DK152283B - Stempeldoseringspumpe for fluidt materiale - Google Patents

Description

i

DK 152283 B

Opfindelsen angår en stempeldoseringspumpe for fluidt materiale, omfattende en cylinder med en lukket og en åben ende, et stempel i tætnende indgreb med cylinderen under stemplets doseringsslag, en fordelings-5 dyse, en tilgangskontraventil for tilgang af fluidt materiale til cylinderen, en afgangskontraventil til afgivelse af fluidt materiale fra cylinderen og aktiveringsorganer, der strækker sig fra stemplet gennem cylinderens åbne ende til forskydning af stemplet i 10 cylinderen.

Der har været foreslået flere forskellige pumpesystemer, navnlig til brug inden for mejeriindustrien, hvor apparatet kan renses på stedet uden at kræve adskillelse af enheden. Sådanne systemer er 15 fordelagtige til brug i emballeringsindustrien, eftersom det er muligt at opnå en væsentlig tidsbesparelse, fordi frekvensen for pumpens adskillelse reduceres.

Endvidere gør den stadige samling og adskillelse af pumpens komponenter disse mere udsat for beskadigelse 20 og slid, hvorved deres forventede levetid formindskes.

Det fremgår heraf, at et pumpe- og doseringssystem, der ikke kræver adskillelse til sterilisering, ville blive fordelagtigt modtaget af mejeriindustrien, men der skal også tages hensyn til høje kvalitets-25 normer, der ikke let kan opnås med et system, som ikke steriliseres dagligt.

Et system, der er konstrueret til at afhjælpe disse problemer, er omtalt i USA-patentskrift nr.

3 693 640, Ved dette system anvendes der et separat 30 pumpekammer i forbindelse med et doseringsrør, der afgiver produktet til de forskellige beholdere. Systemet er indrettet således, at doseringsrøret kan forbindes med stempelkammeret, så at rensevæske, der cirkuleres gennem apparatet, kommer i kontakt med 35 bagsiden af stemplet og stempelstangen til sikring

DK 152283 B

2 af, at pumpens arbejdsflader berøres af rensevæsken.

Skønt dette er en forbedring i forhold til den kendte teknik, er det ikke helt tilfredsstillende for mejeriindustrien, eftersom skylning af doseringsapparatet 5 kun er en del af problemet, idet det yderligere kræves, at systemet kan steriliseres på stedet, så at kvalitetsstyringsnormerne opfyldes.

Det er opfindelsens formål at tilvejebringe en doseringspumpe og fordelingsdyse, hvis arbejdende fla-10 der kan renses og steriliseres, uden at pumpen og dysen adskilles.

Dette opnås ved en doseringspumpe af den i indledningen beskrevne art, der ifølge opfindelsen er ejendommelig ved, at cylinderen er udvidet henimod sin 15 lukkede ende ud over stemplets doseringsslaglængde, hvor tilgangs- og afgangskontraventilerne står i forbindelse med den udvidede del af cylinderen, aktiveringsorganerne omfatter en stempelstang, der strækker sig frit gennem cylinderen og dennes åbne ende, og tæt-20 ningsorganer står operativt i forbindelse med stempelstangen til lukning af cylinderens åbne ende, når stemplet forskydes ud over sin doseringsslaglængde ind i cylinderens udvidede del, hvorved damp med høj temperatur eller rensevæske kan føres ind gennem tilgangs-25 kontraventilen til fyldning af cylinderen, når stemplet er forskudt ud over sin doseringsslaglængde, for at rense og sterilisere pumpens dele inklusive stemplet og stempelstangen,uden at pumpen adskilles.

Apparatet kan også renses ved cirkulation af en 30 steriliseringsopløsning gennem apparatet som alternativ til sterilisering med damp.

Ifølge en udførelsesform for opfindelsen er der en styreventil i forbindelse med dysens lukkeorganer til styring af mængden af damp, der afgives gen-35 nem enheden.

DK 152283 B

3

Opfindelsen forklares nærmere i det følgende under henvisning til tegningen, hvor fig. 1 er et lodret snit gennem en kombination af pumpe og dyse, 5 fig. 2 et lignende snit som det i fig. 1 viste med stemplet i indsugningsslaget, fig. 3 et lodret snit gennem kombinationen af pumpe og dyse med stemplet placeret i rensestilling, fig. 4 et billede forfra af flere kombinerede 10 pumpe- og dyseenheder placeret ved siden af hinanden over en transportør, fig. 5 et billede af de kombinerede pumpe- og dyseenheder i fig. 4 set bagfra, fig. 6 et snit efter linien 6-6 i fig. 4, og 15 fig. 7 et perspektivbillede af en dampplade til anvendelse under rensning af enhederne.

Som vist i fig. 1 er en pumpeenhed 10 kombineret med en fordelingsdyse 12 og et produkttilførselssystem 14. Produktet tilføres gennem et samle-20 rør 16 til tilgangskontraventilen 18 og derefter til cylinderkammeret 20. Ved stemplet 22’s nedadgående bevægelse afgives produktet, der blev trukket ind i cylinderkammeret, gennem afgangskontraventilen 24 og derefter gennem porte 26 og 28 til behol-25 dere nedenfor. Cylinderkammeret 20 er for synet med en udvidet bunddel 30, der muliggør, at O-ringen 32 kan bryde tætningen med cylindervæggen, når den sænkes ned i den udvidede del. Stemplet 22 bevæger sig frem og tilbage under pumpeperioden mellem 30 stillingen vist i fig. 1 og en stilling nær den øverste ende af cylinderen. Under pumpeperioden træder stempelfladen 34 og O-ringen 32 ikke ind i den udvidede cylinderdel 30. Ved indsugningsslaget af pumpen trækkes produktet ind i tilgangskontraventilen 18, og afgangskontraventilen 24 er lukket. Ved pumpens

DK 152283 B

4 nedadgående slagbevægelse lukkes tilgangskontraventilen på grund af trykopbygningen i cylinderkantmeret> og afgangskontraventilen 24 åbnes på grund af, at ventilelementet 25 bevæger sig nedefter og åbner porte-5 ne 27.

En dampplade 40 er vist med stiplede linier i fig. 1 og anvendes kim, når pumpe- og fordelingssystemet skal renses. For at rense enheden sænkes stempelelementet 22 ned i den udvidede cylinder-10 del 30, så at lukkeblokken 42, der er fastgjort til stempelstangen 35 ligger an mod de øvre dele af cylinderen og lukker denne. Damppladen fastgøres derefter til den nederste del af fordelingssystemet og lukker også dette system. Damppladen er konstrue-15 ret med en afgangsventil til styring af den hastighed, hvormed dampen afgives fra enheden. Damp indføres gennem produkttilførselssystemet 14 og afgives gennem denne styreventil, og herved vil temperaturen inden i hele enheden være tilstrækkelig til at tilve-20 bringe sterilisering af arbejdsfladerne.

Dette forstås bedre med henvisning til fig.

3, hvor apparatet er i rensestilling. Damp med høj temperatur eller overhedet damp indføres i systemet gennem samlerøret 16, og afgangsventilen i dysepla-25 den, tilgangskontraventilen 18 og afgangskontraventilen 14 pulserer mellem åben og lukket stilling, så at alle flader af disse kontraventiler udsættes for dampen. Endvidere er O-ringen 32, der normalt er fremstillet af siliconmateriale for at modstå 30 damptemperaturen, placeret stort set ud for tilgangskon traven ti len, så at dampen, der passerer gennem tilgangskontraventilen, rammer stempelelementet og O-ringen og den tilhørende stempelrille. Endvidere vil stempelfladen have tendens til at afbøje strømmen 35 i to retninger, den ene til den øvre del af cylinder-

DK 152283 B

5 kammeret og den anden mod afgangskontraventilen.

Normalt holdes der kun en mekanisk tætning ved den øvre ende af cylinderen mellem cylinderen og lukkeorganet 42, og nogen damp kan derfor slippe ud på 5 dette sted.

Som det vil forstås, udsættes alle flader af cylindervæggen og den størstedel af stempelstangen for damp med høj temperatur og steriliseres under renseoperationen. Det er vigtigt at kunne styre 10 afgangshastigheden for dampen gennem apparatet, eftersom der kan opretholdes en høj temperatur i apparatet, hvis dette er under tryk, og dette gennemføres ved tilvejebringelse af en styreventil på damppladen til variation af den hastighed, hvormed dampen afgives.

15 Pumpeenheden er blevet forklaret med henvis ning til rensning med damp, men den kan også steriliseres ved anvendelse af en steriliseringsvæske, f.eks. jod, der cirkulerer gennem pumpen ad samme bane som dampen. Hvis dette er tilfældet, vil den 20 normale procedure omfatte skylning af enheden med en rensevæske, derefter en cirkulation med en syreopløsning, såsom eddike, efterfulgt af steriliseringsopløsningen. Steriliseringsopløsningen kan ofte forblive i enheden indtil næste start, på hvilket tidspunkt 25 enheden skal skylles. Under renseperioden forbliver stemplet i rensestillingen, og fluidaene cirkuleres eller tilføres af en anden pumpe. Hvis det foretrækkes at rense på stedet med en steriliseringsopløsning, er det nødvendigt at gøre styreventilen på damp-30 pladen større, så at en højere strømningshastighed er mulig.

Indsugningsstempelslaget er vist i fig. 2, hvor produktet suges ind gennem tilgangskontraventilen og ind i cylinderkammeret på grund af den opad-35 gående bevægelse af stemplet, og med det efterfølgen-

DK 152283B

6 de pumpeslag af stemplet afgives produktet gennem afgangsportene 26 og 28 til beholdere, der er placeret nedenunder. Som omtalt i det foregående standser stemplet, før det træder ind i det udvidede cylinder-5 område 30, og der forbliver derfor en vis mængde af produktet i denne udvidede cylinderdel. Omend dette er noget af et problem under starten af appara-tet, vil flere stempelslag spæde pumpen og sikre, at alle efterfølgende indsugningsslag af stemplet 10 bringer produktet til at fylde cylinderkammeret.

Den udvidede cylinderdel vil altid indeholde produkt og tilvejebringer således en stødpude af materiale mellem stemplet og udgangsventilen. Af fig. 2 fremgår det, at produktet afgives på grund af trykopbyg-15 ningen ved stemplets bevægelse mod cylinderkammeret, og det faktum, at stemplet ikke går helt til bunds, men virker gennem en stødpude, bevirker et mere nøjagtigt doseringssystem. Skønt denne udvidede cylinderdel således bevirker problemer under opstarten, kan 20 disse let afhjælpes og faktisk bevirke et mere effektivt doseringssystem under normal drift, hvilket overskygger selve opstartsproblemerne.

Af fig. 4 ses det, at et antal af pumpe- og doseringsenheder 10 er placeret over og på tværs 25 af et transportbånd 100. Apparatet er vist med en fælles damprenseplade 41, der er fastgjort i rensestillingen ved hjælp af skruer 47. Denne figur viser også stillingen af styreventilen 49, der muliggør, at brugeren kan variere den hastighed, hvor-30 med damp afgives fra hele apparatet under renseprocessen.

Damprensepladen 41 er forsynet med en opretningskonsol 50 , der er fastgjort til damprensepladen, og som samvirker med opretningstappe 45 og ydersiden 39 35 af de kombinerede doseringsenheder til nøjagtig opret-

DK 152283 B

7 ning af damprensepladen, Som det fremgår af fig. 2, er hver af pumpeenhederne konstrueret til at føde flere fyIdestationer, og ifølge denne udførelsesform fordeles leveringen fra pumpen til to fyldedyser, der 5 flugter i transportørens længderetning, og hver beholder fyldes således i to trin for at formindske påfyldningshastigheden uden at påvirke den samlede afgangshastighed fra maskinen. Denne særlige fremgangsmåde tilvejebringer en nøjagtig påfyldningsmængde af 10 produktet, eftersom enhver fejl mellem afgangsportene i pumpen vil være konstant og dermed korrigeres på grund af, at samme beholder fyldes af begge fordelingsporte.

Under visse omstændigheder vil det være for-15 delagtigt at anvende en pumpeenhed og flere fordelingsporte, så at én pumpe kan føde to eller flere baner på transportøren. Hvor puirpen skal føde to transportører, foretrækkes det at placere pumpen centralt, så at afstanden til hver dyse i hovedsagen er den samme, 20 og således at portene er identiske, så at der opnås en ensartet jævn fordeling af produktet mellem dyserne. Selv om der kan gå nogen nøjagtighed tabt i påfyldningsmængde, vil denne stadig ligge inden for acceptable tolerancer, og de resulterende besparelser 25 i omkostninger vil retfærdiggøre et sådant system.

Som det forstås, er omkostningsbesparelser ikke blot omkostningerne i forbindelse med indkøb af pumpeenheden, men også omkostninger i forbindelse med vedligeholdelse af enhederne.

30 Skønt dette pumpesystem er konstrueret til rensning på stedet, skal der gøres opmærksom på, at de høje kvalitetsnormer, der opstilles af mejeriindustrien, vil nødvendiggøre, at enhederne adskilles helt og steriliseres indgående på intermitte-35 rende basis. Opfindelsen muliggør imidlertid, at den

DK 152283B

8 krævede frekvens for adskillelse kan nedsættes, og det er derfor en tiltalende maskine set fra producentens synspunkt, uden at der gives afkald på den af industrien som helhed krævede høje kvalitet.

5 Som det ses af fig. 5, er pumpeenheden vist over transportørbåndet 100 med afstanden mellem dyserne 102 og denne bane ret lille. Det er ønskeligt at holde denne afstand temmelig lille, eftersom problemer på grund af, at produktet sprøjter, vil 10 have tendens til at forøges, hvis afstanden bliver større. Sprøjt fra produktet er også en funktion af den hastighed, hvormed produktet fyldes i beholderen, og påfyldningshastigheden er således formindsket ifølge opfindelsen ved tilvejebringelsen af to fyldesta-15 tioner.

Den lille afstand mellem transportørbåndet 100 og dyserne 102 bevirker vanskeligheder ved fastgørelsen af damprensepladen 41. Komponenterne i pumpesystemet og damppladen er normalt fremsti1-20 let af rustfrit stål og kan have en væsentlig vægt, hvilket forøger vanskeligheden med en nøjagtig placering og fastgørelse af dysepladen til lukning af enheden til rensning. Dette problem er afhjulpet ved hjælp af den særlige måde, hvorpå damppladen 25 er fastgjort og bragt til at flugte, som vist i fig. 4.

Operatøren skal kun placere damppladen på transportøren groft flugtende med pumpeenheden og derefter begynde af løfte dysepladen mod dyserne 102 ved 30 hjælp af bolte 47 på oversiden af pumpeenheden, hvilke bolte indgriber med gevindhuller 51. Når damppladen løftes, vil konsollen 43 berøre opretningstappene 45 og fladen 39 til at sikre rigtig placering af damppladen i forhold til dyserne. Operatø-35 ren kan således let fastgøre damppladen ved justering

DK 152283 B

9 af boltene 47, der er tilgængelige ved toppen af pumpeenhederne, idet damppladen er indrettet til selv at flugte. Som det fremgår af tegningen, holdes dyserne i de kombinerede pumpeenheder på plads i et fælles dy-5 seunderstøtningselement 63. Dette er et foretrukket træk til forenkling af lukningen af dyserne i forhold til damppladen ved tilvejebringelse af en plan flade i ét stykke til anlæg mod damppladen.

Et bedre indtryk af damppladen opnås fra fig.

10 7, hvor det er vist, at pladen 41 har et antal recesser 120 til styr for dyserne 102, hvilke recesser er indbyrdes forbundet ved hjælp af kanaler 122. Uden for recesserne er der en rille 124 til at give plads for en passende tætnende O-ring 126 15 fremstillet af siliconmateriale.

Fig. 6 er et snit efter linien 6-6 i fig. 4 og viser tydeligt, at åbningerne 150, som giver plads til boltene, er tilgængelige på oversiden af pumpeenheden og kan justeres ved hjælp af en topnøg-20 le til placering og festgørelse af damppladen 41 til damprensning.

Opfindelsen tilvejebringer et kompakt system og muliggør, at hele pumpeenheden kan renses på stedet, samtidig med at der opretholdes høje kvalitetsstyrings-25 normer, som kræves af mejeriindustrien. Endvidere er pumpen kombineret med et dysearrangement, så at de to komponenter samvirker med hinanden til tilvejebringelse af et meget kompakt og simpelt system. På grund af den simple konstruktion og samvirkningen mel-30 lem komponenterne er en effektiv rensning af appara-tet på plads mulig. Endvidere muliggør konstruktionen, at stempelfladen og navnlig O-ringen på stemplet placeres i strømningsbanen for dampen under renseopera-tionen, så at der sikres en mere indgående og effek-35 tiv rensning af disse dele. Denne grundige rensning

Claims (12)

1. Stempeldoseringspumpe for fluidt materiale, omfattende en cylinder med en lukket og en åben ende, et stempel (22) i tætnende indgreb med cylinderen under stemplets doseringsslag, en fordelingsdyse (12), en tilgangskontraventil (18) for tilgang af fluidt mate-10 riale til cylinderen, en afgangskontraventil (24) til afgivelse af fluidt materiale fra cylinderen og aktiveringsorganer, der strækker sig fra stemplet (22) gennem cylinderens åbne ende til forskydning af stemplet (22) i cylinderen, kendetegnet ved, at 15 cylinderen er udvidet henimod sin lukkede ende ud over stemplets (22) doseringsslaglængde, hvor tilgangs- og afgangskontraventilerne (18, 24) står i forbindelse med den udvidede del af cylinderen, aktiveringsorganerne omfatter en stempelstang (35), der strækker sig frit 20 gennem cylinderen og dennes åbne ende, og tætningsorganer (42) står operativt i forbindelse med stempelstangen (35) til lukning af cylinderens åbne ende, når stemplet (22) forskydes ud over sin doseringsslaglængde ind i cylinderens udvidede del (30), hvorved damp med 25 høj temperatur eller en rensevæske kan føres ind gennem tilgangskontraventilen (18) til fyldning af cylinderen, når stemplet (22) er forskudt ud over sin doseringsslaglængde, for at rense og sterilisere pumpens dele inklusive stemplet (22) og stempelstangen (35), uden at 30 pumpen adskilles.

2. Stempeldoseringspumpe ifølge krav 1, kendetegnet ved styreorganer (49) til bestemmelse af hastigheden for dampens afgivelse gennem pumpen under damprensningsoperationen. DK 152283B

3. Stempeldoseringspumpe ifølge krav 2, kendetegnet ved, at tætningsorganerne (42) er fastgjort til stempelstangen (35) og er indrettet til at ligge an mod den øverste ende af cylinderen, når stem- 5 pelfladen (34) er placeret i cylinderområdet (30) med større diameter.

4. Stempeldoseringspumpe ifølge ethvert af de foregående krav, kendetegnet ved, at et dyseelement (63) lukker den udvidede del af cylinderen 10 og indeholder afgangskontraventilen (24), og at der findes lukkeorganer i forbindelse med dyseelementet (63) under rensning og sterilisering af pumpen.

5. Stempeldoseringspumpe ifølge krav 4, indrettet til at damprenses på stedet, kendetegnet 15 ved en ventil (49) til styring af frigivelsen af damp fra pumpen gennem dyseelementet (63).

6. Stempeldoseringspumpe ifølge krav 5, kendetegnet ved, at ventilen (49) er en del af lukkeorganerne.

7. Stempeldoseringspumpe ifølge krav 4, 5 og 6, kendetegnet ved, at lukkeorganerne er et pladeelement (41), der er indrettet til at indgribe lukkende med dyseelementet (63).

8. Stempeldoseringspumpe ifølge krav 7, k e n - 25 detegnet ved, at pladeelementet (41) er indrettet til selv at flugte med dyseelementet (63) ved indvirkning af en konsol (43), der er fastgjort til pladeelementet (41), og tapelementer (45) i forbindelse med dyseelementet (63).

9. Stempeldoseringspumpe ifølge krav 7, ken detegnet ved, at pladeelementet (41) løftes og fastgøres til dyseelementet (63) ved hjælp af skruer (47), der med gevind indgriber med pladeelementet (41) og strækker sig gennem pumpen med sine hoveder tilgæn- 35 gelige over pumpen. DK 152283B

10. Stempeldoseringspumpe ifølge ethvert af de foregående krav, kendetegnet ved, at tætningsorganerne omfatter et stationært element (42), der er fastgjort til stempelstangen (35) og er indrettet 5 til at tilvejebringe anlægskontakt med den åbne cylinder, når stemplet (22) er forskudt til den udvidede del af cylinderen.

11. Stempeldoseringspumpe ifølge ethvert af de foregående krav, kendetegnet ved, at til- 10 gangskontraventilen (18) er placeret nær periferien af stempelfladen (34), når stemplet er i den udvidede del af cylinderen.

12. Stempeldoseringspumpe ifølge krav 1, beregnet til rensning med rensevæske, kendetegnet 15 ved, at den omfatter organer til recirkulation af dette fluidum gennem pumpen.