WO2007118676A1

WO2007118676A1 - Dosiervorrichtung

Info

Publication number: WO2007118676A1
Application number: PCT/EP2007/003266
Authority: WO
Inventors: Hans-Peter Wild; Wolfgang Tilz
Original assignee: Indag Gesellschaft für Industriebedarf mbH & Co. Betriebs KG
Priority date: 2006-04-12
Filing date: 2007-04-12
Publication date: 2007-10-25
Also published as: RU2008139870A; MX2008013178A; CA2583968A1; CA2648161A1; EP2005122A1; RU2395790C2; US20100025426A1; RU2007113477A; ZA200808543B; JP2009533659A; CN101427111A

Abstract

Es wird eine Vorrichtung (1) und ein Verfahren zum dosierten Entnehmen einer Produktmenge aus einem produktführenden Hohlraum (2, 2a), insbesondere einer Leitung beschrieben. Die Vorrichtung enthält einen Ventilkörper (5), der eine Auslassöffnung (4) im Hohlraum (2a) verschließt, und eine Dosierkammer (9). Um eine derartige Vorrichtung für ein steriles Entnehmen einer Produktmenge auszubilden, wird vorgeschlagen, die Dosierkammer (9) in Strömungsrichtung an die Auslassöffnung (4) anschließend anzuordnen und mit einer eigenen Entnahmeöffnung (10) zu versehen, sowie der Dosierkammer (9) einen koaxial zum Ventilkörper (5) bewegbaren Ausstoßkolben (14) zuzuordnen.

Description

Dosiervorrichtung

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung und ein Verfahren zum dosierten Entnehmen einer Produktmenge aus einem produktführenden Hohlraum der in den Oberbegriffen der Ansprüche 1 und 17 beschriebenen Art.

Eine Vorrichtung und ein Verfahren dieser Art sind aus der DE 19801 405 bekannt. Die bekannte Vorrichtung dient zum Entnehmen einer im Hinblick auf ihr Volumen definierten Produktmenge aus einer produktführenden Leitung. Die Vorrichtung weist eine Auslassöffnung in der produktführenden Leitung auf, die durch ein Ventil verschließbar ist. Die Vorrichtung enthält weiterhin eine Dosierkammer in Form einer Volumenlanze, in deren Innerem ein Verdrängerkolben angeordnet ist. Die Volumenlanze ist von einer der Auslassöffnung gegenüberliegenden Stelle des produktführenden Hohlraums durch diesen hindurch in die Auslassöffnung bewegbar. Beim Verschieben durch den Hohlraum füllt sich die Volumenlanze mit der vorbestimmten Produktmenge. Die Volumenlanze dichtet beim Eintritt in die Auslassöffnung die Auslassöffnung ab, so dass nach dem öffnen des Auslassventils die vorbestimmte Produktmenge durch den Verdrängerkolben aus der Volumenlanze in ein Entnahmegefäß herausgedrückt wird. Anschließend zieht sich die Volumenlanze wieder zurück und das Auslassventil wird geschlossen solange die Volumenlanze noch die Auslassöffnung abdichtet. Dann bewegt sich die Volumenlanze und der Verdrängerkolben wieder in die Ausgangsposition. Nachteilig an dieser bekannten Konstruktion ist die Tatsache, dass mit einer Volumenlanze ein aseptisches Arbeiten nicht und eine Sterilisierung der Entnahmevorrichtung nur sehr eingeschränkt möglich ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung und ein Verfahren zum dosierten Entnehmen einer Produktmenge aus einem produktführenden Hohlraum bereitzustellen, wobei eine Sterilisierung möglich und erleichtert ist.

Die Aufgabe wird durch die in den Ansprüchen 1 oder 17 beschriebenen Merkmale gelöst.

Durch die erfindungsgemäße Anordnung der Dosierkammer stromabwärts der Auslassöffnung, wobei die Auslassöffnung durch den Ventilkörper verschlossen wird und die Dosierkammer eine eigene Entnahmeöffnung aufweist, wird die Dosierkammer vom produktfüh- renden Hohlraum isoliert und kann nach dem Ausstoß der dosierten Produktmenge problemlos sterilisiert werden. Die koaxiale Anordnung von Ventilkörper und Ausstoßkolben führt zu einer kompakten und leicht zu sterilisierenden Bauart.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Schnittdarstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer ersten Stellung,

Fig. 2 die Vorrichtung nach Fig. 1 bei Beginn eines Entnahmevorgangs,

Fig. 3 die Vorrichtung nach Fig. 1 gegen Ende eines Entnahmevorgangs,

Fig. 4 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in sche- matischer Schnittdarstellung beim Befüllen der Dosierkammer,

Fig. 5 die Vorrichtung nach Fig. 4 nach dem Befüllen der Dosierkammer, und

Fig. 6 die Vorrichtung nach Fig. 4 nach dem Ausstoß der dosierten Produktmenge.

Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung 1 zum dosierten Entnehmen einer volumenmäßig bestimmten Produktmenge aus einem Hohlraum 2, der im dargestellten Ausführungsbeispiel eine produktführende Leitung ist. Im Hohlraum 2 befindet sich oder fließt ein fließfähiges Produkt, wie beispielsweise eine Flüssigkeit, eine Flüssigkeit mit Feststoffen, und insbesondere ein Lebensmittel, wie beispielsweise eine Fruchtzubereitung oder dgl. Die Vorrichtung 1 ist besonders geeignet für die Entnahme von Proben, beispielsweise um eine Belastung mit Mikroorganismen festzustellen, kann jedoch auch für andere Zwecke eingesetzt werden.

Die Vorrichtung 1 enthält einen produktführenden Hohlraum 2a, der zweckmäßigerweise als Teil des größeren produktführenden Hohlraums 2 ausgebildet ist. Im dargestellten Ausfüh- rungsbeispiel wird der Hohlraum 2a von einem Rohrstutzen 3a umschlossen, der in eine den Hohlraum 2 enthaltende Leitung 3 eingeflanscht werden kann, die vom Produkt in Fließrichtung F durchflössen wird. Durch die Wandung des Rohrstutzens 3a erstreckt sich quer zur Fließrichtung F eine Auslassöffnung 4, die von einem Ventilsitz 4a umgeben ist. Der Ventilsitz 4a ist durch einen Ventilkörper 5 verschließbar. Im dargestellten Ausführungsbeispiel weist der Ventilsitz 4a in Richtung auf den Hohlraum 2a, wobei sich der Ventilkörper 5 im Hohlraum 2a befindet und bewegt. Zu diesem Zweck ist der Ventilkörper 5 mit einer Ventilspindel 6 verbunden, die sich durch eine abgedichtete Öffnung 7 an der der Auslassöffnung 4 gegenüberliegenden Wandung des Rohrstutzens 3a erstreckt und mit Hilfe eines Antriebs 8 in Richtung des Doppelpfeiles A quer zur Fließrichtung F bewegbar ist.

Außerhalb des Hohlraums 2a schließt sich an die Auslassöffnung 4 eine Dosierkammer 9 an. Die Dosierkammer 9 weist ein vorbestimmtes Volumen auf, das dem zu entnehmenden Volumen der Produktmenge oder einem ganzzahligen Bruchteil davon entspricht. Die Dosierkammer 9 ist bevorzugt zylindrisch ausgebildet und weist einen Innendurchmesser auf, der im Wesentlichen dem Durchmesser der Auslassöffnung 4 entspricht. An der der Auslassöffnung 4 abgewandten Stirnseite der Dosierkammer 9 befindet sich eine Entnahmeöffnung 10. Die Entnahmeöffnung 10 weist bevorzugt ebenfalls einen Durchmesser auf, der dem Durchmesser der Dosierkammer 9 und dem Durchmesser der Auslassöffnung 4 entspricht. Die Auslassöffnung 4, die Dosierkammer 9 und die Entnahmeöffnung 10 sind fluchtend miteinander ausgerichtet. Die Entnahmeöffnung 10 kann entweder durch eine eigene Schließeinrichtung, wie beispielsweise ein Ventil, einen Schieber oder, wie nachfolgend noch näher erläutert, durch einen Verschluss 11 eines Entnahmebehälters 12 verschlossen werden.

Der Entnahmeöffnung 10 ist eine Andockeinrichtung 13 für den Entnahmebehälter 12 zugeordnet, mit dem dieser fluiddicht an der Entnahmeöffnung 10 befestigt werden kann. Die Andockeinrichtung 13 ist an den zu befestigenden Entnahmebehälter 12 angepasst und enthält bevorzugt eine pneumatische Klammer.

In der Dosierkammer 9 ist ein Ausstoßkolben 14 angeordnet. Der Ausstoßkolben 14 überdeckt den Querschnitt der Dosierkammer 9 und ist in Richtung des Doppelpfeiles B im Inneren der Dosierkammer 9 von der Auslassöffnung 4 zur Entnahmeöffnung 10 verschiebbar. Der Ausstoßkolben 14 weist einen Außendurchmesser auf, der bevorzugt gleich dem Innendurchmesser der Auslassöffnung 4 ist.

Der Ausstoßkolben 14 bildet mit dem Ventilkörper 5 ein Doppelsitzventil. Der Ausstoßkolben 14 wird über eine Kolbenstangel 5 betätigt, die sich durch die hohl ausgebildete Ventilspindel 6 des Ventilkörpers 5 erstreckt, und ist ebenfalls mit dem Antrieb 8, der als pneumatischer Doppelantrieb ausgebildet ist, verbunden.

Auch die Kolbenstange 15 ist hohl. Die Kolbenstange 15 enthält eine Einlassöffnung 16 an ihrer dem Ausstoßkolben 14 abgewandten Seite und wenigstens eine Auslassöffnung 17 in der Nähe des Ausstoßkolbens 14, auf seiner der Dosierkammer 9 abgewandten Seite. Der Außendurchmesser der Kolbenstange 15 ist merklich kleiner als der Innendurchmesser der hohlen Ventilspindel 6, so dass sich zwischen der Kolbenstange 15 und der Ventilspindel 6 ein Strömungsraum 18 befindet, der eine Einlassöffnung 19 im Ventilkörper 5 und eine Auslassöffnung 20 außerhalb des Hohlraumes 2a an der vom Ventilkörper 5 abgewandten Seite enthält. Die Auslassöffnung 20 ist so ausgebildet oder angeordnet, dass sie die Bewegung der Ventilspindel 6 nicht stört; z. B. kann die Auslassöffnung 20 axial zur Ventilspindel 6 bewegbar befestigt sein.

Die Einlassöffnung 19 wird durch den Ausstoßkolben 14 abgedichtet, sobald sich dieser an seiner vollständig aus der Dosierkammer 9 zurückgezogenen Stellung befindet. Im dargestellten Ausführungsbeispiel erstreckt sich ein Ventilsitz 5a am Ventilkörper 5 radial einwärts über den Ventilsitz 4a der Auslassöffnung 4 hinaus, so dass sich der Ausstoßkolben 14 e- benfalls am Ventilsitz 5a anlegen kann, wenn sich der Ausstoßkolben 14 in seiner zurückgezogenen Stellung befindet.

Die Dosierkammer 9 weist neben der Auslassöffnung 4 einen weiteren Einlass 21 und neben der Entnahmeöffnung 10 einen weiteren Auslass 22 auf. Einlass 21 und Auslass 22 erstrecken sich quer zur Bewegungsrichtung B des Ausstoßkolbens 14 und sind verschließbar. Bevorzugt sind der Einlass 21 und der Auslass 22 als Ventile ausgebildet.

Der Durchtrittsöffnung 7 für die Ventilspindel 6 ist eine Sterilisiereinrichtung 23 für die Außenseite der Ventilspindel 6 zugeordnet. Die Sterilisiereinrichtung 23 enthält eine gegenüber dem Hohlraum 2a abgedichtete Sterilisierkammer 24 und einen Einlass 25 sowie einen Aus- lass 26, die beide mit der Sterilisierkammer 24 in Verbindung stehen.

Es sind weiterhin Temperaturfühler 27a, 27b und 27c vorgesehen, die an geeigneter Stelle in der Vorrichtung 1 angeordnet sind, um sicherzustellen, dass während eines gewollten Sterilisierungsschrittes die Sterilisierungstemperatur erreicht wird, andererseits aber im Entnahmebetrieb das Produkt nicht versehentlich auf Sterilisierungstemperatur erwärmt wird, was bei einer Probenahme zum Zwecke der Feststellung des Sterilisieruπgsgrades des Produktes die Wert verfälschen würde. Dabei überwacht ein erster Temperaturfühler 27a die Temperatur der Dosierkammer 9, ein zweiter Temperaturfühler 27b die Temperatur der Ste- rilisierungseinrichtung 23 und ein dritter Temperaturfühler 27c die Temperatur im Strömungsraum 18. Weitere Temperaturfühler und/oder Temperaturfühler an anderen Stellen können vorgesehen werden.

Zu Beginn des Betriebs ohne Entnahmewunsch befindet sich die Vorrichtung 1 in der in Fig. 1 gezeigten Ruheposition. In dieser Ruheposition verschließt der Ventilkörper 5 die Auslassöffnung 4 und der Ausstoßkolben 14 die Öffnung 19 der Ventilspindel 6. Die Entnahmeöffnung 10 ist entweder offen oder durch eine geeignete, nicht gezeigte Vorrichtung bzw. durch den Verschluss 11 eines bereits auf Vorrat angedockten Entnahmebehälters 12 verschlossen. Das Produkt fließt in Fließrichtung F durch die Hohlräume 2 bzw. 2a. Der Entnahmebehälter 12 kann bereits vorsterilisiert und mit einem vorbestimmten Volumen einer Nährflüssigkeit gefüllt sein.

Wird eine Entnahme einer vorbestimmten Produktmenge gewünscht, so wird zunächst bei angedocktem Entnahmebehälter 12 die Dosierkammer 9, der Verschluss 11 des Entnahmebehälters 12 und die der Dosierkammer 9 zugewandte Stirnseite des Ausstoßkolbens 14 sterilisiert. Zu diesem Zweck wird ein Sterilisierungsmittel durch den Einlass 20 in die Dosierkammer 9 ein- und durch den Auslass 21 wieder herausgeführt. Bevorzugt wird mit Dampf/Kondensat sterilisiert.

Wird die Entnahmeöffnung 10 durch einen Verschluss verschlossen, und werden Entπah- mebehälter verwendet, deren Einlassöffnung bereits sterilisiert wurde, so kann eine anfängliche Sterilisierung der Dosierkammer 9 und weiterer Teile mit Produktkontakt auch beim Sterilisieren des Hohlraums 2 bzw. 2a bei Beginn der Produktförderung erfolgen. Bevorzugt wird als Entnahmebehälter 12 ein Beutel verwendet, wie er aus der EP 263 101 bekannt ist. Der Verschluss 11 eines derartigen Behälters 12 enthält einen Einfüllstutzen 11a (Fig. 3), der an der Andockeinrichtung 13 befestigt werden kann. Der Verschluss 11 enthält weiterhin einen Verschlussstopfen 11b, der den Einfüllstutzen 11a von innen, d.h. vom Innenraum des Behälters 12 her verschließt und zum öffnen des Behälters 12 nach innen aus dem Einfüllstutzen 11a herausgedrückt werden muss. Derartige Behälter 12 haben deshalb keinen vorab sterilisierbaren Verschluss und müssen vor dem Befüllen, insbesondere im Bereich der Stirnfläche 11c des Verschlusses 11 sterilisiert werden. Dies geschieht mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 bevorzugt dadurch,, dass der Verschluss 11 zusammen mit der Dosierkammer 9 in beschriebener Weise sterilisiert wird, während sich der Stopfen 11b noch im Einfüllstutzen 11a befindet und die Stirnfläche 11c die Begrenzung der Dosierkammer 9 bildet.

Die Sterilisierung erfolgt bei geeigneter Temperatur, bevorzugt bei ca. 120°.

Wird durch den Temperaturfühler 27a festgestellt, dass die Temperatur in der Dosierkammer 9 unter eine Temperatur abgefallen ist, bei der keine Sterilisierung mehr stattfindet, d.h. unter etwa 40⁰C liegt, kann der Dosiervorgang beginnen. Die Abkühlung erfolgt durch das vorbeifließende Produkt selbst, da sich die Dosierkammer 9 unmittelbar an den Hohlraum 2 bzw. 2a anschließt.

Für einen Dosiervorgang wird das Doppelsitzventil bestehend aus dem Ventilkörper 5 und dem Ausstoßkolben 14 von der Auslassöffnung 4 abgehoben, so dass das Produkt aus dem Hohlraum 2a in die Dosierkammer 9 einströmen kann (s. Fig. 2). Dabei bleibt jedoch die Öffnung 19 der Ventilspindel 6 durch den Ausstoßkolben 14 geschlossen.

Ist die Dosierkammer 9 gefüllt, so bewegt sich das Doppelsitzventil mit dem Ventilkörper 5 und dem die Öffnung 19 verschließenden Ausstoßkolben 14 als Einheit zurück auf den Ventilsitz 4a und schließt somit die Auslassöffnung 4. Dabei durchläuft die Außenseite der Ventilspindel 6 die Sterilisierungskammer 23, die durch ein Sterilisierungsmittel (bevorzugt Dampf/Kondensat) durchflössen wird, so dass kein unsterilisierter Bereich der Ventilspindel 6 in den Hohlraum 2a eintritt. Ist die Auslassöffnung 4 verschlossen, so wird der Durchfluss in den Entnahmebehälter 12 freigegeben und die sich in der Dosierkammer 9 befindende Produktmenge mit Hilfe des Ausstoßkolbens 14 in den Entnahmebehälter 12 gedrückt. Wird der speziell dargestellte Beutelverschluss verwendet, so wird durch eine nicht gezeigte Vorrichtung oder durch den Druck des Ausstoßkolbens 14 der Stopfen 11b aus dem Einfüllstutzen 11a gedrückt, was die Befüllung des Entnahmebehälters 12 gestattet. Während des Ausstoßens des Produktes aus der Dosierkammer 9 durch den Ausstoßkolben 14 bleibt der Ventilkörper 5 in seiner die Auslassöffnung 4 verschließenden Stellung. Dagegen wird die Öffnung 19 zum Strömungsweg 18 freigegeben. Durch das Innere der Kolbenstange 15, d.h. über die Einlassöffnung 16 und die Auslassöffnungen 17 wird ein Sterilmittel, wie beispielsweise Sterilluft oder Kondensat oder auch ein Sterilisierungsmittel, wie z. B. Dampf, angesaugt oder eingeleitet, das den sich öffnenden Spalt hinter dem Ausstoßkolben 14 und der Auslassöffnung 4 füllt und verhindert, das dort Produkt oder/und nicht-sterile Luft oder dgl. nachgesaugt wird.

Das Produkt wird vollständig ausgestoßen, wobei sich der Ausstoßkolben 14 bis in die in Fig. 3 gezeigte Ausstoßstellung bewegt. In dieser Stellung wird der Entnahmebehälter 12 verschlossen, d.h. im dargestellten Ausführungsbeispiel wird der Stopfen 11b wieder in den Befüllstutzen 11a eingedrückt. Soll in den Entnahmebehälter 12 eine zweite dosierte Portion des Produktes eingefüllt werden, so bleibt der Entnahmebehälter 12 an der Andockeinrichtung 13 angedockt. Ansonsten wird der gefüllte Entnahmebehälter 12 entfernt und durch einen neuen ersetzt oder die Entnahmeöffnung 10 auf andere Weise geschlossen oder offen gelassen.

Anschließend wird der Ausstoßkolben 14 wieder in seine Ausgangsposition in Anlage am Ventilsitz 5a zurückgefahren. Dabei wird das sich hinter dem Ausstoßkolben 14 befindende Sterilmittel durch die Öffnung 19 in den Strömungsweg 18 und durch den Auslass 20 herausgedrückt. Ist eine Sterilisierung der Außenseite der Kolbenstange 15 notwendig, so kann dies durch Einleiten von Sterilisiermittel in den Strömungsweg 18 geschehen. Befindet sich der Ausstoßkolben 14 wieder auf dem Ventilsitz 5a, so kann entweder ein neuer Befüllvor- gang für die Dosierkammer 9 eingeleitet werden oder aber, wenn die Entnahmeöffnung 10 geschlossen ist, es wird Dampf oder Kondensat oder bevorzugt Sterilluft über den Einlass 21 zum Ausfüllen der Dosierkammer 9 in diese eingeleitet, während der Auslass 22 geschlossen bleibt. Bevor ein neuer Dosiervorgang beginnt, wird das sich in der Dosierkammer 9 befindende Mittel durch Öffnen des Auslasses 22 abgelassen. Die Fig. 4 bis 6 zeigen ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 100 zum dosierten Entnehmen einer volumenmäßig bestimmten Produktmenge. Die Vorrichtung 100 ist bis auf die nachfolgend beschriebenen Einzelheiten konstruktiv ähnlich der Vorrichtung 1 , wobei gleiche bzw. vergleichbare Bauteile mit den gleichen Bezugszeichen wie in den Fig. 1 bis 3 gekennzeichnet und nicht nochmals erläutert sind.

Die Vorrichtung 100 enthält einen Ventilkörper 50, der mit einer gegenüber der Öffnung 19 vergrößerten, mittigen Öffnung 190 versehen ist. Der Ventilkörper 50 dichtet in bereits beschriebener Weise durch eine auf einem Ventildichtsitz 4a aufsitzende Ventilfläche 50a die Auslassöffnung 4 durch die Wandung 3a des Hohlraums 2a in die Dosierkammer 9 ab.

Die Öffnung 190 wird durch einen Ausstoßkolben 140 verschlossen, der sich vom Ausstoßkolben 14 des vorherigen Ausführungsbeispiels durch seine größeren Dimensionen unterscheidet. Der Ausstoßkolben 140 ist bevorzugt als Kreiszylinder ausgebildet und zumindest so groß, dass er die Dosierkammer 9 zumindest zwischen der Auslassöffnung 4 und der Entnahmeöffnung 10 im Wesentlichen vollständig ausfüllt. In Richtung des Doppelpfeils B kann jedoch der Ausstoßkolben 140 geringfügig größer sein als die Dosierkammer 9, wobei bevorzugt die Entnahmeöffnung 10 so ausgebildet ist, dass der Ausstoßkolben 140 geringfügig durch die Entnahmeöffnung 10 hindurch bis in den Befüllstutzen 11a bzw. in das Probentnahmegefäß 12 hineinbewegt werden kann. Quer zur Richtung des Doppelpfeils B weist der Ausstoßkolben 140 bevorzugt eine etwas geringere Weite als die Dosierkammer 9 auf, so dass keine Dichtung über die Begrenzungskante der Ventilsitzfläche 4a geschoben werden muss. Die Abdichtung in der Öffnung 190 erfolgt wenigstens durch einen Dichtring 51 , der im Ventilkörper 50 vorgesehen ist. Der Dichtring 51 wirkt weiterhin als Kolbenabstrei- fer, der die Oberfläche des Ausstoßkolbens 140 säubert, wenn sich dieser relativ zum Ven- tilkörper 50 bewegt.

Der Ventilkörper 50 ist mit einer hohlen Ventilspindel 60 versehen, deren Größe so bemessen ist, dass der Ausstoßkolben 140 vollständig in das Innere der Ventilspindel 60 zurückgezogen werden kann, so dass seine Ausstoßfläche 140a mit der Ventilfläche 50a des Ventilkörpers 50 zumindest fluchtet. Bevorzugt kann jedoch der Ausstoßkolben 140 noch weiter in die Spindel 60 hineinbewegt werden, so dass die Ausflussfläche 140a um einen Abstand a gegenüber der Ventilfläche 50a in die Spindel 60 zurückgesetzt ist. Der Ausstoßkolben 140 ist mit einer hohlen Kolbenstange 150 versehen, in der wenigstens eine Einlassöffnung 16 und wenigstens eine Auslassöffnung 17 vorgesehen sind. Die Auslassöffnung 17 befindet sich in der Nähe des der Ausstoßfläche 140a entgegen gesetzten Endes des Ausstoßkolbens 140 und mündet in einen Strömungsraum 180, der zwischen der Ventilspindel 60 und der Kolbenstange 150 vorgesehen ist. In der Ventilspindel 60 ist ein Auslass 120 zum Entleeren des Strömungsraums 180 vorgesehen.

Wie im ersten Ausführungsbeispiel sind der Ventilkörper 50 mit seiner hohlen Ventilspindel 60 und der Ausstoßkolben 140 koaxial zueinander angeordnet und durch den Antrieb 8 in Richtung ihrer gemeinsamen Achse sowohl zusammen als auch unabhängig voneinander bewegbar.

Es soll noch angemerkt werden, dass rund um den Ventilkörper 50 und seine Ventilspindel 60 ein Umgehungsweg für das Produkt im Hohlraum 2 vorgesehen ist, wenn der Hohlraum 2 als Rohrleitung ausgebildet ist, so dass die Strömung F durch die Vorrichtung 100 nicht gedrosselt wird.

Der Betrieb der Vorrichtung 100 wird nachfolgend anhand der verschiedenen Stellungen in den Fig. 4 bis 6 näher erläutert.

Soll eine vorbestimmte Produktmenge aus dem Hohlraum 2a in die Dosierkammer 9 und von dort in den Behälter 12 verbracht werden, so wird über den Antrieb 8 der Ventilkörper 50 mit seiner Ventilspindel 60 und der Ausstoßkolben 140 mit seiner Kolbenstange 150, bevorzugt gemeinsam, von der Auslassöffnung 4 abgehoben, so dass zwischen dem Ventilsitz 4a und der Ventilfläche 50a Produkt in die Dosierkammer 9 einströmen kann und diese füllt. Ist dies geschehen, so wird der Ventilkörper 50 und der Ausstoßkolben 140, wiederum bevorzugt gemeinsam, in Richtung auf die Auslassöffnung 4 bewegt, um die Ventilfläche 50a wieder auf den Ventilsitz 4a aufzusetzen. Beim Verschließen der Dosierkammer 9 durch den Ventilkörper 50 wird das Produkt im letzten Moment in der Dosierkammer 9 verpresst. Da insbesondere Flüssigkeit nicht komprimierbar ist, wird die Pressung durch das Zurückziehen des Ausstoßkolbens 140 in die Ventilspindel 60 um einen geringfügigen Betrag a von bevorzugt wenigen Millimetern hinter die Ventilfläche 50a vermindert oder verhindert. Ist die Dosierkammer 9 gefüllt und die Auslassöffnung 4 geschlossen, wird die Entnahmeöffnung 10 geöffnet und das Produkt, wie im ersten Ausführungsbeispiel beschrieben, durch das Ausfahren des Ausstoßkolbens 140 durch die Öffnung 190 hindurch ausgestoßen. Während der Bewegung des Ausstoßkolbens 140 wird ein Sterilmittel, bevorzugt Dampf, durch die Öffnung 16 und die Öffnungen 17 in den Strömungsraum 180 eingelassen und füllt den Raum hinter dem Ausstoßkolben 140 in der hohlen Ventilspindel 60.

Am Ende des Ausstoßvorgangs bewegt sich der Ausstoßkolben 140 in die Entnahmeöffnung 10 hinein und geringfügig durch sie hindurch, bevorzugt auch durch den Befüllstutzen 11a. Dadurch wird sichergestellt, dass keine Produktreste im Befüllstutzen 11a verbleiben und der Stopfen 11b bzw. das Beutelventil dicht im Befüllstutzen 11a schließt.

Ist die vorbestimmte Produktmenge ausgestoßen, wird zunächst der Ausstoßkolben 140 zurückgefahren, wobei gleichzeitig der Befüllstutzen 11a mit dem Stopfen 11b (Beutelventil) des Entnahmebehälters 12 verschlossen wird. Beim Zurückfahren wird der Ausstoßkolben 140 am Kolbenabstreifer 51 vorbeigezogen, so dass auf der Oberfläche des Ausstoßkolbens 140 verbleibende Produktreste abgestreift werden. Der Ventilkörper 50 bleibt in seinem die Auslassöffnung 4 verschließenden Zustand, bis der Ausstoßkolben 140 mit seiner Ausstoßfläche 140a wieder in der Öffnung 190 verschwunden ist. Beim Zurückfahren des Kolbens 140 wird gleichzeitig das Sterilmittel aus dem Strömungsweg 180 über den Auslass 120 ausgedrückt. Die Vorrichtung 100 bleibt dann in der die Auslassöffnung 4 abdichtenden Stellung, bis ein weiterer Produktentnahmevorgang eingeleitet wird.

Die Sterilisierung der Dosierkammer 9 erfolgt wie im ersten Ausführungsbeispiel, wobei hier zunächst mit Kondensat vorgespült wird, das von einem Kondensatsammler bereitgestellt wird, um den durch die geringere Weite des Ausstoßkolbens 140 bedingten Produktfilm an den Wänden der Dosierkammer 9 zu entfernen. Anschließend wird mit Dampf sterilisiert. Die Sterilisierung der Außenseite der hohlen Ventilspindel 60 in der Öffnung 7 erfolgt wie bei der Vorrichtung 1. Die Sterilisierung der Außenseite des Ausstoßkolbens 140 wird durch den im Strömungsraum 180 befindlichen Dampf durchgeführt, der auch den Kolbenabstreifer 51 sterilisiert. Durch diesen Dampf wird gleichzeitig auch eine Schmierung des Kolbenabstrei- fers erreicht. Die Dosierkammer 9 kann beim Zurückfahren des Ausstoßkolbens 140 mit Sterilluft oder anderen Sterilmitteln belüftet werden. In Abwandlung der beschriebenen Betriebsweise können die erfindungsgemäßen Vorrichtungen 1 , 100 auch zum geregelten Abfüllen größerer Produktmengen verwendet werden, die ein Mehrfaches des Volumens der Dosierkammer 9 umfassen. Zu diesem Zweck bleibt einfach die Auslassöffnung 4 solange geöffnet, bis die gewünschte Produktmenge in das Entnahmegefäß gelangt ist. Auch kann die erfindungsgemäße Vorrichtung beispielsweise auch zum üblichen Abfüllen in Verkehrsgefäße verwendet werden, bzw. an unterschiedliche Entnahmebehälter angepasst werden. Die Vorrichtung kann weiterhin auch zur Entnahme von Produkten aus Behältern oder dgl. eingesetzt werden. Auch kann die Konstruktion und Anordnung der Ventile und/oder Ventilsitze und ihre Betätigungsrichtung verändert werden.

Claims

Patentansprüche

1. Vorrichtung (1) zum dosierten Entnehmen einer Produktmenge aus einem produktführenden Hohlraum (2a), insbesondere einer Leitung (2), mit einem eine Auslassöffnung (4) im Hohlraum (2a) verschließenden Ventilkörper (5) und einer Dosierkammer (9), dadurch gekennzeichnet, dass sich die Dosierkammer (9) in Strömungsrichtung an die Auslassöffnung (4) anschließt und eine Entnahmeöffnung (10) aufweist, und dass der Dosierkammer (9) ein koaxial zum Ventilkörper (5) bewegbarer Ausstoßkolben (14) zugeordnet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkörper (5) eine Öffnung (19) aufweist, die durch den Ausstoßkolben (14) abdichtbar ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Auslassöffnung (4) aus dem Hohlraum (2a), die Dosierkammer (9), die Entnahmeöffnung (10) und die Öffnung (19) im Ventilkörper (5) fluchtend zueinander ausgerichtet sind.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Entnahmeöffnung (10) eine Andockeinrichtung (13) für einen Entnahmebehälter (12) zugeordnet ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Dosierkammer (9) wenigstens eine Sterilisierungsöffnung (19, 21, 22) aufweist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass sich an einer der Auslassöffnung (4) gegenüberliegenden Stelle eine Durchtrittsöffnung (7) in den Hohlraum (2a) für eine Betätigung des Ventilkörpers (5) befindet, der ein Sterilisationsraum (24) zugeordnet ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkörper (5) mit einer hohlen Ventilspindel (6) verbunden ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausstoßkolben (14) mit dem Ventilkörper (5) ein Doppelsitzventil bildet.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkörper (5) mit einer hohlen Ventilspindel (6) verbunden ist, durch die sich ein Strömungsweg (18) in die Dosierkammer (9) erstreckt.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass sich durch die hohle Ventilspindel (6) eine Kolbenstange (15) des Ausstoßkolbens (14) erstreckt.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausstoßkolben (14) mit einer hohlen Kolbenstange (15) versehen ist, durch die sich ein Strömungsweg in die Dosierkammer (9) erstreckt.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkörper (50) mit einer hohlen Ventilspindel (60) versehen ist, in der der Ausstoßkolben (140) gleitend und abgedichtet aufgenommen ist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausstoßkolben (140) eine Zylinderform aufweist, deren axiale Länge größer als ihr Durchmesser ist.

14. Vorrichtung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausstoßkolben (140) eine axiale Länge aufweist, die gleich oder größer als die axiale Länge der Dosierkammer (9) ist.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausstoßkolben (140) bis hinter die Öffnung (19) im Ventilkörper (50) in die hohle Ventilspindel (60) zurückziehbar ist.

16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausstoßkolben (140) mit einer hohlen Kolbenstange (150) versehen ist, durch die sich ein Strömungsweg in hohle Ventilspindel (60) erstreckt.

17. Verfahren zum dosierten Entnehmen einer Produktmenge aus einem produktführenden Hohlraum (2a), insbesondere einer Leitung, wobei die Produktmenge mit Hilfe einer Dosierkammer (9) dosiert und durch eine mit einem Ventilkörper (5) verschließbare Auslassöffnung (4) aus dem Hohlraum (2a) geleitet wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Pro- duktmenge durch ein Zusammenwirken des Ventilkörpers (5, 50) und eines koaxial zum Ventilkörper (5, 50) bewegbaren Ausstoßkolbens (14, 149) dosiert entnommen wird, wobei die Auslassöffnung (4) in die Dosierkammer (9) durch ein Bewegen des Ventilkörpers (5, 50) und des Ausstoßkolbens ( 14, 140) zum Einleiten der Produktmenge in die Dosierkammer (9) freigegeben und anschließend wieder verschlossen wird, und danach der Ausstoßkolben (14, 140) relativ zum Ventilkörper (5, 50) in die Dosierkammer (9) hinein bewegt wird, während der Ventilkörper (5, 50) die Auslassöffnung (4) geschlossen hält, um die Produktmenge durch eine Entnahmeöffnung (10) in einen Entnahmebehälter (12) zu drücken.

18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausstoßkolben (140) kurz vor dem Verschließen der Auslassöffnung (4) in eine Öffnung (19) im Ventilkörper (50) zurückgezogen wird.