DE3206141A1 - Steuerventil fuer eine dosiereinrichtung zur dosierung von fluessigen medien, insbesondere von nahrungsmitteln - Google Patents

Steuerventil fuer eine dosiereinrichtung zur dosierung von fluessigen medien, insbesondere von nahrungsmitteln

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DE3206141A1 DE19823206141 DE3206141A DE3206141A1 DE 3206141 A1 DE3206141 A1 DE 3206141A1 DE 19823206141 DE19823206141 DE 19823206141 DE 3206141 A DE3206141 A DE 3206141A DE 3206141 A1 DE3206141 A1 DE 3206141A1
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Description

  • Steuerventil für eine Dosiereinrichtung zur Dosierung von
  • flüssigen Medien, insbesondare von Nahrungsmitteln Die Erfindung betrifft ein Steuerventil für eine Dosiereinrichtung zur Dosierung von flüssigen Medien, insbesondere von Nahrungsmitteln wie Milch, Joghurt, Säften oder dergleichen mit Nahrungsmittelstücken, mit einem in einem Ventilgehäuse verschiebbaren Ventilstößel mit zwei längs desselben in Abstand voneinander angeordneten Ventilflächen, die wechselweise mit je einem oberen und unteren, einen im Ventilgehäuse vorgesehenen Steuerraum begrenzenden Ventilsitz zusammenarbeiten, wobei die obere Ventilpaarung aus Ventilfläche und Ventil sitz die Füllgutzufuhr zu dem Steuerraum und die untere- Ventilpaarung die Füllgutabfuhr aus dem Steuerraum in anen Becher, eine Flasche oder dergleichen steuert, der Steuerraum mit der Dosiereinrichtung, wie einer Kolbenpumpe oder dergleichen, in Verbindung steht, der obere und der untere Ventilsitz jeweils eine durch die Wandung des Steuerraums hindurchfhrende, zur Längsachse des Ventilstößels koaxiale Zylinderfläche ist und die Ventilfläche jeweils von einem zylindrischen Steuerkolben gebildet ist, dessen Durchmesser im wesentlichen dem Durchmesser des Ventilsitzes entspricht und längs diesem abdichtend verschiebbar ist, wobei ferner im Bereich zwischen den Ventilflächen die Querschnittsfläche des Ventilstößels kleiner ist als die Querschnittsfläche der Ventilsitze und beim Schließen der oberen Ventilpaarung und dem öffnen der unteren Ventilpaarung die untere Ventilfläche aus dem Ventilgehäuse nach unten austritt, mit mindestens zwei gleichmäßig um den Stößel verteilten, sich radial bis zur unteren Ventilfläche erstreckenden Strahlschneiden, welche sich axial so weit von der Ventilfläche nach oben erstrecken, daß ihre äußeren Längsränder in der untersten Stellung des Stößels bei auseinanderbewegten unteren Ventil- und Ventilsitzflächen den Ventilsitz zumindest teilweise überdecken.
  • Bei einem bekannten Steuerventil dieser Bauart (DE-PS 23 21 205) besteht der Ventilstößel aus einer zylindrischen Stange, an welche sich seitlich die Strahlschneiden anschließen. Dabei versteht es sich, daß in der unteren Offenstellung des Steuerventils nur solche Fruchtstücke bzw. Früchte ohne weiteres passieren können, deren Durchmesser in radialer Richtung, bezogen auf die Längsachse des Steuerventils, nicht größer ist als der Abstand zwischen dem Umfang des Ventilstößels und der Wandfläche des Ventilsitzes. Nun ist es jedoch erwünscht, ggf. auch größere Früchte anstandslos mitzudosieren, ohne daß sich diese festsetzen bzw. gequetscht werden.
  • Zu diesem Zweck ist es bereits vorgeschlagen worden (DE-PS 23 29 127), den Ventilstößel aus mindestens zwei einander diametral gegenüberliegenden, einen Abstand voneinander aufweisenden Teilstesen zu bilden.
  • Bei einer solchen Ausführungsform kann sich nämlich auch eine größere Frucht teilweise zwischen die beiden Teilstege des Ventilst5ßela legen und bei entsprechend weitem Ausfahren des unteren Steuerkolbens. aus dem zugehörigen Ventilsitz aus dem Steuerventil hinausgleiten,ohne sich zu verklemmen. Nun wurdc jeddch festgestellt,daß l.Engli.cho 'rtichto bzw. P.russbtstAieke dazu neigen, sich zwischen den Teilstegen auf dem unteren Steuerkolben querzulegen, was zu einer Beeinträchtigung der Funktion des Steuerventils führen kann.
  • Die der Erfindungzugrundelievende Aufgabe wird darin gesehen, ein Steuerventil der eingangs genannten Bauart zu schaffen, das es ermöglicht, auch größere Früchte bzw. Fruchtstücke anstandslos mitzudosieren.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß sowohl.
  • die Strahlschneiden als auch der Ventilstößel in seinen an die Strahlschneiden angrenzenden Bereichen zumindest teilweise in ihren tragenden Querschnitten verringert sind.
  • Durch diese Querschnittsverringerung wird im Bereich des unteren Ventilsitzes, welcher praktisch die engste Stelle für den Durchgang des abzufüllenden Mediums darstellt, eine Vergrößerung des für den Durchgang von Nahrungsmittelstücken, insbesondere Fruchtstücken und Früchten zur Verfügung stehenden Durchflußquerschnittes erzielt. Gemäß einer ersten Ausführungsform sind dabei drei in Umfangsrichtung des Ventilstößels jeweils um 120° versetzt angeordnete Strahlschneiden vorgesehen, wobei die jeweilige Querschnittsverringerung im Bereich zweier benachbarter Strahlschneiden und des dieselben verbindenden Ventilstößels die Form einer konkaven Ausnehmung aufweist. Eine derartig glatt gewölbte Ausnehmung hat sich für die Zwecke der Lösung der Erfindungsaufgabe besonders bewährt.
  • Zweckmäßig ist jede konkave Ausnehmung in wesentlichen hohlzylinderförmig und besitzt jeweils zu ihren unteren und oberen Enden hin gewölbte Übergänge, was das Hinein- und Hinausgleiten der Nahrungsmittelstücke aus den konkaven Ausnehmungen begünstigt.
  • Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, die Begrenzung jeder Ausnehmung einen Abstand von den freien Rändern der jeweiligen Strahlschneiden aufweisen zu lassen. Dies bedeutet, daß im Bereich ihrer Ränder die jeweiligen Strahlschneiden die ursprüngliche Wandstärke behalten, was der Stabilitätserhaltung dient.
  • Abgesehen davon empfiehlt es sich, die Wandstärken der Strahlschneiden im Bereich der Ausnehmungen nicht zu dünn zu gestalten; Wandstärken der Strahlschneiden in ihrem dünnsten Bereich von 1,5 bis 2 mm haben sich bewährt.
  • Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit zwei Strahlschneiden können diese Strahlschneiden in einer geteinsamen Ebene liegen und der Ventilstößel senkrecht zu dieser Ebene eine Dicke aufweisen, die gleich der Wandstärke oder kleiner als die Wandstärke der Strahlschneiden ist. Vorteilhaft entspricht die Wandstärke der Strahlschneiden in ihren an den unteren Ventilsitz angrenzenden Bereichen etwa dem Durchmesser des Ventilstößels oberhalb der Strahlschneiden, wobei die beiden dem Füllgut zugekehrten Strahlschneidenflächen einander entgegengesetzt konkav gewölbt sind. Zweckmäßig ist dabei jede konkave Wölbung im Querschnitt kreisbogenförmig, derart, daß die von Ventilstößel und Strahlschneiden gebildete, den Durchlaß im Bereich des unteren Ventilsitzes in zwei Hälften teilende Wand im Bereich der Längsachse die geringste Wandstärke aufweist.
  • Die Erfindung und ihre vorteilhaften Ausgestaltungen sind im folgenden anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert.
  • Es zeigt: Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine erste Ausführungsform des Steuerventils bei geschlossener oberer Ventilpaarung und gedgtneter unterer Ventilpaarung zwecks Auslasses von Füllgut aus der Dosiereinrichtung durch das Steuerventil hindurch in einen nicht gezeigten Behälter; Fig. 2 einen Teil des Steuerventils nach Fig. 1 in vergrößertem Maßstab; Fig. 3 einen Schnitt längs der Linie III-III in Fig. 2; Fig. ß einen Längsschnitt durch den Auslaßbereich einer zweiten Ausführungsform; Fig. 5 einen Schnitt längs der Linie V-V in Fig. 4.
  • Das Steuerventil 1 ist einer als Kolbenpumpe ausgebildeten Dosiereinrichting 2 zugeordnet, die einen Zylinder 3 und einen Kolben 4 mit Dichtmanschette 5 aufweist.
  • Das Steuerventil 1 ist mit einem in einem Ventilgehäuse 6 verschiebbaren Ventilstößel 7 mit zwei längs desselben in Abstand voneinander angeordneten Ventilflächen 8 und 9 versehen. Diese Ventilflächen 8 und 9 arbeiten wechselweise mit je einem oberen und einem unteren Ventilsitz 11 und 12 zusammen, die einen im Ventilgehäuse 6 vorgesehenen Steuerraum 10 begrenzen.
  • Die obere Ventilpaarung aus Ventilfläche 8 und Ventilsitz 11 steuert die Füllgutzufuhrlzu dem Steuerraum 10, während die untere Ventilpaarung aus Ventilfläche 9 und Ventilsitz 12 die Füllgutabfuhr aus dem Steuerraum 10 in einen nicht gezeigten Becher, eine Flasche oder einen sonstigen Behälter steuert.
  • Der Steuerraum 10 steht mit der Dosiereinrichtung 2 bzw. der Kolbenpumpe über eine Leitung 13 in Verbindung. Ferner ist das Steuerventil 1 mittels eines Stutzens 14 an einen nicht dargestellten Füllgut- Vorratsbehälter anschließbar. Der Stutzen 14 mündet in eine oberhalb des Steuerraums 10 angeordnete Kammer 15 des Steuerventils, Der obere und der untere Ventilsitz 11 bzw, 12 sind als durch die Wandung des Steuerraums 10 hindurchführende, zur L&ngsachse 16 des Ventilstößels 7 koaxiale Zylinderflächen ausgebildet. Jede Ventilfläche 8 bzw, 9 wird von einem zylindrischen Steuerkolben 17 bzw. 18 gebildet, deren Durchmesser im wesentlichen den Durchmessern der Ventilsitze 11 bzW. 12 entsprechen und längs diesen abdichtend verschiebbar sind. Im Bereich zwischen den Ventilflächen 8 und 9 ist die Querschnittsfläche des Ventilstößels 7 kleiner als die Querschnittsfläche der Ventilsitze 11 und 12.
  • Schließlich ist in Richtung der Längsachse 16 der mittlere Abstand a zwischen den Ventilflächen 8 und 9 der Steuerkolben 17 und 18 größer als der mittlere Abstand b zwischen den Zylinderflächen der Ventilsitze 11 und 12, derart, daß beim Schließen der oberen Ventilpaarung 8, 11 und dem öffnen der unteren Ventilpaarung 9, 12 die untere Ventilfläche 9 aus dem Ventilgehäuse 6 nach unten austritt. Zweckmäßig wird dabei für eine Überdeckung ges«rgt, derart, daß die obere Ventilpaarung 8, 11 bereits übr eine gewisse Strecke der Bewegung des Ventilstößels 7 geschlossen ist, bevor die untere Ventilpaarung 9, 12 öffnet. Dies erhöht die Steuer- bzw. Dosier und Gewichtsgenauigkeit der Vorrichtung.
  • Bei der ersten, in Fig. 1 und 2 gezeigten Ausführungsform sind drei gleichmäßig, somit um 1200, um den Stößel 7 verteilte, sich radial und axial bis zur unteren Ventilfläche 9 erstreckende Strahlschneiden 19, 20 und 21 vorgesehen, die sich axial so weit von der Ventilfläche 9 nach oben erstrecken, daß ihre äußeren Längsränder 22, 23 und 24 in der untersten Stellung des Ventilstößels 7 bei geöffneter unterer Ventilpaarung 9, 12 den Ventilsitz 12 zumindest teilweise überdecken.
  • Erfindungsgemäß sind nun sowohl die Strahlschneiden 19, 20 und 21 als auch der Venti.lstößel 7 in seinen an die Strahlschneiden angrenzenden Bereichen 25, 26 und 27 zumindest teilweise in ihrem tragenden Querschnitt verringert. Dies ergibt sich besonders deutlich aus den Figuren 2 und 3, wobei in Fig. 2 lediglich die Bereiche 25 und 26 teilweise zu sehen snd.
  • Vorteilhaft weisen bei den bei der gezeigten Ausführungsform vorgesehenen drei in Umfangsrichtung des Ventilstößels 7 jeweils um 1200 versetzt angeordneten Strahlschneiden 19, 20, 21 die jeweiligen Querschnittsverringerungen im Bereich zweier benachbarter Strahlschneiden und des dieselben verbindenden Ventilstößels 7 die Form konkaver Ausnehmungen 28, 29 und 30 auf. Dabei kann, wie insbesondere Fig. 3 zeigt, jede konkave Ausnehmung 28, 29 und 30 im wesentlichen hohlzylinderförmig sein und besitzt jeweils zu ihren unteren und oberen Enden hin gewölbte Übergänge 31 und 32, die der Übersichtlichkeit halber lediglich anhand der Ausnehmung 28 in Fig. 2 angedeutet sind.
  • Bei dieser ersten Ausführungsform weist die Begrenzung 33, 34 und 35 jeder Ausnehmung 28, 29 und 30 einen Abstand d von den freien Rändern 36, 37 der jeweiligen Strahlschneiden 19, 20 und 21 auf, um die Strahlschneiden 19, 20, 21 im Bereich nahe dem Ventilsitz 12 stärker zu lassen, was deren Festigkeit bzw. Stabilität dient.
  • Die Wandstärke t der Strahlschneiden 19, 20, 21 beträgt in ihrem dünnsten Bereich zweckmäßig 1,5 bis 2 mm.
  • Der Ventilstößel 7 bewegt sich in Richtung des Doppelpfeils B bei jedem Abfüllvorgang hin und her. In der in Fig. 1 wiedergegebenen, unteren Stellung des Ventilstößels 7 im Gehäuse 6 verschließt die obere Ventilpaarung 8, 11 die Kammer 15 gegenüber dem Steuerraum 10, während die untere Ventilpaarung 9, 12 geöffnet ist. Somit kann also Füllgut aus der Kammer 15 nicht in den Steuerraum 10 eintreten, jedoch aus dem Steuerraum 10 in Richtung der Pfeile A austreten. Der Kolben 4 der Dosiereinrichtung 2, der sich in Richtung des Doppelpfeils C bewegen kann, nimmt die untere Totpunktstellung ein und hat somit dosiertes Füllgut, also eine bestimmte Füllgutmenge, beispielsweise Früchte oder Fruchtstücke enthaltenden Joghurt, in Richtung der Pfeile A ausgeschoben. Beim anschließenden Hochfahren des Ventilstößels 7 schließt die untere Ventilpaarung 9, 12. Bei der Weiterbewegung des Ventilstößels 7 öffnet dann die obere Ventilpaarung 8, 11. Fährt sodann der Dosierkolben 4 hoch, dann wird Füllgut durch die Kammer 15 und den Steuerraum 16 in den Dosierzylinder 3 gesaugt. Sodann fährt der Ventilstößel 7 wieder nach unten in diein Fig. 1 dargestellte Stellung, woraufhin sich auch der Dosierkolben 4 nach unten bewegt und das Ausschieben des Füllguts in Pfeilrichtung A bewirkt, womit ein Betriebsspiel beendet ist.
  • Bei der in den Fig. 4 und 5 dargestellten, lediglich zwei Strahlschneiden aufweisendm Ausführungsform sind der ersten Ausführungsform entsprechende Bauelemente mit gleichen Bezugszeichen.versehen worden. Dabei liegen die beiden Strahlschneiden. 38 und 39 (Fig. 5) in einer gemeinsamen Ebene 40.
  • Der Ventilstößel 7 weist senkrecht zu dieser Ebene 40,somit in der zur Ebene 40 senkrechten Ebene 41 gemessen eine Dicke auf, die bei dieser Ausbildung kleiner als die Wandstärke der Strahlschneiden 38, 39 ist. Die Wandstärke T der Strahlschneiden 38, 39 in ihren an den unteren Ventilsitz 12 angrenzenden Bereichen entspricht hingegen etwa dem Durchmesser D des Ventilstößels 7 oberhalb der Strahlschneiden38 39. Dabei sind wiederum die beiden dem Füllgut zugekehrten Strahlschneidenflächen 42 und 43 einander entgegengesetzt konkav gewölbt. Bei der gezeigten Ausbildung ist jede konkave Wölbung im Querschnitt kreisbogenförmig, derart, daß die von Ventilstößel 7 und Strahlschneiden 38, 39 gebildete, den Durchlaß im Bereich des unteren Ventilsitzes 12 in zwei Hälften teilende Wand im Bereich der Längsachse 16 die geringste Wandstärke t aufweist.
  • Wie man aus Fig. 5 leicht entnimmt, beansprucht diese Ausführungsform nur einen geringen Teil der Querschnittsfläche des Ventilsitzes 12 und stellt deshalb einen größeren Durchflußquerschnitt für das Füllgut zur Verfügung. Ferner ist der Maximalabstand E zwischen dem Ventilsitz 12 und der von den Strahlschneiden 38, 39 und dem Ventilstößel 7 gebildeten Wand noch größer als bei der ersten Ausführungsform, so daß noch größere Fest- bzw. Halbfestkörper, insbesondere Fruchtstücke oder dergleichen, ungehindert ausstrdmen können.
  • Trotzdem weist diese Ausführungsform eine völlig ausreichende Festigkeit bzw. Stabilität auf, da trotz der Ausdünnung der Wandstärke im Bereich der Längsachse 16 die auftretenden Kräfte sich über die Randbereiche 43, 44 der Strahlschneiden 38, 39 übertragen lassen, die einen völlig ausreichenden Materialquerschnitt zur Verfügung stellen.

Claims (9)

  1. Anspriiche Steuerventil für eine Dosiereinrichtung zur Dosierung von flüssigen Medien, insbesondere von Nahrungsmitteln wie Milch, Joghurt, Säften oder dergleichen mit Nahrungsmittelstücken, mit einem in einem Ventilgehäuse verschiebbaren Ventilstößel mit zwei längs desselben in Abstand voneinander angeordneten Ventilflächen, die wechselweise mit je einem oberen und unteren, einen im Ventilgehäuse vorgesehenen Steuerraum begrenzenden Ventilsitz zusammenarbeiten, wobei die obere Ventilpaarung aus Ventilfläche und Ventilsitz die Füllgutzufuhr zu dem Steuerraum und die untere Ventilpaarung die Füllgutabfuhr aus dem Steuerraum in einen Becher, eine Fläsche oder dergleichen steuert, der Steuerraum mit der Dosiereinrichtung, wie einer Kolbenpumpe oder dergleichen> in Verbindung steht, der obere und der untere Ventilsitz jeweils eine durch die Wandung des Steuerraums hindurchführende, zur Längsachse des Ventilstößels koaxiale Zylinderfläche ist und die Ventilfläche jeweils von einem zylindrischen Steuerkolben gebildet ist, dessen Durchmesser im wesentlichen dem Durchmesser des Ventilsitzes entspricht und längs diesem abdichtend versghiebbar ist, wobei ferner im Bereich zwischen den Ventilfiächen die Querschnittsfläche des Ventilstößels kleiner ist als die Querschnittsfläche der Ventilsitze und beim Schließen der oberen Ventilpaarung und dem öffnen der unteren Ventilpaarung die untere Ventilfläche aus dem Ventilgehäuse nach unten austritt, mit mindestens zwei gleichmäßig um den Stößel verteilten, sich radial bis zur unteren Ventilfläche erstreckenden Strahlschneiden, welche sich axial so weit von der Ventilfläche nach oben erstrecken, daß ihre äußeren tflqSränder in der untersten Stellung des Stößels bei auseinanderbewegten unteren Ventil- und Ventilsitzfl&chen den Ventilsitz zumindest teilweise überdecken, d a d u r c h g e.-k e n n z e i c h n e t , daß sowohl die Strahlschneiden (19, 20, 21) als auch der Ventilstößel (7) in seinen an die Strahl schneiden (19,20,21) angrenzenden Bereichen zumindest teilweise in ihren tragenden Querschnitten verringert sind.
  2. 2. Steuerventil nach Anspruch 1, d a d u r c h g ek e n n z e i c h n e t , daß drei in Umfangsrichtung des Ventilstößels (7) jeweils um 1200 versetzt angeordnete Strahlschneiden (29, 30, 32) vorgesehen sind, und die jeweilige Querschnittsverringerung im Bereich zweier benachbarter Strahlschneiden und des dieselben verbindenden Ventilstößels (7) die Form einer konkaven Ausnehmung (28, 29, 30) aufweist.
  3. 3. Steuerventil nach Anspruch 2, d a d u r c h g e k e n n -z e ic h n e t , daß jede konkave Ausnehmung (28, 29, 30) im wesentlichen hohlzylinderförmig ist und jeweils zu ihren unteren und oberen Enden hin gewölbte Übergänge (31, 32) besitzt.
  4. 4. Steuerventil nach Anspruch 2 oder 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Begrenzung (33, 34, 35) jeder Ausnehmung (25, 26, 27) einen Abstand (d) von den freien Rändern (36, 37) der jeweiligen Strahlschneide aufweist.
  5. 5. Stouorvontil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Wandstärke (7) der Strahlschneiden (19, 20, 21) in ihrem dünnsten Bereich 1,5 bis 2 mm beträgt.
  6. 6. Steuerventil nach Anspruch 1 mit zwei Strahlschneiden, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e.t , daß die Strahlschneiden (38, 39) in einer gemeinsamen Ebene (40) liegen und der Ventilstößel (7) senkrecht zu dieser Ebene eine Dicke aufweist, die gleich der Wandstärke oder kleiner als die Wandstärke der Strahlschneiden (38, 39) ist.
  7. 7. Steuerventil nach Anspruch 6, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t, daß die Wandstärke (T) der Strahlschneiden (38, 39) in ihren an den unteren Ventilsitz (12) angrenzenden Bereichen etwa dem Durchmesser (D) des Ventilstößels (7) oberhalb der Strahlschneiden (38, 39) entspricht"
  8. 8. Steuerventil nach Anspruch 7, d a d u r c h a e -k e n n z e i c h n e t , daß die beiden vom Füllgut besprülten Wand- bzw. Strahlschneidenflächen (42,43) einander entgegengesetzt konkav gewölbt sind.
  9. 9. Steuerventil nach Anspruch 7 oder 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß jede konkave Wölbung im nuerschnitt kreisbogenförmig ist, derart, daß die von Ventilstößel (7) und Strahlschneiden (38,39) gebildete, den Durchlaß im Bereich des unteren Ventilsitzes (12) in zwei Hälften teilende Wand im Bereich der Längsachse (16) die geringste Wandstärke (t) aufweist.
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