WO2015010852A1 - Vorrichtung und verfahren zum dosieren von flüssigem oder pastösem produkt in behälter - Google Patents

Vorrichtung und verfahren zum dosieren von flüssigem oder pastösem produkt in behälter Download PDF

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WO2015010852A1
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product
pressure
overpressure
generating
metering
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PCT/EP2014/063652
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Wolfgang Wick
Wolfgang Schmitt
Hans-Peter Stadel
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Robert Bosch Gmbh
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    • B67C3/286—Flow-control devices, e.g. using valves related to flow rate control, i.e. controlling slow and fast filling phases

Definitions

  • the invention relates to a device for dosing liquid or pasty product in containers according to the preamble of claim 1. Furthermore, the invention relates to a method for operating a device according to the invention and to the use of the device or the method according to the invention.
  • pinch valves are known, for example, which have a tubular element whose passage cross-section can be adjusted by a corresponding squeezing device. Such pinch valves are particularly suitable for liquid products.
  • piston dispensers in which the product is dispensed by means of a control piston in the container.
  • lumpy ingredients such as yogurt
  • Dosing devices using a metering slide used.
  • Dosing device as a function of the position of the metering slide. All dosing devices in which the flow cross-section for the product is changeable, so for example, the mentioned pinch valves and The metering devices with the metering, have the characteristic that with a relatively small flow area (assuming a constant pressure) in relation to a position with a large
  • Flow cross section increased flow velocities of the product occur. Depending on the nature and properties of the product, it may be at a bladder or in particular at the increased flow rates.
  • Tolerances may have.
  • the present invention seeks to further develop a device for dosing of liquid or pasty product in container according to the preamble of claim 1 such that the problems occurring in the prior art, the bladder or
  • Foaming of the product is at least reduced or completely prevented. This object is achieved in a device with the
  • Actuation of the adjusting device of the metering device can be actuated.
  • the additional means wherein the means are controllable in dependence on the control of the adjusting device for the metering device and thus in particular of the flow cross section for the product in the metering device .
  • the Additional means only have a device for generating a second excess pressure to operate the first device with a relatively low pressure, in which, even in the most critical position of the metering device, no bubbles or foaming occurs.
  • the second, additional device for generating the (additional) overpressure can produce an increased overpressure on the product which leads to an increased pressure
  • the invention comprises a combination of both an additional device for generating a second overpressure and a device for generating a negative pressure.
  • Such a device makes it possible to achieve the maximum possible filling capacity as a function of the position of the metering device, with a particularly high
  • a second device for generating the negative pressure that it is connected to the product memory via a connecting line with the interposition of a valve device.
  • Product memory is connected via a connecting line with the interposition of a further valve device.
  • the device for generating the negative pressure and / or the device for generating the second overpressure each comprise / comprises a pressure accumulator whose pressure can be regulated. Thereby, a certain base pressure can be set at these devices, which is sufficient to achieve in the product memory the desired pressure drop or the desired pressure increase.
  • Another, structurally preferred embodiment of the invention provides that the third means for generating the second overpressure is coupled to the first means for generating the first overpressure, such that the two devices via a common pressure line with the
  • Setting device of a metering device with a variable flow cross-section emits product into the container, it is provided that the pressure acting on the product pressure in the product memory in dependence on the position of the adjusting device of the metering device is changed.
  • the pressure in the area of large flow cross-sections of the metering device is increased relative to the first overpressure generated by the first device.
  • an increased flow rate or filling performance of the device is achieved, without causing the risk that bubbles or foam forms in the product.
  • the pressure in the area less
  • Flow cross-sections of the metering device relative to the first pressure generated by the first device is lowered.
  • the mentioned bubbles or foaming is reliably prevented.
  • the pressure during closing of the metering device is lowered.
  • Such a solution includes the Possibility that when opening the metering device, in which also relatively small flow cross-sections are formed, the pressure does not decrease. This against the background that the filling process requires a certain amount of time and thus the formation of bubbles or foam in the product has time to reduce or dissolve until the end of the filling process.
  • the invention is for dosing to foam or
  • Blistering products in containers such as yoghurt or the like are advantageously applicable.
  • FIG. 1 is a schematic representation of an apparatus according to the invention for dosing of liquid or pasty product in containers
  • Fig. 4 shows the time course of a filling process of product in one
  • FIG. 1 shows a device 100 according to the invention for dosing liquid or pasty product 1 in container 2.
  • the product 1 is in particular a product 1 which tends to form bubbles or foam, for example, but not limited to, yoghurt or Like.
  • the device 100 comprises a product memory 10 in the form of a buffer, which is connected via a supply line 1 1 with a valve 12 to a storage tank 13 for the product 1.
  • the example by means of a cover member 14 hermetically sealed product memory 10 also includes a level measuring device 15, which in the
  • Product store 10 detected filling level 16 of the product 1 and allows for falling below a predetermined minimum value refilling of product 1 in the product memory 10 from the storage tank 13. This refilling takes place up to a maximum filling level 16 of the product 1 in the product memory 10.
  • Product memory 10 projects into a pressure tube 18 with integrated pressure measuring device 19, which is connected via a pressure line 21 and a controllable valve 22 to a first device 23 for generating a first overpressure.
  • the first device 23 is designed in particular as a compressed air reservoir 24, in which under a pressure P- ⁇ standing sterile air is stored, which can be introduced into the product memory 10 depending on the position of the valve 22, wherein the pressure prevailing in the head space 17 P by means the pressure measuring device 19 is detected.
  • the pressure P corresponds to the
  • a filling line 25 goes out, which leads to the container 2.
  • a flow measuring device 26 is connected, which is connected to a control device 30 of the device 100.
  • Dosing device 31 with an adjusting device 32 which of the
  • Control device 30 is controlled. As shown in FIGS. 2 and 3, the metering device 31 may include, by way of example but not limitation, a metering slide 33 that is within a changing position
  • Cross-section of the filling line 25 in the direction of the double arrow 34 is arranged movable up and down, wherein the movement of the metering slide 33 is effected by the adjusting device 32.
  • the metering slide 33 is in the illustrated in Fig. 3, open or raised position an annular
  • Container 2 is closed, that is, that the flow area 35 is zero. Depending on the position of the metering slide 33 therefore varies the
  • Flow rates of the product 1 can be achieved. Such, relatively high flow velocities of the product 1 typically occur when opening or closing the metering slide 33, when the latter
  • the device 100 further includes means 50 for additional
  • the means 50 have a device 51 for generating a negative pressure, wherein the device 51 comprises a negative pressure (pneumatic) memory 52 which is connected via a controllable valve 53 to a vacuum source 54.
  • the regulation of the valve 53 takes place via the negative pressure P 2 detected in the memory 52 by means of a measuring device 55.
  • the memory 52 is in turn connected via a connecting line 56 to the controllable by the controller 30 valve 57 to the headspace 17 in the product memory 10, so with correspondingly shaped valves 53 and 57, a pressure reduction of the headspace 17 in the product memory 10 is enabled, which has the consequence in that the pressure P is reduced compared to an inactivated device 51.
  • the means 50 comprise a third device 59 for generating an (additional) overpressure, wherein the third device 59 has a memory 61.
  • the reservoir 61 can be controlled via a controllable valve 62 as a function of an overpressure P 3 detected in the reservoir 61 by means of a measuring device 63, the valve 62 in turn being coupled to a positive pressure source 64 (for sterile air).
  • the memory 61 is coupled via a further line 65 with the interposition of a valve 66 with the valve 22, such that at a corresponding position of the valves 22 and 66 of the third Provided means 59 provided, additional pressure P 3 via the pressure line 21 in the head space 17 of the product memory 10 acts, so that the additional pressure P 3 causes an increase in the detected pressure in the headspace 17 P, to the generated by the first means 23 overpressure P - ⁇ is added.
  • valves 22, 53, 57, 62 and 66 are connected to the control device 30 of the device 100 and are driven by the latter, in response to the control of
  • the graph C represents the opening position of the metering device 31 and the metering slide 33.
  • the graph D shows the position of the valve 22 again, while the graph E represents the position of the valve 66 and the graph F represents the position of the valve 57th
  • Metering device 31 is fully open. Between the times t 2 and t 3 , a constant flow rate Q through the filling line 25 is established. At time t 3 , the valve 66 is opened, whereby the pressure P increases in the headspace 17, since this now results from the sums of the two partial pressures Pi and P 3 . As a result, the flow rate Q increases by the Fill line 25 at. This state has stabilized at time t 4 and extends until time t 5 . Between the times t 4 and t 5 , a maximum flow rate Q is achieved by the filling line 25, which is greater than that
  • Flow rate Q which alone by the application of the head space 17 by the generated by the first device 23 overpressure P- ⁇ is generated.
  • both the valve 22 and the valve 66 are closed while the valve 57 is opened. This causes the head space 17 of the product container 10 is no longer acted upon by the pressure line 21 with the pressure Pi and P 3 .
  • the headspace 17 has over
  • Vacuum source 54 so that a rapid reduction in pressure in the headspace 17 takes place.
  • the time t 5 is identical to the time at which the metering device 31 or the metering slide 33 is closed by a corresponding activation by the control device 30.
  • Metering 31 only has a small flow area 35 for the product 1, also a relatively low pressure P prevails in the metering device 31, which is in any case lower than the pressure P, which is generated by the first means 23.
  • a relatively low pressure P prevails in the metering device 31, which is in any case lower than the pressure P, which is generated by the first means 23.
  • there is even a negative pressure which, in the following course (see graph A), can lead to a certain back suction in the filling line 25 upstream of the metering device 31 after closing the metering device 31.
  • the device 100 described so far can be modified or modified in many ways, without departing from the spirit of the invention.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (100) undein Verfahren zum Dosieren von flüssigem oder pastösem Produkt (1) in Behälter (2), mit einem Produktspeicher (10), der mit einer ersten Einrichtung (23) zur Erzeugung eines ersten Überdrucks (P1) zusammenwirkt, die dazu ausgebildet ist, das in dem Produktspeicher (10) befindliche Produkt (1) mit Überdruck (P) zu beaufschlagen, und mit einer mit dem Produktspeicher (10) zumindest mittelbar verbundenen, durch eine Stelleinrichtung (32) betätigbare Dosiereinrichtung (31), die in Abhängigkeit von der Ansteuerung der Stelleinrichtung (32) einen variablen Durchflussquerschnitt (35) für das Produkt (1) aufweist.

Description

Beschreibung Titel
Vorrichtung und Verfahren zum Dosieren von flüssigem oder pastösem Produkt in Behälter
Stand der Technik
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Dosieren von flüssigem oder pastösem Produkt in Behälter nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 . Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben einer erfindungsgemäßen Vorrichtung sowie die Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung bzw. des Verfahrens.
In der Verpackungsindustrie wird beim Abfüllen bzw. Dosieren von pastösem Lebensmittel, wie beispielsweise Joghurt, in Behälter zur Zwischenspeicherung des Produkts unter Überdruck stehende Produktbehälter verwendet, die über Füllleitungen mit Dosiereinrichtungen verbunden sind, über die das mit
Überdruck an den Dosiereinrichtungen anstehende Produkt in die Öffnungen der Behälter eindosiert wird. Je nach verwendetem Produkt kommen dabei verschiedene Dosiereinrichtungen zur Anwendung, die sich sowohl hinsichtlich ihres Aufbaus als auch ihrer Eignung für unterschiedliche Füllgüter
unterscheiden. Beispielhaft, und nicht einschränkend, sind beispielsweise Quetschventile bekannt, die ein schlauchförmiges Element aufweisen, dessen Durchlassquerschnitt durch eine entsprechende Quetscheinrichtung verstellt werden kann. Derartige Quetschventile eignen sich insbesondere für flüssige Füllgüter. Dasselbe gilt für sogenannte Kolbendosierer, bei denen das Produkt mittels eines Stellkolbens in die Behälter abgegeben wird. Insbesondere für Füllgüter, die neben flüssigen bzw. pastösen Bestandteilen auch stückige Bestandteile enthalten, beispielsweise Joghurt, werden üblicherweise
Dosiereinrichtungen unter Verwendung eines Dosierschiebers verwendet.
Derartige Dosierschieber beeinflussen den Durchflussquerschnitt der
Dosiereinrichtung in Abhängigkeit von der Stellung des Dosierschiebers. Alle Dosiereinrichtungen, bei denen der Durchflussquerschnitt für das Produkt veränderbar ist, also beispielsweise die angesprochenen Quetschventile sowie die Dosiereinrichtungen mit den Dosierschiebern, weisen die Charakteristik auf, dass bei einem relativ geringen Durchflussquerschnitt (unter der Voraussetzung eines konstanten Drucks) im Verhältnis zu einer Stellung mit großem
Durchflussquerschnitt erhöhte Strömungsgeschwindigkeiten des Produkts auftreten. Je nach Art und Eigenschaften des Produkts kann es insbesondere bei den erhöhten Durchflussgeschwindigkeiten zu einer Blasen- bzw.
Schaumbildung des Produkts kommen, die beim Dosieren des Produkts in die Behälter unerwünscht ist und ggf. den Abfüllprozess verzögert und somit die Leistung der Abfüllanlage herabsetzt.
Darüber hinaus ist es aus der DE 10 2010 042 624 A1 bekannt, bei einem Verfahren zum Betreiben einer Abfüllanlage während einer Phase des
Hochfahrens der Abfüllanlage im Gegensatz zu einer Phase des Normalbetriebs (Abfüllbetrieb) unterschiedliche Betriebsparameter, beispielsweise Drücke, vorzusehen, die zusätzlich ggf. je nach Betriebsphase unterschiedliche
Toleranzen aufweisen können.
Offenbarung der Erfindung
Ausgehend von dem dargestellten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Dosieren von flüssigem oder pastösem Produkt in Behälter nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 derart weiterzubilden, dass die beim Stand der Technik auftretende Problematik der Blasen- bzw.
Schaumbildung des Produkts zumindest reduziert bzw. vollständig verhindert wird. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einer Vorrichtung mit den
Merkmalen des Anspruchs 1 dadurch gelöst, dass Mittel zur zusätzlichen
Beaufschlagung des Produktspeichers mit einem zweiten Überdruck und/oder Unterdruck vorgesehen sind, und dass die Mittel in Abhängigkeit von der
Ansteuerung der Stelleinrichtung der Dosiereinrichtung betätigbar sind. Mit anderen Worten gesagt bedeutet dies, dass der üblicherweise konstant gehaltene sogenannte Vorlaufdruck im Produktspeicher durch die zusätzlichen Mittel beeinflussbar ist, wobei die Mittel in Abhängigkeit von der Ansteuerung der Stelleinrichtung für die Dosiereinrichtung und somit insbesondere von dem Durchflussquerschnitt für das Produkt in der Dosiereinrichtung ansteuerbar sind. Dadurch ergibt sich die Möglichkeit, beispielsweise für den Fall, dass die zusätzlichen Mittel nur eine Einrichtung zur Erzeugung eines zweiten Uberdrucks aufweisen, die erste Einrichtung mit einem relativ geringen Überdruck zu betreiben, bei der, selbst in der kritischsten Stellung der Dosiereinrichtung, keine Blasen- bzw. Schaumbildung auftritt. Durch die zweite, zusätzliche Einrichtung zur Erzeugung des (zusätzlichen) Überdrucks lässt sich in diesem Fall bei Stellungen der Dosiereinrichtung mit relativ großem Durchflussquerschnitt ein erhöhter Überdruck auf das Produkt erzeugen, der zu einer erhöhten
Durchflussmenge bzw. einer verbesserten Abfüllleistung führt. Alternativ ist es im Rahmen der Erfindung denkbar, auch nur eine Einrichtung zur Erzeugung eines Unterdrucks zu verwenden, sodass der durch die erste Einrichtung erzeugte, relativ hohe Überdruck im Produktspeicher durch eine entsprechende
Ansteuerung der Einrichtung zur Erzeugung des Unterdrucks in den für die Blasen- bzw. Schaumbildung kritischen Phasen reduziert wird. In besonders bevorzugter Ausgestaltung umfasst die Erfindung eine Kombination sowohl einer zusätzlichen Einrichtung zur Erzeugung eines zweiten Überdrucks als auch eine Einrichtung zur Erzeugung eines Unterdrucks. Eine derartige Vorrichtung ermöglicht es, die jeweils maximal mögliche Abfüllleistung in Abhängigkeit der Stellung der Dosiereinrichtung zu erzielen, wobei eine besonders hohe
Reaktionsgeschwindigkeit bzw. Flexibilität der Vorrichtung ermöglicht wird.
Vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Dosieren von flüssigem oder pastösem Füllgut in Behälter sind in den Unteransprüchen aufgeführt.
In bevorzugter Ausgestaltung ist es bei einer zweiten Einrichtung zur Erzeugung des Unterdrucks vorgesehen, dass diese mit dem Produktspeicher über eine Verbindungsleitung unter Zwischenschaltung einer Ventileinrichtung verbunden ist. Durch eine entsprechende Betätigung der Ventileinrichtung lässt sich dadurch die Höhe des in dem Produktspeicher wirkenden Unterdrucks einstellen.
In analoger Weise ist es beim Vorhandensein einer dritten Einrichtung zur Erzeugung des zweiten Überdrucks vorgesehen, dass diese mit dem
Produktspeicher über eine Verbindungsleitung unter Zwischenschaltung einer weiteren Ventileinrichtung verbunden ist. Um die Vorrichtung unterschiedlichsten Anwendungsfällen anzupassen, ist es vorgesehen, dass die Einrichtung zur Erzeugung des Unterdrucks und/oder die Einrichtung zur Erzeugung des zweiten Überdrucks jeweils einen Druckspeicher umfassen/umfasst, dessen Druck regelbar ist. Dadurch kann ein bestimmter Basisdruck an diesen Einrichtungen eingestellt werden, der ausreichend ist, um in dem Produktspeicher den gewünschten Druckabfall bzw. die gewünschte Drucksteigerung zu erzielen.
Eine weitere, konstruktiv bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die dritte Einrichtung zur Erzeugung des zweiten Überdrucks mit der ersten Einrichtung zur Erzeugung des ersten Überdrucks gekoppelt ist, derart, dass die beiden Einrichtungen über eine gemeinsame Druckleitung mit dem
Produktspeicher verbunden sind. Eine derartige Ausbildung ist hinsichtlich des vorrichtungstechnischen Aufwands von Vorteil, da die beiden Einrichtungen zur Erzeugung des Überdrucks gemeinsame Bauteile bzw. Leitungen verwenden.
Bei einem Verfahren zum Betreiben einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, bei dem ein unter durch eine erste Einrichtung erzeugter erster Überdruck stehender und mit Produkt gefüllter Produktspeicher durch Ansteuerung einer
Stelleinrichtung einer Dosiereinrichtung mit variablem Durchflussquerschnitt Produkt in die Behälter abgibt, ist es vorgesehen, dass der auf das Produkt wirkende Druck in dem Produktspeicher in Abhängigkeit von der Stellung der Stelleinrichtung der Dosiereinrichtung verändert wird.
Insbesondere ist es dabei vorgesehen, dass der Druck im Bereich großer Durchflussquerschnitte der Dosiereinrichtung gegenüber dem durch die erste Einrichtung erzeugten ersten Überdruck erhöht wird. Dadurch wird eine erhöhte Durchflussleistung bzw. Abfüllleistung der Vorrichtung erzielt, ohne dass dabei die Gefahr besteht, dass sich Blasen bzw. Schaum im Produkt bildet. Zusätzlich bzw. alternativ ist es vorgesehen, dass der Druck im Bereich geringer
Durchflussquerschnitte der Dosiereinrichtung gegenüber dem durch die erste Einrichtung erzeugten ersten Überdruck erniedrigt wird. Dadurch wird die angesprochene Blasen- bzw. Schaumbildung sicher verhindert. Insbesondere kann es dabei vorgesehen sein, dass der Druck beim Schließen der Dosiereinrichtung erniedrigt wird. Eine derartige Lösung beinhaltet die Möglichkeit, dass beim Öffnen der Dosiereinrichtung, bei der ebenfalls relativ geringe Durchflussquerschnitte ausgebildet sind, den Druck nicht zu erniedrigen. Dies vor dem Hintergrund, dass der Abfüllvorgang eine gewisse Zeit erfordert und somit auftretende Blasen- bzw. Schaumbildung im Produkt Zeit hat, sich bis zum Ende des Abfüllvorgangs zu reduzieren bzw. aufzulösen.
Insbesondere ist die Erfindung zum Dosieren von zur Schaum- oder
Blasenbildung neigenden Produkten in Behälter, wie beispielsweise Joghurt oder Ähnlichem, mit Vorteil anwendbar.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung.
Diese zeigt in:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Dosieren von flüssigem oder pastösem Produkt in Behälter,
Fig. 2
und
Fig. 3 ein Dosierventil unter Verwendung eines Dosierschiebers bei
unterschiedlichen Stellungen des Dosierschiebers, jeweils im Längsschnitt und
Fig. 4 den zeitlichen Verlauf eines Abfüllvorgangs von Produkt in einen
Behälter unter Verwendung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung gemäß Fig. 1 .
Gleiche Elemente bzw. Elemente mit gleicher Funktion sind in den Figuren mit den gleichen Bezugsziffern versehen.
In der Fig. 1 ist eine erfindungsgemäße Vorrichtung 100 zum Dosieren von flüssigem oder pastösem Produkt 1 in Behälter 2 dargestellt. Bei dem Produkt 1 handelt es sich insbesondere um ein zur Blasen- bzw. Schaumbildung neigendes Produkt 1 , beispielsweise, jedoch nicht einschränkend, um Joghurt oder Ähnliches. Die Vorrichtung 100 umfasst einen Produktspeicher 10 in Form eines Zwischenspeichers, der über eine Zuführleitung 1 1 mit einem Ventil 12 mit einem Vorratstank 13 für das Produkt 1 verbunden ist. Der beispielhaft mittels eines Deckelelements 14 hermetisch abgeschlossene Produktspeicher 10 umfasst darüber hinaus eine Füllstandsmesseinrichtung 15, die den in dem
Produktspeicher 10 herrschenden Füllpegel 16 des Produkts 1 erfasst und bei einem Unterschreiten eines vorgegebenen Minimalwerts ein Nachfüllen von Produkt 1 in den Produktspeicher 10 aus dem Vorratstank 13 ermöglicht. Dieses Nachfüllen erfolgt bis zu einem maximalen Füllpegel 16 des Produkts 1 in dem Produktspeicher 10.
In den oberhalb des Füllpegels 16 befindlichen Kopfraum 17 des
Produktspeichers 10 ragt ein Druckrohr 18 mit integrierter Druckmesseinrichtung 19 hinein, das über eine Druckleitung 21 und ein regelbares Ventil 22 mit einer ersten Einrichtung 23 zur Erzeugung eines ersten Überdrucks verbunden ist. Die erste Einrichtung 23 ist insbesondere als Druckluftspeicher 24 ausgebildet, in der unter einem Überdruck P-ι stehende Sterilluft gespeichert ist, die in Abhängigkeit von der Stellung des Ventils 22 in den Produktspeicher 10 einleitbar ist, wobei der in dem Kopfraum 17 herrschende Druck P mittels der Druckmesseinrichtung 19 erfasst wird. Bei vollständig geöffnetem Ventil 22 entspricht der Druck P dem
Druck P-i in dem Druckluftspeicher 24.
Vom Bodenbereich des Produktspeichers 10 geht eine Füllleitung 25 aus, die zum Behälter 2 führt. In der Füllleitung 25 ist eine Durchflussmesseinrichtung 26 geschaltet, die mit einer Steuereinrichtung 30 der Vorrichtung 100 verbunden ist.
Stromabwärts der Durchflussmesseinrichtung 26 schließt sich eine
Dosiereinrichtung 31 mit einer Stelleinrichtung 32 an, die von der
Steuereinrichtung 30 ansteuerbar ist. Entsprechend der Darstellung der Fig. 2 und 3 kann die Dosiereinrichtung 31 beispielhaft, jedoch nicht einschränkend, einen Dosierschieber 33 umfassen, der innerhalb eines sich ändernden
Querschnitts der Füllleitung 25 in Richtung des Doppelpfeils 34 auf- und abbeweglich angeordnet ist, wobei die Bewegung des Dosierschiebers 33 durch die Stelleinrichtung 32 erfolgt. Der Dosierschieber 33 gibt in der in der Fig. 3 dargestellten, geöffneten bzw. angehobenen Position einen ringförmigen
Durchflussquerschnitt 35 für das Produkt 1 in Richtung zum Behälter 2 frei, wobei der Durchflussquerschnitt 35 in der in der Fig. 3 gezeigten, vollständig angehobenen Position des Dosierschiebers (Abfüllposition) ein Maximum aufweist. In der in der Fig. 2 dargestellten, abgesenkten Position des
Dosierschiebers 33 ist demgegenüber die Füllleitung 25 in Richtung zum
Behälter 2 geschlossen, d.h., dass der Durchflussquerschnitt 35 null beträgt. In Abhängigkeit von der Stellung des Dosierschiebers 33 variiert daher der
Durchflussquerschnitt 35 für das Produkt 1 zwischen einem Minimum und einem Maximum, wobei sich dementsprechend auch die Durchflussgeschwindigkeit des Produkts 1 , bezogen auf einen gleichen Druck P, verändert, derart, dass bei relativ geringem Durchflussquerschnitt 35 die höchsten
Strömungsgeschwindigkeiten des Produkts 1 erzielt werden. Derartige, relativ hohe Strömungsgeschwindigkeiten des Produkts 1 treten typischerweise beim Öffnen bzw. Schließen des Dosierschiebers 33 auf, wenn dieser den
Durchflussquerschnitt 35 freigibt bzw. verschließt.
Die Vorrichtung 100 umfasst darüber hinaus Mittel 50 zur zusätzlichen
Beaufschlagung des Produktspeichers 10 mit einem Unterdruck und/oder einem zweiten Überdruck. Die Mittel 50 weisen eine Einrichtung 51 zur Erzeugung eines Unterdrucks auf, wobei die Einrichtung 51 einen unter Unterdruck stehenden (pneumatischen) Speicher 52 umfasst, der über ein regelbares Ventil 53 mit einer Unterdruckquelle 54 verbunden ist. Die Regelung des Ventils 53 erfolgt über den in dem Speicher 52 mittels einer Messeinrichtung 55 erfassten Unterdruck P2. Der Speicher 52 ist wiederum über eine Verbindungsleitung 56 mit dem von der Steuereinrichtung 30 ansteuerbaren Ventil 57 mit dem Kopfraum 17 im Produktspeicher 10 verbunden, sodass bei entsprechend gestalteten Ventilen 53 und 57 eine Druckreduzierung des Kopfraums 17 im Produktspeicher 10 ermöglicht wird, die zur Folge hat, dass der Druck P gegenüber einer nicht aktivierten Einrichtung 51 verringert wird.
Weiterhin umfassen die Mittel 50 eine dritte Einrichtung 59 zur Erzeugung eines (zusätzlichen) Überdrucks, wobei die dritte Einrichtung 59 einen Speicher 61 aufweist. Der Speicher 61 ist über ein regelbares Ventil 62 in Abhängigkeit von einem in dem Speicher 61 mittels einer Messeinrichtung 63 erfassten Überdruck P3, ansteuerbar, wobei das Ventil 62 wiederum mit einer Überdruckquelle 64 (für sterile Luft) gekoppelt ist. Der Speicher 61 ist über eine weitere Leitung 65 unter Zwischenschaltung eines Ventils 66 mit dem Ventil 22 gekoppelt, derart, dass bei einer entsprechenden Stellung der Ventile 22 und 66 der von der dritten Einrichtung 59 bereitgestellte, zusätzliche Überdruck P3 über die Druckleitung 21 in den Kopfraum 17 des Produktspeichers 10 wirkt, sodass der zusätzliche Druck P3 eine Erhöhung des in dem Kopfraum 17 erfassten Drucks P bewirkt, der zu dem von der ersten Einrichtung 23 erzeugte Überdruck P-ι addiert wird.
Obwohl in der Fig. 1 nicht dargestellt, sind die Ventile 22, 53, 57, 62 und 66 mit der Steuereinrichtung 30 der Vorrichtung 100 verbunden bzw. werden von dieser angesteuert, und zwar in Abhängigkeit von der Ansteuerung der
Dosiereinrichtung 31 bzw. von deren Durchflussquerschnitt 35.
Anhand der Fig. 4 wird nachfolgend der Abfüllvorgang einer bestimmten Menge an Produkt 1 in einen Behälter 2 beschrieben. Hierbei ist jeweils über den zeitlichen Verlauf durch den Graph A die Durchflussmenge Q in % an Produkt 1 durch die Füllleitung 25 im Bereich deren Auslass zum Behälter 2 dargestellt. Durch den Graph B ist der Druckverlauf des Drucks P in dem Kopfraum 17 des
Produktspeichers 10 dargestellt. Der Graph C stellt die Öffnungsstellung der Dosiereinrichtung 31 bzw. des Dosierschiebers 33 dar. Der Graph D gibt die Stellung des Ventils 22 wieder, während der Graph E die Stellung des Ventils 66 repräsentiert und der Graph F die Stellung des Ventils 57.
Vom Zeitpunkt t0 bis zum Zeitpunkt t-ι findet kein Abfüllen von Produkt 1 in den Behälter 2 statt. Dies ist erkennbar an dem Graph C, der zeigt, dass die
Dosiereinrichtung 31 geschlossen ist bzw. der Dosierschieber 33 seine abgesenkte Position aufweist sowie dem Graph A der Durchflussmenge Q. Weiterhin erkennt man, dass durch die beiden geschlossenen Ventile 57 und 66 bei geöffnetem Ventil 22 in dem Produkttank 10 der Druck P herrscht, der durch die erste Einrichtung 23 erzeugt wird. P entspricht somit P-i. Zum Zeitpunkt t-i beginnt die Dosiereinrichtung 31 sich zu öffnen, d.h., dass der Dosierschieber 33 aus seiner abgesenkten Position in eine angehobene Position bewegt wird. Dadurch steigt auch die Durchflussmenge Q (Graph A) mit gewisser zeitlicher
Verzögerung bis zu einem ersten maximalen Wert an, nachdem die
Dosiereinrichtung 31 vollständig geöffnet ist. Zwischen den Zeitpunkten t2 und t3 stellt sich eine konstante Durchflussmenge Q durch die Füllleitung 25 ein. Zum Zeitpunkt t3 wird das Ventil 66 geöffnet, wodurch der Druck P im Kopfraum 17 sich erhöht, da dieser nunmehr sich aus der Summen der beiden Teildrücke Pi und P3 ergibt. Infolge dessen steigt auch die Durchflussmenge Q durch die Füllleitung 25 an. Dieser Zustand hat sich zum Zeitpunkt t4 stabilisiert und reicht bis zum Zeitpunkt t5. Zwischen den Zeitpunkten t4 und t5 wird eine maximale Durchflussmenge Q durch die Füllleitung 25 erzielt, die größer ist als die
Durchflussmenge Q, die alleine durch die Beaufschlagung des Kopfraums 17 durch den von der ersten Einrichtung 23 erzeugten Überdruck P-ι erzeugt wird. Zum Zeitpunkt t5 wird sowohl das Ventil 22 als auch das Ventil 66 geschlossen, während das Ventil 57 geöffnet wird. Das bewirkt, dass der Kopfraum 17 des Produktbehälters 10 über die Druckleitung 21 nicht mehr mit dem Überdruck P-i und P3 beaufschlagt wird. Gleichzeitig hat der Kopfraum 17 über die
Verbindungsleitung 56 Verbindung zu dem Speicher 52 bzw. der
Unterdruckquelle 54, sodass eine rasche Druckabsenkung im Kopfraum 17 stattfindet. Gleichzeitig ist der Zeitpunkt t5 identisch mit dem Zeitpunkt, bei dem durch eine entsprechende Ansteuerung durch die Steuereinrichtung 30 die Dosiereinrichtung 31 bzw. der Dosierschieber 33 geschlossen wird. Durch die Verbindung des Kopfraums 17 des Produktspeichers 10 mit dem Speicher 52 bzw. der Unterdruckquelle 54 findet ein besonders schneller Abbau des Drucks P in dem Kopfraum 17 statt, derart, dass zu dem Zeitpunkt, bei dem die
Dosiereinrichtung 31 lediglich noch einen geringen Durchflussquerschnitt 35 für das Produkt 1 aufweist, auch ein relativ geringer Druck P in der Dosiereinrichtung 31 herrscht, der in jedem Fall geringer ist als der Druck P, der durch die erste Einrichtung 23 erzeugbar ist. Im vorliegenden Fall herrscht vor dem nahezu vollständigen Verschließen der Dosiereinrichtung 31 in dem Kopfraum 17 sogar ein Unterdruck, der im folgenden Verlauf (siehe Graph A) nach dem Schließen der Dosiereinrichtung 31 zu einem gewissen Rücksaugen in der Füllleitung 25 stromaufwärts der Dosiereinrichtung 31 führen kann.
Die soweit beschriebene Vorrichtung 100 kann in vielfältiger Art und Weise abgewandelt bzw. modifiziert werden, ohne vom Erfindungsgedanken abzuweichen. So ist es beispielsweise denkbar, die Leitung 65 unmittelbar mit dem Kopfraum 17 des Produktspeichers 10 zu verbinden, und nicht über das Ventil 22 und die Druckleitung 21 .

Claims

Ansprüche
1 . Vorrichtung (100) zum Dosieren von flüssigem oder pastösem Produkt (1 ) in Behälter (2), mit einem Produktspeicher (10), der mit einer ersten
Einrichtung (23) zur Erzeugung eines ersten Überdrucks (Pi)
zusammenwirkt, die dazu ausgebildet ist, das in dem Produktspeicher (10) befindliche Produkt (1 ) mit Überdruck (P) zu beaufschlagen, und mit einer mit dem Produktspeicher (10) zumindest mittelbar verbundenen, durch eine Stelleinrichtung (32) betätigbare Dosiereinrichtung (31 ), die in Abhängigkeit von der Ansteuerung der Stelleinrichtung (32) einen variablen
Durchflussquerschnitt (35) für das Produkt (1 ) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel (50) zur zusätzlichen Beaufschlagung des Produktspeichers (10) mit einem zweiten Überdruck (P3) und/oder einem Unterdruck (P2) vorgesehen sind, und dass die Mittel (50) in Abhängigkeit von der
Ansteuerung der Stelleinrichtung (32) betätigbar sind.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Mittel (50) eine zweite Einrichtung (51 ) zur Erzeugung des
Unterdrucks (P2) umfassen, die mit dem Produktspeicher (10) über eine Verbindungsleitung (56) unter Zwischenschaltung einer Ventileinrichtung (57) verbunden ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Mittel (50) eine dritte Einrichtung (59) zur Erzeugung des zweiten Überdrucks (P3) umfassen, die mit dem Produktspeicher (10) über eine Verbindungsleitung (65) unter Zwischenschaltung zumindest einer weiteren
Ventileinrichtung (66) verbunden ist. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Einrichtung (51 ) zur Erzeugung des Unterdrucks (P2) und/oder die Einrichtung (59) zur Erzeugung des zweiten Überdrucks (P3) jeweils einen Druckspeicher (52, 61 ) umfassen/umfasst, wobei dessen Druck (P2, P3) regelbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass die dritte Einrichtung (59) zur Erzeugung des zweiten Überdrucks (P3) mit der ersten Einrichtung (23) zur Erzeugung des ersten Überdrucks (P1) gekoppelt ist, derart, dass die beiden Einrichtungen (23, 59) über eine gemeinsame Druckleitung (21 ) mit dem Produktspeicher (10) verbunden sind.
Verfahren zum Betreiben einer Vorrichtung (100) zum Dosieren von flüssigem oder pastösem Produkt (1 ) in Behälter (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem ein unter durch eine erste Einrichtung (23) erzeugter erster Überdruck (P-i) stehender Produktspeicher (10) durch Ansteuerung einer Stelleinrichtung (32) einer Dosiereinrichtung (31 ) mit variablem Durchflussquerschnitt (35) das Produkt (1 ) in die Behälter (2) abgibt,
dadurch gekennzeichnet,
dass der auf das Produkt (1 ) wirkende Druck (P) in dem Produktspeicher (10) in Abhängigkeit von der Stellung der Stelleinrichtung (32) verändert wird.
Verfahren nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Druck (P) im Bereich großer Durchflussquerschnitte (35) der Dosiereinrichtung (31 ) gegenüber dem durch die erste Einrichtung (23) erzeugten ersten Überdruck (P-i) erhöht wird.
8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Druck (P) im Bereich geringer Durchflussquerschnitte (35) der Dosiereinrichtung (31 ) gegenüber dem durch die erste Einrichtung (23) erzeugten ersten Überdruck (P-i) erniedrigt wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Druck (P) beim Schließen der Dosiereinrichtung (31 ) erniedrigt wird.
10. Verwendung einer Vorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 5 bzw. eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 6 bis 9 zum Dosieren von zu Schaum- oder Blasenneigung neigendem Produkt (1 ) in Behälter (2).
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