NL1029640C2

NL1029640C2 - Vulklep met een kleplichaam met een in hoofdzaak cilindrisch verdringingsdeel.

Info

Publication number: NL1029640C2
Application number: NL1029640A
Authority: NL
Inventors: Antonius Martinus Mari Wingens; Cornelis Pieter Kranenburg
Original assignee: Stork Food & Dairy Systems Bv
Priority date: 2005-03-04
Filing date: 2005-07-28
Publication date: 2006-09-06
Also published as: EP1698558B1; JP2006240745A; DE602006013535D1; EP1698558A3; EP1698558A2; US20060289078A1

Description

Korte aanduiding: Vulklep met een kleplichaam met een in hoofdzaak cilindrisch verdringingsdeel.

De uitvinding heeft betrekking op een vulklep voor het gedoseerd afgeven van een vloeibare mediumstroom waarin zich vaste deeltjes bevinden.

Uit de stand van de techniek zijn vele soorten vulkleppen 5 bekend. Deze omvatten veelal een klephuis met een op een mediumtoevoer aangesloten doorstromingskamer. In de doorstromings-kamer is een bedienbaar kleplichaam opgenomen voor het openen en sluiten van een aan de onderzijde voorziene uitlaatopening. Het kleplichaam ligt in de gesloten stand met een omtrekswanddeel 10 afdichtend aan tegen een in het klephuis voorziene zitting.

Bij een door aanvraagster momenteel gebruikte vulklep van dit type is hierbij aan de onderzijde van het klephuis een pijpstuk voorzien. Deze dient ertoe nadruppelen te voorkomen doordat na een afvulcyclus het medium door capillaire werking in het pijpstuk blijft 15 hangen.

Nadelig hierbij is echter dat bij waterige oplossingen, al dan niet met deeltjes erin, de capillaire werking onvoldoende is en er toch nadruppelen optreedt.

Daarnaast openbaart bijvoorbeeld EP-1 000 898 B een vulklep 20 waarmee dunne vloeibare producten kunnen worden afgevuld. Teneinde nadruppelen te voorkomen is hierbij het kleplichaam aan zijn ondereinde voorzien van een getrapt uiteinde met een naar beneden afnemende diameter.

Nadelig hierbij is dat bij het afvullen van waterige 25 oplossingen met deeltjes erin, de deeltjes klem kunnen komen te zitten en dat daardoor de vloeistof kan gaan spuiten en/of schuin weg kan gaan stralen.

Verder is uit US-A-3349973 een vulmachine voor het vullen van houders bekend. Deze bekende vulmachine omvat een reservoir dat via 30 een inlaatopening in verbinding staat met een doseerkamer. De doseer-kamer omvat een doseermechanisme met een zuiger-cilindersamenstel. De doseerkamer heeft een afvoeropening. Het samenstel is ingericht voor het openen en sluiten van de inlaatopening en afvoeropening, en omvat 1029640- - 2 - daartoe twee klepelementen die zodanig met elkaar zijn verbonden, dat 'in open stand van de invoeropening de afvoeropening is afgesloten en in open stand van de afvoeropening de invoeropening is afgesloten. Daarmee wordt beoogd lekkage vanuit het reservoir naar de doseerkamer 5 te voorkomen, wanneer de afvoeropening daarvan open is en de werking van de vulmachine onderbroken is. Bij een uitvoeringsvorm omvat de afvoeropening een afvoerkanaal met een zekere lengte dat in gesloten stand volledig is opgevuld met een verdringingsdeel van het sluit-element.

10 EP 0850 838 Al ontsluit een vulklep voor de gedoseerde afgifte van fluida, waarbij de afvoer is aangepast aan het type fluïdum. Bijvoorbeeld is voor een schuimvormend fluïdum een brede afvoermond met daarin opgesteld stroomreductiemiddelen en een reeks straalonder-brekende zeven voorzien. Deze uitvoeringsvorm is niet geschikt voor 15 het afvallen van houders met een deeltjes bevattende vloeibaar product. Voor een dichter en meer viskeus product wordt een sluitelement toegepast dat de productstreng afsnijdt bij het onderbreken van de toevoer.

De onderhavige uitvinding heeft tot doel de bovengenoemde 20 nadelen ten minste gedeeltelijk te ondervangen dan wel een bruikbaar alternatief te verschaffen. In het bijzonder heeft de uitvinding tot doel een betrouwbare vulklep te verschaffen die zich goed leent voor het gedoseerd afgeven van waterige oplossingen welke deeltjes bevatten, en waarbij nadruppelen verder geminimaliseerd is. Nog een 25 verder doel van de uitvinding is de schijnbaar onverenigbare subdoelen van het reduceren van de kans op het spuiten en/of (schuin) wegstralen tijdens afgifte van een vaste deeltjes omvattende vloeibare mediumstroom en van het verminderen van de kans op nadruppelen te bereiken.

30 Dit doel wordt bereikt door een vulklep volgens conclusie 1.

Hierbij omvat de vulklep een klephuis met een doorstromingskamer die een inlaat- en een uitlaatopening heeft. In de doorstromingskamer is een bedienbaar kleplichaam opgenomen voor het openen en sluiten van de uitlaatopening. Hiertoe zijn bedieningsmiddelen voorzien voor het 35 verplaatsen van het kleplichaam tussen een open en een gesloten stand. Het kleplichaam ligt in de gesloten stand met een omtreks-wanddeel afdichtend aan tegen een in het klephuis voorziene zitting. Het kleplichaam omvat aan zijn ondereinde een in hoofdzaak cilindrisch verdringingsdeel, terwijl het klephuis aan zijn 40 ondereinde een in hoofdzaak cilindrisch uitstroomkanaal met een 1029640- - 3 - minimale lengte van 12 mm begrenst dat aansluit op de doorstromings-kamer. Deze minimale lengte draagt bij aan het in de gewenste richting uit doen stromen van de mediumstroom. Het verdringingsdeel past nauwsluitend verplaatsbaar bijvoorbeeld schuifbaar in het 5 uitstroomkanaal, en is ingericht om in de gesloten stand het uitstroomkanaal voor ten minste driekwart van de lengte op te vullen. Aldus duwt het verdringingsdeel bij het verplaatsen van het klepli-chaam naar de gesloten stand het uitstroomkanaal als het ware voor ten minste driekwart leeg. Hierdoor wordt nadruppelen voorkomen, 10 waarbij de capillaire werking een ondergeschikte of geheel geen rol speelt en waarbij het verdringingsdeel een eenvoudige vorm kan bezitten. Uit testen is gebleken dat de vulklep zich zeer goed leent voor het gedoseerd afgeven van vloeibare mediumstromen waarin zich deeltjes bevinden, in het bijzonder vruchtensappen met vruchtvlees-15 deeltjes en/of fruitdelen. De fruitdelen mogen hierbij zelfs afmetingen van wel 9x9x9 mm hebben.

In een verdere uitvoeringsvorm is de verhouding van de lengte ten opzichte van de diameter van het uitstroomkanaal groter dan 1, meer in het bijzonder groter dan 1,5, met voordeel ongeveer 1,8-2,0. 20 Verrassenderwijs is gevonden dat hoewel in gesloten stand de afdichting van de uitstroomopening wordt bewerkstelligd door het omtrekswanddeel van het kleplichaam dat aanligt tegen de zitting van het klephuis, voor het minimaliseren van de kans op nadruppelen bij sluiten en voor het voorkomen van spatten tijdens doseren de lengte 25 van het uitstroomkanaal groter dient te zijn dan de diameter daarvan.

Dit geldt in het bijzonder bij een deeltjes omvattende vloeibare mediumstroom die onder druk wordt gedoseerd.

In een voordelige variant zijn de bedieningsmiddelen niet alleen ingericht voor het op en neer tussen de open en de gesloten 30 stand verplaatsen van het kleplichaam, maar zijn ze tevens ingericht voor het opleggen van een draaibeweging aan het kleplichaam in de gesloten stand. Hiermee kunnen deeltjes in de mediumstroom lossen. Te denken valt aan vezelachtige deeltjes zoals die voorkomen in vruchtensappen. Deze deeltjes kunnen klem komen te zitten tussen het 35 kleplichaam en het klephuis, en kunnen anders aanleiding zijn tot nadruppelen en dergelijke. De draaibeweging kan naast een doorgaande rotatie, ook een heen en weergaande rotatie om de lengteas van het kleplichaam omvatten.

Verdere uitvoeringsvormen zijn vastgelegd in de 40 onderconclusies.

1029640- - 4 -

De uitvinding heeft volgens een tweede aspect betrekking op het gebruik van de vulklep volgens de uitvinding zoals in conclusie 12 is gedefinieerd. De viscositeit van de vloeibare mediumstroom ligt met voordeel in het gebied van 1-100 mPas. Bij een viscositeit van 1 mPas 5 is de mediumstroom een dun vloeibaar product met een maximale kans op spetteren. Als de viscositeit groter is dan 100 mPas, is het product zo viskeus dat het capillair in een uitstroomkanaal blijft hangen.

De uitvinding heeft volgens een verder aspect betrekking op een vulinrichting voor het vullen van houders met een vloeibare 10 mediumstroom waarin zich deeltjes bevinden, welke inrichting een vulklep volgens de uitvinding omvat, waarbij de doorstromingskamer via de inlaatopening in verbinding staat met een druktoevoer voor het onder druk toevoerën van het medium aan de doorstromingskamer.

Volgens dit aspect van de uitvinding omvat de vulinrichting een 15 druktoevoer voor het onder druk toevoeren van de mediumstroom zoals vezelhoudend vruchtensap, vanuit een reservoir aan de doorstromingskamer. Bij een verdere voorkeursuitvoeringsvorm blijft de toevoer zowel in de gesloten alsook in de open stand van het kleplichaam in open stromingsverbinding staan met de 20 doorstromingskamer. Er is dan derhalve geen tweede kleplichaam in de vulklep aanwezig voor het periodiek afsluiten en vrijgeven van de inlaatopening. De vulinrichting kan nu worden gebruikt bij het volume- of gewichtsdoseren waarbij het af te vullen medium in de doorstromingskamer continu onder druk staat.

25 De uitvinding zal nader worden toegelicht aan de hand van de bijgaande tekening, waarin:

Fig. 1 een aanzicht is in doorsnede van een eerste uitvoeringsvorm van een vulklep volgens de uitvinding;

Fig. 2 een aanzicht is overeenkomstig fig. 1 van een tweede 30 uitvoeringsvorm;

Fig. 3 een deelaanzicht is van het ondereinde van een variant van de vulklep,- en

Fig. 4 een deelaanzicht is overeenkomstig fig. 3 van een verdere variant.

35 In fig. 1 is de gehele vulklep aangeduid met het verwijzings- cijfer 1. De vulklep 1 omvat een uit meerdere delen opgebouwd klep-huis 2. De wanddelen van het klephuis 2 begrenzen een doorstromingskamer 3. In de doorstromingskamer 3 bevindt zich een langwerpig kleplichaam 4 dat middels bedieningsmiddelen 5 op en neer 40 kan worden bewogen ten opzichte van het klephuis 2 tussen een open en 1029640-_ - 5 - een gesloten stand. In fig. 1 is de gesloten stand getoond, waarbij een onder in de doorstromingskamer 3 voorziene uit laat opening 7 door het kleplichaam 4 is afgedicht. De doorstromingskamer 3 is verder voorzien van een in fig. 1 niet-zichtbare inlaatopening die aansluit 5 op een niet-zichtbare druktoevoer voor het onder druk toevoeren van een vloeistof met deeltjes uit een eveneens niet-weergegeven vloeistofreservoir aan de doorstromingskamer 3.

Het kleplichaam 4 omvat een steelvormig aanvangsdeel 4a dat overgaat in een verdikt middendeel 4b dat op zijn beurt overgaat in 10 een cilindrisch verdringingsdeel 4c.

Het klephuis 2 begrenst aan zijn ondereinde een cilindrisch uitstroomkanaal 10 dat aan de bovenzijde aansluit op de doorstromingskamer 3 en dat aan de onderzijde de uitlaatopening 7 vormt.

Het verdringingsdeel 4c past nauwsluitend schuifbaar in het 15 uitstroomkanaal 10, waarbij de lengte van het verdringingsdeel 4c in hoofdzaak overeenkomt met de lengte van het uitstroomkanaal 10. Dit zorgt ervoor dat in de gesloten stand het verdringingsdeel 4c het uitstroomkanaal 10 volledig opvult.

Tussen het middendeel 4b en het verdringingsdeel 4c bevindt 20 zich een zich een in hoofdzaak in radiale richting uitstrekkend omtrekswanddeel 12 dat in de gesloten stand van het kleplichaam 4 in axiale richting afdichtend aanligt tegen een zitting 13 die zich in het klephuis 2 bevindt ter plaatse van de overgang van de doorstromingskamer 3 naar het uitstroomkanaal 10.

25 Het uitstroomkanaal 10 heeft een lengte die groter is dan 12 mm. Verder is de verhouding van de lengte ten opzichte van de diameter van het uitstroomkanaal 10 hier groter dan 1. Deze minimale lengte en minimum verhouding tussen de lengte en de diameter van het uitstroomkanaal 10 geven de vloeistof een gewenste uitstroomrichting 30 mee in de open stand van het kleplichaam 4, terwijl tevens spatten wordt voorkomen, terwijl in gesloten stand nadruppelen wordt verhinderd.

Indien tijdens bedrijf het kleplichaam 4 zich in de open stand bevindt, dat wil zeggen waarbij het verdringingsdeel 4c zich op enige 35 afstand boven het uitstroomkanaal 10 bevindt, zal medium het klephuis 2 aan de onderzijde via de uitlaatopening 7 verlaten. Zodra een gewenste dosis medium aldus via de uitlaatopening 7 de vulklep 1 heeft verlaten, zullen de bedieningsmiddelen 5 het kleplichaam 4 naar beneden doen bewegen. Hierbij wordt het uitstroomkanaal 10 leeg-40 gedrukt door het verdringingsdeel 4c van het kleplichaam 4. Aan het 1029640' - 6 - het einde van de neerwaartse slag van het kleplichaam 4 komt het genoemde omtrekswanddeel 12 tenminste gedeeltelijk in radiale richting afdichtend aan te liggen tegen de zitting 13, terwijl tevens de situatie bereikt is waarin het verdringingsdeel 4c het 5 uitstroomkanaal 10 volledig heeft leeggedrukt.

De bedieningsmiddelen 5 zijn niet alleen ingericht om het kleplichaam 4 op en neer te kunnen bewegen, maar zijn tevens in staat om het kleplichaam 4 te doen verdraaien ten opzichte van het klephuis 2. Door het kleplichaam 4 in de gesloten stand via een geschikte 10 aandrijving van de bedieningsmiddelen 5 te laten ronddraaien of een draaibeweging te laten maken, zullen eventuele deeltjes die zich in de mediumstroom bevonden en die tijdens het sluiten klem zijn komen te zitten tussen het kleplichaam 4 en het klephuis 2 alsnog lossen, en aldus niet in de weg staan aan een goede afdichting van het 15 kleplichaam 4 in het klephuis 2, dan wel aanleiding geven tot nadruppelen en dergelijke.

In fig. 2 is een variant getoond waarbij gelijke onderdelen zijn aangeduid met dezelfde verwijzingscijfers. Een belangrijk verschil is dat het verdringingsdeel 21 hier minder lang is 20 uitgevoerd dan het uitstroomkanaal 22. Ook in fig. 2 is de gesloten stand getoond, waarin er als gevolg van het lengteverschil nog een minimale vrije ruimte over is in het uitstroomkanaal 22 aan de onderzijde van het verdringingsdeel 21. Het uiteinde van het verdringingsdeel 21 is hierbij kegelvormig uitgevoerd. De lengte-25 verschillen zijn zodanig dat het verdringingsdeel 21 het uitstroomkanaal 22 voor ten minste driekwart van de lengte opvult. Verder is ook hier de lengte van het uitstroomkanaal 22 minimaal 12 mm, in het bijzonder ca. 18 mm, terwijl de diameter van de uitlaatopening 7 weer zodanig gekozen is dat de verhouding van de lengte ten opzichte van 30 de diameter van het uitstroomkanaal 22 groter is dan 1. In het bijzonder bedraagt deze verhouding in fig. 2 ongeveer 1,4. De lengte van de minimale ruimte die vrij blijft aan de onderzijde van het uitstroomkanaal 22 ligt hier tussen de 0 en 5 mm, meer in het bijzonder bedraagt deze hier ca. 3 mm.

35 Verder is in fig. 2 een druktoevoer 25 weergegeven die met een uiteinde aansluit op een inlaatopening 26 van de doorstromingskamer 3, en die in elke stand van het kleplichaam 4 in open stromings-verbinding blijft staan met de doorstromingskamer 3. Het andere uiteinde staat in verbinding met een niet-weergegeven reservoir.

1029640-_ - 7 -

Tot slot is nog van belang dat bij de variant in fig. 2 het middendeel 4b van het kleplichaam 4 voorzien is van geleidingsvinnen 28. Deze dienen ertoe het kleplichaam 4 in de doorstromingskamer 3 te centreren.

5 Fig. 3 toont een verdere variant van het ondereinde van de vulklep ter plaatse van het verdringingsdeel. Hierbij is een steelvormig kleplichaam 30 voorzien dat met zijn ondereinde een cilindrisch verdringingsdeel vormt. Verder is een klephuis 31 voorzien dat aan zijn ondereinde een cilindrisch uitstroomkanaal 32 10 begrenst. Het uitstroomkanaal 32 wordt aan de onderzijde begrensd door een in radiale richting naar binnen toe uitstekend wanddeel 34 van het klephuis 31 dat hier een zitting vormt waartegen het ondereinde 35 van het kleplichaam 30 in de gesloten stand afdichtend aan komt te liggen. Aldus is eveneens een vulklep verschaft waarbij 15 het verdringingsdeel van het kleplichaam 30 nauwsluitend schuifbaar in het uitstroomkanaal 32 past teneinde dit in de gesloten stand voor ten minste driekwart op te vullen.

Fig. 4 toont hiervan een verdere variant waarbij het kleplichaam 30 aan zijn ondereinde nog voorzien is van een verjongd eind-20 deel 36 dat zich in de gesloten stand tot voorbij de onderzijde van het klephuis uitstrekt. Dit zorgt er met voordeel voor dat er geen vrije ruimte meer over is aan het ondereinde van het uitstroomkanaal zodat deze tijdens een sluitbeweging volledig wordt leeggedrukt.

Naast de getoonde uitvoeringsvormen zijn vele varianten 25 mogelijk. Zo kunnen de diverse onderdelen van de vulklep andersvormig worden uitgevoerd en/of met andere onderlinge verhoudingen geconstrueerd worden.

Aldus is een vulklep verschaft die in een open stand een nauwkeurig doseerbare zeer stabiele gerichte mediumstroom kan 30 afgeven, terwijl in de gesloten stand nadruppelen efficiënt wordt voorkomen. De vulklep is met voordeel eenvoudig van constructie en goedkoop te vervaardigen. Tot slot is de vulklep door zijn eenvoudige vormgeving goed te reinigen.

1029640'

Claims

1. Vulklep (1) voor het gedoseerd afgeven van een vloeibare mediumstroom waarin zich deeltjes bevinden, omvattende: een klephuis (2; 31) met een doorstromingskamer (3) die een inlaat- (26) en een uitlaatopening (7) heeft; 5. een in de doorstromingskamer (3) opgenomen bedieribaar kleplichaam (4; 30) voor het openen en sluiten van de uitlaatopening; bedieningsmiddelen (5) voor het verplaatsen van het kleplichaam tussen een open en een gesloten stand; waarbij het kleplichaam (4; 30) in de gesloten stand met een wanddeel 10 (12; 35) afdichtend aanligt tegen een in het klephuis (2; 31) voorziene zitting (13), waarbij het kleplichaam (4) aan zijn ondereinde een in hoofdzaak cilindrisch verdringingsdeel (4c) omvat, en dat het klephuis (2, 31) aan zijn 15 ondereinde een in hoofdzaak cilindrisch uitstroomkanaal (10; 32) met een lengte van ten minste 12 mm begrenst dat aansluit op de doorstromingskamer (3) , waarbij het verdringingsdeel (4c) nauwsluitend schuifbaar in het uitstroomkanaal (10; 32) past, zodanig dat in de gesloten stand het 20 verdringingsdeel (4c) het uitstroomkanaal (12;32) voor ten minste driekwart van de lengte opvult.

2. Vulklep volgens conclusie 1, waarbij de verhouding van de lengte ten opzichte van de diameter van het uitstroomkanaal (10,- 32) groter 25 is dan 1.

3. Vulklep volgens conclusie 2, waarbij de verhouding van de lengte ten opzichte van de diameter van het uitstroomkanaal (10; 32) groter is dan 1,5. 30

4. Vulklep volgens één van de voorgaande conclusies, waarbij het kleplichaam (4; 30) in de gesloten stand afdichtend aanligt tegen de in het klephuis (2; 31) voorziene zitting (13; 34).

5. Vulklep volgens één van de voorgaande conclusies, waarbij de bedieningsmiddelen (5) tevens zijn ingericht voor het opleggen van een draaibeweging aan het kleplichaam (4; 30) in de gesloten stand. 1029640- i ______ - 9 -

6. Vulklep volgens één van de voorgaande conclusies, waarbij de klepzitting (34) voorzien is in een ondergelegen deel van het uitstroomkanaal (32). 5

7. Vulklep volgens één van de voorgaande conclusies 1-5, waarbij de klepzitting (13) voorzien is aan de bovenzijde van het uitstroomkanaal (10) ·

8. Vulklep volgens één van de voorgaande conclusies, waarbij het uitstroomkanaal (10; 32) maximaal 5 mm langer is uitgevoerd dan het verdringingsdeel (4c).

9. Vulklep volgens één van de voorgaande conclusies, waarbij in de 15 gesloten stand het verdringingsdeel (4c) het uitstroomkanaal (10; 32) in hoofdzaak volledig opvult.

10. Gebruik van een vulklep (1) volgens één van de voorgaande conclusies voor het gedoseerd afgeven van een vloeibare mediumstroom 20 waarin zich deeltjes bevinden, in het bijzonder vruchtensap met vruchtvleesdeeltjes en/of fruitdelen.

11. Vulinrichting voor het vullen van houders met een vloeibare mediumstroom waarin zich deeltjes bevinden, welke inrichting een 25 vulklep (1) volgens een van de voorgaande conclusies 1-9 omvat, waarbij de doorstromingskamer (3) via de inlaatopening (26) in verbinding staat met een druktoevoer (25) voor het onder druk toevoeren van het medium aan de doorstromingskamer (3) .

12. Vulinrichting volgens conclusie 11, waarbij de druktoevoer (25) zowel in de gesloten alsook in de open stand van het kleplichaam (4; 30) in open stromingsverbinding staat met de doorstromingskamer (3) . 1029640-