DE2824680C2 - Vorrichtung zum Dosieren und Abfüllen insbesondere hochviskoser Medien - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Dosieren und Abfüllen insbesondere hochviskoser Medien, wie Nahrungsmittel in Form von Marmelade, Magerquark oder dergl, mit einem, den Dosierraum aufweisenden Zylinder, einem in dem im wesentlichen zylindrischen Dosierraum hin und her verschiebbaren Dosierkolben, einem mit dem Dosierraum in Verbindung stehenden Auslaßventil am Auslaßende des Dosierraums und einem am Einlaßende des Dosierraums angeordneten Einlaßventil, welches von mehreren am Zylinderumfang in gleicher Höhe und Abstand versetzten Durchbrechungen und der radialen Außenfläche des Dosierkolbens gebildet ist, wobei der Zylinder zumindest im Bereich der Durchbrechungen von einem das Medium enthakenden Vorratsraum umgeben und das Auslaßventil mittels einer koaxial in der Kolbenstange des Dosierkolbens geführten Ventilstange betätigbar ist, nach Patent27 11208.

Die dem Gegenstand des Hauptpatents zugrundeliegende Aufgabe wird g^rin gesehen, eine Vorrichtung zu schaffen, die leicht steuerbar und in der Lage ist, schnell und genau dosiert auch inhomogene, hochviskose Medien zu fördern, beispielsweise Nahrungsmittel in Form von Marmelade, Qaark, gegebenenfalls mit Früchten oder dergleichen, und darüber hinaus besonders einfach im Aufbau und leicht und schnell zu reinigen und zu sterilisieren ist

Beim Gegenstand des Hauptpatents wird dafür gesorgt, daß beim Füllen des Dosierraums eine Verdichtung des zu dosierenden Mediums erfolgt nämlich irn Anschluß an das schlagartige Ansaugen des Mediums durch das erzeugte Vakuum, wobei das Medium derart beschleunigt wird, daß die plötzliche Beendigung des Füllvorgangs, sobald der Dosierraum gefüllt ist, eine Art Verdichtungsstoß hervorruft, durch den etwa vorhandene Gasblasen im angesaugten Medium aus dem Dosierraum herausgedrückt werden. Im übrigen sorgt das erzeugte Vakuum für die Überwindung der bei einer in Ruhe befindlichen, hochviskosen Flüssigkeit bzw. Paste (z. B. Magerquark) ganz erheblichen Haftreibung. Durch das Vakuum wird nämlich gerade eine große Anfangssaugkraft hervorgerufen, welche eine entsprechend große Anfangsbeschleunigung zur Folge hat. Die Verwendung von mindestens einer, vorzugsweise mehreren, am Zylinderumfang versetzten öffnunger, bzw. Durchbrechungen, die sämtlich in einen Vorratsraum öffnen, gewährleistet eine besonders gute, allseitige und schlagartige Füllung des Dosierraums, da das zu dosierende und abzufüllende Medium ständig die vorhandenen Durchbrechungen umspült, so daß sein unmittelbarer Zutritt zum Dosierraum gewährleistet ist, sobald der Dosierkolben die Durchbrechungen freigegeben hat. Es ist somit ein schnelleres und genaueres Dosieren und Abfüllen als bisher möglich, und zwar auch dann, wenn das hochviskose Medium inhomogen sein sollte, beispielsweise beim Vorhandensein von Fruchtstücken oder dergleichen in Quark, Joghurt oder dergleichen, da diese Fruchtstücke zwischen Kolben- und Zylinderwand abgequetscht bzw. abgeschert werden.

Eine vorteilhafte Vereinfachung des Aufbaus ergibt sich insofern, als die sonst üblichen, zusätzlichen Bauteile für die Bildung des Einlaßventils entfallen, letzteres

wird nämlich von der Durchbrechung in der Zylinderwand im Zusammenwirken mit dem Dosierkolben gebildet

Zwecks Vergrößerung des Durchtrittsquerschnitts und Vergleichmäßigung des Zutritts des Mediums zum Dosierraum von allen Seiten können drei am Zylinderumfang in gleicher Höhe um jeweils 120" versetzte Durchbrechungen vorgesehen sein, die außerdem auch noch Rechteckform aufweisen können, um bei einer Bewegung des Dosierkolbens im Öffnungssinne sich möglichst schnell vergrößernde Durchlaßquerschnitte zur Verfugung zu stellen. Dabei verbleiben zwischen den Durchbrechungen lediglich axiale Stege, deren Gesamtbreite kleiner ist als die Gesamtbreite der Durchbrechungen, jeweils gemessen in Umfangsrichtung des Zylinders. Dies erbringt eine weitere Vergrößerung des schlagartig zur Verfügung gestellten Durchtrittsquerschnittes, was der schlagartigen Füllung des Dosierraums nebst anschließender Verdichtung zusätzlich förderlich ist

Als zusätzlicher Vorteil ist anzuführen, daß die Vorrichtung sich besonders gut reinigen und gegebenenfalls sterilisieren läßt, was für das Dosieren und Abfüllen von Nahrungsmitteln von besonderer Bedeutung ist Dies wird erreicht durch die glatten, leicht zu umspülenden Medienräume. Infolge der erläuterten Ausbildung des Einlaßventils gibt es keine Toträume, Winkel oder dergl, in denen sich das Medium stauen könnte bzw. die von einer Reinigungsflüssigkeit nur schlecht erreicht wurden.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird darin gesehen, das Auslaßventil der Vorrichtung nach dem Hauptpatent weiter zu verbessern. Es hat sich nämlich herausgestellt, daß bei Verwendung eines Tellerventils mehr oder weniger feste Bestandteile des abzufüllenden Mediums, beispielsweise ganze Früchte, Fruchtkerne oder sonstige Bestandteile sich beim Schließvorgang zwischen dem Ventilsitz und der Oberfläche des Tellerventils festsetzen und die Abdichtung beeinträchtigen können. Vor allen Dingen kann jedoch die Gleichmäßigkeit und Gewichtsgenauigkeit bei inhomogenen Medien bzw. Abfüllmaterial, wie Konfitüre oder dergl, beeinträchtigt sein, beispielsweise kann der viskositätsmäßig dünnere Teil einer Konfitüre das Auslaßventil schneller passieren als beispielsweise die Fruchtstücke. Wie sich gezeigt hat, läßt sich dies auch bei variablen Abgabfcdüsen nicht ohne weiteres beherrschen.

Eine Lösung dieser Probleme bietet die vorliegende Erfindung, welche sich dadurch kennzeichnet, daß das Auslaßventil ein Kolbenventil ist, welches nach innen öffnet, und daß der Ventilsitz in Schließstellung im wesentlichen Flächenberührung mit der zylindrischen Außenfläche des Kolbenventilkörpers aufweist.

Dieses Kolbenventil sorgt für ein scharfes Durchschneiden von Fruchtstücken oder dergl. und erleichtert allein schon aus diesem Grunde die Abfüllung.

Außerdem weist die Ventilsitzfläche in Verschließstellung im wesentlichen Flächenberührung mit der zylindrischen Außenfläche des Kolbenventilkörpers auf. Dies verbessert im Hinblick auf die Vergrößerung der Dichtfläche die Abdichtung gegenüber derjenigen beim Gegenstand des Hauptpatents, bei dem das Auslaßventil im wesentlichen lediglich Linienberührung aufweist.

Zwar ist ein Kolbenventil, das den Auslaß einer Dosierpumpe steuert, bereits bekannt (DE-AS 21 63 097), jedoch nur in zum Dosierkolben abgewinkelter, von diesem gesonderter Lager Ii.ig und zur Steuerung einer seitlichen Einströmöffnung mit rechtwinkliger Umlenkung in Richtung Auslaßöffnung.

In weiterer, bevorzugter Ausgestaltung kennzeichnet sich die Erfindung dadurch, daß sich der Dosierraum zu seinem Auslaßende hin verengt, daß der Ventilsitz für den Kolbenventilkörper von einer in der Wandung des Dosierraums koaxial angeordneten Durchbrechung gebildet ist

Die Verengung des Auslaßendes des Dosierraums bildet eine besonders gute Zuführung des Mediums zum Auslaßventil hin. Die Abdichtung erfolgt zwischen der Außenfläche des Kolbenventilkörpers und der Wandung des Dosierraums. Einen besonderen Vorteil im Sinne einer Lösung der Erfindungsaufgabe erbringt insbesondere die Tatsache, daß das Kolbenventil nach innen öffnet Dadurch wird nämlich die gesamte Durchlaßfläche der Durchbrechung freigegeben und somit einerseits der Durchlaßquerschnitt vergrößert, so daß z. B. Früchte besonders gut passieren können. Dies allein genügt jedoch noch nicht, es muß das bereits erwähnte Abscheren an der unteren Schneidkante des Kolbenventilkörpers am Einlaßrantf der Durchbrechung hinzukommen.

Die Erfindung und ihre vorteilhaften Ausgestaltungen sind im folgenden anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert Es zeigt

F i g. 1 einen Längsschnitt durch eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung; Fig.2 einen Querschnitt längs der Linie II-II in Fig-1;

Fig.3 den Kolbenventilkörper in vergrößertem Maßstab, teilweise geschnitten.
Die in den Figuren der Zeichnung dargestellte Vorrichtung zeigt einen den Dosierraum 1 aufweisenden Zylinder 2, einen in dem zylindrischen Dosierraum 1 hin und her verschiebbaren Dosierkoiben 3 und ein mit dem Dosierraum 1 in Verbindung stehendes Ventil. Dieses Ventil ist als Auslaßventil 4 unmittelbar am Auslaßende 5 des Dosierraums 1 angeordnet. An dem dem Auslaßende 5 abgewandten Einlaöende 6 des Dosierraums 1 ist ein -iweites Ventil als Einlaßventil 7 vorgesehen.

Das Einlaßventil 7 wird von mindestens einer in der Wandung des Zylinders 2 am Einlaßende 6 des Dosierraums 1 angeordneten Durchbrechung 8 und der radialen Außenfläche 9 des Dosierkclbens 3 gebildet. Ferner ist der Zylinder 2 zumindest im Bereich der Durchbrechung 8 von einem das Medium enthaltenden Vorratsraum 10 umgeben.

Bei der gezeigten Ausführungsform (F i g. 2) sind drei am Zylinderumfang in gleicher Höhe um jeweils 120° versetzte Durchbrechungen 8 vorgesehen. Sie weisen zweckmäßig Rechteckform auf. Zwischen den Durchbrechungen sind axiale Stege 11 verblieben, deren Gesamtbreite kleiner ist als die Gesamtbreite der Durchbrechungen 8, jeweUs gemessen in Umfang.rrichtung-des Zylinders 2.

Hierdurch ist sichergestellt, daß ein möglichst großer Eintrittsquerschnitt für das Medium zur Verfügung steht, sobald die /lache 9 des Dosierkolbens 3 die Durchbrechungen 8 freigibt.

Das Auslaßventil 4 ist ein mittels einer koaxial in der Kolbenstange 12 des Dosierkolbens 3 geführten Ventilstange 13 betätigbares Kolbenventil. Der Dosierraum 1 verengt sich zu seinem Auslaßende 5 hin und der Ventilsitz 14 für den Kolbtiiventilkörper 15 ist von einer in der Wandung des Dosierraums 1 koaxial angeordneten Durchbrechung gebildet, wobei das Auslaßventil 4 nach

innen öffnet. Die Durchbrechung 14' bleibt demnach von jeder Einengung, beispielsweise durch die Ventilstange 13, frei. Wie man ferner leicht entnimmt, weist die Ventilsitzfläche 14 in Verschließstellung im wesentlichen Flächenberührung mit der zylindrischen Außenfläche des Kolbenventilkörpers 15 auf.

Zweckmäßig ist dem Auslaßventil 4 ein Düsenraum 16 mit einer Abgabedüse 17 nachgeordnet. Bei der gezeigten, bevorzugten Ausführungsform ist die Abgabedüse 17 zur Anpassung an unterschiedliche Viskositäten und Konsistenzen der Abfüllrredien auswechselbar. Zweckmäßig weist die Abgabedüse 17 ferner eine im wesentlichen ringförmige öffnung auf.

Ein Auswechseln der Abgabedüse 17 erfolgt naturgemäß zur Anpassung an unterschiedliche Viskositäten und Konsistenzen der Abfüllmedien, wobei sowohl die Form des Düsenraums 16 als auch diejenige des die eigentliche Düse bildenden Auslaßringes veränderbar sein kann. Bei der gezeigten Ausführungsform wird die Auswechselbarkeit durch eine mit der Düse verbundene Überwurfmutter 18 gewährleistet, die mit einem entsprechenden Gewinde 19 am Auslaßstutzen 20 zusammenarbeitet. Der Auslaßstutzen 20 ist ein Teil des Zylinders 2, der mit einem den Vorratsraum 10 bildenden Behälter 2! verbunden ist. Dieser Behälter 21 besitzt eine Zuführungsleitung 22 für das jeweilige Medium.

Sowohl die Betätigung des Einlaßventils 7 als auch diejenige des Auslaßventils 4 kann jeweils pneumalisch durch die Kolbenstange 12 bzw. die Ventilstange 13 erfolgen, die beide jeweils in Richtung des Doppelpfeils A bewegbar sind, wenn auch gegenläufig. Die Funktion des Einlaßventils 7 und des Auslaßventils 4 braucht an dieser Stelle nicht näher erläutert zu werden, da sie dem Fachmann aus dem Hauptpatent geläufig ist. Aus diesem Grunde konnte auch die Kolbenstangen- bzw. Ventilstangenbetätigung weggelassen werden.

Die am Kolbenventilkörper 15 vorhandene Schneidkante 23 dient in der geschilderten Weise dem Durchschneiden von Früchten und anderen mehr oder weniger festen Bestandteilen eines inhomogenen Mediums bzw. Abfüllmaterials, Konfitüre oder dergl.

Wie sich herausgestellt hat, ermöglicht das geschilderte Auslaßventil ein besonders sauberes und gleichmäßiges, gewichtsgenaues Abfüllen auch inhomogener Abfüllmedien.

In Fig.3 ist der Kolbenventilkörper 15 in teilweisem Schnitt vergrößert dargestellt, und zwar in bevorzugter Ausgestaltung. Demzufolge weist der Kolbenventilkörper 15 in seinem oberen Bereich einen umlaufenden Bund 28 auf, dessen Ringfläche 24 zumindest in ihrem Randbereich an Jer die Durchbrechung 14' umgebenden Fläche der Verengung des Dosierraums 1 in Schließstellung anliegt. Hierdurch ergibt sich eine verbesserte Abdichtung.

Diese Abdichtung wird noch weiter verbessert wenn der Randbereich der Ringfläche 24 zur Bildung einer Ringfase 25 unter einem Winkel α abgeschrägt ist, welcher dem Böschungswinkel β der Verengung in dem Bereich 26 entspricht in welchem die Ringfase 25 unter Bildung eines zwischen Kolbenventilkörper 15 und dem Bereich 26 angeordneten Ringraums 27 anliegt

Wie man ferner F i g. 1 entnimmt, ist die Verengung kegelförmig und unter Änderung des Böschungswinkels abgesetzt wobei die steilere Böschung im Anlagebereich 26 der Ringfläche 24 bzw. deren Ringfase 25 angeordnet ist Auch diese weiteren Maßnahmen tragen zu einer besonders guten Abdichtung beL
Außerdem trägt diese Ausgestaltung der Verengung zu einem verbesserten Ausfließverhalten des Mediums bei.

Schließlich ist bei der gezeigten Ausführungsform das untere Ende des Kolbenventilkörpers 15 als Begrenzung seiner zylindrischen Außenfläche mit einer umlaufenden Schneide 23 versehen, die radial nach innen hinterschnitten ist, um eine besonders scharfe Abscherkante für Früchte oder dergl. zu bilden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (9)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Dosieren und Abfüllen insbesondere hochviskoser Medien, wie Nahrungsmittel in Form von Marmelade, Magerquark oder dergl, mit einem einen Dosierraum aufweisenden Zylinder, einem in dem im wesentlichen zylindrischen Dosierraum, hin und her verschiebbaren Dosierkolben, einem mit dem Dosierraum in Verbindung stehenden Auslaßventil am Auslaßende des Dosierraums und einem am Einlaßende des Dosierraums angeordneten Einlaßventil, welches von mehreren am Zylinderumfang in gleicher Höhe und Abstand versetzten Durchbrechungen und der radialen Außenfläche des Dosierkolbens gebildet ist, wobei der Zylinder zumindest im Bereich der Durchbrechungen von einem das Medium enthaltenden Vorratsraum umgeben und das Auslaßventil mittels einer koaxial in der Kolbenstanjg? des Dosierkolbens geführten Ventilstange betätigbar ist, nach Patent 27 11 208, dadurch gekennzeichnet, daß das Auslaßventil (4) ein Kolbenventil (14,15) ist, welches nach innen öffnet, und daß der Ventilsitz (14) in Schließstellung im wesentlichen Flächenberührung mit der zylindrischen Außenfläche des Kolbenventilkörpers (15) aufweist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Dosierraum (1) zu seinem Auslaßende (5) hin verengt und der Ventilsitz (14) für den Kolbenveiitilkörper (15) von einer in der Wandung des Dosierraums (1) koaxial angeordneten Durchbrechung (14') gebildet ist.

3. Vorrichtung nach einem der ".nsprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß dem Auslaßventil (4) ein Düsenraum (16) mit einer Abgabedüse (17) nachgeordnet ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Abgabedüse (17) zur Anpassung an unterschiedliche Viskositäten und Konsistenzen der Abfüllmedien auswechselbar ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Abgabedüse (17) eine im wesentlichen ringförmige Öffnung aufweist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet daß der Kolbenventilkörper (15) in seinem oberen Bereich einen umlaufenden Bund (23) aufweist, dessen Ringfläche (24) zumindest in ihrem Randbereich an der die Durchbrechung (14') umgebenden Fläche der Verengung des Dosierraums (1) in Schließstellung anliegt.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Randbereich der Ringfläche (24) zur Bildung einer Ringfase (25) unter einem Winkel (a) abgeschrägt ist, welcher dem Böschungswinkel [ß) der Verengung in dem Bereich (26) entspricht, in welchem die Ringfase (25) unter Bildung eines zwischen Kolbenventilkörper (15) und dem Bereich (26) angeordneten Ringraums (27) anliegt.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Verengung kegelförmig und unter Änderung des Böschungswinkels abgesetzt ist, wobei die steilere Böschung im Anlagebereich (26) der Ringfläche (24) bzw. deren Ringfase (25) angeordnet ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das untere Ende des Koibenventilkörpers (15) als Begrenzung seiner zylindrischen Außenfläche eine umlaufende Schneide (23) aufweist die radial nach innen hinterschnitten ist.