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Ventil zum Füllen von Flaschen oder ähnlichen Behältern Die Erfindung
betrifft ein Ventil zum Füllen von Flaschen oder ähnlichen Behältern und Ibezieht
sich insbesondere auf Dosierventile, die sich für das Abfüllen von verdunstungsempfindlichen
und daher im sogenannten Vakuumverfahren abzufüllenden Flüssigkeiten eignen.
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Zum Abfüllen solcher Flüssigkeiten verwendet man Pumpen oder ähnliche
Vorrichtungen, die eine genaue Abmessung der in einen Behälter abzufüllenden Flüssigkeitsmenge
zulassen, ohne daß man dann besonders ausgebildete Abfüllarmaturen benutzen muß.
Beim Vakuumverfahren werden die Behälter, in die die Flüssigkeit abgefüllt werden
soll, vor dem Einfüllen evakuiert, damit es nicht zu die Qualität des Endproduktes
beeinträchtigenden Berührungen der sie bildenden verdunstungsempfindlichen Flüssigkeit
mit der Außenluft kommen kann. Zur Durchführung des Vakuumverfahrens benutzt man
Ventile, die den Einfüllstutzen oberhalb des Behälters in der Einfüllzeit entsprechenden
Zeiträumen öffnen und schließen.
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Beim Abfüllen von besonders leicht verdunstenden und dabei gleichzeitig
erhärtenden Stoffen, beispielsweise bestimmter Arzneien, Lebensmittel oder Kosmetika,
wie Nagellack, Nagellackentferner oder ähnlichen Erzeugnissen, zeigen die Armaturen
besonders häufig Verkrustungen und Verstopfungen, die zu sehr schwer zu beseitigenden
Störungen in der Produktion führen. Insbesondere die Durchgänge der Ventile sind
für solche Verkrustungen störanfällig, weil diese den Durchtrittsquerschnitt der
Flüssigkeit stark vermindern und sogar blockieren können.
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Durch die Erfindung soll ein Ventil geschaffen werden, das den durch
verdunstungsempfindliche Stoffe gegebenen besonderen Verhältnissen in den Abfüllarmaturen
weitgehend Rechnung trägt, ohne allerdings auf diesen besonderen Anwendungsfall
beschränkt zu sein. Sie ermöglicht es insbesondere, Flüssigkeiten mit niedriger
Viskosität auch dann störungsfrei in Behälter, beispielsweise Flaschen od. dgl.
abzufüllen, wenn diese Flüssigkeiten einen relativ großen Durchtrittsquerschnitt
erfordern, wobei es für die Anwendung grundsätzlich ohne Belang ist, ob die Behälter
beim Einfüllen im Inneren den normalen Atmosphärendruck aufweisen oder aber gemäß
dem Vakuumverfahren evakuiert sind.
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Die bekannten Dosierventile sind allgemein mit einem Schließflächen
aufweisenden Anschlußstutzen, einem im Ventilkörper beweglichen Kolben, der durch
eine Schraubenfeder auf die Dichtflächen der Zylinderbüchse gepreßt wird, und einer
Stellschraube zum Regulieren des von der Feder ausgeübten
Druckes auf den Sitz des
Zylinderkolbens versehen.
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In einem solchen Ventil tritt die Flüssigkeit im allgemeinen bei abgehobenem
Ventilkolben zwischen der Kolbenunterseite und dem Kolbensitz in der Öffnungsstellung
des Ventils hindurch. Dadurch ist der freie Durchtrittsquerschnitt durch die Abmessung
des Ventils beschränkt.
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Die Erfindung ermöglicht es, den Durchtrittsquerschnitt für die Flüssigkeit
unabhängig von den durch den Ventilsitz gegebenen baulichen Beschränkungen zu bemessen,
so daß dieser den jeweiligen Erfordernissen entsprechend groß gehalten werden kann.
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Die sich hieraus ergebenden Vorteile erreicht die Erfindung durch
eine den Zylinderkolben axial durchsetzende Längsbohrung, die unterhalb des Ventilsitzes
in einer oder mehreren radialen, in geschlossener Lage des Ventils gegen die Flüssigkeit
abgeschlossenen Querbohrungen mündet, und ein dem Durchmesser des Gefäßhalses entsprechend
verjüngtes und über die Zylinderbüchse vorstehendes Kolbenende, gegen dessen Bund
gepreßt der obere Rand des Gefäßhalses den Kolben gegen den Druck der Feder von
seinem Sitz abhebt und dadurch der Flüssigkeit den Weg durch die radialen Bohrungen
in die Längsbohrung und damit in das Gefäß freigibt.
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Die durch die besondere Ausbildung des Ventilkörpers gemäß der Erfindung
ermöglichte Trennung von Ventilsitz und Durchtrittsquerschnitt ergibt die bei leicht
erhärtenden Flüssigkeiten besonders erwünschte Möglichkeit, den eigentlichen Ventilsitz
praktisch beliebig groß ausführen zu können, ohne daß dadurch der freie Durchtritt
für die Flüssigkeit eingeschränkt werden muß. Deshalb kann nunmehr durch eine verhältnismäßig
leichte Druckfeder im
Inneren des Ventils der notwendige Dichtdruck
hergestellt werden, wobei gleichzeitig der auf der Oberfläche des Ventilkolbens
wirksame Flüssigkeitsdruck seinen Anpreßdruck auf den Ventilsitz unterstützt.
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Wenn die Viskosität der durch das Ventil sturz menden Flüssigkeit
sehr niedrig liegt, können sehr große Querschnitte der Radialbohrungen erforderlich
werden. In diesem Falle würde eine Öffnung des Ventils aber keine Feinregulierung
mehr zulassen.
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Diese Regulierungsmöglichkeit erreicht die Erfindung dadurch, daß
die Querbohrungen runden bis langgestreckten, vorzugsweise tropfenförmigen Querschnitt
aufweisen.
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Das Ventil gemäß der Erfindung läßt sich für das Abfüllen von Flüssigkeit
in Behälter mit unterschiedlichem Halsdurchmesser leicht dadurch einrichten, daß
den Abmessungen des Gefäßhalses entsprechende Aufsatzstücke auf das in dem Gefäßhals
ragende Kolbenende aufsetzbar sind.
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Manche Flüssigkeiten sind nicht nur gegen die Berührung mit der Außenluft,
sondern darüber hinaus auch gagen Temperaturschwankungen empfindlich.
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Die Erfindung trägt der sich hieraus ergebenden Notwendigkeit, die
Flüssigkeit während des Einfüllens zu kühlen bzw. zu beheizen, dadurch Rechnung,
daß das Ventilgehäuse doppelwandig ausgeführt ist und in den zwischen den beiden
Wänden gebildeten Raum Anschlußstutzen für die Zu- und Abführung eines Heiz- oder
Kühlmediums vorgesehen sind.
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Obwohl der in Richtung auf den Ventilkörper zur Wirkung gebrachte
Anpreßdruck des Behälters im allgemeinen ausreicht, um zu öffnen, kann diese Bewegung
gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung auch unabhängig vom Druck des
Gefäßhalses von Hand vorgenommen werden. Das wird dadurch ermöglicht, daß eine durch
den derZylinderbüchse abgewandten Bereich des Ventilgehäuses geführte Verlängerung
des Kolbens an einem außerhalb des Gehäuses festen Ventilhebel beweglich angelenkt
ist, dessen eines Ende sich auf einen Ansatz des Ventilgehäuses abstützt und dessen
freies Ende eine Handhabe aufweist, so daß ein auf dieses ausgeübter Druck im Öffnungssinne
des Ventilkolbens diesen gegen den Druck der Feder von seinem Sitz abhebt.
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In sehr vielen Fällen, insbesondere dann, wenn je Zeiteinheit eine
große Zahl von Flaschen oder ähnlichen Behältern von einer Dosierstelle abgefüllt
werden soll, muß das Ventil automatisch geöffnet und geschlossen werden können.
Das wird in weiterer Ausbildung der Erfindung, durch die ein für den vollautomatischen
Ablauf des Einfüllens eingerichtetes Ventil geschaffen wird, durch eine unterhalb
des freien Endes des Ventilhebels angeordnete, um eine senkrecht zur Kolbenachse
stehende Achse drehbare Kurvenscheibe, deren mit dem Ventilhebel bei Drehung der
Scheibe in Berührung kommender Bereich so geschnitten ist, daß er den Ventilhebel
und damit den Ventilkolben für einen vorbestimmten Zeitraum anhebt, erreicht.
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Die das Öffnen und Schließen des neuen Dosierventils bewirkende Kurvenscheibe
kann dabei so gestaltet werden, daß das Ventil voll geöffnet wird und in diesem
Zustand während des gesamten Einfüllens verbleibt, um dann nach Abschluß des Füllens
wieder geschlossen zu werden. Durch eine entsprechende Führung der Umrißkurve der
Scheibe läßt sich aber auch bei Bedarf eine allmähliche Öffnungs- oder Schließbewegung
erzeugen.
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Es ist bereits bekannt, zum Betätigen von Ventilen an Abfüllvomchtungen
Kurvenscheiben zu verwenden. Außerdem ist es nicht mehr neu, die Abschlußmittel
vorn Füllorganen elektromagnetisch zu betätigen.
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In den Zeichnungen ist der Erfindungsgegenstand in mehreren Ausführungsformen
schematisch und beispielsweise veranschaulicht. Es zeigt Fig. 1 ein Ventil gemäß
der Erfindung im Schnitt, das durch die Bewegung eines nicht dargestellten Behälters,
beispielsweise einer Flasche, die gegen das Einfüllstück gepreßt wird, öffnet bzw.
schließt, Fig. 2 ein Ventil in der Fig. 1 entsprechender Darstellung mit einer Einrichtung
zum automatischen Öffnen und Schließen des Ventilkolbens.
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Gemäß Fig. 1 hat ein Ventilkörper 1 ein Anschlußgewinde 2 zur Verbindung
mit einem nicht dargestellten Steigrohr, das zu einem beispielsweise unter Druck
stehenden Vorratsbehälter für die einzufüllende Flüssigkeit führt. In einer Zylinderbüchse
3 sitzt ein eingeschliffener Zylinderkolben 4, dessen Bund 5 durch die Kraft einer
Schraubenfeder 6 auf Dichtflächen 7 gepreßt wird. Der Anpreßdruck ist über eine
Stellschraube 8 regulierbar und kann relativ gering bemessen sein, da die unter
Druck stehende Abfüllflüssigkeit den Zylinderkolben auf den Sitz 7 zu drücken sucht.
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Der Kolben 4 weist eine ihn durchsetzende Bohrung 9 auf, die in seinem
oberen Bereich in Radialbohrungen 9' übergeht. Ein entsprechend den abzufüllenden
Flaschen ausgebildetes Füllstück weist einen in den Behälterhals paßenden Bereich
10 und einen Bund 11 auf, gegen den sich die obere Kante eines Behälters abstützt
(nicht dargestellt). Im Bereich 10 sind Entlüftungsstellen 12 vorgesehen. Bei sich
ändernden Flaschenhalsöffnungen können entsprechend gestaltete Aufsatzstücke (nicht,gezeichnet)
auf das Füllstück aufgesetzt werden.
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Eine an das Füllstück angesetzte Flasche hebt bei ihrer Aufwärtsbewegung
den Zylinderkolben 4 an.
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Dadurch werden die Radialbohrungen 9' frei, und die unter Druck stehende
Abfüliflüssigkeit kann über die Axialbohrung 9 in den Behälter einfließen.
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Eine weitere Ausführungsform des Ventils gemäß der Erfindung ist
in Fig. 2 dargestellt. Der Ventilkörper 1 ist hier doppelwandig ausgeführt, wobei
in dem zwischen den beiden Wandungen 1' und 1" liegenden Raum zwei Anschlußstutzen
13 und 14 geführt sind. Beispielsweise kann durch den Stutzen 13 ein Kühl- oder
auch Beheizungsmedium eingeführt und durch den Stutzen 14 abgezogen werden, so daß
eine fortlaufende Kühlung bzw. Beheizung des Ventils möglich ist. Als Beheizungsmedium
kann temperiertes Wasser, Dampf oder Luft vorgesehen werden.
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Ferner ist die Verwendung des Ventils als Feinregulierarmatur möglich.
Die Verlängerung des Kolbens 4, die einen Ventilschaft 15 bildet, ist aus dem Ventilkörper
1 durch eine Bohrung 16 herausgeführt und weist an der Stelle 17 ein Auge auf, das
zum Anschluß des Schaftes 15 an einen Hebel 18 mittels eines Bolzens od. dgi. dient.
Der Hebel 18 stützt sich an einem Ende auf einen Ansatz 19 ab, an welchem er über
ein Gelenk 20 angeschlossen ist. An seinem freien Ende weist er eine Handhabe 21
auf, welche bei ihrer Bewegung nach oben den Ventilkolben 4 und damit dessen Bund
5 von seinem Sitz 7 abhebt.
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Die Feder 6 führt im Zusammenwirken mit dem auf den Kolben einwirkenden
Flüssigkeitsdruck diesen
auf seinen Sitz zurück. In der Bohrungl6
ist der Ventilschaft 15 gegenüber dem Gehäuse 1 durch Lippendichtungen oder Abstreifringe
22 abgedichtet.
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Auf einer Konsole 23 sitzt drehbar an der Stelle 24 eine Kurvenscheibe
25, deren Bereich 25' beim Drehen der Scheibe auf der unteren Kante des Hebels 18
abläuft. Je nach Schnitt des Bereiches 25' der Scheibe 25 erfolgt ein mehr oder
weniger schnelles Öffnen und Schließen des Ventilkolbens 4. Die Umdrehungsgeschwindigkeit
der Scheibe 25 bestimmt die Zahl der Öffnungs- und Schließbewegungen des Ventilkolbens
je Zeiteinheit und damit die Zahl der je Zeiteinheit abzufüllenden Behälter.
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Die Bohrungen 9' im Ventilkörper 4 können verschiedenen Querschnitt
aufweisen. In Fig. 2 sind sie langgestreckt und weisen im Querschnitt etwa Tropfenform
auf. Es ist dadurch eine zusätzliche Regulierung der über die Bohrungen 9' in Axialbohrung
9 einströmenden Flüssigkeitsmenge möglich.
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Obwohl in den Zeichnungen eine mechanische Betätigung des neuen Ventils
veranschaulicht ist, kann diese selbstverständlich auch durch einen Magneten oder
durch einen hydraulischen oder pneumatischen Zylinder erfolgen. Darüber hinaus sind
noch andere Abänderungen möglich, ohne den Grundgedanken der Erfindung zu verlassen.