EP3052386A1 - Vorrichtung zur veränderung der strahlform von fliessfähigen produkten - Google Patents

Vorrichtung zur veränderung der strahlform von fliessfähigen produkten

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EP3052386A1
EP3052386A1 EP14755389.5A EP14755389A EP3052386A1 EP 3052386 A1 EP3052386 A1 EP 3052386A1 EP 14755389 A EP14755389 A EP 14755389A EP 3052386 A1 EP3052386 A1 EP 3052386A1
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EP
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cross
channels
sectional area
channel
central axis
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SIG Technology AG
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Publication date
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    • B65B55/02—Sterilising, e.g. of complete packages

Definitions

  • the invention relates to a device for changing the jet shape of flowable products, in particular of foods, comprising: an inlet region for the entry of the flowable products, an outlet region for the outlet of the flowable products, and a plurality of channels for the passage of the flowable products, each channel a the inlet region associated inlet and an outlet associated with the outlet region, each inlet of a channel having a first cross-sectional area, and wherein each outlet of a channel has a second cross-sectional area.
  • the invention also relates to the use of such a device for filling food, in particular for the aseptic filling of
  • the flowable products may be, for example, foods such as milk, fruit juice, sauces or yoghurt.
  • packaging can be, for example, foods such as milk, fruit juice, sauces or yoghurt.
  • composite packages are used with layers of cardboard and plastic.
  • An important step in the filling of the packaging is to fill the flowable products as quickly as possible in the packaging in order to achieve a fast timing and thus high volumes can.
  • the filling should be done largely without spattering and foaming in order to meet the hygienic requirements and to avoid contamination on the packaging or the filling machine.
  • Particularly high hygienic requirements occur in foods that are filled under sterile, ie germ-free conditions.
  • the adjustment regularly includes a setting of the flow rate and the flow rate.
  • the filling nozzle is often adapted to the product to be filled and the packaging and optionally
  • the filling nozzle is responsible for a drip-free filling.
  • the volume flow before exiting the filling nozzle is often divided into several partial flows, which are passed through individual channels. This has the advantage that the product to be filled comes into contact with a larger wall surface, whereby the rest of the product to be filled is held securely in the channels at an interruption of the filling and does not drip uncontrollably on the packaging or the filling machine ("capillary action").
  • a filling nozzle for filling foodstuffs is known, for example, from EP 2 078 678 A1.
  • the filling nozzle shown there has an exchangeable plate with numerous holes.
  • the holes are cylindrically shaped and parallel to each other in order to produce a particularly straight filling jet with the plate ("flow straightening plate") .
  • the outlets of the holes are arranged on a curved surface that the holes - viewed in the direction of flow - are different in length.With the variation of the length of the holes, the
  • Flow rate can be influenced. In particular, should
  • the filling nozzle known from BP 2 078 678 A1 has several disadvantages.
  • Another disadvantage is the different length of the holes. Because a curved
  • Outlet area of the plate causes the sub-streams of the product to be filled at different times detach from the underside of the plate and also exposed to a different size drop height to the bottom of the package. Those partial streams that are passed through shorter holes and earlier detach from the underside of the plate, one sooner
  • the invention is therefore based on the object, the above-mentioned device and previously described in such a way and further develop that can be easily set the shape and the velocity profile of the filling jet.
  • Entry area and the exit area are several channels for the passage of the flowable products arranged.
  • Each of the channels has an inlet associated with the entrance area.
  • each of the channels has an outlet associated with the exit area.
  • Each inlet has a first cross-sectional area and each outlet has a second cross-sectional area.
  • the second cross-sectional area of at least one channel is greater than the first cross-sectional area of this channel.
  • the second cross-sectional area of each channel is greater than the first cross-sectional area of that channel.
  • the cross-sectional area of the channels increases in the flow direction, ie from the inlet in the direction of the outlet.
  • the inventive design of the channels thus leads to a slowing down of the flowing part of the channel flow.
  • the quotient of the first cross-sectional area and the second cross-sectional area is therefore always smaller than one and represents a measure of the degree of deceleration. This quotient can therefore also be referred to as a "deceleration factor”, whereas its inverse value can be referred to as an "acceleration factor”.
  • the device according to the invention may for example be made of metal, in particular of steel, preferably stainless steel.
  • the channels may be drilled by deep drilling or cut by wire eroding.
  • the enlargement of the cross-sectional area can take place uniformly and in particular steadily and / or monotonously according to an embodiment of the invention.
  • the continuous and / or monotonous enlargement of the cross-sectional area can take place in at least one channel or, preferably, in all channels. Under a steady
  • Cross-sectional area understood.
  • a monotone enlargement of the cross-sectional area means that the cross-sectional area in the direction of flow does not shrink at any time, but either remains the same or increases throughout. This can be achieved for example by cone-shaped channel walls.
  • An embodiment of the invention provides that the quotient of the sum of the first cross-sectional areas of all channels and the sum of the second
  • Cross-sectional area of all channels is in the range between 0.35 and 0.75 This means that the total cross-sectional area at the inlet of the channels is only about 35% to 75% of the total cross-sectional area at the outlet of the channels. There is therefore a significant increase in the entire Queritessfikiee in
  • the quotient of the first cross-sectional area and the second cross-sectional area in each channel is in the range between 0.35 and 0.75. This means that not only the sum of
  • cross-sectional areas but the cross-sectional area at the inlet of each channel is only about 35% to 75% of the cross-sectional area at the outlet of this channel.
  • Each individual channel should therefore contribute to a significant increase in the cross-sectional area and consequent deceleration of the flow, which is within said range. It may be provided that the quotient of the first cross-sectional area and the second cross-sectional area - ie the deceleration factor - is identical for each channel is; alternatively, the
  • Ratios also vary within the stated range between the channels, so that the slowing of the flow for each channel can be adjusted individually.
  • Another teaching of the invention provides that the off-center channels have a distance from the central axis of the device and that the quotient of the first cross-sectional area and the second cross-sectional area with increasing
  • An off-center channel is understood to mean any channel which does not run along the central axis of the device. This teaching therefore provides that the quotient of the first cross-sectional area and the second cross-sectional area - ie the deceleration factor - in the outside lying channels is smaller than in the more inward channels.
  • Flow should therefore be slowed down more in the outer channels than in the more inward channels.
  • the farther the channel is located the smaller the capture factor.
  • the inlets and / or the outlets of the off-center channels are arranged in a circle on rings around the central axis of the device.
  • a plurality of channels can be arranged such that their inlets and / or their outlets are equidistant from the central axis. In this way, a uniform, symmetrically shaped filling jet can be produced.
  • Partial flows which are equidistant from the central axis, are also slowed down at the same time. In this way, a filling jet with a
  • Cross-sectional area and the second cross-sectional area decrease with increasing distance of the ring to the central axis of the device, in particular decrease steadily or monotonically. This has the consequence that the partial flows in the channels of the inner rings are slowed down less than the partial flows in the channels of the outer rings. In this way, a filling jet with a
  • the inlets and / or the outlets of the channels are arranged in one plane.
  • the arrangement of the inlets in one level has the advantage that all the entrances at the same time by a can be safely sealed particularly simple shaped, in particular by a flat sealing element.
  • the arrangement of the outlets in a plane has the advantage that all partial flows simultaneously detach from the underside of the device and thus at the same time be exposed to the acceleration of gravity.
  • the plane in which the inlets of the channels are arranged is parallel to the plane in which the outlets of the channels are arranged. This has - at least in straight channels - the advantage that the channels are the same length and thus the friction-induced slowing down of the partial flows in all channels is about the same size
  • the inlets and / or the outlets of the channels are arranged point-symmetrically or axially symmetrically.
  • a development of the invention provides that the number of channels is at least 50 and in particular in the range between 100 and 150.
  • Total flow is to be divided according to this development in a particularly high number of partial flows.
  • This has the advantage that the speed and direction of this partial flow can be set individually for each partial flow, so that even complex shapes and velocity profiles of the filler jet can be achieved.
  • a high number of channels leads to a larger one
  • the channels in the region of their outlets are separated from one another by webs whose thickness is 0.3 mm or less.
  • the thickness of the webs is even 0.2 mm or less.
  • the partial flows should reunite to form a total flow, the air as possible no air pockets having. This process is assisted by particularly thin webs at the outlets of the channels, since the closely adjacent sub-flows can quickly merge into a total flow due to attractive forces.
  • the central axes of the off-center channels with respect to the central axis of the device by one
  • the partial flows in these channels can also receive a horizontal impulse in addition to a vertical impulse.
  • the affected channels may be inclined outwards or inwards, viewed in the flow direction. An outward inclination spreads or divides the filling jet and directs it laterally against the walls of the packaging. In this way, the packaging is particularly gentle and largely without
  • Foaming filled An inward inclination, however, allows a particularly sharp, concentrated filling jet.
  • the inclination angle is in the range between 1 ° and 6 °.
  • the angle of inclination is the angle which is established between the central axis of the device and the central axis of the corresponding channel.
  • the specified range may in turn relate to an outward inclination or an inward inclination.
  • Inclination angle of the off-center channels increases with increasing distance of the channels to the central axis of the device, in particular increases steadily or monotonically.
  • the inclination of the channels should therefore be the greater the further out the channel is arranged.
  • the stronger inclination of the outer channels is particularly advantageous when tilting inwards, since in this way a particularly slender, concentrated
  • the device described above can be used in all illustrated embodiments especially good for filling food, especially for aseptic filling of food.
  • the foods may be, for example, milk, fruit juice, sauces or yoghurt.
  • Fig. Lb is an enlarged section of the plate of the filling nozzle of Fig. La in
  • FIG. 1a along the section plane Ic-Ic shown in FIG. 1a
  • a first embodiment of a device according to the invention for changing the jet shape of flowable products in cross section the device of FIG. 2a in cross section along that in FIG 2 a in cross section along the sectional plane Hc-Iic drawn in FIG. 2 a
  • a second embodiment of a device according to the invention for changing the jet shape of flowable products in cross section the device from FIG. 3 a in cross-section along the section plane Illb-IIIb shown in FIG. 3a
  • 3c shows the device from FIG. 3a in cross section along the sectional plane IIIc-IIIc drawn in FIG. 3a.
  • a filling nozzle 1 known from the prior art is shown in cross-section.
  • the filling nozzle 1 comprises a body 2 and a plate 3 for shaping the flow.
  • the plate 3 can be exchangeably inserted into the body 2 by fitting a circumferential flange 4 provided on the plate 3 on a projection 5 provided on the body 2.
  • the plate 3 has a plurality of holes 6, which allow a flow-through of the filling nozzle 1 with flowable products shown schematically in FIG. 1a by means of arrows.
  • FIG. 1b shows an enlarged detail of the plate 3 of the filling nozzle 1 from FIG. 1a in cross section.
  • the areas of the plate 3 already described in connection with FIG. 1a are shown in FIG. lb provided with corresponding reference numerals.
  • the plate 3 has an upper side 9 for the entry of the flowable products and a lower side 10 for the outlet of the flowable products.
  • the top 9 is connected through the holes 6 with the bottom 10.
  • Each of the holes 6 has an inlet 11 and an outlet 12, wherein the inlets 11 of the holes 6 are associated with the top 9 and wherein the outlets 12 of the holes 6 are associated with the bottom 10.
  • all holes 6 are parallel to the central axis 8 of the plate 3 and thus have no inclination, Moreover, the cross-sectional area of all holes 6 is identical and changes in the flow direction, ie from the inlet 11 to the outlet 12th , not
  • the top 9 is formed by a plane in which the inlets 11 of the holes 6 are located.
  • the bottom 10 is formed by a curved surface in which the outlets 12 of the holes lie.
  • the underside 10 is curved in such a way that those holes 6 which lie in the vicinity of the central axis 8 are longer than those holes 6 which lie in the edge region of the plate 3.
  • At the edges of the outlets 12 circumferential chamfers 13 may be provided.
  • the plate 3 of the joining nozzle 1 from FIG. 1a is shown along the sectional plane Ic-Ic drawn in FIG. 1a, that is, viewed from the underside. Also in Fig. Lc are already in connection with Fig. La and Fig. Lb
  • FIG. 1c illustrates that a plurality of holes 6 are arranged close to one another and occupy almost the entire area of the plate 3.
  • the filling nozzle 1 shown in FIG. 1 a, 1 b and 1 c largely corresponds to the filling nozzle known from EP 2 078 678 A1.
  • FIG. 2 a shows a first embodiment of a device 14 according to the invention for changing the jet shape of flowable products in cross section.
  • Device 14 has a one-piece housing 15, which has a
  • Entry area 16 for the entry of the flowable products and a tri ttsbe rich 17 to the outlet of the flowable products comprises. Between the inlet region 16 and the outlet region 17, a plurality of channels 18 for the passage of the flowable products in the housing 15 are arranged.
  • the channels 18 each have an inlet 19 associated with the inlet 19 and a
  • Outlet region 17 associated outlet 20 In the one shown in Fig. 2a
  • Device 14 are both the inlet region 16 - and thus also the inlets 19 - and the outlet region 17 - and thus also the outlets 20 - arranged in a plane, wherein the two planes are parallel to each other. Finally, the device 14 has on its upper side a circumferential flange 21, in which a plurality of bores 22 are introduced. About the holes 22, the device 14 can be connected, for example, with a filling machine.
  • a valve rod 23 is further shown with a sealing element 24.
  • these components are not part of the device 14, but serve to explain their operation.
  • the valve rod 23 becomes lowered so that the density element 24 is pressed onto the inlet region 16 and closes the inlet 19 arranged there of the channels 18.
  • Central axis 25 extends centrally through valve rod 23, sealing element 24 and device 14.
  • channels 18 can be subdivided into a central channel 18 'and into several off-center channels 18 " of the central channel 18 'corresponds to the central axis 25 of the
  • the central channel 18 'thus extends straight down and is perpendicular to the two planes of the inlet region 16 and the outlet region 17.
  • the central axes of the off-center channels 18 " are inclined relative to the central axis 25 of the device 14 by an inclination angle ⁇
  • Inclination angle of the off-center channels 18 "increases steadily or monotonically with increasing distance of the channels 18" to the central axis 25 of the device 14.
  • those off-center channels 18 "with the largest distance to the central axis 18" - ie the radially outer channels 18 "- are inclined the most.
  • the off-center channels 18" are inclined in the direction of flow in the direction of the central axis 25, so that the Outlets 20 of the channels 18 "are closer to the central axis 25 than the inlets 19 of the channels 18".
  • the channels 18 of the device 14 shown in Fig. 2a are characterized in that the second
  • Cross-sectional area 27 of each channel 18 is greater than the first cross-sectional area 26 of this channel 18. This concerns both the central channel 18 'and the
  • FIG. 2b shows the device 14 from FIG. 2a in cross-section along the sectional plane IIb-1b shown in FIG. 2a. In Fig. 2b is therefore a look at the
  • Entry region 16 of the device 14 is shown.
  • the regions of the device 14 already described in connection with FIG. 2a are provided with corresponding reference symbols in FIG. 2b.
  • Fig. 2b it can be seen that the device 14 has a circular cross-section.
  • the circular surface of the inlet region 16 can be subdivided into sealing regions 28 and into four inlet regions 29, each of which covers approximately a 90 ° region.
  • the sealing regions 28 are used for the sealing engagement of the - in FIG. 2b not shown - sealing element 24 determined.
  • Twenty-nine off-center channels 18 "are arranged in each of the four inlet regions 29, the inlets 19 of which are visible, and the central channel 18 'lies in the middle of the inlet region 16.
  • the first, innermost ring has eight channels 18 "(two per lead-in area 29) .
  • the second ring has sixteen channels 18" (four per lead-in area 29).
  • the third ring has twenty-four channels 18 "(six per lead-in area 29) .
  • the fourth ring has thirty-two channels 18" (eight per lead-in area 29) and the fifth ring finally has thirty-six channels 18 "(nine per lead-in area 29) So are one hundred seventeen channels 18 available.
  • FIG. 2 c shows the device 14 from FIG. 2 a in cross section along the sectional plane Iic-Iic drawn in FIG. 2 a. In Fig. 2c is therefore a look at the
  • Exit region 17 of the device 14 shown.
  • the regions of the device 14 already described in connection with FIG. 2 a or FIG. 2 b are provided with corresponding reference symbols in FIG. 2 c.
  • the surface of the outlet region 17 is no longer subdivided into sealing regions 28 and inlet regions 29, since firstly there is no surface for the abutment of the
  • the channels 18 are in the plane the exit area 17 only separated by very narrow webs 30. Also in the exit region 17, the channels 18 are divided into four segments, each covering about 90 ° of the surface and are distributed point-symmetrically about the central channel 18 'around.
  • a second embodiment of a device 14 according to the invention for changing the radiation pattern of flowable products is shown in cross section
  • the already described in connection with the first embodiment (Fig. 2a - Fig. 2c) of the device 14 are shown in Fig. 3a with appropriate
  • FIG. 3b shows the device 14 from FIG. 3a in cross-section along the sectional plane IIIb-IIlb drawn in FIG. 3a.
  • Fig. 3b is therefore a view of the inlet region 16 of the device 14 is shown.
  • the essential difference between the first and the second embodiment of the device 14 is that in the device 14 shown in Fig. 3b, the surface of the inlet region 16 into a sealing region 28 'and into two inlet regions 29' are divided, each of which about one Covering area of 180 °.
  • the second ring has eighteen channels 18 "(nine per
  • the third ring has twenty-four channels 18 "(twelve per lead-in area 29) .
  • the fourth ring has thirty channels 18" (fifteen per cent
  • FIG. 3c shows the device from FIG. 3a in cross section along the sectional plane IIIc-OIc drawn in FIG. 3a. Accordingly, a view of the exit region 17 of the device 14 is shown in FIG. 3c.
  • the essential difference between the first and the second embodiment of the device 14 is that in the device 14 shown in Fig. 3c, the channels 18 are divided into two segments, each cover about 180 ° of the surface and are arranged mirror-symmetrically to each other.

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Abstract

Dargestellt und beschrieben ist eine Vorrichtung (14) zur Veränderung der Strahlform von fließfähigen Produkten, insbesondere von Nahrungsmitteln, umfassend: einen Eintrittsbereich (16) zum Eintritt der fließfähigen Produkte, einen Austrittsbereich (17) zum Austritt der fließfähigen Produkte, und mehrere Kanäle (18) zur Durchleitung der fließfähigen Produkte, wobei jeder Kanal (18) einen dem Eintrittsbereich (16) zugeordneten Einlass (19) und einen dem Austrittsbereich (17) zugeordneten Auslass (20) aufweist, wobei jeder Einlass (19) eines Kanals (18) eine erste Querschnittsfläche (26) aufweist, und wobei jeder Auslass (20) eines Kanals (18) eine zweite Querschnittsfläche (27) aufweist. Um zu erreichen, dass sich die Form und das Geschwindigkeitsprofil des Füllstrahls einfach einstellen lassen, wird vorgeschlagen, dass die zweite Querschnittsfläche (27) wenigstens eines Kanals (18) größer ist als die erste Querschnittsfläche (26) dieses Kanals (18).

Description

Vorrichtung zur Veränderung der Strahlform von fließfähigen Produkten
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Veränderung der Strahlform von fließfähigen Produkten, insbesondere von Nahrungsmitteln, umfassend: einen Eintrittsbereich zum Eintritt der fließfähigen Produkte, einen Austrittsbereich zum Austritt der fließfähigen Produkte, und mehrere Kanäle zur Durchleitung der fließfähigen Produkte, wobei jeder Kanal einen dem Eintrittsbereich zugeordneten Einlass und einen dem Austrittsbereich zugeordneten Auslass aufweist, wobei jeder Einlass eines Kanals eine erste Querschnittsfläche aufweist, und wobei jeder Auslass eines Kanals eine zweite Querschnittsfläche aufweist.
Die Erfindung betrifft zudem die Verwendung einer derartigen Vorrichtung zur Abfüllung von Nahrungsmitteln, insbesondere zur aseptischen Abfüllung von
Nahrungsmitteln. Auf dem Gebiet der Verpackungstechnik sind zahlreiche Möglichkeiten bekannt, fließfähige Produkte in die dafür vorgesehenen Verpackungen zu füllen. Bei den fließfähigen Produkten kann es sich beispielsweise um Nahrungsmittel wie etwa Milch, Fruchtsaft, Saucen oder Joghurt handeln. Als Verpackungen können
beispielsweise Verbundverpackungen mit Lagen aus Pappe und Kunststoff eingesetzt werden.
Ein wichtiger Schritt bei der Befüllung der Verpackungen besteht darin, die fließfähigen Produkte möglichst schnell in die Verpackungen zu füllen, um eine schnelle Taktung und somit hohe Stückzahlen erreichen zu können. Trotz der hohen Strömungsgeschwindigkeit soll die Befüllung jedoch weitgehend ohne Spritzer und Schaumbildung erfolgen, um die hygienischen Anforderungen erfüllen zu können und Verunreinigungen an der Verpackung oder der Abfüllmaschine zu vermeiden. Besonders hohe hygienische Anforderungen treten bei Nahrungsmitteln auf, die unter sterilen, also keimfreien Bedingungen abgefüllt werden.
Den hohen Anforderungen kann nur genügt werden, wenn der Befüllvorgang an individuelle Faktoren wie beispielsweise die Eigenschaften des abzufüllenden
Produkts und das Volumen sowie die Form der Verpackung angepasst wird. Die Anpassung beinhaltet regelmäßig eine Einstellung der Durchflussmenge und der Durchflussgeschwindigkeit. Darüber hinaus wird oftmals auch die Fülldüse an das abzufüllende Produkt und die Verpackung angepasst und gegebenenfalls
ausgetauscht. Denn die Fülldüse bestimmt maßgeblich die Form und das
Geschwindigkeitsprofil des Füüstrahls. Zudem ist die Fülldüse für eine tropfenfreie Befüllung verantwortlich. Hierzu wird der Volumenstrom vor dem Austritt aus der Fülldüse häufig in mehrere Teilströme aufgeteilt, die durch einzelne Kanäle geleitet werden. Dies hat den Vorteil, dass das abzufüllende Produkt mit einer größeren Wandfläche in Berührung kommt, wodurch bei einer Unterbrechung der Befüllung die Restmenge des abzufüllenden Produkts sicher in den Kanälen gehalten wird und nicht unkontrolliert auf die Verpackung oder die Abfüllmaschine tropft („Kapillarwirkung").
Eine Fülldüse für die Abfüllung von Nahrungsmitteln ist beispielsweise aus der EP 2 078 678 AI bekannt. Zur Aufteilung des Volumenstromes weist die dort gezeigte Fülldüse eine austauschbare Platte mit zahlreichen Löchern auf. Die Löcher sind zylindrisch geformt und verlaufen parallel zueinander, um mit der Platte einen besonders geraden Füllstrahl zu erzeugen („flow straightening plate"). Während die Einlasse der Löcher in einer Ebene liegen, sind die Auslässe der Löcher auf einer gekrümmten Fläche angeordnet, so dass die Löcher - in Strömungsrichtung betrachtet - unterschiedlich lang sind. Durch die Variation der Länge der Löcher soll die
Strömungsgeschwindigkeit beeinflusst werden. Insbesondere soll die
Strömungsgeschwindigkeit in der Mitte des Füllstrahls durch längere Löcher und die dadurch bedingte höhere Reibung stärker verlangsamt werden als in den
Randbereichen des Füllstrahls. Die aus der BP 2 078 678 AI bekannte Fülldüse hat mehrere Nachteile. Zunächst muss aufgrund der zweiteiligen Konstruktion die Platte gegenüber dem Körper der Fülldüse abgedichtet werden. In dem abzudichtenden Spalt zwischen Platte und Körper können sich Produktreste ablagern, was hygienisch problematisch ist. Ein weiterer Nachteil liegt in der unterschiedlichen Länge der Löcher. Denn ein gekrümmter
Austrittsbereich der Platte führt dazu, dass sich die Teilströme des abzufüllenden Produkts zu unterschiedlichen Zeitpunkten von der Unterseite der Platte ablösen und zudem einer unterschiedlich großen Fallhöhe bis zum Boden der Verpackung ausgesetzt werden. Diejenigen Teilströme, die durch kürzere Löcher geführt werden und sich früher von der Unterseite der Platte ablösen, werden früher einer
Fallbeschleunigung ausgesetzt als diejenigen Teilströme, die sich zu diesem Zeitpunkt noch in den längeren Löchern befinden. Aufgrund der unterschiedlichen Fallhöhen der Teilströme werden diese im freien Fall auch unterschiedlich lange beschleunigt und erreichen einen unterschiedlich großen Geschwindigkeitszuwachs. Dies hat zur Folge, dass das an der Unterseite der Platte eingestellte Geschwindigkeitsprofil im freien Fall wieder verändert wird. Das für die Spritzerbildung maßgebliche
Geschwindigkeitsprofil beim Aufprall des Füllstrahls auf den Boden der Verpackung lässt sich daher mit der vorgeschlagenen Lösung nur sehr unpräzise einstellen. Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die eingangs genannte und zuvor näher beschriebene Vorrichtung derart auszugestalten und weiterzubilden, dass sich die Form und das Geschwindigkeitsprofil des Füllstrahls einfach einstellen lassen.
Diese Aufgabe wird bei einer Vorrichtung nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 1 dadurch gelöst, dass die zweite Querschnittsfläche wenigstens eines Kanals größer ist als die erste Querschnittsfiäche dieses Kanals.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zeichnet sich zunächst durch einen
Eintrittsbereich zum Eintritt der fließfähigen Produkte sowie durch einen
Austrittsbereich zum Austritt der fließfähigen Produkte aus. Zwischen dem
Eintrittsbereich und dem Austrittsbereich sind mehrere Kanäle zur Durchleitung der fließfähigen Produkte angeordnet. Jeder der Kanäle weist einen Einlass auf, der dem Eintrittsbereich zugeordnet ist. Zudem weist jeder der Kanäle einen Auslass aus, der dem Austrittsbereich zugeordnet ist. Jeder Einlass weist eine erste Querschnittsfläche auf und jeder Auslass weist eine zweite Querschnittsfläche auf.
Gemäß der Erfindung ist die zweite Querschnittsfläche wenigstens eines Kanals größer ist als die erste Querschnittsfläche dieses Kanals. Vorzugsweise ist die zweite Querschnittsfläche jedes Kanals größer ist als die erste Querschnittsfläche dieses Kanals. Mit anderen Worten vergrößert sich die Querschnittsfläche der Kanäle in Strömungsrichtung, also von dem Einlass in Richtung des Auslasses. Nach den
Gesetzen der Strömungsmechanik, insbesondere dem Gesetz von Bernoulli führt eine Vergrößerung der Querschnittsfläche zu einer proportionalen Abnahme der
Strömungsgeschwindigkeit. Die erfindungsgemäße Ausbildung der Kanäle führt demnach zu einer Verlangsamung der in dem Kanal fließenden Teilströmung. Der Quotient aus der ersten Querschnittsfläche und der zweiten Querschnittsfläche ist daher stets kleiner als eins und stellt ein Maß für den Grad der Verlangsamung dar. Dieser Quotient kann daher auch als„Verlangsamungsfaktor" bezeichnet werden; sein Kehrwert kann demgegenüber als„Beschleunigungsfaktor" bezeichnet werden. Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann beispielsweise aus Metall, insbesondere aus Stahl, vorzugsweise Edelstahl, hergestellt sein. Die Kanäle können beispielsweise durch Tiefbohrverfahren gebohrt oder durch Drahterodieren geschnitten werden.
Die Vergrößerung der Querschnittsfläche kann nach einer Ausbildung der Erfindung gleichmäßig und insbesondere stetig und/oder monoton erfolgen. Die stetige und/oder monotone Vergrößerung der Querschnittsfläche kann bei wenigstens einem Kanal oder - vorzugsweise - bei allen Kanälen erfolgen. Unter einer stetigen
Vergrößerung wird eine Vergrößerung ohne sprunghafte Veränderungen der
Querschnittsfläche verstanden. Eine monotone Vergrößerung der Querschnittsfläche bedeutet, dass sich die Querschnittsfläche in Strömungsrichtung zu keiner Zeit wieder verkleinert, sondern durchgehend entweder gleich bleibt oder ansteigt. Dies kann beispielsweise durch kegelmantelförmige Kanalwände erreicht werden. Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass der Quotient aus der Summe der ersten Querschnittsflächen aller Kanäle und der Summe der zweiten
Querschnittsflächen aller Kanäle im Bereich zwischen 0,35 und 0,75 liegt Dies bedeutet, dass die gesamte Querschnittsfläche am Einlass der Kanäle nur etwa 35% bis 75% der gesamten Querschnittsfläche am Auslass der Kanäle beträgt. Es erfolgt daher eine deutliche Vergrößerung der gesamten Querschnittsfiäche in
Strömungsrichtung und somit eine Verlangsamung der gesamten Strömung.
Nach einer Ausbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Quotient aus der ersten Querschnittsfläche und der zweiten Querschnittsfläche bei jedem Kanal im Bereich zwischen 0,35 und 0,75 liegt. Dies bedeutet, dass nicht nur die Summe der
Querschnittsflächen, sondern die Querschnittsfläche am Einlass jedes einzelnen Kanals nur etwa 35% bis 75% der Querschnittsfläche am Auslass dieses Kanals beträgt. Jeder einzelne Kanal soll demnach zu einer deutlichen Vergrößerung der Querschnittsfläche und daraus folgenden Verlangsamung der Strömung beitragen, die innerhalb des genannten Bereiches liegt Es kann vorgesehen sein, dass der Quotient aus der ersten Querschnittsfläche und der zweiten Querschnittsfläche - also der Verlangsamungsfaktor - bei jedem Kanal identisch ist; alternativ können die
Quotienten auch innerhalb des genannten Bereiches zwischen den Kanälen variieren, so dass die Verlangsamung der Strömung für jeden Kanal individuell angepasst werden kann.
Eine weitere Lehre der Erfindung sieht vor, dass die außermittigen Kanäle einen Abstand zur Mittelachse der Vorrichtung aufweisen und dass der Quotient aus der ersten Querschnittsfläche und der zweiten Querschnittsfläche mit steigendem
Abstand der außermittigen Kanäle zur Mittelachse der Vorrichtung sinkt,
insbesondere stetig oder monoton sinkt Unter einem außermittigen Kanal wird jeder Kanal verstanden, der nicht entlang der Mittelachse der Vorrichtung verläuft. Diese Lehre sieht also vor, dass der Quotient aus der ersten Querschnittsfläche und der zweiten Querschnittsfläche - also der Verlangsamungsfaktor - bei den außen liegenden Kanälen kleiner ist als bei den weiter innen liegenden Kanälen. Die
Strömung soll also bei den außen liegenden Kanälen stärker verlangsamt werden als bei den weiter innen liegenden Kanälen. Vorzugsweise ist der Verfangsamungsfaktor umso kleiner, je weiter außen der Kanal angeordnet ist.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Einlasse und/oder die Auslässe der außermittigen Kanäle kreisförmig auf Ringen um die Mittelachse der Vorrichtung angeordnet sind. Nach dieser Ausgestaltung können mehrere Kanäle derart angeordnet werden, dass ihre Einlasse und/oder ihre Auslässe gleich weit von der Mittelachse entfernt sind. Auf diese Weise lässt sich ein gleichmäßiger, symmetrisch geformter Füllstrahl erzeugen.
Zu dieser Ausgestaltung wird weiter vorgeschlagen, dass die Quotienten aus der ersten Querschnittsfiäche und der zweiten Querschnittsfläche bei allen außermittigen Kanälen desselben Ringes identisch sind. Dies bedeutet, dass diejenigen
Teilströmungen, die gleich weit von der Mittelachse entfernt sind, auch gleich stark verlangsamt werden. Auf diese Weise lässt sich ein Füllstrahl mit einem
symmetrischen Geschwindigkeitsprofil erzeugen, Hierzu wird weiter vorgeschlagen, dass die Quotienten aus der ersten
Querschnittsfläche und der zweiten Querschnittsfläche mit steigendem Abstand des Ringes zur Mittelachse der Vorrichtung sinken, insbesondere stetig oder monoton sinken. Dies hat zur Folge, dass die Teilströmungen in den Kanälen der inneren Ringe weniger stark verlangsamt werden als die Teilströmungen in den Kanälen der weiter außen liegenden Ringe. Auf diese Weise lässt sich ein Füllstrahl mit einem
stufenförmigen Geschwindigkeitsprofil erzeugen, wobei die Kanäle jedes Ringes eine Stufe darstellen.
Nach einer weiteren Ausbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Einlasse und/oder die Auslässe der Kanäle in einer Ebene angeordnet sind. Die Anordnung der Einlässe in einer Ebene hat den Vorteil, dass alle Einlasse gleichzeitig durch ein besonders einfach geformtes, insbesondere durch ein ebenes Dichtelement sicher abgedichtet werden können. Die Anordnung der Auslässe in einer Ebene hat den Vorteil, dass sämtliche Teilströmungen sich gleichzeitig von der Unterseite der Vorrichtung ablösen und somit gleichzeitig der Fallbeschleunigung ausgesetzt werden. Vorzugsweise ist die Ebene, in der die Einlasse der Kanäle angeordnet sind, parallel zu der Ebene, in der die Auslässe der Kanäle angeordnet sind. Dies hat - jedenfalls bei gerade verlaufenden Kanälen - den Vorteil, dass die Kanäle gleich lang sind und somit die reibungsbedingte Verlangsamung der Teilströmungen in allen Kanälen etwa gleich groß ist
Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Einlässe und/oder die Auslässe der Kanäle punktsymmetrisch oder achsensymmetrisch angeordnet sind. Durch eine symmetrische Verteilung der Einlässe und/oder der Auslässe werden eine gleichmäßige, verwirbelungsarme Verteilung der Strömung und ein symmetrischer Füllstrahl erreicht
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Anzahl der Kanäle wenigstens 50 beträgt und insbesondere im Bereich zwischen 100 und 150 liegt Die
Gesamtströmung soll nach dieser Weiterbildung in eine besonders hohe Anzahl von Teilströmungen aufgeteilt werden. Dies hat den Vorteil, dass für jede Teilströmung die Geschwindigkeit und Richtung dieser Teilströmung individuell eingestellt werden kann, so dass sich auch komplexe Formen und Geschwindigkeitsprofile des Füllstrahls erzielen lassen. Zudem führt eine hohe Anzahl von Kanälen zu einer größeren
Kontaktfläche zwischen Strömung und Kanal, was aufgrund der Kapillarwirkung die Tropfgefahr bei einer Unterbrechung der Befüllung verringert.
Gemäß einer Ausbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Kanäle im Bereich ihrer Auslässe durch Stege voneinander getrennt sind, deren Dicke 0,3 mm oder weniger beträgt. Vorzugsweise beträgt die Dicke der Stege sogar 0,2 mm oder weniger. Nach dem Austritt aus der Vorrichtung sollen die Teilströmungen sich wieder zu einer Gesamtströmung vereinigen, die möglichst keine Lufteinschlüsse aufweist. Dieser Vorgang wird durch besonders dünne Stege an den Auslässen der Kanäle unterstützt, da sich die dicht benachbarten Teilströmungen aufgrund von Anziehungskräften schnell zu einer Gesamtströmung zusammenschließen können. Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind die Mittelachsen der außermittigen Kanäle gegenüber der Mittelachse der Vorrichtung um einen
Neigungswinkel geneigt angeordnet Durch die Neigung der außermittigen Kanäle können die Teilströmungen in diesen Kanälen neben einem vertikalen Impuls auch einen horizontalen Impuls erhalten. Dies erlaubt eine besonders variable Gestaltung der Form des Füllstrahls. Die betroffenen Kanäle können - in Strömungsrichtung gesehen - nach außen oder nach innen geneigt sein. Eine Neigung nach außen spreizt oder teilt den Füllstrahl und lenkt ihn seitlich an die Wände der Verpackung. Auf diese Weise wird die Verpackung besonders schonend und weitgehend ohne
Schaumbildung befüllt. Eine Neigung nach innen ermöglicht hingegen einen besonders spitzen, konzentrierten Füllstrahl.
Zu dieser Ausgestaltung wird weiter vorgeschlagen, dass der Neigungswinkel im Bereich zwischen 1° und 6° liegt. Der Neigungswinkel ist derjenige Winkel, der sich zwischen der Mittelachse der Vorrichtung und der Mittelachse des entsprechenden Kanals einstellt. Der angegebene Bereich kann wiederum eine Neigung nach außen oder eine Neigung nach innen betreffen.
Weiter wird zu diesen beiden Ausgestaltungen vorgeschlagen, dass der
Neigungswinkel der außermittigen Kanäle mit steigendem Abstand der Kanäle zur Mittelachse der Vorrichtung ansteigt, insbesondere stetig oder monoton ansteigt. Die Neigung der Kanäle soll also umso größer sein, je weiter außen der Kanal angeordnet ist. Die stärkere Neigung der äußeren Kanäle ist insbesondere bei einer Neigung nach innen vorteilhaft, da auf diese Weise ein besonders schlanker, konzentrierter
Füllstrahl erreicht werden kann.
Die zuvor beschriebene Vorrichtung kann in allen dargestellten Ausgestaltungen besonders gut zur Abfüllung von Nahrungsmitteln, insbesondere zur aseptischen Abfüllung von Nahrungsmitteln verwendet werden. Bei den Nahrungsmitteln kann sich beispielsweise um Milch, Fruchtsaft, Saucen oder joghurt handeln.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand einer lediglich ein bevorzugtes
Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:
Fig. la eine aus dem Stand der Technik bekannte Fülldüse im Querschnitt,
Fig. lb einen vergrößerten Ausschnitt der Platte der Fülldüse aus Fig. la im
Querschnitt, die Platte der Füüdüse aus Fig. la entlang der in Fig. la eingezeichneten Schnittebene Ic-Ic, eine erste Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Veränderung der Strahlform von fließfähigen Produkten im Querschnitt, die Vorrichtung aus Fig. 2a im Querschnitt entlang der in Fig. 2a eingezeichneten Schnittebene Hb-llb, die Vorrichtung aus Fig. 2a im Querschnitt entlang der in Fig. 2a eingezeichneten Schnittebene Hc-Iic, eine zweite Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Veränderung der Strahlform von fließfähigen Produkten im Querschnitt, die Vorrichtung aus Fig. 3a im Querschnitt entlang der in Fig. 3a eingezeichneten Schnittebene Illb-lllb, und Fig. 3c die Vorrichtung aus Fig. 3a im Querschnitt entlang der in Fig. 3a eingezeichneten Schnittebene IIIc-IIIc.
In Fig. 1 ist eine aus dem Stand der Technik bekannte Fülldüse 1 im Querschnitt dargestellt Die Fülldüse 1 umfasst einen Körper 2 und eine Platte 3 zur Formung der Strömung. Die Platte 3 kann austauschbar in den Körper 2 eingesetzt werden, indem ein umlaufender Flansch 4, der an der Platte 3 vorgesehen ist, auf einen Vorsprung 5, der an dem Körper 2 vorgesehen ist, aufgesetzt wird. Die Platte 3 weist mehrere Löcher 6 auf, die eine™ in Fig. la schematisch mit Pfeilen dargestellte - Durchströmung der Fülldüse 1 mit fließfähigen Produkten erlauben. Nach dem
Austritt aus der Fülldüse 1 bilden die fließfähigen Produkte einen Strahl 7, dessen äußere Kontur in Fig. 1 gezeigt ist. Durch den Körper 2 und die Platte 3 verläuft zentral eine Mittelachse 8. Fig. lb zeigt einen vergrößerten Ausschnitt der Platte 3 der Fülldüse 1 aus Fig. la im Querschnitt Die bereits im Zusammenhang mit Fig. la beschriebenen Bereiche der Platte 3 sind in Fig. lb mit entsprechenden Bezugszeichen versehen. Die Platte 3 weist eine Oberseite 9 zum Eintritt der fließfähigen Produkte und eine Unterseite 10 zum Austritt der fließfähigen Produkte auf. Die Oberseite 9 ist durch die Löcher 6 mit der Unterseite 10 verbunden. Jedes der Löcher 6 weist einen Einlass 11 und einen Auslass 12 auf, wobei die Einlasse 11 der Löcher 6 der Oberseite 9 zugeordnet sind und wobei die Auslässe 12 der Löcher 6 der Unterseite 10 zugeordnet sind. Bei der in Fig. lb dargestellten Platte 3 verlaufen alle Löcher 6 parallel zur Mittelachse 8 der Platte 3 und weisen somit keine Neigung auf, Zudem ist die Querschnittsfläche aller Löcher 6 identisch und verändert sich in Strömungsrichtung, also von dem Einlass 11 zu dem Auslass 12, nicht Die Oberseite 9 wird durch eine Ebene gebildet, in der die Einlasse 11 der Löcher 6 liegen. Demgegenüber wird die Unterseite 10 durch eine gekrümmte Fläche gebildet, in der die Auslässe 12 der Löcher liegen. Die Unterseite 10 ist derart gekrümmt, dass diejenigen Löcher 6, die in der Nähe der Mittelachse 8 liegen, länger sind, als diejenigen Löcher 6, die im Randbereich der Platte 3 liegen. An den Rändern der Auslässe 12 können umlaufende Fasen 13 vorgesehen sein. In Fig. lc ist die Platte 3 der Füildüse 1 aus Fig. la entlang der in Fig. la eingezeichneten Schnittebene Ic-Ic, also von der Unterseite betrachtet, dargestellt. Auch in Fig. lc sind die bereits im Zusammenhang mit Fig. la und Fig. lb
beschriebenen Bereiche der Platte 3 mit entsprechenden Bezugszeichen versehen. Aus Gründen der besseren Übersichtlichkeit wurde in Fig. lc auf eine Darstellung des Körpers 2 verzichtet, Fig. lc verdeutlicht, dass eine Vielzahl von Löchern 6 dicht nebeneinander angeordnet sind und dabei nahezu die gesamte Fläche der Platte 3 einnehmen. Die in Fig. la, Fig. lb und Fig. lc dargestellte Fülldüse 1 entspricht weitgehend der aus der EP 2 078 678 AI bekannten Fülldüse.
Fig. 2a zeigt eine erste Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 14 zur Veränderung der Strahlform von fließfähigen Produkten im Querschnitt. Die
Vorrichtung 14 weist ein einteilig ausgebildetes Gehäuse 15 auf, das einen
Eintrittsbereich 16 zum Eintritt der fließfähigen Produkte und einen Aus tri ttsbe reich 17 zum Austritt der fließfähigen Produkte umfasst. Zwischen dem Eintrittsbereich 16 und dem Austrittsbereich 17 sind eine Vielzahl von Kanälen 18 zur Durchleitung der fließfähigen Produkte in dem Gehäuse 15 angeordnet. Die Kanäle 18 weisen jeweils einen dem Eintrittsbereich 16 zugeordneten Einlass 19 und einem dem
Austrittsbereich 17 zugeordneten Auslass 20 auf. Bei der in Fig. 2a gezeigten
Vorrichtung 14 sind sowohl der Eintrittsbereich 16 - und somit auch die Einlässe 19 - als auch der Austrittsbereich 17 - und somit auch die Auslässe 20 - in einer Ebene angeordnet, wobei die beiden Ebenen parallel zueinander liegen. Schließlich weist die Vorrichtung 14 an ihrer Oberseite einen umlaufenden Flansch 21 auf, in den mehrere Bohrungen 22 eingebracht sind. Über die Bohrungen 22 kann die Vorrichtung 14 beispielsweise mit einer Abfüllmaschine verbunden werden.
In Fig. 2a ist weiterhin eine Ventilstange 23 mit einem Dichtelement 24 dargestellt. Diese Bauteile gehören zwar nicht zur Vorrichtung 14, dienen jedoch der Erläuterung ihrer Funktionsweise. Um die - in Fig. 2a schematisch mit Pfeilen dargestellte - Durchströmung der Vorrichtung 14 zu unterbrechen, wird die Ventilstange 23 abgesenkt so dass das Dichteiement 24 auf den Eintrittsbereich 16 gedrückt wird und die dort angeordneten Einlasse 19 der Kanäle 18 verschließt. Durch die Ventilstange 23, das Dichtelement 24 und die Vorrichtung 14 verläuft zentral eine Mittelachse 25. Bei der in Fig. 2a beispielhaft dargestellten Vorrichtung 14 können die Kanäle 18 in einen zentralen Kanal 18' und in mehrere außermittige Kanäle 18" unterteilt werden. Die Mittelachse des zentralen Kanals 18' entspricht der Mittelachse 25 der
Vorrichtung; der zentrale Kanal 18' verläuft also gerade nach unten und steht senkrecht auf den beiden Ebenen des Eintrittsbereiches 16 und des Austrittsbereiches 17. Die Mittelachsen der außermittigen Kanäle 18" sind hingegen gegenüber der Mittelachse 25 der Vorrichtung 14 um einen Neigungswinkel α geneigt. Der
Neigungswinkel der außermittigen Kanäle 18" steigt mit steigendem Abstand der Kanäle 18" zur Mittelachse 25 der Vorrichtung 14 stetig oder monoton an. Mit anderen Worten sind diejenigen außermittigen Kanäle 18" mit dem größten Abstand zur Mittelachse 18" - also die radial außen liegenden Kanäle 18" - am stärksten geneigt. Die außermittigen Kanäle 18" sind in Strömungsrichtung gesehen in Richtung der Mittelachse 25 geneigt, so dass die Auslässe 20 der Kanäle 18" näher an der Mittelachse 25 liegen als die Einlasse 19 der Kanäle 18". Die Kanäle 18 der in Fig. 2a beispielhaft dargestellten Vorrichtung 14 weisen eine erste Querschnittsfläche 26 und eine zweite Querschnittsfläche 27 auf, wobei die erste Querschnittsfläche 26 an den Einlassen 19 gemessen wird und wobei die zweite Querschnittsfläche 27 an den Auslässen 20 gemessen wird. Die Kanäle 18 der in Fig. 2a gezeigten Vorrichtung 14 zeichnen sich dadurch aus, dass die zweite
Querschnittsfläche 27 jedes Kanals 18 größer ist als erste Querschnittsfläche 26 dieses Kanals 18. Dies betrifft sowohl den zentralen Kanal 18' als auch die
außermittigen Kanäle 18". Mit anderen Worten vergrößert sich die Querschnittsfläche der Kanäle 18 in Strömungsrichtung gesehen von ihren Einlassen 19 zu ihren
Auslässen 20. Fig. 2b zeigt die Vorrichtung 14 aus Fig. 2a im Querschnitt entlang der in Fig. 2a eingezeichneten Schnittebene Ilb-ilb. In Fig. 2b ist demnach ein Blick auf den
Eintrittsbereich 16 der Vorrichtung 14 dargestellt. Die bereits im Zusammenhang mit Fig. 2a beschriebenen Bereiche der Vorrichtung 14 sind in Fig. 2b mit entsprechenden Bezugszeichen versehen. In Fig. 2b ist erkennbar, dass die Vorrichtung 14 einen kreisförmigen Querschnitt aufweist. Die kreisförmige Fläche des Eintrittsbereiches 16 kann bei der in Fig. 2b beispielhaft dargestellten Vorrichtung 14 in Dichtbereiche 28 und in vier Einlaufbereiche 29 unterteilt werden, von denen jeder etwa einen Bereich von 90° abdeckt Die Dichtbereiche 28 sind zur abdichtenden Anlage des - in Fig. 2b nicht gezeigten - Dichtelements 24 bestimmt. In jedem der vier Einlaufbereiche 29 sind neunundzwanzig außermittige Kanäle 18" angeordnet, dessen Einlässe 19 erkennbar sind. In der Mitte des Eintrittsbereiches 16 liegt der zentrale Kanal 18'. Die Einlasse 19 der Kanäle 18 der in Fig. 2b dargestellten Vorrichtung 14 weisen ein bestimmtes Muster auf: Um den zentralen Kanal 18' herum sind die außermittigen Kanäle 18" kreisförmig auf fünf konzentrischen Ringen angeordnet. Der erste, innerste Ring weist acht Kanäle 18" auf (zwei pro Einlaufbereich 29). Der zweite Ring weist sechzehn Kanäle 18" auf (vier pro Einlaufbereich 29). Der dritte Ring weist vierundzwanzig Kanäle 18" auf (sechs pro Einlaufbereich 29). Der vierte Ring weist zweiunddreißig Kanäle 18" auf (acht pro Einlaufbereich 29) und der fünfte Ring weist schließlich sechsunddreißig Kanäle 18" auf (neun pro Einlaufbereich 29). Insgesamt sind also einhundertsiebzehn Kanäle 18 vorhanden.
Fig. 2c zeigt die Vorrichtung 14 aus Fig. 2a im Querschnitt entlang der in Fig. 2a eingezeichneten Schnittebene Iic-Iic. In Fig. 2c ist demnach ein Blick auf den
Austrittsbereich 17 der Vorrichtung 14 dargestellt. Die bereits im Zusammenhang mit Fig. 2a oder Fig. 2b beschriebenen Bereiche der Vorrichtung 14 sind in Fig. 2c mit entsprechenden Bezugszeichen versehen. Die Fläche des Austrittsbereiches 17 ist im Gegensatz zur Fläche des Eintrittsbereiches 16 nicht mehr in Dichtbereiche 28 und Einlaufbereiche 29 unterteilt, da dort erstens keine Fläche zur Anlage des
Dichtelements 24 benötigt wird und zweitens mehr Fläche für die in diesem Bereich vergrößerten Kanalquerschnitte benötigt wird. Daher sind die Kanäle 18 in der Ebene des Austrittsbereiches 17 nur noch durch sehr schmale Stege 30 voneinander getrennt. Auch im Austrittsbereich 17 sind die Kanäle 18 in vier Segmente eingeteilt, die jeweils etwa 90° der Fläche abdecken und punktsymmetrisch um den zentralen Kanal 18' herum verteilt sind.
In Fig. 3a ist eine zweite Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 14 zur Veränderung der Strahiform von fließfähigen Produkten im Querschnitt dargestellt Die bereits im Zusammenhang mit der ersten Ausgestaltung (Fig. 2a - Fig. 2c) der Vorrichtung 14 beschriebenen Bereiche sind in Fig. 3a mit entsprechenden
Bezugszeichen versehen. Der wesentliche Unterschied zwischen der ersten und der zweiten Ausgestaltung der Vorrichtung 14 liegt in einer unterschiedlichen Anordnung der Kanäle 18 und deren Ein- und Auslässe 19, 20. Die Unterschiede werden im Folgenden anhand von Fig. 3b und Fig. 3c verdeutlicht. Fig. 3b zeigt die Vorrichtung 14 aus Fig. 3a im Querschnitt entlang der in Fig. 3a eingezeichneten Schnittebene Illb-IIlb. In Fig. 3b ist demnach ein Blick auf den Eintrittsbereich 16 der Vorrichtung 14 dargestellt. Der wesentliche Unterschied zwischen der ersten und der zweiten Ausgestaltung der Vorrichtung 14 liegt darin, dass bei der in Fig. 3b gezeigten Vorrichtung 14 die Fläche des Eintrittsbereiches 16 in einen Dichtbereich 28' und in zwei Einlaufbereiche 29' unterteilt werden, von denen jeder etwa einen Bereich von 180° abdeckt. Der Dichtbereich 28' trennt die beiden Einlaufbereiche 29'. Auch bei der in Fig. 3b gezeigten Vorrichtung 14 weisen die Einlasse 19 der Kanäle 18 ein bestimmtes Muster auf: Um den zentralen Kanal 18' herum sind die außermittigen Kanäle 18" kreisförmig auf fünf konzentrischen Ringen angeordnet. Der erste, innerste Ring weist zehn Kanäle 18" auf (fünf pro
Einlaufbereich 29'). Der zweite Ring weist achtzehn Kanäle 18" auf (neun pro
Einlaufbereich 29'). Der dritte Ring weist vierundzwanzig Kanäle 18" auf (zwölf pro Einlaufbereich 29). Der vierte Ring weist dreißig Kanäle 18" auf (fünfzehn pro
Einlaufbereich 29') und der fünfte Ring weist schließlich sechsunddreißig Kanäle 18" auf (achtzehn pro Einlaufbereich 29). Insgesamt sind also einhundertneunzehn Kanäle 18 vorhanden. Fig. 3c zeigt die Vorrichtung aus Fig. 3a im Querschnitt entlang der in Fig. 3a eingezeichneten Schnittebene IIIc-OIc. In Fig. 3c äst demnach ein Blick auf den Austrittsbereich 17 der Vorrichtung 14 dargestellt. Der wesentliche Unterschied zwischen der ersten und der zweiten Ausgestaltung der Vorrichtung 14 liegt darin, dass bei der in Fig. 3c gezeigten Vorrichtung 14 die Kanäle 18 in zwei Segmente eingeteilt sind, die jeweils etwa 180° der Fläche abdecken und spiegelsymmetrisch zueinander angeordnet sind.
Bezugsze ich e niiste :
1: Fülldüse
2: Körper
3: Platte
4: Flansch
5: Vorsprung
6: Loch
7: Strahl
8: Mittelachse
9: Oberseite
10: Unterseite
11: Einlass
12: Auslass
13: Fase
14: Vorrichtung
15: Gehäuse
16: Eintrittsbereich
17: Austrittsbereich
18, 18', 18": Kanal
19: Einlass
20: Auslass
21: Flansch
22: Bohrung
23: Ventilstange
24: Dichtelement
25: Mittelachse
26: erste Querschnittsfläche
27: zweite Querschnittsfiäche 28, 28': Dichtbereich
29, 29': Einiaufbereich
30: Steg

Claims

Patentansprüche
Vorrichtung (14) zur Veränderung der Strahlform von fließfähigen Produkten, insbesondere von Nahrungsmitteln, umfassend:
- einen Eintrittsbereich (16) zum Eintritt der fließfähigen Produkte,
- einen Austrittsbereich (17) zum Austritt der fließfähigen Produkte, und
- mehrere Kanäle (18) zur Durchleitung der fließfähigen Produkte,
- wobei jeder Kanal (18) einen dem Eintrittsbereich (16) zugeordneten Einlass (19) und einen dem Austrittsbereich (17) zugeordneten Auslass (20) aufweist,
- wobei jeder Einlass (19) eines Kanals (18) eine erste Querschnittsfläche (26) aufweist, und
- wobei jeder Auslass (20) eines Kanals (18) eine zweite Querschnittsfläche (27) aufweist,
dadurch geken zeichnet, dass
die zweite Querschnittsfläche (27) wenigstens eines Kanals (18) größer ist als die erste Querschnittsfläche (26) dieses Kanals (18).
Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch geke nzeichnet, dass
sich die Querschnittsfläche (26, 27) wenigstens eines Kanals (18) in
Strömungsrichtung stetig und/oder monoton vergrößert
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Quotient aus der Summe der ersten Querschnittsflächen (26) aller Kanäle (18) und der Summe der zweiten Querschnittsflächen (27) aller Kanäle im Bereich zwischen 0,35 und 0,75 liegt. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Quotient aus der ersten Querschnittsfläche (26) und der zweiten
Querschnittsfläche (27) bei jedem Kanal (18) im Bereich zwischen 0,35 und 0,75 liegt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekenn eichnet, dass
die außermittigen Kanäle (18") einen Abstand zur Mittelachse (25) der
Vorrichtung (14) aufweisen und dass der Quotient aus der ersten
Querschnittsfläche (26) und der zweiten Querschnittsfläche (27) mit steigendem Abstand der außermittigen Kanäle (18") zur Mittelachse (25) der Vorrichtung (14) sinkt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Einlasse (19) und/oder die Auslässe (20) der außermittigen Kanäle (18") kreisförmig auf Ringen um die Mittelachse (25) der Vorrichtung (14) angeordnet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Quotienten aus der ersten Querschnittsfläche (26) und der zweiten
Querschnittsfläche (27) bei allen außermittigen Kanälen (18") desselben Ringes identisch sind.
Vorrichtung nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Quotienten aus der ersten Querschnittsfläche (26) und der zweiten
Querschnittsfläche (27) mit steigendem Abstand des Ringes zur Mittelachse (25) der Vorrichtung (14) sinken.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Einlasse (19) und/oder die Auslässe (20) der Kanäle (18) in einer Ebene angeordnet sind.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Einlasse (19) und/oder die Auslässe (20) der Kanäle (18) punktsymmetrisch oder achsensymmetrisch angeordnet sind.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Anzahl der Kanäle (18) wenigstens 50 beträgt und insbesondere im Bereich zwischen 100 und 150 liegt.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Kanäle (18) im Bereich ihrer Auslässe (20) durch Stege (30) voneinander getrennt sind, deren Dicke 0,3 mm oder weniger beträgt.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Mittelachsen der außermittigen Kanäle (18") gegenüber der Mittelachse (25) der Vorrichtung (14) um einen Neigungswinkel ( ) geneigt angeordnet sind.
14. Vorrichtung nach Anspruch 13,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Neigungswinkel ( ) im Bereich zwischen 1° und 6° liegt.
15. Vorrichtung nach Anspruch 13 oder 14, dadurch ekennzeichnet, dass
der Neigungswinkel (a) der außermittigen Kanäle (18") mit steigendem Abstand der Kanäle (18") zur Mittelachse (25) der Vorrichtung (14) ansteigt
Verwendung einer Vorrichtung (14) nach einem der Ansprüche 1 bis 15 zur Abfüllung von Nahrungsmitteln, insbesondere zur aseptischen Abfüllung von Nahrungsmitteln.
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