WO2015032555A1 - Vorrichtung zur steuerung der durchflussmenge - Google Patents

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Richard Heuser
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Definitions

  • the invention relates to a device for controlling the flow rate of flowable products, in particular of foods, comprising: a
  • Valve rod a connected to the valve rod sealing element with at least one sealing lip, wherein the sealing element has a ground plane and a contact plane, wherein the sealing lip is arranged in the contact plane; and a
  • Outlet element with a stop plane and with at least one outlet channel, wherein the stop plane has at least one sealing region associated with the sealing lip and at least one outlet region connected to the outlet channel
  • the invention also relates to the use of such a device for the filling of food, in particular for the aseptic filling of
  • the remaining amount does not run out of the nozzle, but remains - as in a pipette - in the flow path between the metering valve and the outlet of the Jet.
  • the vibration unit can move the valve lifter up and down in the axial direction so that a vibration occurs.
  • the stroke of the valve lifter is considerably smaller during vibration than the stroke for opening and closing the valve lifter.
  • constructive measures ensure that the closing function of the valve tappet is maintained during the vibration.
  • the vibrations are intended to shake off adhering product residues that have not already detached during the closing process.
  • the invention is therefore based on the object to design the above-mentioned and previously described device in such a way and further, that the drop-free filling of flowable products is made possible in a cost-effective and structurally simple manner.
  • a device initially comprises a valve rod and a sealing element connected to the valve rod with at least one sealing lip.
  • the valve rod can directly or indirectly so on other components, with the
  • a device comprises an outlet element with a stop plane and with a plurality
  • the stop plane is that plane which is assigned to the sealing element. For sealing, the sealing lips of the
  • the outlet channels serve the products to be filled as an outlet; they lead from the stop plane towards the bottom of the outlet element.
  • the stop level can be subdivided into different areas: the sealing area and the outlet areas.
  • the sealing area is assigned to the sealing lip and serves as a stop. In the outlet areas, however, are the inputs of the
  • the contact plane is spaced from the ground plane so that an offset occurs between the sealing lip and the ground plane.
  • the invention has accordingly recognized; Instead of a sealing element with a smooth, flat bottom to use a sealing element with a profiled bottom.
  • the projecting edge of the sealing lip lies in the contact plane.
  • Between the sealing lips form cavities whose back walls reach back to a level called the ground plane.
  • the inventive design of the sealing element is achieved that the size of the offset, so the depth - and thus the volume - of the cavities can be varied depending on the contact force of the sealing element.
  • the sealing element in a first step, the sealing element can be pressed very firmly onto the outlet element, with the result that the flowable products to be filled are no longer penetrated by the Device can flow. Due to the high contact pressure and the elasticity of the sealing lips, the sealing lips deform in such a way that the offset between the ground plane and the contact plane is reduced. As a result, the volume of the cavities lying between the sealing lips is likewise reduced. In this first position, a certain amount of flowable products to be filled remains in the outlet channels of the outlet element, forming a flow front at the bottom of the outlet element
  • the inventive design of the sealing element now allows that the sealing element is pressed in a second step a little less firmly on the outlet element. In this second position, a sealing effect is still ensured so that the flowable products to be filled can not flow through the device, However, the offset between the ground plane and the contact plane - and thus the volume of the cavities - has again increased slightly in this position This ensures that a portion of the flowable products to be filled from the outlet channels is sucked back into the - now enlarged - cavities, so that forms a modified flow front The new flow front typically no longer protrudes beyond the bottom of the outlet element, so that the risk of As a result of the inventive design of the sealing element, a variation of the volume between the sealing surface and the outlet of the filling nozzle can be achieved, so that the residual quantity of flowable products remaining in this region is small Piece can be sucked back. By sucking back the flowable products can also blockages of
  • Outlet channels are solved, which can arise, for example, in fibrous or lumpy contents.
  • the sealing element is provided that the sealing element
  • the sealing lip a lower hardness than the outlet element Due to the different hardness ensures that in a contact between the sealing element and the outlet element almost exclusively the
  • Seal element and in particular its sealing lip verronnen verronnen.
  • This has the advantage that the outlet element provides a firm, even with pressure dimensionally stable stop for the sealing element whereby the seal between the sealing element and the outlet element is particularly reliable So that the sealing lip can fulfill the desired sealing and remindsaugaufil well, it is of particular advantage when the sealing lip has a material thickness of 0.5 mm to 3.0 mm, preferably from 1.0 mm to 1.5 mm
  • the profile of the sealing lip can assume different configurations.
  • their wall thickness may vary, it may be curved outwardly or inwardly or inclined and edged or curved, in particular
  • bell-shaped be formed. If only a single sealing lip is provided, it may be annular and have a diameter which is suitable for the area occupied by the outlet channel inlets
  • the second or further sealing lip divides the cavity formed by the first sealing lip into at least two chambers, wherein the
  • the void volume be above certain
  • Inputs of spout channels during a filling cycle is greatly varied, while the volume changes in another area are smaller.
  • Concentric to each other arranged Dichtiippenringe can be interconnected.
  • Advantage roll are provided for star-shaped or radially extending from the middle web-shaped sealing lips.
  • the web-shaped sealing lips can have the same wall thickness as a sealing lip ring, but the wall thickness can also vary.
  • the wall thicknesses of the individual sealing lip rings can vary as well.
  • the first sealing lip always reliably deformed can also be provided that at least a portion of the other sealing lip rings or sealing lip webs a smaller offset from the
  • the sealing element In particular the sealing lip is made of an elastomer, in particular of silicone.
  • Elastomers and in particular silicone are characterized by a high elasticity and can therefore be particularly well suited to the - never perfectly smooth - surface of the material
  • the sealing element
  • the sealing lip has a hardness of 75 Shore A or less.
  • the hardness is preferably in the range between 55 Shore-A and 65 Shore-A.
  • the unit Shore-A is measured by pressing a needle with a blunt tip into the plastic to be tested to measure the penetration depth.
  • the end face of the truncated cone has a standard diameter of 0.79 mm, the opening angle is 35 °, the weight is 1 kg and the holding time is 15 s (DIN 53505 and DIN 7868).
  • a higher number means greater hardness.
  • the specified degrees of hardness ensure high elasticity and at the same time sufficient dimensional stability of the sealing element and its sealing lip
  • Plastic and / or metal is manufactured Plastics are characterized by variable shape, low weight and low cost. In addition, many meet
  • Plastics the hygienic requirements when filling food. Due to its high strength; its temperature resistance and above all because of its high abrasion resistance PEEK (polyetheretherketone) is a particularly suitable plastic.
  • PEEK polyetheretherketone
  • metals can be used to achieve very high rigidity, strength and hardness. It can in particular certain
  • Stainless steels are used, which are particularly resistant to corrosion and are therefore suitable for use in the filling of foodstuffs.
  • the outlet element is preferably made of metal, since in particular a high rigidity and hardness are required in order to serve as a stop for the sealing element.
  • Valve rod and the outlet element are also combinations Plastic and metal possible, for example, a metal core with a coating of plastic.
  • Metal stiffening element form a core which has a coating of an elastomer, in particular of silicone.
  • an elastomer in particular of silicone.
  • Sealing element made of very soft plastic a metal stiffening element can fulfill a supporting function that holds the sealing element in its basic form
  • the use of a stiffening element made of metal thus allows the use of particularly soft, elastic sealing elements. Another advantage of a
  • Stiffening element made of metal is that the sealing element on the
  • Stiffening element can be particularly reliably connected to the valve rod, for example via a screw connection.
  • Valve rod with the sealing element connects intermediate elements
  • the intermediate element can fulfill an adapter function, so that the same
  • Valve rod can be equipped by using corresponding intermediate elements with different sealing elements.
  • the intermediate element comprises two opposing threads wherein one thread of the valve rod is associated and wherein the other thread is associated with the sealing element
  • Valve rod for example, must be aligned so that a drive can be coupled.
  • the sealing element must be aligned so that the position of the sealing lip and the cavities of the position of the outlet channels in the outlet element corresponds by opposing thread can
  • the intermediate element has at least two surfaces arranged parallel to one another, against which an open-end wrench can engage.
  • the assembly can be facilitated by an assembly aid.
  • the valve rod, the intermediate element and the sealing element initially only loosely screwed together, both the valve rod and the sealing element in the mounting aid are secured against rotation
  • the mounting aid - as an open-end wrench - acts on two mutually parallel surfaces which are provided for this purpose on the valve rod and the sealing element or the associated pressure plate.
  • the screwing is finally done by the intermediate element - for example, with an open-end wrench - is rotated, tightening both opposing threads simultaneously.
  • the intermediate element comprises a
  • Threaded bolt and a spacer may have at its ends two opposing threads, one of which is associated with the thread of the valve stem and of which the other thread is associated with the sealing element between the two threads, the threaded bolt a threadless profile, for example Have square profile, on which the spacer element can be positively fitted.
  • the threaded bolt and the spacer can be moved in this case in the axial direction relative to each other; However, they are connected to each other in a rotationally secure manner.
  • Distance element may have at least two mutually parallel surfaces on which an open-end wrench can attack.
  • the intermediate element is sealed on both sides with an O-ring, in particular with a coated O-ring O-ring is an annular sealing element whose cross-section is approximately 0-shaped O-rings, the transition between the intermediate element and its associated components, such as the valve rod, can be reliably sealed.
  • O-rings with a coated O-ring O-ring is an annular sealing element whose cross-section is approximately 0-shaped O-rings, the transition between the intermediate element and its associated components, such as the valve rod, can be reliably sealed.
  • a further embodiment of the invention provides a pressure plate which lies between the two In particular, the pressure plate fulfills the function of transferring the force emanating from the valve stem as uniformly as possible to the sealing element
  • valve rod usually has a substantially smaller cross-sectional area than the sealing element
  • pressure plate can also fulfill an adapter function, so that the same valve rod can be equipped by using appropriate pressure plates with different sealing elements.
  • Sealing areas and the outlet areas are arranged in a common plane. Due to the profiled design of the sealing element, the sealing areas and the outlet areas of the outlet element can be formed flat. This can prevent the formation of depressions - so-called "pockets" - between the sealing areas, which are conventionally raised in relation to the Auslaui Symposiumen this way, the risk of unwanted accumulations or deposits can be significantly reduced. In known outlet elements come such accumulations or deposits, especially in those sinks, which are associated with no outlet openings. In addition, swirling can occur in the depressions when the valve is opened, since the depressions are often very shallow and therefore have unfavorable flow cross sections. The arrangement of the sealing areas and the outlet areas in a common plane can be addressed these problems.
  • the device described above can be used particularly well in all illustrated embodiments for filling foodstuffs, in particular for aseptically filling foodstuffs.
  • the foods may be, for example, fruit juices, milk, sauces, yoghurt or pudding.
  • Fig. 1 is a valve rod of a device according to the invention in
  • FIG. 2 shows the valve rod of FIG. 1 in a perspective view
  • FIG. 4 shows the outlet element from FIG. 3 in a perspective view
  • FIG. 5 shows a device according to the invention in a sectional view in an open position
  • 6 shows the device of Figure 5 in a first closed position
  • Fig. 7 shows the device of Figure 5 in a second closed position.
  • Fig. 1 shows a valve rod 1 of a device according to the invention in
  • valve rod 1 has a coupling 2, via which the valve rod 1 in operation by positive
  • Intervention of a drive can be moved up and down.
  • the valve rod 1 is connected in its lower region But a spacer element 3 and a pressure plate 4 with a sealing element 5.
  • the connection can be made by a - in Fig. 1, not shown - threaded bolt 6, which has two opposing threads A thread of the threaded bolt 6 is screwed into the valve stem 1; the other thread of the threaded bolt 6 is screwed into the sealing element 5 Das
  • Spacer 3 and the pressure plate 4 are merely stuck to the threaded bolt 6 without being screwed to this.
  • the sealing element 5 is on a flat surface, so that the valve rod 1 is perpendicular to the top by the valve rod 1, the spacer element 3, the pressure plate 4 and the sealing element 5 centrally extends a central axis eighth
  • valve rod 1 of Figure 1 is shown in a perspective view
  • the essential difference from the view shown in Figure 1 is that the valve rod 1 is laterally on a flat surface; so that the underside of the sealing element 5 is visible.
  • the areas already described in connection with FIG. 1 are provided with corresponding reference numerals in FIG.
  • the sealing element 5 has on its underside projecting sealing lips 9, which lie in a - not shown in Figure 2 - contact plane 10.
  • the remaining areas of the sealing element 5 are offset in relation to the sealing lips 9 to the rear, ie in the direction of the valve rod 1; arranged and reach up to a - also not shown in Figure 2 - Ground level 11 back. This has the consequence that cavities 12 form in the areas between the sealing lips 9 when placing the sealing element 5 on a flat surface.
  • each outlet element 13 has an abutment plane 14, the surface of which can be subdivided into sealing regions 15 and outlet regions 16.
  • the sealing areas 15 are intended for sealing engagement of the sealing lips 9 of the sealing element 5.
  • each outlet region 16 comprises a plurality of outlet channels 17.
  • Through the outlet element 13 centrally extends a central axis 8 '.
  • the sealing regions 15 and the outlet regions 16 are arranged in a common plane.
  • the outlet element 13 from FIG. 3 is shown in a perspective view in FIG. 4.
  • FIG. 5 shows a device 19 according to the invention in a cutaway view in an open position.
  • the device 19 shown by way of example in FIG. 5 comprises, inter alia, the valve rod 1 already known from FIGS. 1 and 2 with the sealing element 5 and also the outlet element 13 already known from FIGS. 3 and 4.
  • the already described in connection with FIG 1 to 4 described areas of the device 19 are provided in Fig. 5 with corresponding reference numerals.
  • the Valve rod 1 and the indirectly connected sealing element 5 are arranged relative to the outlet element 13 such; that the central axis 8 of the valve rod 1 and the sealing element 5 and the central axis 8 'of the outlet element 13th
  • the sealing element 5 has a stiffening element 20 in its interior.
  • the sectional view also allows a view of the threaded bolt 6 concealed by the spacer element 3, which holds the valve rod 1 with the sealing element 5 or its stiffening element 20.
  • the sealing element 5 initially has a contact plane 10, in which the lower edges of the protruding sealing lips 9 lie.
  • the remaining areas of the sealing element 5 are offset in the direction of the valve rod 1 upwards so that form between the sealing lips 9 cavities 12, the rear walls extend back to a ground plane 11. Between the contact plane 10 and the ground plane
  • stop plane 14 is also shown in FIG. 5, which is a plane of the outlet element 13
  • both parts of the device 19 can be moved towards and away from one another along the central axes 8, 8 '.
  • the sealing element 5 and the outlet element 13 are aligned such that upon contact between these two components, the sealing lips 9 of the sealing element 5 are pressed onto the sealing regions 15 of the outlet element 13 to securely seal the outlet channels 17.
  • the sealing lips 9 are lifted back from the sealing areas 15, the outlet channels 17 can be released again.
  • the position shown in FIG. 5 is an open position. In this position, there is no contact between the sealing lips 9 of the sealing element 5 and the stop plane 14 of the outlet element 13, so that the products to be filled in Direction of the arrows shown in Figure 5 can flow through the device 19 to be filled in packaging 22 can.
  • FIG. 6 shows the device 19 from FIG. 5 in a first closed position.
  • the areas of the device 19 already described in connection with FIG. 5 are provided with corresponding reference symbols in FIG.
  • the essential difference to the position shown in Figure 5 is that the sealing lips 9 are pressed firmly in the position shown in Figure 6 on the stop plane 14 so that the flowable products to be filled, the device 19 can not flow through. Due to the contact between the sealing lips 9 and the sealing regions 15 of the outlet element 13, the contact plane 10 is in the stop plane 14. Due to the high contact pressure and the elasticity of
  • Sealing lips 9 deform the sealing lips 9 so; that the distance between the contact plane 10 and the ground plane 11 is reduced.
  • an offset 21 ' is produced, which is smaller than the offset 21 shown in FIG. 5. This has the consequence that The volume of the cavities 12 is also reduced.
  • a certain amount of flowable products to be filled remains in the outlet channels 17 and forms a flow front 23 on the underside of the outlet element 13.
  • the flow front 23 projects beyond the underside of the outlet element 13, so that there is a risk of droplet formation
  • FIG. 7 shows the device 19 from FIG. 5 in a second closed position.
  • Possibility is the valve stem 1 from the maximum position ( Figure 6) active again a piece to pull up (Fig.7). This can be done, for example, by a drive which moves the valve rod 1 via the coupling 2. Another possibility is that only the contact force acting on the valve rod 1 and thus also on the sealing element 5 is slightly reduced. Due to the elasticity of the sealing element 5 and in particular of the sealing lips 9, a reduction of the contact pressure automatically results in a decompression of the sealing element 5 and thus an increase in the offset 21 and the cavities 12.

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Abstract

Dargestellt und beschrieben ist eine Vorrichtung (19) zur Steuerung der Durchflussmenge von fließfähigen Produkten, insbesondere von Nahrungsmitteln, umfassend: eine Ventilstange (1), ein mit der Ventilstange (1) verbundenes Dichtelement (5) mit wenigstens einer Dichtlippe (9), wobei das Dichtelement (5) eine Grundebene (11) und eine Kontaktebene (10) aufweist, wobei die Dichtlippe (9) in der Kontaktebene (10) angeordnet ist, und ein Auslaufelement (13) mit einer Anschlagebene (14) und mit wenigstens einem Auslaufkanal (17), wobei die Anschlagebene (14) wenigstens einen der Dichtlippe (9) zugeordneten Dichtbereich (15) und wenigstens einen mit dem Auslaufkanal (17) verbundenen Auslaufbereich (16) aufweist. Um auf kostengünstige und konstruktiv einfache Weise die tropfenfreie Abfüllung von fließfähigen Produkten zu ermöglichen, wird vorgeschlagen, dass die Kontaktebene (10) von der Grundebene (11) beabstandet ist, so dass zwischen der Dichtlippe (9) und der Grundebene (11) ein Versatz entsteht.

Description

Vorrichtung zur Steuerung der Durchflussmenge
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Steuerung der Durchflussmenge von fließfähigen Produkten, insbesondere von Nahrungsmitteln, umfassend: eine
Ventilstange, ein mit der Ventilstange verbundenes Dichtelement mit wenigstens einer Dichtlippe, wobei das Dichtelement eine Grundebene und eine Kontaktebene aufweist, wobei die Dichtlippe in der Kontaktebene angeordnet ist; und ein
Auslaufelement mit einer Anschlagebene und mit wenigstens einem Auslaufkanal, wobei die Anschlagebene wenigstens einen der Dichtlippe zugeordneten Dichtbereich und wenigstens einen mit dem Auslaufkanal verbundenen Auslaufbereich aufweist
Die Erfindung betrifft zudem die Verwendung einer derartigen Vorrichtung für die Abfüllung von Nahrungsmitteln, insbesondere zur aseptischen Abfüllung von
Nahrungsmitteln. Bei der Abfüllung von fließfähigen Produkten - beispielsweise Nahrungsmitteln wie Fruchtsäften oder Milch - ist es gewünscht und erforderlich, die Durchflussmenge regulieren zu können. Die Steuerung der Durchflussmenge erfolgt häufig durch den folgenden Ablauf: Zunächst werden die fließfähigen Produkte in einen Tank gefüllt; der mehrere Ausgänge zu unterschiedlichen Packbahnen aufweist An Jedem dieser Ausgänge kann die Durchflussmenge durch ein Reduzierventil eingestellt werden. In Strömungsrichtung gesehen ist hinter dem Reduzierventil ein Dosierventil angeordnet mit dessen Hilfe die Durchflussmenge vergrößert oder verringert werden kann oder der Durchfluss vollständig unterbrochen werden kann. Aus konstruktiven Gründen ist es jedoch oftmals nicht möglich, das Dosierventil am Ende der
Durchflussstrecke, also unmittelbar vor dem Austritt der fließfähigen Produkte aus der Abfüllmaschine, anzuordnen. Stattdessen sind an dieser Stelle üblicherweise Düsen angeordnet die auf das abzufüllende Produkt und das Volumen der
Verpackung abgestimmt sind und einfach ausgetauscht werden können. Diese Anordnung von Ventil und Düse hat jedoch zur Folge, dass bei abgesperrtem
Dosierventil noch eine Restmenge des abzufallenden Produkts in der Strecke zwischen dem Dosierventil und der Austrittsdüse verbleibt Da das Dosierventil dicht verschlossen ist läuft die Restmenge nicht aus der Düse heraus, sondern verbleibt - wie bei einer Pipette - in der Durchflussstrecke zwischen dem Dosierventil und dem Austritt der Düse.
Es besteht jedoch die Gefahr, dass sich einzelne Tropfen von der Düse ablösen und beispielsweise die Verpackung oder die Abfüllmaschine verunreinigen. Dies kann zur Folge haben, dass die Verpackung, beispielsweise eine Karton/Kunststoff- Verbundverpackung, in demjenigen Bereich verunreinigt wird, in dem sie später durch Schweißverfahren verschlossen werden soll. Im Bereich der Verunreinigung kann jedoch keine zuverlässige Schweißverbindung zwischen den Wänden der Verpackung mehr erzeugt werden, so dass die Verpackung nicht mehr dicht verschlossen werden kann und aussortiert werden muss. Wenn die Undichtigkeit nicht sofort erkannt wird, kann die undichte Verpackung bei weiteren
Verarbeitungsschritten oder beim Transport Teile der Abfüllmaschine oder andere Verpackungen verunreinigen. Da viele Lebensmittel unter sterilen, also keimfreien Bedingungen abgefüllt werden müssen, können derartige Verunreinigungen der Abfüllmaschine eine aufwändige Reinigung sowie eine erneute Sterilisation der gesamten Abfüllmaschine erforderliche machen. Während dieser Zeit kann keine Abfüllung erfolgen, so dass es zu Produktionsausfällen kommt Eine Verunreinigung anderer Verpackungen kann demgegenüber dazu führen, dass größere Einheiten oder Paletten von Verpackungen unverkäuflich werden.
Bereits einzelne Tropfen, die sich unkontrolliert von der Düse einer Abfüllmaschine ablösen, können daher erhebliche Probleme verursachen. Es sind daher bereits unterschiedliche Versuche unternommen worden, das Ablösen von Tropfen von der Düse einer Abfüllanlage zu unterbinden. Aus der EP 0400368 Bl ist es beispielsweise bekannt, das Nachfliegen und
Abtropfen von Produktresten bei der Abfüllung von fließfähigen Produkten durch den gezielten Einsatz von Vibrationen zu verhindern. Es wird vorgeschlagen, den
Ventilstößel mit einer Vibrationseinheit zu verbinden. Die Vibrationseinheit kann den Ventilstößel in axialer Richtung auf und ab bewegen, so dass eine Vibration entsteht Der Hub des Ventilstößels ist beim Vibrieren wesentlich kleiner als der Hub zum öffnen und Schließen des Ventilstößels. Zudem wird durch konstruktive Maßnahmen sichergestellt, dass die Schließfunktion des Ventilstößels wahrend der Vibration erhalten bleibt Durch die Vibrationen sollen anhaftende Produktreste, die sich nicht bereits beim Schließvorgang abgelöst haben, abgeschüttelt werden.
Die aus der EP 0400 368 Bl bekannte Lösung weist mehrere Nachteile auf. Zunächst erfordert die beschriebene Lösung einen hohen konstruktiven Aufwand: Erstens muss ein Antrieb zur Erzeugung der Vibrationen vorgesehen sein und zweitens muss sichergestellt sein, dass durch die Vibrationen die Schließfunktion des Ventils nicht beeinträchtigt wird. Ein weiterer Nachteil liegt bei der vorgeschlagenen Lösung darin, dass Vibrationen dynamische Belastungen an der Maschine hervorrufen. Dies kann einen erhöhten Wartungsaufwand und eine geringere Lebensdauer der Maschine zur Folge haben. Auch aus akustischen Gründen sind Vibrationen unerwünscht Zudem entleeren sich die parallel geschalteten Durchflussstrecken der Auslaufkanäle des Auslaufelements bei einem solchen "Abschüttelprozess" unterschiedlich stark, was beispielsweise an der zufälligen Lage von im Füllgut enthaltenen Festpartikeln liegen kann. Hierdurch können sich ungewünschte Füllhöhendifferenzen ergeben. Eine alternative Lösung zur Verhinderung des Nachlaufens und Abtropfens von abzufüllenden Produkten ist aus der DE 3229 162 A1 bekannt Es wird vorgeschlagen, eine Flüssigkeits-Abfüllnadel mit einem zylindrischen Raum zu verbinden, in dem ein verschiebbarer Kolben angeordnet ist Durch Verschieben des Kolbens kann das Volumen des Innenraums vergrößert oder verkleinert werden. Die Idee besteht darin, den Kolben nach dem Absperren des Ventils derart zu verschieben, dass sich der Innenraum des Zylinders vergrößert Dies hat zur Folge, dass ein Teil der nach dem Absperren in der Abfüllnadel verbliebenen Flüssigkeit in den zylindrischen Raum zurückgesaugt wird und somit nicht aus der Abfüllnadel heraustropfen kann.
Auch die aus der DE 3229 162 A1 bekannte Lösung hat den Nachteil eines
komplizierten konstruktiven Aufbaus. Insbesondere muss für das Zurücksaugen der abzufüllenden Flüssigkeit ein separater Kolben und ein diesem Kolben zugeordneter Antrieb vorgesehen werden. Zudem erfordert die Relativbewegung zwischen dem Kolben und dem zylindrischen Innenraum einerseits eine gute Abdichtung und andererseits eine geringe Reibung zwischen beiden Bauteilen; beides lässtsich jedoch bei der Abfüllung von flüssigen Lebensmitteln, beispielsweise Joghurt, schwer miteinander vereinbaren. Ein weiterer Nachteil liegt in der begrenzten Eignung für sehr schnelle Füllvorgänge. Bei heute geforderten Füllleistungen von 24.000 oder mehr Verpackungen pro Stunde ergeben sich beispielsweise bei 6 parallel
geschalteten Packstrecken in der Maschine Taktzeiten von etwa einer Sekunde.
Dementsprechend stehen für den Füllvorgang innerhalb einer Station in der jeweiligen Packbahn nur wenige Zehntelsekunden Zeit zur Verfügung, für die eine Vorrichtung nach DE 32 29 162 A1 zu träge ist
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die eingangs genannte und zuvor näher beschriebene Vorrichtung derart auszugestalten und weiterzubilden, dass auf kostengünstige und konstruktiv einfache Weise die tropfenfreie Abfüllung von fließfähigen Produkten ermöglicht wird.
Diese Aufgabe wird bei einer Vorrichtung nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 1 dadurch gelöst, dass die Kontaktebene von der Grundebene beabstandet ist, so dass zwischen der Dichtlippe und der Grundebene ein Versatz entsteht
Eine erfindungsgemäße Vorrichtung umfasst zunächst eine Ventilstange und ein mit der Ventilstange verbundenes Dichtelement mit wenigstens einer Dichtlippe auf. Die Ventilstange kann direkt oder indirekt also über andere Bauteile, mit dem
Dichtelement verbunden sein. Über die Ventilstange kann das Dichtelement angesteuert werden und beispielsweise angehoben oder auf die abzudichtende Fläche abgesenkt werden. Das Dichtelement weist eine Grundebene und eine Kontaktebene auf. Bei der Kontaktebene handelt es sich um diejenige Ebene, in der die unterste Kante der Dichtlippe liegt; also derjenige Bereich der Dichtlippe, der beim Aufsetzen zuerst die abzudichtende Fläche berührt Weiterhin umfasst eine erfindungsgemäße Vorrichtung ein Auslaufelement mit einer Anschlagebene und mit mehreren
Auslaufkanälen. Bei der Anschlagebene handelt es sich um diejenige Ebene, die dem Dichtelement zugeordnet ist Zum Abdichten werden die Dichtlippen des
Dichtelements daher auf die Anschlagebene des Auslaufelements gedrückt Die Auslaufkanäle dienen den abzufüllenden Produkten als Auslass; sie führen von der Anschlagebene in Richtung der Unterseite des Auslaufelements. Die Anschlagebene kann in unterschiedliche Bereiche unterteilt werden: den Dichtbereich und die Auslaufbereiche. Der Dichtbereich ist der Dichtlippe zugeordnet und dient ihr als Anschlag. In den Auslaufbereichen befinden sich hingegen die Eingänge der
Auslaufkanäle.
Gemäß der Erfindung ist die Kontaktebene von der Grundebene beabstandet so dass zwischen der Dichtlippe und der Grundebene ein Versatz entsteht Die Erfindung hat demnach erkannt; anstelle eines Dichtelements mit einer glatten, ebenen Unterseite ein Dichtelement mit einer profilierten Unterseite einzusetzen. Die vorstehende Kante der Dichtlippe liegt dabei in der Kontaktebene. Zwischen den Dichtlippen bilden sich Hohlräume, deren Rückwände bis zu einer als Grundebene bezeichneten Ebene zurückreichen. Indem die Kontaktebene und die Grundebene nicht identisch sind, sondern versetzt angeordnet sind, wird eine bestimmte Tiefe der Hohlräume sichergestellt
Durch die erfindungsgemäße Ausbildung des Dichtelements wird erreicht dass die Größe des Versatzes, also die Tiefe - und somit auch das Volumen - der Hohlräume je nach Anpresskraft des Dichtelements variiert werden kann. Beispielsweise kann das Dichtelement In einem ersten Schritt sehr fest auf das Auslaufelement gepresst werden, so dass die abzufüllenden fließfähigen Produkte nicht mehr durch die Vorrichtung strömen können. Aufgrund der hohen Anpresskraft und der Elastizität der Dichtlippen verformen sich die Dichtlippen derart dass sich der Versatz zwischen der Grundebene und der Kontaktebene verringert. Dies hat zur Folge, dass sich das Volumen der zwischen den Dichtlippen liegenden Hohlräume ebenfalls verringert In dieser ersten Stellung verbleibt eine bestimmte Menge an abzufüllenden fließfähigen Produkten in den Auslaufkanälen des Auslaufelements und bildet dabei an der Unterseite des Auslaufelements eine Strömungsfront Typischerweise ragt die
Strömungsfront über die Unterseite des Auslaufelements hinaus, so dass die Gefahr einer Tropfenbildung besteht Die erfindungsgemäße Ausbildung des Dichtelements erlaubt es nun, dass das Dichtelement in einem zweiten Schritt etwas weniger fest auf das Auslaufelement gepresst wird. In dieser zweiten Stellung ist nach wie vor eine Dichtwirkung gewährleistet so dass die abzufüllenden fließfähigen Produkte nicht durch die Vorrichtung strömen können, Jedoch hat sich der Versatz zwischen der Grundebene und der Kontaktebene - und somit auch das Volumen der Hohlräume - in dieser Stellung wieder etwas vergrößert Hierdurch wird erreicht dass ein Teil der abzufüllenden fließfähigen Produkte aus den Auslaufkanälen zurück in die - nunmehr vergrößerten - Hohlräume gesaugt wird, so dass sich eine veränderte Strömungsfront bildet Die neue Strömungsfront ragt typischerweise nicht mehr Über die Unterseite des Auslaufelements hinaus, so dass die Gefahr einer Tropfenbildung deutlich verringert ist Durch die erfindungsgemäße Ausbildung des Dichtelements kann demnach eine Variation des Volumens zwischen der Dichtfläche und dem Austritt der Abfülldüse erreicht werden, so dass die in diesem Bereich verbleibende Restmenge an fließfähigen Produkten ein kleines Stück zurückgesaugt werden kann. Durch das Zurücksaugen der fließfähigen Produkte können auch Verstopfungen der
Auslaufkanäle gelöst werden, die beispielsweise bei faserigem oder stückigem Füllgut entstehen können.
Besonders gute Ergebnisse werden erreicht wenn der Versatz wenigstens 1 mm beträgt und insbesondere im Bereich zwischen 1 mm und 10 mm liegt Ein zu geringer Versatz würde eine zu geringe Volumenänderung der Hohlräume bewirken und somit keinen nennenswerte Saugwirkung erzeugen. Ein zu großer Versatz würde demgegenüber aufgrund der hohen Elastizität des Dichtelements eine verringerte Dichtwirkung zur Folge haben. Ein besonders guter Kompromiss zwischen ausreichender Volumenänderung und zuverlässiger Dichtwirkung kann durch einen Versatz im Bereich zwischen 2 mm und 5 mm erreicht werden.
Nach einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Dichtelement;
insbesondere die Dichtlippe, eine geringere Härte aufweist als das Auslaufelement Durch die unterschiedliche Härte wird sichergestellt, dass sich bei einem Kontakt zwischen dem Dichtelement und dem Auslaufelement fast ausschließlich das
Dichtelement und insbesondere dessen Dichtlippe verronnen. Dies hat den Vorteil, dass das Auslaufelement einen festen, auch bei Druck formstabilen Anschlag für das Dichtelement bietet wodurch die Abdichtung zwischen dem Dichtelement und dem Auslaufelement besonders zuverlässig ist Damit die Dichtlippe die gewünschten Dicht- und Rücksaugaufgaben gut erfüllen kann, ist es von besonderem Vorteil, wenn die Dichtlippe eine Materialstärke von 0,5 mm bis 3,0 mm, bevorzugt von 1,0 mm bis 1,5 mm aufweist
Das Profil der Dichtlippe kann unterschiedliche Gestaltungen annehmen.
Beispielsweise kann ihre Wandstärke variieren, sie kann nach außen oder nach innen gewölbt oder geneigt sein und kantig oder kurvenförmig, insbesondere
glockenförmig, ausgebildet sein. Wenn nur eine einzelne Dichtlippe vorgesehen ist, kann diese ringförmig ausgebildet sein und einen Durchmesser aufweisen, der geeignet ist die von den Auslaufkanaleingängen eingenommene Fläche der
Anschlagebene vollständig zu umschließen. Von besonderem Vorteil ist es, wenn mehrere ringförmige Dichtiippen vorgesehen sind, die beispielsweise konzentrisch angeordnet sind. Dies verbessert die Auflage und verlängert die Standzeit der Dichtung, so dass das Wartungsintervall der Dichtung an das der Füllmaschine angepasst sein kann. Zusätzliche Dichtlippen dienen zudem der Erhöhung der erzielbaren Rückstell- und damit Saugkräfte. Die Dichtlippen können besonders elastisch ausgebildet sein, weil die von ihnen zu erzeugenden "Federkräfte" auf zwei oder mehr Dichtlippen verteilt sind. Zudem bildet Jede weitere nach außen verlagerte Dichtlippe eine Art
Sicherheitsfunktion für den Fall einer eventuellen Beschädigung oder Undichtigkeit einer weiter innen liegenden Dichtlippe.
Es ist auch möglich, dass die zweite oder weitere Dichtlippe den von der ersten Dichtlippe gebildeten Hohlraum in wenigstens zwei Kammern teilt, wobei die
Beeinflussung des Volumens der aneinander grenzenden Kammern entsprechend der Gestaltung beziehungsweise des Profils der Dichtlippen erfolgt So kann es
beispielsweise gewünscht sein, dass das Hohlraumvolumen über bestimmten
Eingängen von Auslauf kanälen während eines Füllzyklus besonders stark variiert wird, während die Volumenänderungen in einem anderen Bereich geringer ausfallen.
Konzentrisch zueinander angeordnete Dichtiippenringe können miteinander verbunden sein. Vorzugswelse sind dazu sternförmig bzw. radial aus der Mitte verlaufende stegförmige Dichtlippen vorgesehen. Die stegförmigen Dichtlippen können die gleiche Wandstärke wie ein Dichtlippenring aufweisen, die Wandstärke kann aber auch variieren. Auch die Wandstärken der einzelnen Dichtlippenringe können variieren. Damit die erste Dichtlippe sich stets zuverlässig verformt kann zudem vorgesehen sein, dass wenigstens ein Teil der weiteren Dichtlippenringe beziehungsweise Dichtlippenstege einen geringeren Versatz gegenüber der
Grundebene aufweisen als die erste Dichtlippe.
Eine weitere Lehre der Erfindung sieht vor, dass das Dichtelement; insbesondere die Dichtlippe aus einem Elastomer, insbesondere aus Silikon hergestellt ist Elastomere und insbesondere Silikon zeichnen sich durch eine hohe Elastizität aus und können sich daher besonders gut der - niemals perfekt glatten - Oberfläche des
Auslaufelements anpassen. Diese Eigenschaft stellt eine zuverlässige Abdichtung zwischen dem Dichtelement und dem Auslaufelement sicher. Weitere Vorteile von Elastomeren und insbesondere Silikon liegen in der günstigen Herstellbarkeit sowie in der variablen Formgebung. Schließlich erfüllen Elastomere und insbesondere Silikon auch die hygienischen Anforderungen, die beispielsweise bei der Abfüllung von Nahrungsmitteln bestehen.
Gemäß einer weiteren Ausbildung der Erfindung weist das Dichtelement;
insbesondere die Dichtlippe eine Härte von 75 Shore-A oder weniger auf.
Vorzugsweise liegt die Härte im Bereich zwischen 55 Shore-A und 65 Shore-A. Die Einheit Shore-A wird gemessen, indem eine Nadel mit abgestumpfter Spitze in den zu prüfenden Kunststoff gedrückt wird, um die Eindringtiefe zu messen. Die Stirnfläche des Kegelstumpfs hat standardmäßig einen Durchmesser von 0,79 mm, der öffnungswinkel beträgt 35°, das Auflagegewicht 1 kg und die Haltezeit 15 s (DIN 53505 und DIN 7868). Auf einer Skala von 0 bis 100 bedeutet eine höhere Zahl eine größere Härte. Durch die angegebenen Härtegrade werden eine hohe Elastizität und gleichzeitig eine ausreichende Formstabilität des Dichtelements und seiner Dichtlippe sichergestellt
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Ventilstange aus
Kunststoff und/oder Metall hergestellt ist Kunststoffe zeichnen sich durch variable Formgebung, geringes Gewicht und geringe Kosten aus. Zudem erfüllen viele
Kunststoffe die hygienischen Anforderungen bei der Abfüllung von Nahrungsmitteln. Aufgrund seiner hohen Festigkeit; seiner Temperaturbeständigkeit und vor allem aufgrund seiner hohen Abriebfestigkeit ist PEEK (Polyetheretherketon) ein besonders geeigneter Kunststoff. Durch Metalle lassen sich hingegen sehr hohe Steifigkeiten, Festigkeiten und Härtegrade erreichen. Es können insbesondere bestimmte
Edelstähle eingesetzt werden, die besonders korrosionsbeständig sind und somit für den Einsatz bei der Abfüllung von Nahrungsmitteln geeignet sind. Auch im Hinblick auf das Auslauf element sieht eine Ausbildung der Erfindung eine Herstellung aus Kunststoff und/oder Metall vor. Das Auslaufelement wird jedoch vorzugsweise aus Metall hergestellt, da hier insbesondere eine hohe Steifigkeit und Härte erforderlich sind, um dem Dichtelement als Anschlag dienen zu können. Sowohl bei der
Ventilstange als auch bei dem Auslaufelement sind auch Kombinationen aus Kunststoff und Metall möglich, beispielsweise ein Metallkern mit einem Überzug aus Kunststoff.
Nach einer Ausbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Dichtelement ein Versteifungselement aus Metall aufweist Beispielsweise kann das
Versteifungselement aus Metall einen Kern bilden, der einen Überzug aus einem Elastomer, insbesondere aus Silikon aufweist Durch ein Versteifungselement kann die Formstabilität des Dichtelements erhöht werden. Insbesondere bei einem
Dichtelement aus sehr weichem Kunststoff kann ein Versteifungselement aus Metall eine Stützfunktion erfüllen, die das Dichtelement in seiner Grundform hält Der Einsatz eines Versteifungselements aus Metall erlaubt somit den Einsatz von besonders weichen, elastischen Dichtelementen. Ein weiterer Vorteil eines
Versteifungselements aus Metall liegt darin, dass das Dichtelement über das
Versteifungselement besonders zuverlässig mit der Ventilstange verbunden werden kann, beispielsweise über eine Schraubverbindung.
Die Erfindung kann vorteilhaft weitergebildet werden durch ein Zwischenelement, das zwischen der Ventilstange und dem Dichtelement angeordnet ist und die
Ventilstange mit dem Dichtelement verbindet Zwischenelemente können
unterschiedliche Längen aufweisen und austauschbar sein. Auf diese Weise kann der Abstand zwischen der Ventilstange und dem Dichtelement variiert werden. Zudem kann das Zwischenelement eine Adapterfunktion erfüllen, so dass dieselbe
Ventilstange durch die Verwendung entsprechender Zwischenelemente mit unterschiedlichen Dichtelementen bestückt werden kann.
Hierzu wird weiter vorgeschlagen, dass das Zwischenelement zwei gegenläufige Gewinde umfasst wobei das eine Gewinde der Ventilstange zugeordnet ist und wobei das andere Gewinde dem Dichtelement zugeordnet ist Durch gegenläufige Gewinde können die Ventilstange und das Dichtelement besonders gut ausgerichtet und in der ausgerichteten Stellung mit dem Zwischenelement verbunden werden. Die
Ventilstange muss beispielsweise derart ausgerichtet werden, dass ein Antrieb angekuppelt werden kann. Das Dichtelement muss hingegen derart ausgerichtet werden, dass die Lage der Dichtlippe und der Hohlräume der Lage der Auslaufkanäle in dem Auslaufelement entspricht Durch gegenläufige Gewinde kann das
Zwischenelement durch Drehung in eine Richtung gleichzeitig mit der ausgerichteten Ventilstange sowie mit dem ausgerichteten Dichtelement verschraubt werden.
Vorzugsweise weist das Zwischenelement wenigstens zwei parallel zueinander angeordnete Flächen auf, an denen ein Maulschlüssel angreifen kann. Die Montage kann durch eine Montagehilfe erleichtert werden. Hierzu werden die Ventilstange, das Zwischenelement und das Dichtelement zunächst nur lose miteinander verschraubt Anschließend werden sowohl die Ventilstange als auch das Dichtelement in der Montagehilfe drehsicher fixiert Dies kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass die Montagehilfe - wie ein Maulschlüssel - an zwei parallel zueinander angeordneten Flächen angreift die zu diesem Zweck an der Ventilstange und dem Dichtelement bzw. der damit verbundenen Andrückplatte vorgesehen sind. Die Verschraubung erfolgt schließlich, indem das Zwischenelement - beispielsweise mit einem Maulschlüssel - gedreht wird, wobei sich beide gegenläufigen Gewinde gleichzeitig festziehen.
Nach einer Ausgestaltung der Erfindung umfasst das Zwischenelement einen
Gewindebolzen und ein Distanzelement In diesem Fall kann der Gewindebolzen an seinen Enden zwei gegenläufige Gewinde aufweisen, von denen das eine Gewinde der Ventilstange zugeordnet ist und von denen das andere Gewinde dem Dichtelement zugeordnet ist Zwischen den beiden Gewinden kann der Gewindebolzen ein gewindeloses Profil, beispielsweise ein Vierkantprofil aufweisen, auf welches das Distanzelement formschlüssig aufgesteckt werden kann. Der Gewindebolzen und das Distanzelement können in diesem Fall zwar in axialer Richtung relativ zueinander verschoben werden; sie sind jedoch drehsicher miteinander verbunden. Das
Distanzelement kann wenigstens zwei parallel zueinander angeordnete Flächen aufweisen, an denen ein Maulschlüssel angreifen kann. Gemäß einer weiteren Lehre der Erfindung ist das Zwischenelement beidseitig mit einem O-Ring, insbesondere mit einem beschichteten O-Ring abgedichtet Bei einem O-Ring handelt es sich um ein ringförmiges Dichtelement dessen Querschnitt etwa 0- förmig ist Durch O-Ringe kann der Übergang zwischen dem Zwischenelement und den mit ihm verbundenen Bauteilen, beispielsweise der Ventilstange, zuverlässig abgedichtet werden. Als besonders vorteilhaft haben sich O-Ringe mit einer
Beschichtung erwiesen, die die Reibung verringert Hierbei kann es sich um eine Nanobeschichtung handeln. Derartige O-Ringe werden beispielsweise unter der eingetragenen Marke„RFN" (Reduced Friction by Nano-Technology) der Firma Freudenberg vertrieben. O-Ringe mit besonders geringer Reibung haben den Vorteil, dass sie beim Verschrauben auf den miteinander verschraubten Bauteilen abgleiten und daher nicht beschädigt oder zerrissen werden. Weil sie sich konzentrisch zu der durch die Schraubverbindung verlaufende Achse ausrichten, erleichtern sie die Montage und bieten zudem durch ihre geschlossene und glatte Oberfläche Keimen keine Möglichkeit zur Einlagerung. Eine weitere Ausbildung der Erfindung sieht eine Andrückplatte vor, die zwischen dem Dichtelement und der Ventilstange, insbesondere zwischen dem Dichtelement und dem Zwischenelement angeordnet ist Die Andrückplatte erfüllt insbesondere die Funktion, die von der Ventilstange ausgehende Kraft möglichst gleichmäßig auf das Dichtelement zu übertragen. Hierzu muss oftmals ein Durchmessersprung
überwunden werden, da die Ventilstange üblicherweise eine wesentlich geringere Querschnittsfläche aufweist als das Dichtelement Zudem kann auch die Andrückplatte eine Adapterfunktion erfüllen, so dass dieselbe Ventilstange durch die Verwendung entsprechender Andrückplatten mit unterschiedlichen Dichtelementen bestückt werden kann.
Schließlich ist nach einer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass die
Dichtbereiche und die Auslaufbereiche in einer gemeinsamen Ebene angeordnet sind. Durch die profilierte Ausbildung des Dichtelements können die Dichtbereiche und die Auslaufbereiche des Auslaufelements eben ausgebildet werden. Hierdurch kann man die Bildung von Senken - so genannten„Taschen" - zwischen den Dichtbereichen, die herkömmlicherweise gegenüber den Auslauibereichen erhaben sind, verhindern. Auf diese Weise kann die Gefahr von unerwünschten Ansammlungen oder Ablagerungen erheblich verringert werden. Bei bekannten Auslauf elementen kommen derartige Ansammlungen oder Ablagerungen insbesondere in denjenigen Senken vor, denen keine Auslauföffnungen zugeordnet sind. Daneben können in den Senken beim öffnen des Ventils Verwirbelungen entstehen, da die Senken oftmals sehr flach sind und daher ungünstige Strömungsquerschnitte aufweisen. Durch die Anordnung der Dichtbereiche und der Auslauf bereiche in einer gemeinsamen Ebene kann diesen Problemen begegnet werden. Die zuvor beschriebene Vorrichtung kann in allen dargestellten Ausgestaltungen besonders gut zur Abfüllung von Nahrungsmitteln, insbesondere zur aseptischen Abfüllung von Nahrungsmitteln eingesetzt werden. Bei den Nahrungsmitteln kann es sich beispielsweise um Fruchtsäfte, Milch, Saucen, Joghurt oder Pudding handeln. Die Erfindung wird nachfolgend anhand einer lediglich ein bevorzugtes
Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert In der Zeichnung zeigen:
Fig. 1 eine Ventilstange einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in
perspektivischer Ansicht
Fig.2 die Ventilstange aus Fig. 1 in perspektivischer Ansicht,
Fig.3 ein Auslaufelement einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in
perspektivischer Ansicht;
Fig.4 das Auslaufelement aus Fig. 3 in perspektivischer Ansicht
Fig.5 eine erfindungsgemäße Vorrichtung in einer geschnittenen Ansicht in einer geöffneten Stellung, Fig.6 die Vorrichtung aus Fig.5 in einer ersten geschlossenen Stellung, und
Fig. 7 die Vorrichtung aus Fig.5 in einer zweiten geschlossenen Stellung. Fig. 1 zeigt eine Ventilstange 1 einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in
perspektivischer Ansicht In ihrem oberen Bereich weist die Ventilstange 1 eine Kupplung 2 auf, über die die Ventilstange 1 im Betrieb durch formschlüssiges
Eingreifen eines Antriebs auf und ab bewegt werden kann. Die Ventilstange 1 ist in ihrem unteren Bereich Aber ein Distanzelement 3 und eine Andrückplatte 4 mit einem Dichtelement 5 verbunden. Die Verbindung kann durch einen - in Fig. 1 nicht dargestellten - Gewindebolzen 6 erfolgen, der zwei gegenläufige Gewinde aufweist Ein Gewinde des Gewindebolzens 6 wird in die Ventilstange 1 geschraubt; das andere Gewinde des Gewindebolzens 6 wird in das Dichtelement 5 geschraubt Das
Distanzelement 3 und die Andrückplatte 4 werden lediglich auf den Gewindebolzen 6 gesteckt ohne jedoch mit diesem verschraubt zu sein. Zur Abdichtung der Übergänge ist zwischen der Ventilstange 1 und dem Distanzelement 3 sowie zwischen dem Distanzelement 3 und der Andrückplatte 4 jeweils ein O-Ring 7 vorgesehen. Bei der in Fig. 1 gezeigten Ansicht steht das Dichtelement 5 auf einem ebenen Untergrund, so dass die Ventilstange 1 senkrecht nach oben steht Durch die Ventilstange 1, das Distanzelement 3, die Andrückplatte 4 und das Dichtelement 5 verläuft zentral eine Mittelachse 8.
In Fig.2 ist die Ventilstange 1 aus Fig. 1 in perspektivischer Ansicht dargestellt Der wesentliche Unterschied zu der in Fig. 1 gezeigten Ansicht besteht darin, dass die Ventilstange 1 seitlich auf einem ebenen Untergrund liegt; so dass die Unterseite des Dichtelements 5 sichtbar ist Die bereits im Zusammenhang mit Fig. 1 beschriebenen Bereiche sind in Fig.2 mit entsprechenden Bezugszeichen versehen. Das Dichtelement 5 weist an seiner Unterseite vorstehende Dichtlippen 9 auf, die in einer - in Fig.2 nicht dargestellten - Kontaktebene 10 liegen. Die übrigen Bereiche des Dichtelements 5 sind in Bezug auf die Dichtlippen 9 nach hinten, also in Richtung der Ventilstange 1 versetzt; angeordnet und reichen bis zu einer - in Fig.2 ebenfalls nicht dargestellten - Grundebene 11 zurück. Dies hat zur Folge, dass sich in den Bereichen zwischen den Dichtiippen 9 beim Aufsetzen des Dichtelements 5 auf eine ebene Fläche Hohlräume 12 bilden. Fig.3 zeigt ein Auslaufelement 13 einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in perspektivischer Ansicht Das Auslaufelement 13 weist eine Anschlagebene 14 auf, deren Fläche in Dichtbereiche 15 und Auslaufbereiche 16 unterteilt werden kann. Die Dichtbereiche 15 sind zur abdichtenden Anlage der Dichtiippen 9 des Dichtelements 5 bestimmt In jedem der Auslauf bereiche 16 ist demgegenüber jeweils wenigstens ein Auslaufkanal 17 vorgesehen. Vorzugsweise fasst jeder Auslaufbereich 16 mehrere Auslaufkanäle 17 zusammen. Durch das Auslaufelement 13 verläuft zentral eine Mittelachse 8'. Bei dem in Fig.3 gezeigten Auslaufelement 13 sind die Dichtbereiche 15 und die Auslaufbereiche 16 in einer gemeinsamen Ebene angeordnet In Fig.4 ist das Auslaufelement 13 aus Fig. 3 in perspektivischer Ansicht dargestellt Der wesentliche Unterschied zu der in Fig.3 gezeigten Ansicht besteht darin, dass das Auslauf element 13 mit seiner dem Dichtelement 5 zugeordneten Seite auf einem ebenen Untergrund liegt so dass die Unterseite des Auslaufelements 13 sichtbar ist Die bereits im Zusammenhang mit Fig. 3 beschriebenen Bereiche des Auslaufelements 13 sind in Fig.4 mit entsprechenden Bezugszeichen versehen. An der Unterseite des Auslaufelements 13 sind die Ausgänge der Auslaufkanäle 17 sichtbar. Ein großer Teil der Unterseite des Auslauf elements 13 wird von den Ausgängen der Auslaufkanäle 17 bedeckt so dass zwischen den Ausgängen der Auslaufkanäle 17 nur noch schmale Stege 18 vorhanden sind.
Fig.5 zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung 19 in einer geschnittenen Ansicht in einer geöffneten Stellung. Die in Fig.5 beispielhaft gezeigte Vorrichtung 19 umfasst unter anderem die bereits aus Fig. 1 und Fig.2 bekannte Ventilstange 1 mit dem Dichtelement 5 sowie das bereits aus Fig.3 und Fig.4 bekannte Auslaufelement 13. Die bereits im Zusammenhang mit Fig. 1 bis Fig.4 beschriebenen Bereiche der Vorrichtung 19 sind in Fig. 5 mit entsprechenden Bezugszeichen versehen. Die Ventilstange 1 und das mittelbar damit verbundene Dichtelement 5 sind relativ zu dem Auslaufelement 13 derart angeordnet; dass die Mittelachse 8 der Ventilstange 1 und des Dichtelements 5 sowie die Mittelachse 8' des Auslaufelements 13
deckungsgleich, also kollinear verlaufen. Aufgrund der geschnittenen Ansicht ist erkennbar, dass das Dichtelement 5 in seinem Inneren ein Versteifungselement 20 aufweist Zudem erlaubt die geschnittene Ansicht einen Blick auf den durch das Distanzelement 3 verdeckten Gewindebolzen 6, der die Ventilstange 1 mit dem Dichtelement 5, bzw. dessen Versteifungselement 20, verbindet Ebenso sind in Fig.5 die unterschiedlichen und bereits zuvor genannten Ebenen erkennbar: Das Dichtelement 5 weist zunächst eine Kontaktebene 10 auf, in der die unteren Kanten der vorstehenden Dichtlippen 9 liegen. Die übrigen Bereiche des Dichtelements 5 liegen in Richtung der Ventilstange 1 nach oben versetzt so dass sich zwischen den Dichtlippen 9 Hohlräume 12 bilden, deren Rückwände bis zu einer Grundebene 11 zurückreichen. Zwischen der Kontaktebene 10 und der Grundebene
11 - und somit auch zwischen den Dichtlippen 9 und der Grundebene 11 - entsteht daher ein Versatz 21, der in der in Fig.5 gezeigten Stellung der Höhe der Hohlräume
12 entspricht Neben der Kontaktebene 10 und der Grundebene 11 ist in Fig. 5 auch die Anschlagebene 14 dargestellt bei der es sich um eine Ebene des Auslaufelements 13 handelt
Im Betrieb können beide Teile der Vorrichtung 19 entlang der Mittelachsen 8, 8' aufeinander zu bewegt und voneinander weg bewegt werden. Hierzu sind das Dichtelement 5 und das Auslaufelement 13 derart ausgerichtet dass bei einem Kontakt zwischen diesen beiden Bauteilen die Dichtlippen 9 des Dichtelements 5 auf die Dichtbereiche 15 des Auslaufelements 13 gedrückt werden, um die Auslaufkanäle 17 sicher abzudichten. Indem die Dichtlippen 9 wieder von den Dichtbereichen 15 abgehoben werden, können die Auslaufkanäle 17 wieder freigegeben werden. Bei der in Fig.5 gezeigten Stellung handelt es sich um eine geöffnete Stellung. In dieser Stellung besteht kein Kontakt zwischen den Dichtlippen 9 des Dichtelements 5 und der Anschlagebene 14 des Auslaufelements 13, so dass die abzufüllenden Produkte in Richtung der in Fig.5 gezeigten Pfeile durch die Vorrichtung 19 strömen können, um in Verpackungen 22 gefüllt werden zu können.
In Fig.6 ist die Vorrichtung 19 aus Fig.5 in einer ersten geschlossenen Stellung dargestellt Die bereits im Zusammenhang mit Fig.5 beschriebenen Bereiche der Vorrichtung 19 sind in Fig.6 mit entsprechenden Bezugszeichen versehen. Der wesentliche Unterschied zu der in Fig.5 gezeigten Stellung liegt darin, dass die Dichtlippen 9 bei der in Fig.6 dargestellten Stellung fest auf die Anschlagebene 14 gepresst werden, so dass die abzufüllenden fließfähigen Produkte die Vorrichtung 19 nicht mehr durchströmen können. Durch die Berührung zwischen den Dichtlippen 9 und den Dichtbereichen 15 des Auslaufelements 13 liegt die Kontaktebene 10 in der Anschlagebene 14. Aufgrund der hohen Anpresskraft und der Elastizität der
Dichtlippen 9 verformen sich die Dichtlippen 9 derart; dass sich der Abstand zwischen der Kontaktebene 10 und der Grundebene 11 verringert Mit anderen Worten entsteht bei der in Fig.6 dargestellten Stellung ein Versatz 21', der geringer ist als der in Fig.5 gezeigte Versatz 21. Dies hat zur Folge, dass sich das Volumen der Hohlräume 12 ebenfalls verringert Bei der in Fig.6 dargestellten Stellung verbleibt eine bestimmte Menge an abzufüllenden fließfähigen Produkten in den Auslaufkanälen 17 und bildet dabei an der Unterseite des Auslaufelements 13 eine Strömungsfront 23.
Typischerweise ragt die Strömungsfront 23 über die Unterseite des Auslaufelements 13 hinaus, so dass die Gefahr einer Tropfenbildung besteht
Fig.7 zeigt die Vorrichtung 19 aus Fig.5 in einer zweiten geschlossenen Stellung. Die bereits im Zusammenhang mit Fig.5 und Fig.6 beschriebenen Bereiche der
Vorrichtung 19 sind in Fig.7 mit entsprechenden Bezugszeichen versehen. Der wesentliche Unterschied zu der in Fig.6 gezeigten Stellung liegt darin, dass die Dichtlippen 9 weniger fest auf die Anschlagebene 14 gepresst werden. Wie in Fig.6 besteht auch in Fig. 7 ein abdichtender Kontakt zwischen den Dichtlippen 9 und dem Auslaufelement 13, so dass die abzufüllenden fließfähigen Produkte die Vorrichtung 19 nicht mehr durchströmen können. Durch die Berührung zwischen den Dichtlippen 9 und den Dichtbereichen 15 des Auslaufelements 13 liegt die Kontaktebene 10 daher auch bei der in Fig.7 gezeigten Stellung in der Anschlagebene 14. Aufgrund der geringeren Anpresskraft und der Elastizität der Dichtlippen 9 ist der Abstand zwischen der Kontaktebene 10 und der Grundebene 11 zwar nach wie vor geringer als in der geöffneten Stellung (Fig.5), jedoch größer als in der ersten geschlossenen Stellung (Fig.6). Mit anderen Worten entsteht bei der in Fig.7 dargestellten Stellung ein Versatz 21", der kleiner ist als der in Fig.5 gezeigte Versatz 21 und größer ist als der in Fig.6 gezeigte Versatz.21'. Dies hat zur Folge, dass sich das Volumen der Hohlräume 12 im Vergleich zu der in Fig.6 gezeigten Stellung geringfügig vergrößert Hierdurch wird erreicht, dass ein Teil der abzufüllenden fließfähigen Produkte aus den Auslaufkanälen 17 zurück in die - nunmehr vergrößerten - Hohlräume 12 gesaugt wird, so dass sich eine veränderte Strömungsfront 23' bildet Die neue Strömungsfront 23' ragt typischerweise nicht mehr über die Unterseite des
Auslaufelements 13 hinaus, so dass die Gefahr einer Tropfenbildung deutlich verringert ist
In der Praxis kann die in Vorrichtung 19 auf unterschiedliche Weise von der in Fig.6 dargestellten Stellung in die in Fig.7 gezeigte Stellung gebracht werden. Eine
Möglichkeit besteht darin, die Ventilstange 1 aus der maximalen Stellung (Fig.6) aktiv wieder ein Stück nach oben zu ziehen (Fig.7). Dies kann beispielsweise durch einen Antrieb erfolgen, der die Ventilstange 1 über die Kupplung 2 bewegt Eine weitere Möglichkeit besteht darin, dass lediglich die auf die Ventilstange 1 und somit auch auf das Dichtelement 5 wirkende Anpresskraft leicht verringert wird. Durch die Elastizität des Dichtelements 5 und insbesondere der Dichtiippen 9 hat eine Verringerung der Anpresskraft automatisch eine Dekompression des Dichtelements 5 und somit eine Vergrößerung des Versatzes 21 und der Hohlräume 12 zur Folge.
Bezugszeichenliste:
1: Ventilstange
2: Kupplung
3: Distanzelement
4: Andrückplatts
5: Dichtelement
6: Gewindebolzen
7: O-Ring
8, 8': Mittelachse
9: Dichtlippe
10: Kontaktebene
11: Grundebene
12: Hohlraum
13: Auslaufelement
14: Anschlagebene
15: Dichtbereich
16: Auslaufbereich
17: Auslaufkanal
18: Steg
19: Vorrichtung
20: Versteifungselement
21, 21', 21": Versatz
22: Verpackung
23, 23': Strömungsfront

Claims

Patentansprüche
1. Vorrichtung (19) zur Steuerung der Durchflussmenge von fließfähigen
Produkten, insbesondere von Nahrungsmitteln, umfassend:
- eine Ventilstange (1),
- ein mit der Ventilstange (1) verbundenes Dichtelement (5) mit wenigstens einer Dichtlippe (9),
- wobei das Dichtelement (5) eine Grundebene (11) und eine Kontaktebene (10) aufweist,
- wobei die Dichtlippe (9) in der Kontaktebene (10) angeordnet ist, und
- ein Auslaufelement (13) mit einer Anschlagebene (14) und mit wenigstens einem Auslaufkanal (17),
- wobei die Anschlagebene (14) wenigstens einen der Dichtlippe (9)
zugeordneten Dichtbereich (15) und wenigstens einen mit dem Auslaufkanal (17) verbundenen Auslauf bereich (16) aufweist
dadurch gekennzeichnet, dass
die Kontaktebene (10) von der Grundebene (11) beabstandet ist so dass zwischen der Dichtlippe (9) und der Grundebene (11) ein Versatz entsteht 2. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Versatz wenigstens 1 mm beträgt und insbesondere im Bereich zwischen 1 mm und 10 mm liegt
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Dichtelement (5), insbesondere die Dichtlippe (9) eine geringere Härte aufweist als das Auslaufelement (13).
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Dichtelement (5), insbesondere die Dichtlippe (9) aus einem Elastomer, insbesondere aus Silikon hergestellt ist 5. Vorrichtung nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Dichtelement (5), insbesondere die Dichtlippe (9) eine Härte von 75 Shore-A oder weniger aufweist 6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Ventilstange (1) aus Kunststoff und/oder Metall hergestellt ist 7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Auslaufelement
(13) aus Kunststoff und/oder Metall hergestellt ist 8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Dichtelement (5) ein Versteifungselement (20) aus Metall aufweist 9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
gekennzeichnet durch
ein Zwischenelement; das zwischen der Ventilstange (1) und dem Dichtelement (5) angeordnet ist und die Ventilstange (1) mit dem Dichtelement (5) verbindet 10. Vorrichtung nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet, dass das Zwischenelement zwei gegenläufige Gewinde umfasst wobei das eine Gewinde der Ventilstange (1) zugeordnet ist und wobei das andere Gewinde dem Dichtelement (5) zugeordnet ist 11. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Zwischenelement einen Gewindebolzen (6) und ein Distanzelement (3) umfasst 12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 11,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Zwischenelement beidseitig mit einem O-Ring (7), insbesondere mit einem beschichteten O-Ring (7) abgedichtet ist 13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12,
gekennzeichnet durch
eine Andrückplatte (4), die zwischen dem Dichtelement (5) und der Ventilstange (1), insbesondere zwischen dem Dichtelement (5) und dem Zwischenelement; angeordnet ist
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Dichtbereiche (15) und die Auslaufbereiche (16) in einer gemeinsamen Ebene angeordnet sind.
15. Verwendung einer Vorrichtung (19) nach einem der Ansprüche 1 bis 14 zur
Abfüllung von Nahrungsmitteln, insbesondere zur aseptischen Abfüllung von Nahrungsmitteln.
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