DE4312015A1 - Vorrichtung zum Dosieren und Abfüllen von dickflüssigen oder pastösen Produkten, insbesondere Nahrungsmittel, vornehmlich Margarine oder dergleichen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine zum Dosieren und Abfüllen von dickflüssigen oder pastösen Produkten, insbesondere Nahrungsmittel, vornehmlich Margarine geeignete Vorrichtung, die aus einem eine Eintritts­ öffnung und eine Austrittsöffnung für das Produkt aufweisenden Gehäuse mit einem Einlaßraum für das Produkt, einem Kolbenraum für einen im Gehäuse axial verschiebbar gelagerten Dosierkolben und einem Ventilraum für einen die Austrittsöffnung steuernden, im Gehäuse axial verschiebbaren Ventilkörper besteht.

Eine derartige Dosiervorrichtung geht beispielsweise aus der deutschen Patentschrift 36 23 417 hervor. Bei dieser Dosiervorrichtung sind der Dosierkolben und der unabhängig davon steuerbare Ventilkolben koaxial zueinander angeordnet, wobei eine Ventilstange des Ventilkolbens zentrisch in einer Bohrung des Dosierkolbens und der hohl ausgebildeten Kolbenstange des Dosierkolbens geführt ist. Bei einer derart ausgebildeten Dosiervorrichtung kann das Produkt sowohl beim Ansaug- als auch beim Ausstoßvorgang zuströmen, so daß kein Ruhezustand eintritt, was zu einer vergleichsweise großen Ausstoßleistung führt. Da dabei der Dosierkolben stets beidseitig mit Produkt beaufschlagt ist, braucht insofern auch keine Abdichtung gegen Keime bzw. Bakterien vorgesehen zu werden. Das Kolbenventil besteht aus zwei über eine Steuerstange miteinander verbundenen Steuerbunden, über die der Produktzulauf gesteuert wird. Die bekannte Dosiervorrichtung erfordert sowohl für den Dosierkolben als auch für das Kolbenventil einen unabhängigen Antrieb, was zu einem gewissen Bauaufwand führt. Außerdem müssen sowohl die Steuer­ stange für den Ventilkörper als auch die Kolbenstange für den Dosierkolben gegenüber dem Gehäuse abgedichtet sein.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Dosieren und Abfüllen von dickflüssigen oder pastösen Produkten, insbesondere Nahrungs­ mittel, vornehmlich Margarine oder dergleichen geeignete Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die sich durch eine noch einfachere Bauweise bei vergleichsweise wenigen Dichtungsstellen auszeichnet und sich zugleich auch sehr gut reinigen läßt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Dosierkolben und der Ventilkörper einstückig ausgebildet und zusätzlich zu ihrer Axialver­ schiebung gemeinsam verdrehbar ausgebildet sind sowie ferner der Dosier­ kolben an seinem einen Ende durch einen Steuerbund begrenzte Längskanäle aufweist, über die in einer ersten Drehstellung (Ansaugstellung) des Dosier­ kolbens zwischen in einem Teil des Kolbenraums angeordneten Durchströmkanälen und in einem Teil des Ventilraums angeordneten Durchtrittskanälen eine Strömungsverbindung herstellbar und in einer zweiten Drehstellung (Dosier­ stellung) die Strömungsverbindung zwischen den Durchströmkanälen und des Kolbenraums und den Durchtrittskanälen des Ventilraums abgesperrt ist und daß schließlich der Ventilkörper in der Wandung eines der Austrittsöffnung zugewandten hülsenförmigen Teils Längsöffnungen aufweist, die in der Dosier­ stellung die Durchtrittskanäle des Ventilraums mit der Austrittsöffnung des Gehäuses verbinden und in der Ansaugstellung diese Verbindung absperren.

Mit den Mitteln nach der Erfindung kommt man zu einer äußerst einfachen Bauweise, da im Prinzip nur einfache Drehteile verwendet werden, in die an den entsprechend vorgegebenen Stellen lediglich Kanäle eingebracht werden. Durch entsprechende Stellung des Dosierkolbens und des Ventilkörpers gegenüber dem Gehäuse kann das Produkt den Doseur von oben nach unten durchlaufen, wobei sowohl beim Ansaugen als auch beim Ausstoßen Produkt zuläuft. Da die Absperrung der Austrittsöffnung durch Verdrehen des Ventilkörpers erfolgt, tritt im Gegensatz zu einem Kolbenstößel auch kein unerwünschtes Nachdosieren ein.

Durch die einstückige Ausbildung des Dosierkolbens und des Ventilkörpers braucht nur noch eine Stange, nämlich die Kolbenstange, aus dem Gehäuse herausgeführt zu werden, so daß auch nur an dieser Stelle die Dosiervor­ richtung nach außen hin auf der Kolbenstangenseite abgedichtet werden muß. Eine weitere Abdichtung befindet sich lediglich im Bereich des Ventilkörpers. Im Vergleich zum Stand der Technik wird somit eine wesentliche Vereinfachung hinsichtlich der Abdichtung erzielt.

In zweckmäßiger Ausgestaltung der Erfindung sind die Durchströmkanäle im Kolbenraum und die Durchtrittskanäle im Ventilraum jeweils paarweise, vorzugsweise diametral gegenüberliegend zueinander angeordnet.

Zweckmäßigerweise sind die Zuströmkanäle im Kolbenraum und die Durchtritts­ kanäle im Ventilraum jeweils in derselben Längsebene des Gehäuses angeordnet, während demgegenüber die Längskanäle des Dosierkolbens und die Längsöffnungen des Ventilkörpers winkelversetzt zueinander angeordnet sind, beispielsweise beträgt der Winkelversatz zwischen den Längskanälen des Dosierkolbens und den Längsöffnungen des Ventilkörpers ca. 60°.

Zu einer guten Produktströmung kommt man dann, wenn die Längskanäle des Dosierkolbens sowie die Durchströmkanäle und die Durchtrittskanäle im Querschnitt im wesentlichen halbkreisförmig ausgebildet sind und wenn der Querschnitt der Durchströmkanäle und die Längskanäle des Dosierkolbens etwa gleich groß ausgebildet ist.

Zu einer einfachen Montage trägt bei, wenn der Ventilraum in einem separaten Mundstück angeordnet ist, das am Gehäuse lösbar befestigt ist und wenn der Einlaßraum gleichfalls getrennt vom Kolbenraum ausgebildet ist und gegebenen­ falls von einem sich über mehrere Bahnreihen einer Verpackungsmaschine erstreckenden Kasten gebildet ist. In diesem Fall kann die Produktzuführung stirnseitig in den Kasten erfolgen.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher erläutert. Es zeigen in jeweils schematischer Darstellung

Fig. 1 die Dosiervorrichtung am Ende der Dosierung,

Fig. 2 bei Beginn des Ansaugens,

Fig. 3 am Ende der Ansaugung,

Fig. 4 bei Beginn der Dosierung,

Fig. 5 einen Schnitt entlang der Linie V-V der Fig. 1 und

Fig. 6 einen Schnitt entlang der Linie VI-VI der Fig. 2.

Eine Dosiervorrichtung einer im einzelnen nicht dargestellten, vorzugsweise mehrbahnigen Abfüllmaschine weist ein Gehäuse 1 auf, das seinerseits einen Einlaßraum 2, einen Kolbenraum 3 sowie einen Ventilraum 4 aufweist. Der Einlaßraum 2 ist mit einer Eintrittsöffnung 5 für das Produkt, beispielsweise Margarine versehen. Im Kolbenraum 3 ist in einem ersten Teil 3′ ein Dosierkolben 6 verschieblich geführt, der über eine im Gehäuse 1 dicht geführte Kolbenstange 7 von einem nicht dargestellten Antrieb axial im Kolbenraum 3 hin und her bewegt werden kann. Unabhängig von der Axialverschiebung kann der Dosierkolben 6 in weiter unten näher erläuterter Weise verdreht werden. Dabei kommen in der Wandung des Dosierkolbens 6 diametral gegenüberliegend angeordnete Längskanäle 8 je nach Stellung des Dosierkolbens 6 mit gleichfalls diametral gegenüberliegenden Durchströmkanälen 9 in einem weiteren Teil 3′′ des Kolbenraums 3 in Verbindung. Wie aus Fig. 5 und 6 ersichtlich, sind sowohl die Durchströmkanäle 9 im Kolbenraum wie auch die Längskanäle 8 im Ventilkolben 6 im wesentlichen halbkreisförmig ausgebildet, so daß sie bei entsprechender Drehstellung des Dosierkolbens gegenüber dem Gehäuse 1 einen im wesentlichen zylindrischen Durchlaß bilden (Fig. 6). Die Längskanäle 8 sind, wie dies am besten aus Fig. 2 hervorgeht, an ihrem einen Ende durch einen Steuerbund 11 begrenzt, der an der Übergangsstelle zwischen dem Dosierkolben 6 und der Kolbenstange 7 sitzt.

Der Ventilraum 4 ist in einem Mundstück 12 angeordnet, das an das Gehäuse 1 anschraubbar ist. Der Ventilraum 4 dient zur Aufnahme eines mit dem Dosierkolben 6 einstückig ausgebildeten Ventilkörpers 13, der aus einem im wesentlichen zylinderförmig gestalteten Stangenteil 13′ und einem hülsenförmigen Teil 13′′ gebildet ist. Im hülsenförmigen Teil 13′′ sind Längsöffnungen 14 angeordnet, die bei bestimmter Stellung des Ventilkörpers 13 eine Strömungsverbindung mit der Austrittsöffnung 15 und zwei diametral gegen­ überliegend angeordneten und im wesentlichen im Querschnitt halbkreisförmig ausgebildeten Durchtrittskanälen 16 herstellen. Diese Durchtrittskanäle 16 liegen im Bereich eines rückwärtigen Teils 4′ des Ventilraums 4. Wie aus den Fig. 5 und 6 hervorgeht, sind die Längskanäle 8 des Dosierkolbens 6 und die Längsöffnungen 14 im Ventilkörper 13 im Winkel versetzt zueinander angeordnet, beispielsweise um ca. 60° zueinander. Da der Dosierkolben 6 und der Ventil­ körper 13 einstückig miteinander verbunden sind, erfolgt mithin bei einer Verdrehung des Dosierkolbens 6 gleichzeitig auch eine Verdrehung des Ventil­ körpers 13. Durch entsprechendes axiales Verschieben und Verdrehen des Dosier­ kolbens 6 und des Ventilkörpers 13 über die als Verstellelement dienende Kolbenstange 7 können die für ein ununterbrochenes Abfüllen des Produktes erforderlichen Bewegungen vollführt werden.

Im einzelnen arbeitet die Dosiervorrichtung wie folgt:

In Fig. 1 ist die Dosiervorrichtung in einer Stellung dargestellt, welche die Vorrichtung am Ende des Dosiervorgangs einnimmt. Diese Dosierstellung entspricht der Darstellung in Fig. 5. Wie aus den Fig. 1 und 5 ersichtlich, stehen die Durchströmkanäle 9 und die Längskanäle 8 nicht mitein­ ander in Verbindung, wodurch der Dosierkolben 6 die Einlaufseite der Dosier­ vorrichtung von der Auslaufseite trennt. In der Dosierstellung besteht jedoch über die Längsöffnungen 14 und die Durchtrittskanäle 16 eine Strömungsver­ bindung zwischen dem Teil 3′ des Kolbenraums 3 und der Austrittsöffnung 15. Andererseits darf zwischen dem Teil 3′′ des Kolbenraums 3 und dem Teil 4′ des Ventilraums 4 keine Strömungsverbindung bestehen, da sonst Kurzschluß auftritt.

Fig. 2 zeigt die Vorrichtung zu Beginn des Ansaugvorgangs. Wie dort zu entnehmen ist, sind der Dosierkolben 6 und der Ventilkörper 13 zwar axial nicht verstellt, jedoch inzwischen aus der in Fig. 5 dargestellten Stellung entsprechend der Pfeilangabe 17 um ca. 120° im Uhrzeigersinn in die in Fig. 6 gezeigte Position verstellt worden. In dieser Stellung stehen die Durchströmkanäle 9 und die Längskanäle 8 gegenüber, so daß sie einen im wesentlichen zylindrischen Durchflußkanal bilden. Somit besteht eine Strömungs­ verbindung zwischen dem Einlaßraum 2 und dem Teil 3′ des Kolbenraums 3. Die Längsöffnungen 14 in der Ventilhülse 13′′ stehen nicht mehr mit den Durchtrittskanälen 16 in Verbindung, sondern sind von diesen getrennt, so wie das Fig. 2 deutlich zeigt. Während des Ansaugens fährt der Dosierkolben 6 mit dem Ventilkörper 13 nach oben bis in die in Fig. 3 gezeigte Stellung, in der die Endstellung beim Ansaugvorgang gezeigt ist. Die Austrittsöffnung 15 ist durch den hülsenförmigen Teil 13′′ abgeschlossen, während auf der gegenüberliegenden Seite die Verbindung zwischen dem Dosierkolben 6 und dem Einlaßraum 2 über die Kanäle 8 und 9 entstanden ist.

Zum Beginn des Dosiervorgangs (diese Stellung ist in Fig. 4 gezeigt), wird ohne axiale Verschiebung der Dosierkolben 6 und des Ventilkörpers 13 das kombinierte Kolbenventil wieder in die in Fig. 5 gezeigte Stellung zurückgedreht. Dabei wird die Verbindung zwischen den Durchströmkanälen 9 und den Längskanälen 8 abgesperrt, so daß durch die anschließende Abwärtsbewegung des Dosierkolbens 8 und des Ventilkörpers 13 das Produkt ausgestoßen werden kann.

Zu Reinigungszwecken (CIP-Reinigung) kann der Dosierkolben 6 in den im Durchmesser erweiterten Einlaßraum 2 bewegt werden, so daß dann das komplette kombinierte Kolben-Ventil von der beispielsweise an der Eintrittsöffnung 5 eingegebenen Reinigungsflüssigkeit allseitig gut umspült wird.

Der Einlaßraum 2 kann Teil eines sich über mehrere Bahnreihen einer Abfüllmaschine erstreckenden Kastens sein, in den das Produkt beispielsweise auch stirnseitig eingeführt werden kann.

Claims (10)

1. Vorrichtung zum Dosieren und Abfüllen von dickflüssigen oder pastösen Produkten, insbesondere Nahrungsmittel, vornehmlich Margarine oder dergleichen, bestehend aus einem eine Eintrittsöffnung (5) und Austrittsöffnung (15) für das Produkt aufweisenden Gehäuse (1) mit einem Einlaßraum (2) für das Produkt, einem Kolbenraum (3) für einen im Gehäuse (1) axial verschiebbar gelagerten Dosierkolben (6) und einem Ventilraum (4) für einen die Austrittsöffnung (15) steuernden, im Gehäuse (1) axial verschiebbaren Ventilkörper (13), dadurch gekennzeich­ net, daß der Dosierkolben (6) und der Ventilkörper (13) einstückig ausgebildet und zusätzlich zu ihrer Axialverschiebung gemeinsam verdrehbar ausgebildet sind sowie ferner der Dosierkolben (6) an seinem einen Ende durch einen Steuerbund (11) begrenzte Längskanäle (8) aufweist, über die eine in einer ersten Drehstellung (Ansaugstellung) des Dosierkolbens (6) zwischen in einem Teil (3′′) des Kolbenraums (3) angeordneten Durchströmkanälen (9) und in einem Teil (4′) des Ventilraums (4) angeordneten Durchtrittskanälen (16) eine Strömungsverbindung herstellbar und in einer zweiten Drehstellung (Dosierstellung) die Strömungsverbindung zwischen den Durchströmkanälen (9) des Kolbenraums (3) und den Durchtrittskanälen (16) des Ventilraums (4) abgesperrt ist und daß schließlich der Ventilkörper (13) in der Wandung eines der Austrittsöffnung (15) zugewandten hülsenförmigen Teils (13′′) Längsöffnungen (14) aufweist, die in der Dosierstellung die Durch­ trittskanäle (16) des Ventilraums (4) mit der Austrittsöffnung (15) des Gehäuses (1) verbinden und in der Ansaugstellung diese Verbindung absperren.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchströmkanäle (9) im Kolbenraum (3) und die Durchtrittskanäle (16) im Ventilraum (4) jeweils paarweise, vorzugsweise diametral gegenüberliegend zueinander angeordnet sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß die Durchströmkanäle (9) im Kolbenraum (3) und die Durchtritts­ kanäle (16) im Ventilraum (4) jeweils in derselben Längsebene des Gehäuses (1) angeordnet sind.

4. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Längskanäle (8) des Dosierkolbens (6) und die Längsöffnungen (14) des Ventilkörpers (13) winkelversetzt zueinander angeordnet sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkelversatz zwischen den Längskanälen (8) des Dosierkolbens (6) und den Längsöffnungen (14) des Ventilkörpers (13) ca. 60° beträgt.

6. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Längskanäle (8) des Dosierkolbens (6) sowie die Durchströmkanäle (9) und die Durchtrittskanäle (16) im Querschnitt im wesentlichen halbkreisförmig ausgebildet sind.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt der Durchströmkanäle (9) und der Längskanäle (8) etwa gleich groß ausgebildet ist.

8. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilraum (4) in einem separaten Mundstück (12) angeordnet ist, das am Gehäuse (1) lösbar befestigt ist.

9. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Einlaßraum (2) vom Kolbenraum (3) getrennt ausgebildet ist und gegebenenfalls von einem sich über mehrere Bahnreihen einer Abfüllmaschine erstreckenden Kasten gebildet ist.

10. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Einlaßraum (2) einen gegenüber dem Dosierkolben (6) im Durchmesser größeren Rückzugsraum bildet, in den der Dosierkolben (6) zu Reinigungszwecken einfahrbar ist.