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1. (WO2005066527) SOUPAPE POUR LE TRANSVASEMENT EN CADENCE DE PRODUITS D'UN RECIPIENT D'ALIMENTATION DANS DES RECIPIENTS D'EMBALLAGE
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Ventil zum taktweisen Abfüllen von Produkten
aus einem Vorratsbehalter in Verpackungsbehälter

Hintergrund der Erfindung

1. Feld der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Ventil zum taktweisen Abfüllen von flüssigen bis fließfähig-pastösen Produkten aus einem Vorrats-behälter in Verpackungsbehälter, die entsprechend getaktet durch die Füllstation einer Verpackungsmaschine gefördert werden. Unter Verpackungsbehältern sind hierbei insbesondere aus einer tiefziehbaren Packstoffbahn tiefgezogene Becher zu verstehen, die nach ihrer Füllung und ihrem Verschluß mit einer Deckfolie einzeln oder in Gruppen aus der Packstoffbahn ausgetrennt werden, die die Verpackungsmaschine, d.h., eine sogenannte FFS-Maschine in Taktschritten durchläuft. Insofern bezieht sich die Erfindung auf die Füllstation einer solchen Maschine und die zu dieser gehörenden Füllventile.

2. Beschreibung des Standes der Technik

Zu solchen im Takt arbeitenden Füllstationen gehören ein Produktvorratsbehälter, damit in Verbindung stehende Dosierpumpen und im Takt entsprechend gesteuerte Schließ- und Öffnungsventile. Je nach Anzahl der in die Packstoffbahn eingeformten Becherreihen ist in Blockbauweise eine entsprechende Anzahl von mit dem Vorratsbehalter verbundenen Dosierpumpen in der Füllstation angeordnet, die ihrerseits mit einer entsprechenden Anzahl von Füllmundstücken in Verbindung stehen. Der Einfachheit halber ist nachfolgend immer nur von einer Dosierpumpe mit zugehörigem Füllmundstück und Ventil die Rede.
Soweit bekannt und was die Schließ- und Öffnungsventile betrifft ist dabei zwischen dem Vorratsbehalter und der Dosierpumpe ein Membranventil bekannter Bauart angeordnet, und zwar mit Rücksicht auf den in der Regel zu fordernden Sterilbetrieb. Unter der Füllpumpe und unmittelbar über der durchlaufenden Packstoffbahn befindet sich dann schlauchverbunden ein einfaches, wiederum separat angetriebens Auf-Zu-Schieberventil, dessen plattenförmiges Unterteil das Abfüllmundstück bzw. die Abfüllöffnung enthält. Solche Schieberventile aus hochverschleißfesten Werkstoffen (bspw. Keramik) haben sich besser bewährt als in diesem Bereich ebenfalls benutzte Drehschieberventile, da diese bei der Abfüllung insbesondere dünnflüssiger Produkte nicht absolut dicht sind. Außerdem können sich aufgrund sehr enger Passungen bei solchen Drehschieberventilen Probleme bei der Rückstellung der Drehschieber aus deren Reinigungsstellung in die Arbeitsstellung ergeben. Nachteile bestehen auch bzgl . der vorerwähnten Membranventile zwischen Vorratsbehalter und Dosierpumpe, da diese Ventile bzw. deren Membranen nur relativ geringe Verschleißfestigkeit haben, insbesondere wenn Stücke oder hin und wieder Kerne oder Kernbruchstücke enthaltendes Füllgut zu verarbeiten ist.
Als praktisch unproblematisch haben sich demgegenüber die vorerwähnten Schieberventile erwiesen, bei denen zwischen zwei Platten ein Stellschieber zwischen Schließ-und Öffnungsstellung im Takt hin und her zu bewegen ist. Bezüglich solcher Schieberventile ist zu verweisen bspw. auf das DE-A-93 12 817 Ul und die US-A-2 , 202 , 073.
Der Schieber des Ventiles nach der DE-A-93 12 817 Ul weist dabei eine DurchgangsÖffnung, ein die Schließstellung übernehmendes Zwischenstück und daran anschließend eine separate, die Spülflüssigkeit durchlassende Übergangspassage auf.
Beim Schieber des Ventils nach der US-A-2, 202, 073 ist separat zur Durchgangsöffnung im Schieber eine Übergangspassage bzw. Querrinne angeordnet, die bei entsprechender Einstellung des Schiebers einerseits für die Ansaugung des Füllgutes in die Füllpumpe und andererseits für dessen Absperrung zur Füllpumpe dient, wobei in Absperrstellung gleichzeitig die Durchgangsöffnung den Weg des Füllgutes aus der Pumpe zum Ausgabemundstück des Ventiles freigibt. An der Füllgutweitergabe an das Füllmundstück ist die Querrinne nicht beteiligt. Um die Füllgutzufuhrleitung und die übergaήgspassage spülen zu können, ist in der stationären unteren Platte des Ventils ein mit einem Ventil versehener Spülmittelanschluß vorhanden, mit dem eine etwa mittig im Boden der übergangspassage angeordnete Spülmittelö fnung zum Fluchten zu bringen ist. Eine Spülung der Füllpumpe, der Durchgangsöffnung und des Mundstückes ist auf diesem Wege nicht möglich.

Zusammenfassung der Erfindung

Davon ausgehend, liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die per se im Schieber vorhandene Übergangspassage bzw. Querrinne sowohl für das Ansaugen des Füllgutes als auch das Ausfördern zum Füllmundstück zu nutzen, d.h. , die Anordnung einer separaten Durchgangsöffnung für die Ausförderung entbehrlich zu machen und damit gleichzeitig die Voraussetzung zu schaffen, in Weiterbildung und in Schließstellung des Schiebers die Querrinne für die Spülung eines Teiles des Füllgutförderweges ebenfalls nutzen zu können.

Diese Aufgabe ist mit einem Ventil der eingangs genannten Art nach der Erfindung gelöst, das insgesamt folgende Merkmalen hat:
Es besteht aus im vom Vorratsbehalter durch eine Dosierpumpe zum Ausgabemundstück führenden Produktförderweg mit einem getaktet verstellbaren Schließ- und Öffnungsventil, das aus einem zwischen Platten abgedichtet verstellbaren Schieber gebildet ist. Die Platten enthalten dabei von der Dosierpumpe zum Mundstück zueinander fluchtende Kanäle, wobei in der pumpenseitigen Platte ein gegen den mit einer Durchgangskanal versehenen Schieber ausmündender Produktzuförderkanal angeordnet ist. Im Schieber selbst ist dabei pumpenseitig eine gegen die obere Platte offene Querrinne mit einer den Zuförderkanal und den von der Dosierpumpe abgehenden Kanal erfassender Länge angeordnet. Erfindungsgemäß kommt entscheidend zu diesen Medrkmalen noch hinzu, daß der gegen die untere Platte offene Durchgangskanal an einem Ende der Querrinne, und zwar von deren Boden offen abgehend, angeordnet ist. Die Querrinne ist dabei mit ihrem Durchgangskanal wechselweise auf die Ausmündung des Produkt zuförderkanales und den von der Dosierpumpe abgehenden Kanal einstellbar.
Abgesehen davon, daß dadurch die ganze Füllstation eine kompaktere Bauweise erhält, weil die Dosierpumpe ohne die bisherigen Schlauchverbindungen unmittelbar über dem Ventil sitzt, sind damit die Forderungen gemäß Aufgabenstellung erfüllt. Durch einfache Verstellung des Schiebers mit nur einem entsprechend gesteuerten Antrieb kann zum Einen die Dosierpumpe beschickt werden, und zum Anderen wird bei einfacher Rückstellung des Schiebers der Weg zum Abfüllmundstück freigestellt. Im Grunde handelt es sich dabei zwar um ein einfaches Zweiwegeventil, dabei aber um ein Zweiwegeventil von insofern besonderer Art, als im Schieber nur eine einzige Produktpassage in Form einer Querrinne mit von dieser direkt abgehendem Durchgangskanal vorhanden ist, die zur Produktzufuhrseite und zur Dosierpumpe hin offen ist. Von dieser Querrinne wird für die Produktausgabe aus der Dosierpumpe nur ein kleiner Teil für die Produktpassage in Anspruch genommen, die durch den direkt im Boden der Querrine offen angesetzten Durchgangskanal zum Mundstück erfolgt.
In vorteilhafter Weiterbildung ist dabei der Schieber auch nach der anderen Seite verschieblich ausgebildet, womit der Maßgabe Rechnung getragen ist, daß die Querrinne mit ihrem direkt daran angeschlossenen Durchgangskanal auch zur Spülung eines Teiles des Füllgutförderweges ebenfalls nutzbar ist.

Zusätzliche Weiterbildungen und Ausführungsformen bestehen in Folgendem :
Da die Dosierpumpe mit ihrer Auslaßöffnung unmittelbar über dem Schieberventil angeordnet werden kann, ist es bei entsprechender Stärkenbemessung der oberen Ventilplatte vorteilhaft möglich, in der oberen Platte zumindest einen Teil der Dosierpumpe direkt mit zu integrieren.
Da bei solchen Verpackungs- und Abfüllvorgängen Produktwechsel verbunden mit einer Spülung üblich sind und auch Reinigungsspülungen vor Stillsetzung der betreffenden Maschine, ist mit Rücksicht auf die Verstellbarkeit des Schiebers auch nach der anderen Seite vorteilhaft vorgesehen, in einer der Platten einen Spülmittelkanal mit einer gegen den Schieber offenen Ausmündung derart anzuordnen, daß die Querrinne mit ihrem Durchgangskanal in Spülstellung des Schiebers die Verbindung zwischen Produktzuförderkanal und Spülmittelkanal bildet. Dies bedeutet nichts anderes, als daß der Schieber, der im Normalbetrieb nur nach einer Seite hin und her bewegt wird, für die Spülung nach der anderen Seite zu verstellen ist, was noch näher erläutert wird.
In diesem Zusammenhang wird die Anordnung des Spülmittelkanales in der oberen Platte bevorzugt, da dadurch die untere Ventilplatte dünner bemessen werden kann.
Ebenfalls mit Rücksicht auf eine optimale Reinigung bszw. Spülung können die beiden Platten und der Schieber relativ zueinander distanzierbar angeordnet werden.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Das erfindungsgemäße Ventil bzw. die Füllstation wird nachfolgend anhand der zeichnerischen Darstellung von Ausführungsbeispielen näher erläutert.

Es zeigt schematisch

Fig.l im Schnitt und vergrößert die Ventilausbildung zu
Beginn des Füllgutansaugvorganges;
Fig.2 einen der Fig.l entsprechend Schnitt am Ende der
Füllgutabgabe;
Fig.3 einen der Fig.l entsprechenden Schnitt bei Stellung des Schiebers beim Spülen;
Fig.4 einen der Fig.3 entsprechenden Schnitt in etwas
geänderter Ausführungsform;
Fig.5 in Draufsicht den Schieber von der Pumpenseite her gesehen;
Fig.6 A-D verschiedene Betriebsphasen des Schiebers und
Fig.7 zum Vergleich eine bisher übliche Ausbildung von
Füllstationen.

Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen

Das Ventil zum taktweisen Abfüllen von flüssigen bis fließ-fähig-pastösen Produkten aus einem Vorratsbehalter 1 in Verpackungsbehälter B, die entsprechend getaktet durch die Füllstation einer Verpackungsmaschine gefördert werden, besteht aus im vom Vorratsbehalter 1 durch eine Dosierpumpe 2 zum Ausgabemundstück 3 führenden Produktförderweg PF (punktiert angedeutet) angeordneten, getaktet verstellbaren Schließ- und Öffnungsventilen 4,5 (siehe Fig.7), die aber nunmehr und erfindungsgemäß zu einem Ventil V zusammengefaßt sind, das aus einem zwischen Platten 6,7 abgedichtet verstellbaren Schieber 8 gebildet ist. Die Platten 6,7 enthalten dabei von der Dosier-pumpe 2 zum Mundstück 3 zueinander fluchtende Kanäle 9,10. In der pumpenseitigen Platte 6 ist ein gegen den Schieber 8 ausmündender Produktzuförderkanal 11 angeordnet. Außerdem ist im Schieber 8 pumpenseitig eine gegen die obere Platte 6 offene Querrinne 12 mit einer den Zuförderkanal 11 und den von der Dosierpumpe 2 abgehenden Kanal 9 erfassender Länge L angeordnet, wobei die Querrinne 12 an einem Ende mit einer auf die Kanäle 9,10 einstellbare Durchgangsöffnung 13 versehen ist. Fig.l verdeutlicht dabei den Beginn des Ansaughubes des Kolbens 2' der Füllpumpe 2 und Fig.2 verdeutlicht die Ausförderung des Füllgutes zum Füllmundstück 3 , wobei der Kolben 2 ' bereits seine Endstellung erreicht hat.

In den Fig.6A und 6B ist das Ventil V mit dem zugehörigen und mit Füllgutnachfüllanschluß 1'versehenen Füllgut-Vorratsbehälter 1 dargestellt, wobei vorteilhaft in der oberen Platte 6, wie stark schematisiert angedeutet, die Dosierpumpe 2 mit integriert ist.

Die Stellung des Schiebers 8 mit seiner Querrinne 12 gemäß Fig.6A entspricht dem Einsaug- bzw. Füllvorgang der Dosierpumpe 2 (siehe auch Fig.l), d.h., das Füllgut gelangt aus dem Produktzuförderkanal 11 via Querrinne 12 in die Dosierpumpe 2. Wenn der Pumpenkolben 2 ' seine dargestellte Höchststellung erreicht hat und in der Füllpumpe die damit abgemessene Füll- gutmenge vorhanden ist, wird der Schieber 8 in Position gemäß Fig.6B bzw. Fig.2 verschoben, bis die Durchgangsöffnung 13 des Schiebers 8 mit den Kanälen 9,10 fluchtet und damit der Abfüllvorgang bei niedergehenden Pumpenkolben 2' vollzogen wird. Nach vollzogener Abfüllung eines Bechers B wird der Schieber 8 wieder nach rechts verstellt, d.h., in Position gemäß Fig.δA zurückgestellt, und der ganze Vorgang wird für die Füllung des jeweiligen Folgebechers im Dauerbetrieb wiederholt.

Wie schon aus den Fig.1,2 ersichtlich, ist in einer der Platten 6,7 ein Spülmittelkanal 14 mit einer gegen den Schieber 8 offenen Ausmündung 15 derart angeordnet, daß die Querrinne 12 in Spülstellung des Schiebers 8 die Verbindung zwischen Produktzuförderkanal 11 und Spülmittelkanal 14 bildet (siehe auch Fig.4), der mit einem Spül ittelabflußanschluß 14' (siehe Fig.δC) versehen ist. Bevorzugt ist der Spülmittelkanal 14 mit seiner Ausmündung 15 gemäß der Fig.1,2 und 4 in der oberen Platte 6 angeordnet, wodurch die untere Platte 7 des Ventiles wesentlich dünner bemessen werden kann.

Der Spülvorgang ist in Fig.βC verdeutlicht, von dem zunächst nur der Vorratsbehalter 1, der Kanal 11 und die Querrinne 12 in dieser Position erfaßt werden. Abgesehen davon, daß für die Spülung der Dosierpumpe 2 im Wechsel auch die Positionen gemäß der Fig.6A und 6B genutzt werden könnten, wobei natürlich unter der Platte 7 für eine geeignete Spülmittelauffangeinrichtung SA für den Spülvorgang gesorgt werden muß, wird aber die Ausführungsform gemäß Fig.6D bevorzugt, bei der die Platten 6,7 und der Schieber 8 relativ zueinander distanzierbar bzw. spreizbar angeordnet sind, was keiner näheren Erläuterung bedarf, da solche apparativ-konstruktiven Maßnahmen zur gängigen Spül- und Reinigungspraxis gehören.
In Fig.5 ist der Vollständigkeit halber ein Abschnitt des Schiebers 8 in Draufsicht von der Pumpenseite her gesehen dargestellt. Die darüber angeordnete Dosierpumpe 2 ist nur strichpunktiert angedeutet, wobei die ausgezogen dagestellte Position der Querrinne 12 der der Schieberstellung in Fig.δA entspricht und die nach links verschobene, gestrichelte Position der gemäß Fig.6B.

Dadurch, daß die Dosierpumpe 2 unmittelbar über dem Schieberventil sitzt bzw. in dieses zumindest zum Teil mit integriert sein kann, fällt der in der Vergleichsfigur 7 relativ lange Produktförderweg PF von der Dosierpumpe 2 zum dortigen einfachen Auf-ZU-Ventil 5 weg, was insofern von Vorteil ist, als sich bei Produktwechsel eine entsprechend verkürzte Mischstrecke ergibt. Außerdem entfällt durch die vorteilhafte Weiterbildung des Einbezuges des Spül ittelkanales 14 in die eine oder andere Platte 6,7 das in Fig.5 mit dargestellte und erforderliche Produktwechselventil PWV mit zugehörigem Spülmittelableitung SA.
Die Verstellung des Schiebers 8 in Schließstellung, Offnungs-stellung und auch Spülstellung erfolgt mittels eines in Fig.7 nur schematisch mit angedeuteten Stellantriebes 20 in bekannter Weise, und die Dosierpumpen 2 werden bspw. im Takt von Hydraulik- oder Pneumatikantrieben 21, wie ebenfalls in Fig.7 schematisch mit angedeutet, betätigt.