DE3704901A1 - Fuellventil - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Füllventil zum Abfüllen fließ­ fähiger Massen mit einem in einem Gehäuse angeordneten Schließkolben, der mindestens eine Verschlußkante aufweist, die im Bereich mindestens einer im Gehäuse angeordneten Ausfüllöffnung diese steuernd beweglich angeordnet ist.

Derartige Füllventile werden beispielsweise verwendet, um flüssige Abfüllprodukte in geeignete Gefäße abzufüllen. So können sie Verwendung finden, um Milch in dosierten Mengen in Verpackungseinheiten, beispielsweise Becher abzu­ füllen. Darüber hinaus kann aber auch als Abfüllprodukt eine Mischung mehrerer Teilprodukte in Betracht kommen, beispielsweise Rührjoghurt oder Joghurt mit Früchten.

Die bisher für diese Zwecke verwendeten Füllventile be­ sitzen einen Schließkolben der im wesentlichen in lotrech­ ter Richtung durch ein Gehäuse bewegt werden kann. Zum Zwecke der Öffnung des Füllventils wird der Schließkolben aus einer Füllöffnung in Richtung auf das zu befüllende Gefäß aus dem Gehäuse herausgefahren. Nachdem das Gefäß befüllt worden ist, wird der Schließkolben wieder in das Gehäuse zurückgezogen. Bei dieser Bewegung des Schließkol­ bens soll ein durch die Einfüllöffnung austretender Strom des abzufüllenden Gutes von entsprechend ausgebildeten Kanten des Schließkolbens innerhalb der Einfüllöffnung abge­ schert werden.

Schwierigkeiten treten bei diesen Füllventilen insbesondere dann auf, wenn mit Hilfe dieser Füllventile Mischungen verschiedene Teilprodukte abgefüllt werden sollen. In diesen Fällen muß davon ausgegangen werden, daß beim Schließen der Einfüllöffnung feste Bestandteile des abzufül­ lenden Produktes sich während des Schließvorganges zwischen dem Schließkolben und der Einfüllöffnung einklemmen. Um ein derartiges Einklemmen zu verhindern, werden die Kanten der Einfüllöffnung einerseits und des Schließkolbens anderer­ seits möglichst scharfkantig ausgebildet, um eine Voraus­ setzung dafür zu schaffen, daß die festen Bestandteile in der Einfüllöffnung von dem sich bewegenden Schließkolben abgeschert werden. Eine derartige Abscherwirkung tritt aber in vielen Fällen nicht ein, da im Hinblick auf die nach­ giebige Lagerung des Schließkolbens und seine relativ große ungeführte Länge nicht verhindert werden kann, daß dieser von dem abzuscherenden festen Bestandteil innerhalb der Einfüllöffnung ausgelenkt wird. Teile des abzuscherenden festen Bestandteils klemmen sich während der Bewegung des Schließkolbens zwischen diesem und der Ein­ füllöffnung ein und verursachen eine Leckstelle, durch die die flüssigen Bestandteile des abzufüllenden Gutes auch dann hindurchsickern können, wenn ein abzufüllendes Gefäß sich nicht unterhalb der Einfüllöffnung befindet. Von der nur teilweise geschlossenen Einfüllöffnung tropft abzufül­ lendes Gut auf Führungselemente, auf denen die abzufüllenden Gefäße unter die Einfüllöffnung transportiert werden, oder auf die Gefäße selbst und verhindern somit auch die Versiege­ lung der Gefäße.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Füll­ ventil der einleitend genannten Art so zu verbessern, daß mit seiner Hilfe eine exakte Begrenzung des Füllvorganges ermöglicht wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Verschlußkante quer zur Richtung der durch die Ausfüllöff­ nung hindurchtretenden Masse beweglich angeordnet ist.

Durch diese Bewegung der Verschlußkante quer zur Richtung der durch die Ausfüllöffnung hindurchtretenden Masse wird erreicht, daß die Verschlußkante sehr sicher während des Verschlußvorganges geführt werden kann. Eine Auslenkung der Verschlußkante innerhalb der Ausfüllöffnung ist auch dann nicht möglich, wenn sich zwischen die Verschlußkante und die Ausfüllöffnung ein festes Bestandteil der abzufül­ lenden Masse einklemmen sollte. Dieses feste Bestandteil wird mit hoher Sicherheit von der exakt geführten Verschluß­ kante abgeschert. Die exakte Führung der Verschlußkante wird unter anderem dadurch ermöglicht, daß der Schließkol­ ben in seinen Abmessungen quer zur Richtung der durch die Ausfüllöffnung hindurchtretenden Masse sehr steif und im Ge­ häuse gut geführt ist. Denngegenüber ist der nach unten aus dem Gehäuse herausgeführte Kolben außerhalb des Gehäuses nicht geführt.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weisen das Gehäuse und der in ihm angeordnete Schließkolben im wesentlichen in lotrechter Richtung verlaufende Achsen auf und der Schließkolben ist um seine Achse verschwenkbar gelagert. Gerade die mit ihrer Achse in lotrechter Richtung verlaufenden Füllventile sind bisher gerne für die Abfüllung fließfähiger Massen verwendet worden, da sie einen von Umlenkungen weitgehend freien Durchtritt der abzu­ füllenden Massen in ihrem Bereich ermöglichen. Demgegenüber müssen bei liegenden Drehschiebern, deren Achse im wesentli­ chen in horizontaler Richtung angeordnet ist, mehrere Umlen­ kungen des abzufüllenden Gutes inkauf genommen werden. Diese Umlenkungen sind für viele Produkte unschädlich, für manche jedoch nicht. So müssen beispielsweise Milchprodukte sehr sorgfältig abgepackt werden, ohne daß sie während des Abpackens mehrfach unter Aufwendung von Druck umgelenkt werden müssen.

Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung und den beigefüg­ ten Zeichnungen, in denen bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung beispielsweise veranschaulicht sind.

In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein Füllventil mit geöff­ neter Ein- und geschlossener Ausfüllöffnung,

Fig. 2 einen Längsschnitt durch ein Füllventil mit ge­ schlossener Einfüllöffnung und geöffneter Ausfüll­ öffnung,

Fig. 3 einen Längsschnitt durch ein Füllventil, dessen Schließkolben sich in einer Reinigungsstellung befindet,

Fig. 4 eine schematische Darstellung von Ausfüllöffnun­ gen zur Erläuterung von Schließwinkeln,

Fig. 5 eine Übersichtsskizze zur Darstellung mehrerer Funktonsabschnitte,

Fig. 6 eine Draufsicht auf ein Gehäuse, aus dem der Schließkolben herausgezogen wurde in Richtung VI von Fig. 1 und

Fig. 7 einen Querschnitt durch ein Gehäuse entsprechend der Schnittlinie VII-VII in Fig. 1.

Ein Füllventil besteht im wesentlichen aus einem Gehäuse (1), einem Schließkolben (2), einem Dosierzylinder (3) und einem Dosierkolben (4). Der Schließkolben (2) ist im Gehäu­ se (1) drehbeweglich gelagert. Das Gehäuse (1) und der Schließkolben (2) besitzen eine gemeinsame Achse (5), um die der Schließkolben (2) innerhalb des Gehäuses (1) ver­ schwenkt werden kann. Diese Achse (5) verläuft im wesent­ lichen in lotrechter Richtung. Senkrecht zu dieser Achse (5) ist der im wesentlichen in horizontaler Richtung ver­ laufende Dosierzylinder (3) flüssigkeitsdicht über Dich­ tungen (6) mit dem Gehäuse (1) verbunden. Innerhalb des Dosierzylinders (3) ist in dessen Längsrichtung verschieb­ lich der Dosierkolben (4) angeordnet. Dieser ist über eine Kolbenstange (7) aus dem Dosierzylinder (3) an einem dem Gehäuse (1) abgewandten Ende (8) herausgeführt. An diesem Ende (8) besitzt die Kolbenstange (7) eine Kupplung (9), über die die Kolbenstange (7) an einen nicht dargestellten Antrieb angekuppelt werden kann, der dazu geeignet ist, den Dosierkolben (4) in Längsrichtung des Dosierzylinders (3) zu bewegen.

Der Dosierzylinder (3) mündet im Bereich einer Dosierkammer (10) in das Gehäuse (1). Diese Dosierkammer (10) ist im wesentlichen im Gehäuse (1) ausgebildet. Im Bereich der Dosierkammer (10) besitzt der Schließkolben (2) einen gegen­ über einem im Gehäuse (1) ausgebildeten Innenraum (11) ver­ minderten Querschnitt. Auf diese Weise wird im Innenraum (11) zwischen diesem und einer ihm benachbarten Oberfläche (13) ein Ringraum (12) ausgebildet, in dem sich eine vom Füllventil abzufüllende Masse (14) sammeln kann, bevor sie durch Ausfüllöffnungen (15) in ein zu befüllendes Gefäß (16) eingeleitet wird. Es ist jedoch auch möglich, das Füllven­ til ohne einen Ringraun (12) auszubilden.

In die Dosierkammer (10) mündet ein Eintrittskanal (17), der sich durch den Schließkolben (2) schräg zur Achse (5) in eine vom Gefäß (16) abgewandte Richtung aufwärts er­ streckt. Dieser Eintrittskanal (16) mündet über einen An­ schluß (18) in einen Vorratsbehälter (19), in dem sich die Masse (14) zum Zwecke der Abfüllung befindet. Der Anschluß (18) durchdringt das Gehäuse (1), an dem er eine Eintritts­ öffnung (20) ausbildet. Aus dieser Eintrittsöffnung (20) mündet der Eintrittskanal (17) über eine Eintrittsmündung (21) in den Schließkolben (2) ein. Die Eintrittsmündung (21) ist von einer Eintrittschließkante (22) umschlossen, die bei Drehungen des Schließkolbens (2) um seine Achse (5) auf einer der Eintrittsmündung (21) benachbarten inne­ ren Oberfläche (23) des Gehäuses (1) eng geführt wird.

Darüber hinaus münden über einen Auslaß (26) zwei Füllkana­ le (24, 25) in den Ringraum (12). Dieser Auslaß (26) ist als eine Ausnehmung im Schließkolben (2) ausgebildet, die in der Öffnungsstellung des Füllventils in Richtung auf die Dosierkammer (10) weist und mit dieser in Verbindung steht. Aus dem Auslaß (26) erstrecken sich die Füllkanäle (24, 25) im wesentlichen in lotrechter Richtung in Richtung auf die Ausfüllöffnungen (15), mit denen sie in der Öffnung­ stellung des Füllventils fluchten. Die Füllkanäle (24, 25) können schräg zur Achse (5) angeordnet sein und V-förmig verlaufen. Sie münden beide unter einem spitzen Winkel in den Auslaß (26) und erstrecken sich mit ihren dem Auslaß (26) gegenüberliegenden Enden in Richtung auf mit ihnen fluchtende Ausfüllöffnungen (15, 15 a). Diese Ausfüllöff­ nungen (15, 15 a) liegen mit ihren Mittelpunkten (27, 27 a) auf einer Durchmesserlinie (28) die sich durch das Gehäuse (1) erstreckt. Dabei ist der Abstand der Mittelpunkte (27, 27 a) voneinander so bemessen, daß er der Länge eines Radius entspricht, durch den ein kreisförmiger Querschnitt (29) des Gehäuses (1) an seinem den Ausfüllöffnungen (15, 15 a) benachbarten unteren Ende (30) bestimmt ist.

An seinem unteren Ende (30) wird das Gehäuse (1) von einem Boden (31) abgeschlossen, durch den sich die beiden Ausfüll­ öffnungen (15, 15 a) erstrecken. Dieser Boden (31) ist auf seiner dem Innenraum (11) zugewandten Innenfläche (32) mit einer sämtliche Unebenheiten beseitigenden Feinstbearbei­ tung versehen. Eine entsprechende Feinstbearbeitung weist eine die Innenfläche (32) beaufschlagende Fläche (33) des Schließkolbens (2) auf, die dieser an seinem dem unteren Ende (30) zugewandten Ende trägt. Die Fläche (33) wird auf der Innenfläche (32) geführt, wenn der Schließkolben (2) innerhalb des Innenraumes (11) um seine Achse (5) Schwenkbe­ wegungen ausführt. Bei diesen Schwenkbewegungen werden Mün­ dungsöffnungen (34, 34 a), in denen die Füllkanäle (24, 25) in der Fläche (33) münden, unmittelbar oberhalb der Ausfüll­ öffnungen geführt. Die Mündungsöffnungen (34, 34 a) sind von einer Verschlußkante (35) umgeben. Diese Verschlußkante (35) ist so scharf ausgebildet, daß sie in der Lage ist, einen sich durch die Ausfüllöffnung (15) erstreckenden Strom der Masse (14) selbst dann abzuscheren, wenn diese Masse (14) relativ feste Bestandteile enthält.

Die Mündungsöffnungen (34, 34 a) sind bezüglich der Ausfüll­ öffnungen (15) so angeordnet, daß aus den Ausfüllöffnungen (15) nur eine Menge der Masse (14) austritt, die in der Dosierkammer (10) vorhanden ist. Während der Öffnung der Ausfüllöffnungen (15, 15 a) muß daher dafür gesorgt sein, daß in die Dosierkammer (10) keine Masse (14) aus dem Voratsbehälter (19) eintreten kann. Vielmehr muß während der Öffnung der Ausfüllöffnungen (15, 15 a) der Eintritts­ kanal (17) gegenüber der Eintrittsöffnung (20) verschlossen sein. Um insoweit eine sichere Steuerung des Füllventils gewährleisten zu können, müssen die Ausfüllöffnungen (15, 15 a) länger geöffnet sein als eine Verbindung zwischen der Eintrittsöffnung (20) und dem Eintrittskanal (17) be­ steht. Um eine derartige Funktion des Füllventils zu errei­ chen, liegt die Eintrittsmündung (21) auf einem größeren Radius des Schließkolbens (2) als die Mündungsöffnung (34, 34 a) der Füllkanäle (24, 25). Auf diese Weise legt bei einem gleichen Drehwinkel des Schließkolbens (2) die Eintrittsmündung (21) einen größeren Weg zurück als die Mün­ dungsöffnungen (34, 34 a).

Darüber hinaus wird eine rechtzeitige Schließung der Ein­ trittsmündung (21) auch dadurch erreicht, daß diese Ein­ trittsmündung (21) auf einen wesentlichen kleineren Umfangs­ winkel einer konischen Dichtfläche (44) des Schließkolbens (2) beschränkt ist als die Mündungsöffnungen (34, 34 a). Dabei beschränkt sich die Eintrittsmündung (21) auf einen Umfangswinkel, dessen Größe zwei Drittel des Winkels ent­ spricht, auf dessen Schenkeln die Mündungsöffnungen (34, 34) angeordnet sind. Angesichts der Tatsache, daß der Durchmesser des Schließkolbens im Bereich der Eintrittsmün­ dung (29) etwa doppelt so groß wie im Bereich der Mündungs­ öffnung (34, 34 a) ist, ist dafür gesorgt, daß bei einem gleichen Winkelausschlag der vom Schließkolben (2) durchge­ führten Schwenkbewegungen die Eintrittsöffnung (20) mit Sicherheit geschlossen ist, wenn die Ausfüllöffnung (15, 15 a) geöffnet sind. Außerdem sind die Mündungsöffnungen (34, 34 a) bezüglich der Ausfüllöffnungen (15) um einen Drehwinkel des Schließkolbens (2) von mehr als 90° verschoben, wenn der Schließkolben (2) sich in einer Stellung befindet, in der die Eintrittsmündung (21) mit der Eintrittsmündung (20) fluchtet.

Der Schließkolben (2) ist im Gehäuse (1) an verschiedenen Stellen in Gleitlagern (36, 37, 39) fest geführt. Das Gleitlager (36) ist in einem der Ausfüllöffnungen (15, 15 a) benachbarten unteren Teil des Innenraumes (11) ausgebildet. Dieser untere Teil (40) besitzt eine zylindrische Innenwan­ dung (41), die von einem am schließkolben (2) ausgebildeten Außenzylinder (42) beaufschlagt wird. Darüber hinaus wird der Schließkolben (2) in axialer Richtung mit der ihn nach unten abschließenden Fläche (33) auf der Innenfläche (32) geführt.

Das Gleitlager (37) ist auf einer dem Gleitlager (36) abge­ wandten oberen Begrenzung der Dosierkammer (10) angeordnet. Dieses Gleitlager (37) besitzt eine zylindrische Gleit­ fläche (43), die auf einem im Gehäuse (1) vorgesehenen ent­ sprechenden Innenzylinder gelagert ist. Dieser Innenzylin­ der wird von den Wandungen des Innenraumes (11) gebildet. Aufgrund der beidseits der Dosierkammer (10) vorgesehenen großflächigen Lagerung in den Gleitlagern (36, 37) ist ein auswandern des Schließkolbens (2) während der Durchführung von Abfüllvorgängen ausgeschlossen.

Darüber hinaus ist jedoch der Schließkolben (2) auch noch auf einer der Dosierkammer (10) abgewandten Oberseite der zylindrischen Gleitfläche (43) in der Dichtfläche (44) mit ge­ ringem Spiel geführt. Diese Dichtfläche (44) ist konisch am Schließkolben (2) ausgebildet. Im Bereich dieser konischen Dichtflächen (44) besitzt der Schließkolben (2) einen sich stetig von der zylindrischen Gleitfläche (43) in Richtung auf ein dem Gleitlager (37) abgewandtes oberes Ende (45) des Schließkolbens (2) erwei­ ternden Querschnitt. Diese konische Dichtfläche (44) ist auf einer ihr entsprechend gestalteten konischen Innenfläche (46) dichtend eingepaßt. Diese konische Innenfläche ist ist im Gehäuse (1) ausgebildet. Im Bereich der konischen Dichtfläche (44) ist die Eintrittsmündung (21) ausgebildet, so daß die Eintrittsschließkanten (22) von der konischen Dichtfläche (44) gebildet werden. Der Eintrittskanal (17) erstreckt sich im Bereich der konischen Dichtfläche (44) schräg durch den Schließkolben (2) und mündet unterhalb der zylindrischen Dichtfläche (43) im Bereich der Oberflä­ che (13) in die Dosierkammer (10).

In Richtung auf das obere Ende (45) schließt sich an die konische Dichtfläche (44) ein zylindrischer Bund (47) an, der auf einer entsprechenden zylindrischen Innenfläche (48) des Gehäuses (1) gelagert ist. Im Anschluß an diesen zylin­ drischen Bund (47) verjüngt sich der Schließkolben (2) in Richtung auf sein oberes Ende (45) und bildet einen Auflage­ bund (49) aus. Dieser Auflagebund (49) besitzt an seinem dem zylindrischen Bund (47) abgewandten Oberende (50) eine Auflagefläche, auf der eine Dichtmanschette (51) aufliegt. Diese Dichtmanschette (51) ist als eine Topfmanschette aus­ gebildet, deren Rand (52) in Richtung auf den zylindrischen Bund (47) abgewinkelt ist. Der Rand (52) ist auf seiner dem Gehäuse (1) zugewandten Außenseite (53) als eine Dich­ tung ausgebildet, mit der die Dichtmanschette (51) an einer ihr zugewandten Innenwandung (54) des Innenraumes (11) an­ liegt. Auf diese Weise wird die als Dichtung ausgebildete Außenseite (53) von einem sich unter der Dichtmanschette (51) aufbauenden Druck sehr fest an die Innenwandung (54) gepreßt und dichtet dort gut ab.

Die Dichtmanschette (51) ist mit ihrer Mittelbohrung auf einem Zylinderstück (55) geführt, das sich in Richtung auf das obere Ende (55) an den Auflagebund (49) anschließt. Mit diesem Zylinderstück (55) ragt der Schließkolben (2) aus einem dem Boden (31) abgewandten oberen Abschluß (56) des Gehäuses (1) heraus. Auf dem Zylinderstück (55) wird eine Hülse (57) geführt, die beispielsweise aus einem Lager­ metall hergestellt sein kann. Diese Hülse (57) wird mit einer Kontermutter (89) in Richtung auf das Oberende (50) des Auflagebundes (49) gedrückt, zwischen dem und der Hülse (57) die Dichtmanschette (51) eingeklemmt ist. Darüber hinaus ist die Hülse (57) auf ihrer dem Zylinderstück (55) abgewandten Außenfläche (58) als Gleitlager (38) ausgebil­ det. Diese wird von der Außenfläche (58) einerseits und einer Innenhülse (59) andererseits gebildet, die in einen das Gehäuse (1) an seinem oberen Abschluß (56) abschließen­ den Deckel (60) eingelassen ist.

Die Kontermutter (89) ist auf ein Gewinde (61) aufge­ schraubt, das in Richtung auf das obere Ende (45) an das Zylinderstück (55) anschließt. Im Anschluß an dieses Gewin­ de (61) ist in Richtung auf das obere Ende (45) auf dem Schließkolben (2) ein Hebel (62) mit einer Klemmschraube (63) festgeklemmt. Der Hebel (62) erstreckt sich vom Schließkolben (2) radial nach außen und dient über eine Bohrung (64) dem Anschluß eines nicht dargestellten Antrie­ bes, mit dessen Hilfe der Schließkolben (2) Schwenkbewegun­ gen im Gehäuse (1) ausführen soll. Am oberen Ende (45) ist der Schließkolben (2) mit einem Stellantrieb (65) versehen, mit dessen Hilfe er Bewegungen in Längsrichtung der Achse (5) ausführen kann. Dieser Stellantrieb (65) besteht im wesentlichen aus einem in einem Zylinder (66) verschieblich gelagerten Kolben (67). Dieser Kolben (67) kann beidseitig von einem Druckmedium beaufschlagt werden, das durch eine obere Öffnung (68) bzw. untere Öffnung (69) zu- bzw. ab­ strömt. Die beiden Öffnungen (68, 69) münden in den Zylinder (66). Die obere Öffnung (68) ist in Bewegungsrichtung des Kolbens (67) in einem Teilraum des Zylinders (66) vorgese­ hen, der oberhalb des Kolbens (67) liegt, während die unte­ re Öffnung (69) in einen unterhalb des Kolbens (67) liegen­ den Teilraum mündet.

Der Kolben (67) ist an einer Kolbenstange (70) befestigt, die in Richtung auf das obere Ende (45) des Schließkolbens (3) druckdicht aus dem Zylinder (66) herausgeführt ist.

An der Kolbenstange (70) ist an ihrem dem Kolben (67) abge­ wandten unteren Ende eine Lagerstelle (71) ausgebildet, in der der Schließkolben (2) über ein Wälzlager (72) um seine Achse (5) verschwenkbar gelagert ist. Das Wälzlager (72) ist in der Lage, die vom Kolben (67) in die Kolbenstan­ ge (70) eingeleiteten Kräfte auf den Schließkolben (2) zu übertragen, so daß dieser sowohl Schwenkbewegungen als auch in seiner Längsachse (5) verlaufende transversale Bewegun­ gen durchführen kann.

Der Dosierkolben (4) ist an seinem der Dosierkammer (10) zugewandten vorderen Ende mit einem Führungskolben (73) verse­ hen, der mit seinen Rändern (74) einen den Dosierzylinder (3) durchziehenden Innenraum (75) auf dessen Innenwandungen (76) beaufschlagt. Dieser Führungskolben (73) beaufschlagt mit seiner der Dosierkammer (10) zugewandten Druckfläche (77) die sich in der Dosierkammer (10) befindliche Masse (14).

In Richtung auf die Kupplung (9) schließt sich an den Führungs­ kolben (73) eine Dichtfläche (78) an, mit der der Dosier­ kolben (4) auf der Innenwandung (76) abdichtend geführt wird. Durch Bewegungen des Dosierkolbens (4) wird die Masse (14) bein Zulauf zur Dosier­ kammer (10) bzw. Ablauf in das Gefäß (16) dosiert.

Sowohl der Schließkolben (2) als auch der Dosierkolben (4) können einer Reinigung unterzogen werden, ohne daß sie des­ wegen auf dem Gehäuse (1) bzw. dem Dosierzylinder (3) ausge­ baut werden müßten. Zu diesem Zwecke wird der Schließkolben (2) mit Hilfe des Stellantriebs (65) in einer Reinigungs­ position (79) (vergl. Fig. 3) gezogen. In dieser Reinigungs­ position (79) sind die sich jeweils beaufschlagenden Gleit­ lager (36, 37, 38) voneinander so weitgehend abgehoben, daß sie von einer Reinigungsflüssigkeit umspült werden kön­ nen. Diese Reinigungsflüssigkeit wird sowohl durch den An­ schluß (18) als auch durch einen Reinigungsmittelzulauf (80) in den Innenraum (11) eingeleitet. Dieser Reinigungs­ mittelzulauf (80) mündet in den Innenraum (11) unterhalb des Deckels (60) im Bereich einer Erweiterung (81), die am oberen Abschluß (56) des Gehäuses (1) ausgebildet ist. Da sich in der Reinigungsposition (79) auch die konische Gleitfläche (44) von der konischen Innenfläche (46) abgeho­ ben hat, können diese allseits von der Reinigungsflüssig­ keit umspült werden. Diese Reinigungsflüssigkeit umspült die Dichtmanschette (51), die in der Reinigungsposition (70) im Bereich der Erweiterung (81) mit der Wandung des Innenraums (11) nicht in Kontakt ist.

In ähnlicher Weise kann auch der Dosierkolben (4) in einen Erweiterungsraum (82) gezogen werden, der in einem der Dosierkammer (10) abgewandten hinteren Teil des Dosierzylin­ ders (3) angeordnet ist. Dieser Erweiterungsraum (82) steht über einen Reinigungskanal (83) mit einem Reinigungsan­ schluß (84) in Verbindung, durch den Reinigungsmittel in den Dosierzylinder (4) eingelassen werden kann. Dieses Reinigungsmittel umspült innerhalb des Erweiterungsraumes (82) den Dosierkolben (4) und tritt durch den Dosierzylin­ der (3) auch in die Dosierkammer (10) ein, so daß sie den sich in der Reinigungsposition (79) befindlichen Schließ­ kolben (2) umspülen kann und über die Füllkanäle (24, 25) aus den Ausfüllöffnungen (15, 15 a) austritt. Ein anderer Teil der im Dosierzylinder (3) vorhandenen Reinigungsflüs­ sigkeit tritt durch einen im Dosierzylinder (3) vorgesehen Auslauf (85) aus dem Dosierzylinder (3) aus.

Nach dem eine Verbindung zwischen dem Anschluß (18) und dem Voratsbehälter (19) hergestellt worden ist, wird der Schließkolben (2) über den Hebel (62) in eine Füllposition verschwenkt, in der die Masse (14) durch die Eintrittsöff­ nung (20) in den Eintrittskanal (17) und von diesem in die Dosierkammer (10) eintreten kann. Dabei kann der Einlauf der Masse (14) dadurch begünstigt werden, daß der Dosier­ kolben (4) in Richtung auf den Erweiterungsraum (82) gezogen wird, so daß in der Dosierkammer (10) ein Unterdruck ent­ steht, durch den die Masse (14) in die Dosierkammer (10) gesaugt wird. Nachdem die Dosierkammer (10) mit einer jeweils gewünschten Menge der Masse (14) gefüllt worden ist, wird der Schließkolben (2) um seine Achse (5) mit Hilfe der an den Hebel (62) angreifenden Kraft verschwenkt. Dadurch verschließen die Eintrittsschließkanten (22) die Eintrittsöffnungen (20), so daß keine weitere Masse (14) in den Eintrittskanal (17) eintreten kann. unmittelbar nach dem Verschluß der Eintrittsmündung (21) sind die Füllkanäle (24, 25) in eine Position verschwenkt worden, in der sie mit den Ausfüllöffnungen (15, 15 a) fluchten. Nunmehr kann die Masse (14) aus den Ausfüllöffnungen (15, 15 a) in das Gefäß (16) eintreten und dieses füllen. Dabei wird der Ausfluß der Masse (14) aus der Dosierkammer (10) dadurch dosiert, daß der Dosierkolben (4) in Richtung auf die Dosierkammer (10) bewegt wird. Dabei tritt die Masse (14) durch den Auslaß (26) in die Füllkanäle (24, 25) ein. Da die Mündungsöffnungen (34, 34 a) einen kleineren Querschnitt aufweisen als die Ausfüllöffnungen (15, 15 a), ist dafür gesorgt, daß die Masse (14) beim Verlassen der Füllkanäle (24, 25) die Mündungsöffnungen (34, 34 a) nicht benetzten.

Nach der Befüllung des Gefäßes (16) wird der Schließkolben (3) wiederum um seine Achse (5) verschwenkt, so daß nunmehr die Verschlußkanten (35) den sich durch die Mündungsöffnun­ gen (34, 34 a) ergießenden Strom der Masse (14) abscheren. unmittelbar nach dem Verschluß der Füllkanäle (24, 25) öffnet die Eintrittsschließkante (22) wieder die Verbindung zwischen der Eintrittsöffnung (20) und dem Eintrittskanal (17). Gleichzeitig wird der Dosierkolben (4) umgesteuert, so daß er sich wieder in Richtung auf den Erweiterungsraum (82) bewegt und dabei die Masse (14) in die Dosierkammer (10) saugt.

Zum Zwecke der Reinigung wird ein Druckmittel durch die untere Öffnung (69) in den unteren Teil des Zylinders (66) eingesteuert, so daß der Kolben (87) innerhalb des Zylin­ ders (66) in Richtung auf die obere Öffnung (68) gedrückt wird und dabei gegebenenfalls im oberen Teil des Zylinders (66) vorhandenes Druckmittel aus der oberen Öffnung (68) herausdrückt. Diese Bewegung des Kolbens (67) wird über die Lagerstelle (71) und das Wälzlager (72) auf den Schließ­ kolben (2) übertragen, so daß dieser in Richtung seiner Achse (5) bewegt und aus dem Gehäuse (1) herausgezogen wird. Dadurch werden die einander beaufschlagenden Gleit­ flächen der Gleitlager (36, 37, 38) aus ihrer gegenseiti­ gen Beaufschlagung gelöst, so daß sie allseits von einer Reinigungsflüssigkeit umspült werden können.

In entsprechender Weise wird der Dosierkolben (4) in den Erweiterungsraum (82) gezogen und über den Reinigungsan­ schluß (84) Reinigungsflüssigkeit in den Dosierzylinder (3) eingespült. Die Dosiermittelströme, die in das Gehäuse (1) über den Anschluß (18) und den Reinigungsmittelzulauf (80) eingespült werden, vereinigen sich mit dem Reinigungs­ mittelstrom, der den Dosierzylinder (3) reinigt, im Bereich der Dosierkammer (10). Sodann wird das Reinigungsmittel über den Auslaß (26) durch die Füllkanäle (24, 25) und die Ausfüllöffnungen (15, 15 a) ausgespült.

Nachdem das Reinigungsmittel sowohl aus dem Gehäuse (1) als auch aus dem Dosierzylinder (3) ausgespült worden ist, wird in die obere Öffnung (68) des Zylinders (66) ein Druck­ mittel auf den Kolben (67) gesteuert, so daß dieser in Rich­ tung seiner Längsachse (5) in seine Betriebsstellung zurück­ gleitet. Dabei wird das unterhalb des Kolbens (67) vorhande­ ne Druckmittel über die untere Öffnung (69) ausgeschoben. Die auf den Schließkolben (2) einwirkenden Druckkräfte werden über die Lagerstelle (71) auf den Schließkolben (2) übertragen. Gleichzeitig wird der Dosierkolben (4) in Richtung auf die Dosierkammer (10) in seiner Arbeitsstel­ lung geschoben, so daß nunmehr die Befüllung von Gefäßen (16) wieder aufgenommen werden kann.

Durch das auf den Kolben (67) einwirkende Druckmittel wird der Schließkolben (2) mit seiner Fläche (33) auf die Innenfläche (32) des Gehäuses (1) gedrückt und damit in seiner Arbeitsstellung gehalten. In dieser ist mit einem beruhigten Ausströmen der Masse (14) aus den Ausfüllöffnungen (15, 15 a) zu rechnen, da die Masse (14) im Hinblick auf die relativ große Länge der Füllkanäle (24, 25) den Ausfüllöffnungen (15, 15 a) in einer laminaren Strömung zuströmt.

Claims (56)

1. Füllventil zum Abfüllen fließfähiger Massen mit einem in einem Gehäuse (1) angeordneten Schließkolben (2), der mindestens eine Verschlußkante (35) aufweist, die im Bereich mindestens einer im Gehäuse (1) angeordneten Ausfüllöffnung (15) diese steuernd beweglich angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschlußkante (35) quer zur Richtung der durch Ausfüllöffnung (15, 15 a) hin­ durchtretenden Masse (14) beweglich angeordnet ist.

2. Füllventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (1) und der in ihm angeordneten Schließkol­ ben (2) im wesentlichen in lotrechter Richtung verlaufende Achsen (5) aufweisen, und der Schließkolben (2) um seine Achse (5) verschwenkbar gelagert ist.

3. Füllventil nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeich­ net, daß der Schließkolben (2) in einem sich durch das Gehäuse (1) erstreckenden Innenraum (11) verschwenkbar gelagert ist, der an seinem einem zu befüllenden Gefäß (14) zugewandten unteren Ende (30) durch einen Boden (31) verschlossen ist, der von der Ausfüllöffnung (15) durch­ drungen ist.

4. Füllventil nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeich­ net, daß der Schließkolben (2) an seinem dem Boden (31) zugewandten unteren Abschluß eine Fläche (33) aufweist, die mit einer ihr zugewandten auf dem Boden (31) ausgebil­ deten Innenfläche (32) abdichtend fluchtet.

5. Füllventil nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeich­ net, daß der Schließkolben (2) von mindestens einem Füllka­ nal (24, 25) durchdrungen ist, der in einer vom Schließkol­ ben (2) im Gehäuse (1) eingenommenen Öffnungsstellung mit der Ausfüllöffnung (15) fluchtet.

6. Füllventil nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeich­ net, daß der Füllkanal (24, 25) mit der Fläche (33) die Verschlußkante (35) ausbildet, die quer zu einer Fließrich­ tung der durch die Ausfüllöffnung (15) hindurchtretenden Masse (14) diese abscherend auf dem Boden (31) verschwenk­ bar gelagert ist.

7. Füllventil nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeich­ net, daß die Ausfüllöffnung (15) einen unwesentlich größe­ ren Querschnitt als eine Mündungsöffnung (34, 34 a) aufweist, die die Einmündung des Füllkanals (24, 25) in die Fläche (33) bildet.

8. Füllventil nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeich­ net, daß sowohl die Fläche (33) als auch die Innenflälche (32) eine sich einander flüssigkeitsdicht beaufschlagende Feinstbearbeitung aufweisen.

9. Füllventil nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeich­ net, daß der Schließkolben (2) von zwei diametral angeord­ neten Füllkanälen (24, 25) durchzogen ist, von denen jeder in je eine Mündungsöffnung (34, 34 a) mündet.

10. Füllventil nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeich­ net, daß jeder Mündungsöffnung (34, 34 a) je eine Ausfüllöff­ nung (15, 15 a) gegenüber liegt.

11. Füllventil nach Anspruch 1 bis 10, dadurch gekennzeich­ net, daß der Füllkanal (24, 25) einen kreisförmigen Quer­ schnitt aufweist.

12. Füllventil nach Anspruch 1 bis 10, dadurch gekennzeich­ net, daß der Füllkanal (24, 25) einen als Dreieck ausgebil­ deten Querschnitt aufweist.

13. Füllventil nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Dreieck von drei Tangenten (86, 87, 88) gebildet wird, von denen zwei (86, 87) von einem gedachten Mittel­ punkt der Fläche (33) an einen im Dreieck gedachten Kreis gelegt sind und die dritte die beiden Tangenten (86, 87) auf einer dem Mittelpunkt abgewandten Seite des Kreises verbindet.

14. Füllventil nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die dritte Tangente (88) eine Krümmung aufweist, die parallel zu einer Begrenzung der Fläche (33) verläuft.

15. Füllventil nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Dreieck auf seiner der dritten Tangente (88) gegen­ überliegenden Ecke von einem Bogen des Kreises begrenzt ist.

16. Füllventil nach Anspruch 11 bis 15, dadurch gekenn­ zeichnet, daß jede Mündungsöffnung (34, 34 a) einen Mittel­ punkt aufweist, der etwa in der Mitte eines Radius der als Kreis ausgebildeten Fläche (33) liegt.

17. Füllventil nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Füllkanäle (24, 25) sich V-förmig durch den Schließkolben (2) erstrecken und in einem im Schließkolben (2) ausgebildeten Auslaß (26) münden, der mit einer im Gehäuse (1) ausgebildeten Dosierkammer (10) über eine Dosieröffnung in Verbindung steht.

18. Füllventil nach Anspruch 1 bis 17, dadurch gekennzeich­ net, daß in die Dosierkammer (10) ein Eintrittskanal (17) mündet, der über einen Anschluß (18) an einen Vorratsbehäl­ ter (19) angeschlossen ist.

19. Füllventil nach Anspruch 1 bis 18, dadurch gekennzeich­ net, daß der Schließkolben (2) eine den Eintrittskanal (17) steuernde Eintrittsschließkante (22) aufweist.

20. Füllventil nach Anspruch 1 bis 19, dadurch gekennzeich­ net, daß der Eintrittskanal (17) sich in Richtung auf den Anschluß (18) von der Dosierkammer (10) durch den Schließ­ kolben (2) und das Gehäuse (1) erstreckt.

21. Füllventil nach Anspruch 1 bis 20, dadurch gekennzeich­ net, daß die Eintrittsschließkante (22) an einer Eintritts­ mündung (21) ausgebildet ist, an der der Eintrittskanal (17) aus einer im Gehäuse (1) vorgesehenen Eintrittsöffnung (20) in den Schließkolben (2) einmündet.

22. Füllventil nach Anspruch 1 bis 21, dadurch gekennzeich­ net, daß der Schließkolben (2) im Bereich der Eintrittsmün­ dung (21) einen größeren Durchmesser aufweist als dem Abstand der Ausfüllöffnungen (15, 15 a) voneinander entspricht.

23. Füllventil nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser des Schließkolbens (2) im Bereich der Eintrittsöffnung (20) etwa doppelt so groß wie die Entfer­ nung der Ausfüllöffnungen (15, 15 a) voneinander ist.

24. Füllventil nach Anspruch 1 bis 24, dadurch gekennzeich­ net, daß der Schließkolben (2) im Bereich der Eintritts­ öffnung (20) einen kleineren Öffnungswinkel als im Bereich der Ausfüllöffnungen (15, 15 a) aufweist.

25. Füllventil nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß der Öffnungswinkel im Bereich der Eintrittsöffnung (20) etwa zwei Drittel der Größe des Öffnungswinkels im Bereich der Ausfüllöffnungen (15, 15 a) aufweist.

26. Füllventil nach Anspruch 1 bis 25, dadurch gekennzeich­ net, daß in die Dosierkammer (10) ein mit dem Gehäuse (1) fest verbundener Dosierzylinder (3) mündet, in dem ein Dosierkolben (4) verschieblich angeordnet ist.

27. Füllventil nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß der Dosierzylinder (3) eine etwa senkrecht zur Achse (5) verlaufende Querachse aufweist, längs der der Dosier­ kolben (4) verschieblich gelagert ist.

28. Füllventil nach Anspruch 1 bis 27, dadurch gekennzeich­ net, daß der Dosierkolben (4) an seiner der Dosierkammer (10) zugewandten Seite mit einem die Masse (14) beaufschla­ genden Führungskolben (73) versehen ist.

29. Füllventil nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, daß der Führungskolben (73) mit dem Dosierkolben (4) verschraubt ist.

30. Füllventil nach Anspruch 28 und 29, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Dosierkolben (4) auf der der Dosierkammer (10) abgewandten Seite des des Führungskolbens (73) mit einer Dichtfläche (78) im Dosierzylinder (3) geführt ist.

31. Füllventil nach Anspruch 28 bis 30, dadurch gekenn­ zeichnet, daß im Dosierzylinder (3) an dessen der Dosierkam­ mer (10) abgewandten Ende ein Erweiterungsraum (82) vorge­ sehen ist, dessen Querschnitt gegenüber demjenigen des Dosierzylinders (3) erweitert ist und der den in den Erwei­ terungsraum (82) gezogenen Dosierkolben (2) mit einem Ring­ raum umgibt, der mit einem Reinigungskanal (83) für den Zufluß von Reinigungsmittel verbunden ist.

32. Füllventil nach Anspruch 1 bis 31, dadurch gekennzeich­ net, daß der Schließkolben (2) im Gehäuse (1) flüssigkeits­ dicht geführt ist.

33. Füllventil nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, daß der Schließkolben (2) beidseits des Dosierraumes (10) in Gleitlagern (36, 37) geführt ist, die im Gehäuse (1) aus­ gebildet sind.

34. Füllventil nach Anspruch 32 und 33, dadurch gekenn­ zeichnet, daß ein in Strömungsrichtung der Masse (14) unteres Gleitlager (36) als ein Außenzylinder (42) ausge­ bildet ist, dessen Mantelfläche als Gleitlager (36) ausge­ bildet ist und dessen Stirnfläche das untere Ende (30) des Schließkolbens (2) bildet.

35. Füllventil nach Anspruch 32 bis 34, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das den Dosierraum (10) an seinem dem unteren Gleitlagern (36) abgewandten oberen Ende begrenzende obere Gleitlager (37) als ein zylindrischer Bund (47) ausgebil­ det ist.

36. Füllventil nach Anspruch 32 bis 35, dadurch gekenn­ zeichnet, daß sich an den zylindrischen Bund (47) an dessen dem Dosierraum (10) abgewandten Ende eine konisch ausgebil­ dete Dichtfläche (44) anschließt, die auf einer entspre­ chend ausgebildeten konischen Innenfläche (46) gleitend gelagert ist, die im Gehäuse (1) ausgebildet ist.

37. Füllventil nach Anspruch 36, dadurch gekennzeichnet, daß die konisch ausgebildete Dichtfläche (44) ihren kleinsten Querschnitt oberhalb des zylindrischen Bundes (47) aufweist und sich mit flacher Steigung in eine vom zylindrischen Bund (47) abgewandte Richtung nach oben erweitert.

38. Füllventil nach Anspruch 36 und 37, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Eintrittskanal (17) im Bereich der konischen Dichtfläche (44) seine Eintrittsschließkante (22) aufweist und von dieser schräg abwärts durch einen vom zylindrischen Bund (47) begrenzten Teil des Schließkolbens (2) bis in den Dosierraum (10) erstreckt.

39. Füllventil nach Anspruch 1 bis 38, dadurch gekennzeich­ net, daß auf dem Schließkolben (2) in einer von dem zylin­ drischen Bund (47) abgewandten Richtung oberhalb der konischen Dichtfläche (44) eine Hülse (57) befestigt ist, auf der der Schließkolben (2) drehbeweglich im Gehäuse (1) gelagert ist.

40. Füllventil nach Anspruch 39, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (57) aus einem Gleitwerkstoff besteht.

41. Füllventil nach Anspruch 39 und 40, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Hülse (57) mit Kontermuttern (89), die mit einem auf dem Schließkolben (2) aufgebrachten Gewinde (61) verschraubt sind, auf einem am Schließkolben (2) ausgebildeten Zylinderstück (55) befestigt ist.

42. Füllventil nach Anspruch 39 bis 41, dadurch gekenn­ zeichnet, daß zwischen der Hülse (57) und einer am Schließ­ kolben (2) oberhalb der konischen Dichtfläche (44) ausge­ bildeten Auflagebund (49) eine Dichtmanschette (51) einge­ klemmt ist, die mit ihrem dem Gehäuse (1) zugewandten Rand (52) eine im Gehäuse (1) ausgebildete Innenwandung (54) beaufschlagt.

43. Füllventil nach Anspruch 39 bis 43, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Dichtmanschette (51) als eine Topfman­ schette ausgebildet, deren äußerer Rand (52) in Richtung auf die konische Dichtfläche (44) nach unten abgewinkelt ist und mit seiner Außenseite (53) die Innenwandung (54) beaufschlagt.

44. Füllventil nach Anspruch 1 bis 43, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Schließkolben (2) in Richtung der Achse (5) verschieblich gelagert ist.

45. Füllventil nach Anspruch 44, dadurch gekennzeichnet, daß der Schließkolben (2) in einer unteren Lage in den Gleitlagern (36, 37) geführt und auf der Dichtfläche (44) abgedichtet ist und in seiner aus dieser unteren Lage ange­ hobenen oberen Lage aus den Gleitlagern (36, 37) und von der konischen Innenfläche (46) abgehoben ist.

46. Füllventil nach Anspruch 44 und 45, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Schließkolben (2) in seiner oberen Lage eine Reinigungsposition (79) einnimmt, in der er von einer Reinigungsflüssigkeit umströmt ist.

47. Füllventil nach Anspruch 44 bis 46, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Reinigungsflüssigkeit über Reinigungsan­ schlüsse (80, 84) in den Innenraum (11) eingeleitet wird.

48. Füllventil nach Anspruch 44 bis 47, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Reinigungsanschlüsse (80, 84) im Bereich von Ringräumen vorgesehen sind, die den Schließkolben (2) in seiner oberen Lage umgeben.

49. Füllventil nach Anspruch 44 bis 48, dadurch gekenn­ zeichnet, daß jeweils ein Ringraum im Bereich der Gleit­ lager (36, 37) vorgesehen ist.

50. Füllventil nach Anspruch 44 bis 49, dadurch gekenn­ zeichnet, daß ein Ringraum im Bereich der konischen Dicht­ fläche (44) vorgesehen ist.

51. Füllventil nach Anspruch 44 bis 50, dadurch gekenn­ zeichnet, daß ein Ringraum im Bereich der Dichtmanschette (51) vorgesehen ist.

52. Füllventil nach Anspruch 1 bis 51, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Kontermuttern (89) auf einem aus dem Gehäuse (1) herausragenden oberen Ende (45) des Schließ­ kolbens (2) befestigt sind, auf dem ein Hebel (62) ange­ lenkt ist, der mit einem den Schließkolben (2) verschwen­ kenden Antrieb in Verbindung steht.

53. Füllventil nach Anspruch 1 bis 52, dadurch gekenn­ zeichnet, daß am oberen Ende (45) ein den Schließkolben (2) in seiner Längsrichtung bewegender Stellantrieb (65) angelenkt ist.

54. Füllventil nach Anspruch 1 bis 53, dadurch gekennzeich­ net, daß der Stellantrieb (65) als ein in einem Zylinder (66) geführter Kolben (67) ausgebildet ist, der in Längs­ richtung des Schließkolbens (2) beweglich im Zylinder (66) geführt ist.

55. Füllventil nach Anspruch 54, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Kolben (67) eine Kolbenstange (70) verbunden ist, die an ihrem aus dem Zylinder (66) herausragenden Ende eine Lagerstelle (71) aufweist, in der der Schließkolben (2) verschwenkbar gelagert ist.

56. Füllventil nach Anspruch 55, dadurch gekennzeichnet, daß als Lagerstelle (71) des Schließkolbens (2) ein in axialer Richtung belastbares Wälzlager (72) vorgesehen ist.