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Die
Erfindung bezieht sich auf ein Dosierventil, das in Maschinen und
Einrichtungen zum automatischen Flüssigkeitsabfüllen, insbesondere
in der Nahrungsmittelindustrie Anwendung findet.
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Vorgängiger Zustand der Technik
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Es
ist ein Dosierventil zum automatischen Abfüllen mit Flüssigkeiten in verschiedenartige
Packungen bekannt. Gemäß
EP 1 000 898 A1 besteht es
aus einem Hohlgrundkörper
mit einem Innendurchmesser, der unmittelbar im Unterteil, in Richtung
zur Auslassöffnung
abnimmt, indem sich im Grundkörper
ein Stiel befindet, der im Grundkörper getrieben wird. Der Stiel
bildet in seinem unteren Teil einen Verschluss für die Auslassöffnung und
ist mit Führungsflügeln versehen,
die zum Führen
des Stieles im Grundkörper
dienen. Das Dosierventil hat auch ein Mittel für eine axiale Betätigung des
Stieles zwischen den oberen und unteren Stellungen zum Auf- und
Zumachen der Auslassöffnung.
Der Verschluss besteht aus einem Festkörper, der koaxial zum oben genannten
Stiel liegt und einen Durchmesser hat, der von der Mitte ab zum
unteren Spitzenteil abnimmt. Der unterste Teil des Verschlusses,
der sich bei geschlossener Stellung außerhalb der Ausgangsöffnung des
Dosierventils befindet, hat eine stufenartige Form, indem die Durchmesser
der einzelnen Stufen in Richtung nach unten abnehmen. Die schrägen Flächen des
stufenförmigen
Teils kommen schräg
im spitzen Winkel gegenüber
der zentralen Achse des Stieles.
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Es
ist auch ein Dosierventil zum automatischen Abfüllen mit Flüssigkeiten in verschiedenartigen
Packungen bekannt. Gemäß
EP 0 480 346 A2 , das
der Präambel
des Anspruches Nr. 1 entspricht, besteht es aus einem Grundhohlkörper mit
einem Innendurchmesser, unmittelbar im unteren Teil hinunter zur
Auslassöffnung
abnehmend. Im Grundkörper
ist ein Stiel, der sich im Grundkörper treiben lässt. Im unteren
Teil bildet der Stiel einen Verschluss für die Auslassöffnung und
ist mit Führungsflügeln versehen,
die zum Führen
des Stiels im Grundkörper
dienen. Der Verschluss besteht aus einem Festkörper, der koaxial zum oben
genannten Stiel liegt und einen Durchmesser hat, der von der Mitte
ab zum unteren Spitzenteil abnimmt. Die innere Fläche des
Grundkörpers,
die ganz nah zur Auslassöffnung
liegt, hat eine Form, die es möglich
macht, dass der untere Teil des Verschlusses dicht darauf sitzt.
Bei beliebiger Stellung des o. g. Verschlusses gegenüber dieser
Innenfläche,
bildet sich dazwischen eine Nut, derer Querschnitt und Konturen
sich nicht auf einmal ändern
lassen.
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Die
führenden
Längsflügel sind
radial des Stiels entlang angeordnet und liegen weiter an der Stielslänge, so
dass mindestens teilweise den oberen Teil des Verschlusses erreichen.
Die Flügel
haben ein Längst-Spitzprofil,
sowie an der oberen, als auch an der unteren Seite. Die Flügel haben
auch ein Zwischenstück
mit konstanter Höhe,
in Radialrichtung gemessen, und sind beim Treiben in kontinuierlicher
Berührung
mit der zylindrischen Innenfläche des
Grundkörpers.
Die Dicke der Führungsflügel nimmt
mit dem zunehmenden Abstand von der Achse des Stiels ab.
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Das
Dosierventil besitzt auch ein Mittel zum axialen Antreiben des Stiels
zwischen der oberen und unteren Stellung für das Öffnen und Schließen der
Auslassöffnung.
Das Mittel für
das axiale Antreiben besteht aus einem Elektromagnet, der den Stiel axial
antreiben kann, und einem Stützelement,
mit vielen Stützstücken versehen,
die in verschiedenen Abständen
parallel der Stielachse angeordnet sind. Die Stützen des Stützelements sind vorgesehen,
unmittelbar oder mittelbar den Stiel, der über das erwähnte Axialtreibmittel in ihrer
Richtung zutritt, außer Bewegung
zu bringen.
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Mit
der Hilfe der beschriebenen Dosierventile wird das Abfüllen mit
verschiedenen Produkten (Medien) in verschiedenartige Packungen,
z. B. Flaschen, die unter der Ausgangsöffnung des Dosierventils gestellt
werden, durchgeführt.
Es gibt aber eine Reihe von Anforderungen bezüglich der Stabilität und der
Strahlgeschwindigkeit des Mediums, um sein Aufschäumen in
der Packung möglichst
mehr zu reduzieren und die Abfüllzeiten
zu kürzen,
sowie auch Anforderungen bezüglich
der Sauberkeit, der leichten und schnellen Spülung des Ventils.
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Hauptgegenstand der Erfindung
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Die
Aufgabe der Erfindung ist, ein Dosierventil zum automatischen Abfüllen von
Flüssigkeiten
mit erhöhter
Leistung – einer
hohen Geschwindigkeit des tropfenfreien Abfüllens bei einem ständigen Flüssigkeitsstrom,
mit einer verfahrenstechnischen und wartungsarmen Konstruktion zu
schaffen.
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Diese
Aufgabe wird durch ein bestehenden aus einem zylindrischen Körper mit
einem Hohlraum, in dem ein Stiel eines Ventiltriebes steht, Dosierventil für automatisches
Abfüllen
mit Flüssigkeiten
in verschiedenartige Packungen gelöst. Am unteren Ende des Treibwerks,
radial zu ihm, sind nicht weniger als drei Führungsflügel und unter den Flügeln ist
eine Klappe montiert. Am unteren Ende des zylindrischen Hohlkörpers ist
eine wechselbare Kappe mit einer der Achse nach gestalteten Bodennute,
die in der Ausgangsöffnung
des Dosierventils endet, eingebaut. In der Ausgangsöffnung der
wechselbaren Kappe befindet sich ein um die Achse beweglicher Teil
der Klappe, der als Verschluss für
die Ausgangsöffnung des
Dosierventils dient. Der zylindrische Hohlkörper ist am unteren Teil des
Flüssigkeitsbehälters montiert,
so daß der
obere Teil des Treibwerkstiels um die Achse beweglich im Behälter eingeführt ist
und am oberen Ende an dem Triebwerk, das die Hin- und Herbewegung des Stieles steuert,
angelenkt ist. Jeder der Flügel
hat eine stromlinienartige Tropfenform und besteht aus drei Teilen,
die von oben nach unten ein aufnehmender, ein führender und ein Bodenteil sind,
so daß jeder
führende
Teil die innere zylindrische Fläche
des zylindrischen Hohlkörpers
berührt.
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Gemäß der Erfindung
ist die Klappe wechselbar und hat eine zusammengesetzte Tropfenform, durch
zwei gekippte und an den Böden
miteinander gebundenen Kegeln gestaltet. Der Winkel an der Spitze
des oberen Kegels beträgt α = 55°–65° und der
Winkel an der Spitze des unteren, verschließenden Kegels –β = 40°–50°. Die Höhen der
beiden umgekippten Kegel L1 (mm) und L2 (mm) sind in Verhältnis L1:L2
= 3:2 zueinander.
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Die
gestaltete in der Wechselkappe Nut hat eine Halbkugelform mit einem
Durchmesser, der gleich dem Durchmesser des Hohlraumsquerschnittes
des Zylinderkörpers
ist, und endet mit einer kegelartigen Ausgangsöffnung, die die Ausgangsöffnung des
Dosierventils von sich selbst ist. Der Winkel der kegelartigen Öffnung ist
gleich dem Winkel an der Spitze des unteren verschließenden Kegels β = 40°–50°.
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In
der kegelartigen Öffnung
der Wechselkappe ist um die Achse beweglich nur der untere Kegel der
Klappe hingestellt.
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Die
führenden
Teile der Flügel
befinden sich nur im Zylinderhohlkörper. Die aufnehmenden Teile der
Flügel
bilden im oberen Teil einen Raumwinkel γ, der von 55° bis 65° beträgt.
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Am
oberen Teil des Treibwerks ist ein zweiter Zylinderkörper mit
einem größeren als
dieser des Treibwerkstiels Durchmesser angeschweißt. Der zweite
Zylinderkörper
ist am oberen Ende an dem Treibteil, der die Hin- und Herbewegung
des Treibwerks steuert, angelenkt. Unter dem Treibelement, am zweiten
Zylinderkörper
ist eine Last montiert, die beim Schließen des Ventils mitmacht. Unter
der Last befindet sich der zweite sich um die Achse bewegende Zylinderkörper in
einer am oberen Teil des Behälters
eingebauten Führung.
Zu der Führung
gehören ein
oberer und ein unterer Reinigungsringe, die den Zylinderkörper umfassen.
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Eine
weitere Besonderheit der Erfindung ist, daß das Treibwerk über den
zweiten Zylinderkörper an
dem Betätigungsteil,
der pneumatisch ist und sich über
dem Behälterdeckel
befindet, angelenkt ist.
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Ein
Vorteil der Erfindung ist, daß die
Form des kegelartigen Klappeendstücks einen gleichmäßigen Durchflusswechsel
des Flüssigkeitsstroms
beim Öffnen/Schließen des
Ventils ermöglichen
läßt, womit
sich die Kraft des Erstschlags am Boden des gefüllten Gefäßes reduziert wird und damit
das Aufschäumen
verhindert wird. In der gleichen Zeit bleiben keine Tropfen am Kegelendstück beim
Schließen
der Ausgangsöffnung.
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Die
Konstruktion des Ventils macht leicht seine Reinigung mittels Automatikspülanlagen
an Stelle ohne Demontage.
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Erläuterung zu den beigelegten
Abbildungen
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Auf
den beigelegten Abbildungen ist beispielsweise eine Ausführung der
Erfindung dargestellt, wo:
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1 das
Dosierventil mit dem Flüssigkeitsbehälter zusammen
zeigt;
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2 ist
ein Längenschnitt
des Arbeitsteils des Dosierventils
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3 – seitlicher
Blick auf einen Flügel
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Beispielsausführung der
Erfindung
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Das
Dosierventil besteht aus einem Zylinderhohlkörper 1, in dessen
zylindrischen Kanal ein Treibwerk 2 (1)
hingestellt ist. Am unteren Ende des Triebwerks 2 radial
sind einige, aber nicht weniger als drei, Führungsstücke montiert: Führungsflügel 3 und
unter ihnen – eine
Klappe 4, aus einem geeignetem Material erzeugt. Die Klappe 4 (2)
hat eine zusammengesetzte Tropfenform, die zwei gekippte und an
den Böden
gebundene Kegel darstellt, indem der Kegelwinkel des oberen Kegels α = 60° beträgt und der
Kegelwinkel des unteren, schließenden
Kegels –β = 45°. Die Höhen der
beiden gekippten Kegel L1 (mm) und L2 (mm) sind im Verhältnis L1:L2
= 3:2 zu einander. Der Teil des Treibwerks 2, zusammen
mit den Flügeln 3 und
Klappe 4 haben ihren Platz nämlich im zylindrischen Hohlkörper 1,
am dessen unteren Ende eine Wechselkappe 5 montiert ist.
In der Wechselkappe 5 ist eine halbkugelartige Nut erstellt,
die auf dem Wechselkappeboden mit einer kegelartigen Öffnung endet,
die von sich selbst die Ausgangsöffnung
des Dosierventils ist. Der Winkel der kegelartigen Öffnung am
Boden der Wechselkappe 5 ist gleich dem Kegelwinkel des
unteren, schließenden
Kegels β =
45°. Der
Durchmesser der in der Wechselkappe 5 gestalteten halbkugelartigen Nut
ist gleich dem Durchmesser des Querschnitts des Zylinderhohlkörpers 1.
Die kegelartige Öffnung der
Wechselkappe 5 liegt in einer Achsebene mit der Zylindernute
des Zylinderhohlkörpers 1.
In der kegelartigen Öffnung
der Wechselkappe 5 befindet sich beweglich um die Achse
der untere Kegel der Klappe 4, die als ein Verschluss der
Ausgangsöffnung
des Dosierventils dient.
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Der
zylindrische Hohlkörper 1 ist
am unteren Teil des Flüssigkeitsbehälters 6 montiert,
so dass die Flüssigkeit
aus dem Behälter 6 in
den Zylinderkörper 1 problemlos
fließt.
Der Stieloberteil des Treibwerks 2 ist um die Achse beweglich
im Flüssigkeitsbehälter 6 hingestellt
(1).
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Der
Stieloberteil des Treibwerks 2 ist an einem zweiten, mit
einem größeren als
dieser des Stiels des Treibwerks 2 Durchschnitt, Zylinderkörper 7 angeschweißt. Der
zweite Zylinderkörper 7 ist
in seinem oberen Teil an einem pneumatisch betätigten Teil 8 angelenkt,
der die Hin- und Herbewegung des zweiten Zylinderkörper und
des mit ihm verbundenen Stiels des Treibwerks 2 steuert.
Unter dem Treibteil 8 am zweiten Zylinderkörper 7 ist
eine Last 9 montiert, die beim Schließen des Ventils mitmacht. Unter
der Last 9 ist der zweite Zylinderkörper 7 um die Achse beweglich
in eine Führung 10 gestellt,
die am oberen Teil des Behälters 6 montiert
ist. Zu der Führung 10 gehört ein oberer 11 und
ein unterer 12 Reinigungsring. Die Reinigungsringe 11 und 12 umfassen
den zweiten Zylinderkörper 7.
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Jeder
eine von den Flügeln 3 (3)
hat eine stromlinienartige Tropfenform und besteht aus drei Teilen,
die von oben nach unten ein aufnehmender 13, ein führender 14 und
ein runder unterer Teil 15 sind. Die führenden Teile 14 der
Flügel 3 berühren die
innere zylindrische Fläche
des zylindrischen Hohlkörpers.
Im Arbeitszustand befinden sich die führenden Teile 14 der
Flügel 3 nur
im zylindrischen Hohlkörper 1.
Die aufnehmenden Teile 13 der Flügel 3 bilden im oberen
Teil einen Raumkegel mit einem Kegelwinkel γ = 55–65°.
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Mit
dem beschriebenen Dosierventil macht man möglich das Abfüllen mit
verschiedenen Arten von Produkten (Medien) in verschiedenartige
Packungen, z. B. Flaschen, meistens auf Fließbändern und unter der Ausgangsöffnung des
Dosierventils gestellt.
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Literaturverzeichnis:
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