NO309338B1 - Doseringsventil - Google Patents

Description

Oppfinnelsen vedrører en doseringsventil som angitt i krav 1 's innledning. Oppfinnelsen er utviklet i forbindelse med automatiske fyllemaskiner for væskebeholdere og en hensikt med oppfinnelsen er å tilveiebringe en doseringsventil som muliggjør visuell og/eller elektrisk detektering av en dårlig pakning i et sterilt ventilmiljø.

Det er kjent flere doseringsinnretninger for flytende eller halwiskøse produkter for bruk i automatiske fyllemaskiner. Disse ventiler tjener til å muliggjøre at en bestemt produktmengde kan strømme fra et produkt-tilførselsforråd og inn i en beholder.

En ventil som er vanlig brukt i automatiske fyllemaskiner er en stempel ventil. En stempelventil innbefatter typiske et avlangt sylindrisk hus med et utløp ved husets bunnende. Et innløp i husets side over utløpet muliggjør at produktet kan strømme inn i huset. Et ventilsete danner skillet mellom innløpet og utløpet. En plugg ligger an mot ventilsetets utløpsside. Pluggen er festet til en stang som går koaksialt med huset, i fra pluggen og til en pneumatisk stangdrift som er anordnet på toppen av huset. Når stangdriften presser stangen nedover vil pluggen frigjøres fra ventilsetet og muliggjøre at produktet kan strømme fra innløpet til utløpet. Denne nedre stilling holdes helt til den ønskede produktmengde har strømmet gjennom ventilen. Da vil stangdriften trekke stangen oppover og presse pluggen mot ventilsetet. Derved hindres produktet i å strømme gjennom utløpet helt til en ny beholder er kommet på plass for fylling.

Hylle-levetiden til væske-produkter såsom melk eller juice er direkte relatert til den mengde av kontaminanter som tillates å få kontakt med produktet før det forsegles i det sterile miljø i en beholder. Jo større kontaminantmengden er, desto kortere er hylleleve-tiden. Det er derfor ønskelig å ha et forseglet aseptisk miljø for produktet når det går gjennom en ventil. Det er også ønskelig å holde en avtetting mellom det flytende produkt og resten av ventilens mekaniske deler for derved å unngå tilsmussing av ventilen eller korrosjon av dens komponenter.

Fremstillerne av stempeltype-doseringsventiler har forsøkt å løse disse problemer ved å anordne en fleksibel membran rundt stangen og mot husets innervegg over innløpet, for derved å avtette ventilens mekaniske del, herunder også den pneumatiske stangdrift,

relativt produktets strømningsbane. Membranen er en effektiv avtetting så lenge den er intakt, men fordi membranen kontinuerlig strekkes som følge av bevegelsen til stangen og produktets trykk vil membranmaterialet ha en tendens til utmatting. Dette medfører det ytterligere problem at det er ønskelig å kunne detektere et brudd i membran-tetningen. For tiden er den eneste mulighet for slik detektering å stenge fyllemaskinen

og demontere ventilen. Maskin-stopptid og maskinteknikker-arbeide øker kostnadene til sluttproduktet.

Ifølge oppfinnelsen foreslås det en doseringsventil som angitt i krav 1. Ytterligere trekk ved den nye doseringsventil er angitt i de uselvstendige patentkrav.

Det foreslås således en doseringsventil som vil kunne eliminere mange av de kjente problemer derved at det tilveiebringes et hermetisk avtettet kammer bak membranen som skiller ventilens aseptiske del fra ventilens mekaniske del. En ekstern vakuumkilde kan være tilknyttet en åpning i kammeret for derved å holde et konstant negativt trykk i kammeret. Et hvert brudd i membranen vil detekteres med en trykk- eller kontaktføler anordnet i det avtettede kammer. I en utførelsesform kan visuell inspisering med hensyn til tilstedeværelsen av væske-produktet i det avtettede kammer foretas gjennom et vindu i doseringsventilens hus nær membranen og det avtettede kammer.

På tegningene viser

Fig. 1 et sprengriss av en doseringsventil,

fig. 2 viser et gjennomskåret perspektivriss av doseringsventilen i fig. 1,

fig. 3 viser et perspektivriss av glasshylsen i fig. 1, og

fig. 4 viser et sideriss av glasshylsen i fig. 1.

Fig. 1 viser en stempel-doseringsventil 20 med komponenter som muliggjør visuell og elektrisk detektering av en dårlig pakning. Ventilhuset består av en nedre ventilhusdel 22 og en øvre ventilhusdel 24. Den nedre ventilhusdel 22 har et i hovedsaken sylindrisk innerrom (ikke vist). Det nedre ventilhus 22 er tilordnet et innløp 26 som munner gjennom en sidevegg 28 i den nedre ventilhusdel. Innløpet 26 kan tilknyttes et produkt-reservoar (ikke vist i fig. 1). Den nedre ventilhusdel 22 har også et sirkulært utløp 30 ved en ende av den nedre ventilhusdel 22. Et sirkulært ventilsete (ikke vist i fig. 1) er utformet på innerflaten til sideveggen 28 i den nedre ventilhusdel 22, mellom innløpet 26 og utløpet 30.

I den andre enden av den nedre ventilhusdel 22 er det en forbindelsessylinder 32 for tilknytning av den nedre ventilhusdel 22 til den øvre ventilhusdel 24. Et par observa-sjonsåpninger 34 (bare én er vist) er skåret ut i sylinderens 32 sidevegg og på enden av forbindelsessylinderen 32 er det utformet en flens 36. En sylindrisk og transparent hylse 38, eksempelvis av herdet glass, er innpasset konsentrisk i forbindelsessylinderen 32. En O-ring 39 sitter i et spor (ikke vist i fig. 1) i enden av den transparente hylse 38.

Den øvre ventilhusdel 24 har en forbindelsesleppe 40 i den ene enden, hvilken leppe er komplementær med forbindelsessylinderen 32 på den nedre ventilhusdel 22. Rundt forbindelsesleppen 40 strekker det seg en flens 42. Denne forbindelsesleppe 40 har i hovedsaken samme ytterdiameter som den transparente hylse 38, slik at den kan gli inn i forbindelsessylinderen 32 for tettende samvirke med den transparente hylse 38 ved hjelp av O-ringen 39. Den øvre ventilhusdel 24 er forbundet med den nedre ventilhusdel ved hjelp av en klemme 44 som griper om flensene 36 og 42.

På den andre enden av den øvre ventilhusdel 24 er det utformet en monteringsblokk 46 hvorpå det er montert en pneumatisk stangdrift 48. En boring (ikke vist i fig. 1) er utformet i den øvre ventilhusdel 24 i aksial flukt med stangdriften 48 og ventilsetet (ikke vist i fig. 1) i den nedre ventilhusdel 22.

Åpning og lukking av ventilen 20 skjer ved kontakt henholdsvis løfting av plugghetten 50 og pluggringen 52 relativt utløpssiden til det i fig. 1 ikke viste ventilsete. Plugghetten 50 er ved hjelp av en ventilspindel 54 forbundet med en stang 56 som i sin tur er forbundet med stangdriften 48. Pluggringen 52 gripes mellom plugghetten 50 og en flens 57 på ventilspindelen 54. Et plungerstempel 58 er forbundet med ventilspindelen 54 for bevegelse sammen med ventilspindelen 54 og stangen 56. Plungerstempelet 58 er eksempelvis av rustfritt stål og er glidbart innfestet med en bøssing 59, eksempelvis av plast, i boringen i den øvre ventilhusdel 24, slik at plungerstempelet 58 og stangen 56 kan gli aksialt i boringen. En tetningsring 60 som har tetningskontakt med plungerstempelet 58, er også montert i boringen. En skrue 62 er ført inn gjennom sideveggen i den øvre ventilhusdel 24 og har glidesamvirke med et spor 64 i plungerstempelet 58 slik at stangens 56 aksiale bevegelsesmulighet derved begrenses og stangen hindres i å rotere.

En fleksibel sirkulær membran 66 ligger med sin indre kant mellom en øvre flens 68 på ventilspindelen 54 og plungerstempelet 58. Membranen 66 er også sikret ved sin ytre kant mellom den transparente hylse 38 og en rygg som er utformet på innsiden av sideveggen 28 nær innløpet 26. Membranen 56 er f.eks. av en FTA-godkjent silikon-elastomer med en nomex polymid-vevnad med et trådtall på 62 x 58 tråder/tomme og en strekkstyrke på 145 x 135 pund/tomme.

Fig. 2 viser et gjennomskåret perspektivriss av doseringsventilen 20 og viser delenes stilling i montert tilstand. Man kan se det indre av den nedre ventilhusdel 22 og den øvre ventilhusdel 24 med ventilsetet 70 og ryggen 72 som er beregnet for samvirke med membranens 66 ytterkant.

Innerrommet i den øvre og nedre ventilhusdel 22,24 deles av membranen 66. Membranen 66 avtetter den aseptiske produktbane (indikert med pilen 74) fra kammeret 76 rundt plungerstempelet 58. Kammeret 76 er hermetisk avtettet og begrenses i den nedre enden av membranen 66, i den øvre enden av tetningsringen 60, og av den transparente hylse 38 og innerveggen 78 og boringen 80 i den øvre ventilhusdel 24.

En boring 82 i den indre vegg 78 går parallelt med boringen 80 og har fluidum-forbindelse med kammeret 76. En vakuumledning 84 er forbundet med boringen 82 gjennom et hull 85 i den øvre ventilhusdel 24. Denne vakuumledning 24 er forbundet med en ikke vist vakuumkilde som opprettholder et negativt trykk på eksempelvis 80% av atmosfæretrykket i kammeret 76. En adaptor 86 holder en trykk- eller kontaktføler 88 i et annet hull 89 i den øvre ventilhusdel 24 inn mot boringen 82. Denne føler 88 er elektrisk forbundet med en overvåkingskrets som detekterer en hver trykkstigning i kammeret 76 eller, dersom det benyttes en kontaktføler, detekterer tilstedeværelsen av væske som trekkes inn i kammeret 76 som følge av undertrykket. En slik stigning i trykket eller væsketrykket vil indikere et brudd i membranen 66. Alternativt kan det ved 88 benyttes en kontaktføler og/eller en yttertrykkføler på utsiden av doseringsventilen.

Som vist vil en nedadrettet aksial bevegelse (pilen 90) av stangen 56, plungerstempelet 58 og ventilspindelen 54 bevirke at pluggringen 52 løfter seg fra ventilsetet 70. Membranen 66 er fleksibel slik at den kan følge bevegelsen til ventilspindelen 54 og plungerstempelet 58. En lukking av ventilen med oppadrettet kraft fra stangdriften 48 understøttes på egnet måte av det negative trykk i kammeret 76 bak membranen 66, hvilket negative trykk bevirker en ekstra oppadrettet kraft på membranen 66.

Kammeret 76 og membranen 66 kan også inspiseres visuelt gjennom den transparente hylse 38. Tilstedeværelsen av produkt i kammeret 76 gir en visuell indikasjon på et brudd i membranen 66.

Fig. 3 og 4 viser den transparente hylse 38 mer detaljert. Som vist i fig. 4 har den ende av den transparente hylse 38 som er beregnet for tetningskontakt med membranen 66 en konsentrisk indre flens 100 som strekker seg ned under den ytre kant 102. Den enden av den transparente hylse 38 som er beregnet for tetningskontakt med forbindelsesleppen 40 i den øvre ventilhusdel 24 har et konsentrisk spor 104 med en indre kant 106 og en ytre kant 108. O-ringen 49 (vist i fig. log 2) sitter delvis i dette spor 104.

Claims (4)

1. Doseringsventil innbefattende et hus (22) med et innløp (26) og et utløp (30) som danner en bane hvor et produkt går inn i og går ut av huset (22), en ventil (52,70) med et ventillegeme (52) i huset (22) mellom innløpet (26) og utløpet (30), en drivinnretning (48), et stanglegeme (54,56) mellom drivinnretningen (48) og ventillegemet (22) for åpning og lukking av ventilen (52,70) ved aktivering av drivinnretningen (48), og en fleksibel membran (66) i huset (22) som skiller produktbanen fra drivinnretningen (48), hvilken membran (66) er forbundet med stanglegemet (54) og flekser ved en langs-gående bevegelse av stanglegemet (54), karakterisert ved at membranen (66) danner en vegg i et hosliggende avtettet kammer (76) rundt stanglegemet (54,56), og ved midler (34;88) for detektering av tilstandsendringer i nevnte kammer (76) som følge av membransvikt.

2. Doseringsventil ifølge krav 1, karakterisert ved at detekteringsmidlene innbefatter et observasjonsvindu (34) i en vegg i det nevnte kammer (76).

3. Doseringsventil ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at detekteringsmidlene innbefatter en trykkføler (88).

4. Doseringsventil ifølge et av de foregående krav, karakterisert ved at det nevnte kammer (76) dannes av en sylindrisk transparent hylse (38) som er innlagt i huset (22).