindung mit der ersten (101) und zweiten Leitung (102) steht, und Übergabe einer durch die Stellposition des Ventilregelkörpers (113) regelbaren Menge des ersten Mediums (106) an das zweite Medium (107) durch Freigabe der wenigstens einer Öffnung des Ventilregelkörpers (113), bedingt durch die Stellpositionsänderung des Ventilregelkörpers (113), und gleichzeitige Ausmischung des ersten Mediums (106) in das zweite Medium (107).