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Dosierventil Die Erfindung betrifft ein Doßierventil, insbesondere
zum Abfüllen von Flüssigkeiten in Behälter, Dosen u.dgl., bestehend aus einem als
Ventilsitz ausgebildeten Auslaufstutzen und aus einem Ventil stößel mit in den Ventil
sitz passendem Ventilverschlußstück.
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Beim Abfüllen von Flüssigkeiten, wie beispielsweise Lacken, in Flaschen
oder Dosen besteht die Schwierigkeit, einerseits die Behälter sehr schnell zu füllen
und andererseits das Abfüllventil so tu schließen, daß das Füllgewicht sehr genau
eingehalten wird. Zum raschen Füllen der Behältnisse ist ein
großer
Leitungsquerschnitt und eine große Ventilöffnung vorteilhaft. Eine große Ventilöffnung
erschwert Jedoch ein maßgenaues Füllen der Behältnisse, da schon ein geringfügig
vorzeitiges oder ein ganz wenig versögertes Schließen des Ventiles erhebliche Fehldosierungen
zur Folge haben.
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Um diesen Nachteil zu vermeiden, sind bereits Dosierventile bekannt,
deren Ventilverschlußstück zwischen einer Offenstellung und einer Absperrstellung
in eine Zwischenstellung gebracht werden kann in welcher das abzufüllende Gut am
Ende des Füllvorganges in einer geringeren Menge pro Zeiteinheit austritt. Diese
Zwischeneinstellung für den nFeinlaufe kann auch einstellbar sein, um die in der
Feinlaufstellung austretende Füllgutmenge dem Fließverhalten des Füllgutes anpassen
zu können.
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Zum Abfüllen großer Gebinde mit sehr engen Wiegetoleranzen reicht
die Genauigkeit von derartigen zweistufigen Dosierventilen Jedoch nicht aus. Aufgabe
der Erfindung ist es deshalb, ein Dosierventil tu schaffen, mit dem auch sehr große
Mengen mit sehr hoher Gewichtsgenauigkeit abgefüllt werden können, ohne daß sich
hierbei die Gesaitfilllzeit erheblich verlängert.
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Diese Aufgabe wird mit der Erfindung dadurch gelöst, daß in dem Yentilverschlußstück
mindestens ein Durchiluߢazal für eine Feinstdosierung des abzufülleaden Mediums
agoordnet
ist, der durch ein im Inneren des Ventilverschlußstückes
angeordnetes Absperrventil verschließbar ist.
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Diese Ausgestaltung hat den Vorteil, daß das Ventil für die Hauptdosierung
aus seiner voll geöffneten Stellung sofrt in seine vollständig geschlossene Stellung
gebracht werden kann, wenn die Füllmenge annähernd erreicht ist.
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Die Nachdosierung wird dann bei geschlossenem Hauptventil von dem
im Inneren des Ventilverschlußstückes des Hauptventiles angeordneten Feinstdosierventil
überwacht. Da durch den im Inneren des Ventilkörpers angeordneten Durchflußkanal
nur eine geringe Menge des Füllgutes fließt, wirkt sich ein geringfügig vorzeitiges
oder zu spätes Schließen des Beinstßosierventiles kaum auf die Meßgenauigkeit aus.
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Außerdem wird nach dem Schließen des Hauptventiles von diesem noch
abtropfendes Füllgut als Füllmenge beim Wiegen miterfaßt.
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Zur Einstellung einer Feindosierung des abzufüllenden Nediums kann
der Abstand des Ventilverschlußstückes verstellbar sein. Das Dosierventil kann hierdurch
als dreistufiges Ventil verwendet werden, das bei ganz geöffnetem Hauptventil einen
Groblauf, bei teilweise geschlossenem Hauptventil einen Feinlauf und bei geschlossenem
Hauptventil und geöffnetem Feinstdosierventil einen Feinstlauf hat.
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Nach der Erfindung ist in das Ventilverschlußstück des
Hauptventiles
ein Einsatzkörper eingesetzt, der mindestens einen mit dem Durchflußkanal im Ventilverschlußstück
in Verbindung stehenden Einlaufkanal und eine mit einem Ventilsitz versehene Auslauföffnung
aufweist, die von einem im Einsatzkörper geführten Ventilstempel verschließbar ist.
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Diese Ausgestaltung hat den Vorteil, daß das Feinstdosierventil leicht
zugänglich ist und leicht gereinigt und bei Störungen sehr einfach überprüft werden
kann. Außerdem ist der nachträgliche Einbau in handelsübliche Ein- oder Zweistufenventile
möglich.
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Besonders zweckmäßig ist es, wenn der Ventilstempel von einer Feder
in seine SchlieBstellung gedrängt und von einem unter Druck stehenden gasförmigen
oder flüssigen Medium in seiner Offenstellung gehalten wird. Durch diese Ausbildung
ist es möglich, das Feinstdosierventil nahezu schlagartig zu schließen, sobald das
gewünschte Füllgewicht erreicht ist. Außerdem ist die Gewähr gegeben, daß sich das
Ventil automatisch schließt, wenn eine Störung in der Druckmittelzufuhr eintritt,
welche das Ventil in seiner Offenstellung hält.
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Nach der Erfindung weist der Einsatzkörper eine Kammer für das Druckmedium
auf, die einen größeren Durchmesser hat als der Ventilstempel. Der Ventilstempel
selbst ist an seinem der Sitzfläche gegenüberliegenden Ende mit einer gegen die
Wandung der Kammer abgedichteten Kolbenplatte und mit einem
in einem
Führungsrohr des Ventilstößels abdichtend geführten Führungszapfen versehen. Bei
dieser Ausbildung steht eine genügend große Kolbenfläche zum Anheben des Ventilstempels
zur Verfügung, so daß einerseits in der Kammer kein sehr hoher Druck erzeugt werden
muß, um die Rückstellkraft der kräftigen Schließfeder zu überwinden. Andererseits
kann der Ventilstempel sehr schlank gehalten werden, so daß dieser beim Schließen
nur einen geringen Widerstand in dem den Einsatzkörper durchströmenden Füllgut hat,
was ein rasches und präzises Schließen begünstigt.
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Der Ventil stempel und der Führungszapfen weisen zweckmäßig Bohrungen
auf, über welche der vor der Kolbenplatte befindliche Raum der Klammer mit einer
Druckmittelquelle in Verbindung steht. Das Druckmittel wird dem Ventil zweckmäßig
durch das Führungßrohr im Ventil stößel zugeführt. Diese Ausgestaltung hat den Vorteil,
daß die Betätigungsmittel für die Ventile von der Sitzfläche weit entfernt sind,
so daß Störungen des Füllgutflusses nicht zu erwarten sind.
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Andererseits ergeben sich kaum Abdichtprobleme und die Fertigung des
Feinstdosierventiles ist verhältnismäßig einfach.
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Die Erfindung wird durch die Zeichnung an einem Ausführungsbeispiel
näher erläutert. Es zeigt: Fig. 1 eine Abfülleinrichtung für Flüssigkeiten mit einem
Dosierventil nach der Erfindung
in einer seitlichen Ansicht, Fig.
2 das an der Einrichtung angeordnete Dosierventil in einem senkrechten Schnitt in
vergrößertem Maßstabund Fig. 3 das Ventilverschlußstück mit eingebautem Feinstdosierventil
in einem senkrechten Querschnitt in noch größerem Maßstab.
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An einem Ständer 10 ist ein Tragarm 11 höhenverstellbar angebracht,
der an seinem freien Ende 12 eine Tragschiene 13 hält, an der eine Fülleinrichtung
14 befestigt ist. Die Fülleinrichtung 14 besteht aus einem Halterohr 15, an dessen
oberem Ende ein zweistufiger Druckluftzylinder 16 befestigt ist und an dessen unterem
Ende mit einer Klappschelle 17 ein mehrstufiges Dosierventil angeklemmt ist, das
in seiner Gesamtheit mit 18 bezeichnet ist.
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Das Dosierventil 18 besteht aus einem Ventilgehäuse 19, das einen
Anschlußstutzen 20 für die Zuflußleitung für die abzufüllende Flüssigkeit aufweist.
Am unteren Ende des Gehäuses 19 ist der Füllkopf 21 angeordnet, dessen Ausbildung
in den Fig. 2 und 3 näher dargestellt ist.
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Bei dem dargestellten Ventil handelt es sich um ein "über spiegel-Ventil",
d.h. um ein Ventil, dessen Auslauföffnung
sich stets oberhalb des
Flüssigkeitsspiegels in dem zu füllenden Behälter befindet.
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Wendet man sich jetzt den Fig. 2 und 3 zu, so erkennt man, daß der
Ventilkörper 21 eine verhältnismäßig große Durchströmöffnung 22 hat, die in einen
kreisrunden Auslaufstutzen 23 mündet, dessen Auslauföffnung konisch und als Ventil
sitz 24 für ein kegelstumpfförmiges Ventilverschlußstück 25 ausgebildet ist. Oberhalb
des Auslaufstutzens 23 ist ein Führungsschacht 26 auf den Ventilkörper 21 aufgesetzt,
in welchem ein das Ventilverschlußstück 25 tragender Ventilstößel 27 gleitend geführt
ist. Zur Abdichtung des Ventilstößels 27 sind in delu Führungsschacht 26 zwei Dichtungsringe
28 angeordnet.
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Im Inneren des Ventilstößels 27 befindet sich ein Führungsrohr 29,
welches einen Zwischenboden 30 des Ventilstößels 27 durchdringt und an diesem befestigt
ist. Das Führungsrohr 29 ragt in den von dem Zwischenboden 30 begrenzten unteren
Raum 31 des Ventilstößels 27 hinein und endet im Bereich des Ventilverschlußstückes
25, wo dieses sich in einen größeren zylindrischen Raum 32 erweitert. Dieser zylindrische
Raum geht in einen kegelstumpfförmigen Abschnitt 33 über, der sich nach unten erweitert.
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Wie in Fig. 3 erkennbar, ist in das Innere des Ventilverschlußstückes
25 von unten her ein Binsatzkörper 34 eingesetzt,
der den zylindrischen
Raum 32 und den kegelstumpfförmigen Abschnitt 33 des Ventilverschlußstückes ausfüllt
und mit einem Gewinde 35 in den zylindrischen Teil 32 eingeschraubt ist. Der Einsatzkörper
34 ißt gegen die kegelige Innenfläche 33 des Ventilverschlußstückes 25 mit einem
Dichtring 36 abgedichtet. Sein unterer Teil 37 hat eine konische Umfangsfläche 38,
die in die Ventilsitzfläche 24 des Auslaufstutzens 23 paßt. Oberhalb dieser konischen
Umfangsfläche ist in dem Einsatzkörper 34 eine Umfangsnute 39 angeordnet, in die
ein Dichtring 40 eingelegt ist, welcher beim Einschrauben des Einsatzkörpers 34
in das Ventilverschlußstück 25 eingespannt wird. Zwei Sacklöcher 41 in der Stirnfläche
des Einsatzkörpers 34 dienen zum Einsetzen eines Werkzeuges zum Einschrauben des
Einsatzkörpers. Eine im Querschnitt dreieckige Ringnute 42 soll das Abtropfen der
einzufüllenden Flüssigkeit erleichtern.
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Im unteren Teil 37 des Einsatzkörpers 34 sind zwei Einlaufkanäle 43
angeordnet, welche mit in der Wandung des Ventilverschluß stückes 25 angeordneten
Durchflußkanälen 44 fluchten und in eine Auslauföffnung 45 münden, die einen kegeligen
Ventilsitz 46 hat, der von einem Ventilstempel 47 verschließbar ist.
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Der Ventilstempel 47 wird an seinem unteren Ende in einer Zwischenplatte
48 geführt, welche den unteren Teil 37 des Einsatzkörpers gegen dessen oberen Teil
4t) abschließt und
mit einer Dichtung 50 abdichtet. Die Zwischenplatte
48 wird durch einen Sprengring 51 in Stellung gehalten.
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Der obere Teil 49 des Einsatzkörpers 34 bildet eine zylindrische Kammer
52, die einen größeren Durchmesser hat als der Ventilstempel 47. Der Ventilstempel
47 ist an seinem der Ventilsitzfläche 46 gegenüberliegenden Ende 53 mit einer Kolbenplatte
54 versehen, die mit einer Ringdichtung 55 gegen die Innenwandung der Kammer 52
abgedichtet ist. Oberhalb der Kolbenplatte 54 trägt der Ventil stempel 47 einen
Führungszapfen 56, der in dem Führungsrohr 29 des Ventilstößels 27 für das Hauptventil
geführt und gegen dieses Führungsrohr mit einem Dichtring 57 abgedichtet istç Der
Führungszapfen 56 hat eine ixialbohrung 58, welche in eine Querbohrung 59 im Ventilstempel
windet, welche den Ventilstempel 47 unterhalb der Kolbenplatte 54 durchsetzt.
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In dem Ringraum 31 zwischen der Außenwandung des Ventilstößels 27
und dem Führungsrohr 29 ist eine Schraubendruckfeder 60 angeordnet, die sich einerseits
gegen die Eolbenplatte 54 und andererseits gegen den Zwischenboden 30 abstützt.
Der Ringraum 31 ist durch eine Entlüftungsbohrung 61 mit dem Raum 62 oberhalb des
Zwißchenbodens 30 verbunden, der mit der Atmosphärenluft in Verbindung steht.
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Am oberen Ende des Führungsrohres 29 ist ein lischlußstutzen 63 für
das Druckmedium zum Betätigen des Feinstdosierventiles
angeschlossen.
Bei den beschriebenen iusführungsbeispielen wird Druckluft als Druckmedium verwendet.
Das obere Ende des Fuhuungsrohres 29 ist durch einen Stopfen 64 verschlossen.
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Die Wirkungsweise der Vorrichtung ist folgende: Die Abfülleinrichtung
14 wird zunächst auf die Höhe der zu befüllenden, auf einer Waage stehenden Gefäße
eingestellt, was durch Verschieben und Feststellen des Tragarmes 11 an der Tragsäule
10 geschehen kann. Das von der Waage gesteuerte Hauptventil wird dann voll geöffnet,
wobei das Ventilverschlußstück 25 die Auslauföffnung 23a vollständig freigibt.
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Sobald der größte Teil der Füllmenge in das zu füllende Gefäß eingelaufen
ist, wird von der hier nicht näher dargestellten Waage aus der Druckluftzylinder
16 betätigt, der das Hauptventil auf "einlauf" umschaltet. Hierbei wird der Ventilstößel
27 so weit abgesenkt, daß sich das Ventilverschluß stück 25 mit seiner Ventilfläche
38 in geringem Abstand von der Sitzfläche 24 der Auslauföffnung 23a befindet, so
daß die abzufüllende Flüssigkeit noch durch einen Ringspalt zwischen dem Ventilverschlußstück
25 und dem Ventilsitz 24 auslaufen kann.
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Sobald nun noch ganz wenig an der abzufüllenden Menge fehlt,
erhält
der Druckluftzylinder von der Waage aus abermals einen Impuls und schließt das Hauptventil
vollständig, d.h., das Ventilverschlußstück 25 wird fest auf seinen Sitz 24 gepreßt.
Ueber den Anschlußstutzen 63 und das Führungsrohr 29 wird durch die Bohrungen 58
und 59 jedoch Druckluft in den Raum 52 geleitet, welche von unten her gegen die
Kolbenplatte 54 drückt und den Ventil stempel 47 entgegen der Wirkung der Feder
60 in seiner Offenstellung hält. Die abzufüllende Flüssigkeit kann jetzt noch in
geringer Menge durch die Durchflußkanäle 44, die Einlaufkanäle 43 und durch die
Auslauföffnung 45 in das zu füllende GefäB fließen. Sobald dann das richtige Gewicht
erreicht ist, wird durch einen Impuls von der Waage aus die Druckluftzufuhr in den
Raum 52 unterbrochen und das Innere des F-hrungsrohres 29 mit der Atmosphärenluft
verbunden. Hierdurch fällt der Druck im Inneren des Raumes 52 ab und die Druckfeder
60 drückt schlagartig die Kolbenplatte 54 nach unten und preßt den Ventil stempel
47 auf seinen Sitz 46, wodurch die Flüssigkeitszufuhr zu dem zu füllenden Gefäß
vollständig unterbrochen wird.
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Die Erfindung ist nicht auf das Ausführungsbeispiel beschränkt. Beispielsweise
ist es auch möglich, auf den Feinlauf ganz zu verzichten und die Feindosierung nur
mit dem im Ventilverschlußstück eingebauten Feinstflosierventil vorzunehmen. Anstelle
von Druckluft können die Ventile auch mit einer Druckflüssigkeit oder auf mechanischem
Wege betätigt
werden, ohne daß hierdurch der Rahmen der Erfindung
überschritten wird. Ferner ist es möglich, das erfindungsgemäße Ventil mit zweckmäßigen
Abwandlungen auch als Unterspiegelventil einzusetzen.