EP0400368B1 - Filling valve for filling measured amounts of fluid products - Google Patents
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- B65B39/004—Nozzles, funnels or guides for introducing articles or materials into containers or wrappers with flow cut-off means, e.g. valves moving linearly
Definitions
- the invention relates to a filling valve for filling portions of flowable products, in particular foodstuffs with lumpy components, from a filling container of a filling and closing machine, with an axially movable valve tappet arranged in a mouthpiece and designed as a valve slide (see, for example, EP-A-0 267 458).
- the invention has for its object to provide a filling valve for portion-wise filling of flowable products of the type mentioned, with which a dripping or stringing is reliably prevented when filling flowable products with a small device structure.
- valve tappet is connected to a vibration unit with which in the closed position the valve tappet can be set in vibration in the axial direction with a stroke in which the closing function of the valve tappet is maintained.
- the vibration unit can be in operative connection either directly on a valve rod of the valve tappet or via a deflection mechanism with the valve tappet. In the latter case, the vibration unit can be arranged between a cylinder-piston unit for opening and closing the filling valve and a free arm of the reversing mechanism, or else directly on a bridge-like bearing part of the reversing mechanism.
- the vibration unit can be pneumatic, electro-pneumatic or electrical.
- Valve tappet in the direction of the closing movement makes it possible to hold the valve tappet in a precisely defined position at the end of the oscillation process. This is important because the valve tappet must have a certain starting position for the subsequent opening or closing movement.
- a product tank 1 is connected to a filling device 2, which has a housing with a mouthpiece 3.
- a suction valve 4 is arranged in the housing and is connected via an actuating lever 5 to a drive device 6, not shown in detail.
- the actuating lever 5 can be moved in the direction of the double arrow 7.
- a filling valve 8 which is composed of a valve tappet 9 designed as a valve slide, a valve rod 11 and likewise an actuating lever 10; the latter in turn leads to the drive device 6.
- the drive of the filling valve is explained in more detail below with reference to FIG. 4.
- In the area of the valve rod 11 there is a metering piston 12 which is guided to move back and forth in the direction of the double arrow 13.
- the valve tappet 9 is designed as a so-called cutting tappet and, as can also be seen from FIGS. 2 and 3, is guided in a tappet guide 14 which in turn is inserted in the mouthpiece 3.
- the Tappet guide 14 has lateral openings 15 through which, when the valve tappet 9 is raised, the product can flow through the lower outlet opening 16 into a vessel 17 located underneath.
- the valve tappet 9 is moved rapidly downward via the valve rod 11 and the side passage openings 15 are closed, as shown in FIG. 3. From the same figure it can be seen that 9 product residues can stick to the end face 18 of the valve lifter. In order to shake them off or to distribute them evenly on the underside of the tappet, the valve tappet 9 is set in vibration.
- the vibration stroke can be 5 to 10 mm. It is understood that the valve tappet 9 must not open the through openings 15.
- the vibration frequency and the number of vibrations vary depending on the product. Good results for products with lumpy goods have been obtained at 30 to 40 Hz and with an oscillation number of preferably 0.5 to 4 oscillations. Half an oscillation is to be understood as an upward jolt.
- the drive for generating the vibration of the valve lifter 9 can be achieved in a suitable manner.
- a possible drive option is shown in FIG. 4.
- the valve tappet 9 is connected to a deflection mechanism 19 by means of the valve rod 11.
- This has a bridge-like bearing part 22 which is pivotally mounted about an essentially horizontal axis 23.
- the bearing part 22 also has an actuating lever 21 for the valve rod 11 and a freely projecting arm 24.
- the filling valve is thus opened and closed by a single device and, after the closing process, the valve tappet 9 is set into the vertical vibration movement by actuating the vibration unit 26.
- the vibration unit is mounted on the bridge-like bearing part 22 and carries out the pivoting movement during the opening or closing process.
- the operating lever 21 is pivotally mounted and driven in the vibration unit. During the opening or closing movement, the actuating lever 21 is held in a defined position in the vibration unit.
- FIG. 6 shows a modified embodiment of the filling device 2.
- the product tank 1 and the suction valve 4 with its drive are arranged laterally offset. This results in the possibility of arranging the vibration unit 26 and the cylinder-piston unit 27 for driving the valve tappet 9 directly on its valve rod 11.
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Abstract
Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Füllventil zum portionsweisen Abfüllen von fließfähigen Produkten, insbesondere Nahrungsmitteln mit stückigen Bestandteilen aus einem Abfüllbehälter einer Füll- und Verschließmaschine, mit einem in einem Mundstück angeordneten und als Ventilschieber ausgebildeten, axial beweglichen Ventilstößel (siehe z.B. EP-A-0 267 458).The invention relates to a filling valve for filling portions of flowable products, in particular foodstuffs with lumpy components, from a filling container of a filling and closing machine, with an axially movable valve tappet arranged in a mouthpiece and designed as a valve slide (see, for example, EP-A-0 267 458).
Beim portionsweisen Abfüllen von fließfähigen Produkten, insbesondere von solchen Füllgütern mit stückigen Bestandteilen, in Gefäße kommt es immer wieder vor, daß nach dem Verschließen des Füllventils in unkontrollierter Weise Produktreste am Mundstück oder am Ventilstößel hängenbleiben, die sowohl zu Verunreinigungen der Maschine als auch der Behälter führen. Das gleiche Problem tritt auf, wenn zähflüssige Massen abgefüllt werden sollen. Beim Abtransport der Behälter werden Produktreste in Form von Fäden mitgeschleppt.When filling flowable products in portions, in particular of such filling goods with lumpy components, into vessels, it happens again and again that after closing the filling valve, product residues get caught in an uncontrolled manner on the mouthpiece or on the valve tappet, which contaminate both the machine and the container to lead. The same problem occurs when viscous masses are to be filled. Product residues in the form of threads are carried along when the containers are removed.
Es hat nicht an Versuchen gefehlt, das Problem des Nachtropfens und Fadenbildens zu vermeiden. So hat man versucht, durch eine schnelle Schließbewegung des Ventilstößels das Abreißen der Produktreste zu erreichen. Auch durch Nachspülen mit Flüssigkeit oder Dampf hat man versucht, das Problem zu lösen. Bei anderen Lösungen wird das abzufüllende Produkt am Austrittsende des Mundstückes nach Beendigung des Füllvorganges rückgesaugt (DE 37 04 901 A1; DE 32 29 162 A1). Allen anderen Lösungen haftet der Nachteil an, daß entweder die Nachtropfrate zu hoch ist oder aber ein großer verfahrenstechnischer Aufwand erforderlich ist. Vielfach sind solche Lösungen aber auch aus anderen Gründen nicht geeignet, z.B. wenn das Füllprodukt unter aseptischen Bedingungen abgefüllt werden soll.There has been no shortage of attempts to solve the problem of To avoid dripping and threading. An attempt was made to tear off the product residues by a quick closing movement of the valve tappet. Attempts have also been made to solve the problem by rinsing with liquid or steam. In other solutions, the product to be filled is sucked back at the outlet end of the mouthpiece after the filling process has ended (DE 37 04 901 A1; DE 32 29 162 A1). All other solutions have the disadvantage that either the post-drip rate is too high or a great deal of process engineering is required. In many cases, however, such solutions are also unsuitable for other reasons, for example if the filling product is to be filled under aseptic conditions.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Füllventil zum portionsweisen Abfüllen von fließfähigen Produkten der eingangs genannten Art zu schaffen, mit dem bei geringem vorrichtungstechnischen Aufbau ein Nachtropfen oder Fadenziehen beim Abfüllen von fließfähigen Produkten zuverlässig verhindert wird.The invention has for its object to provide a filling valve for portion-wise filling of flowable products of the type mentioned, with which a dripping or stringing is reliably prevented when filling flowable products with a small device structure.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Ventilstößel mit einer Vibrationseinheit verbunden ist, mit der in Schließstellung der Ventilstößel in Axialrichtung in Vibration mit einem Hub versetzbar ist, bei dem die Schließfunktion des Ventilstößels aufrechterhalten bleibt.This object is achieved in that the valve tappet is connected to a vibration unit with which in the closed position the valve tappet can be set in vibration in the axial direction with a stroke in which the closing function of the valve tappet is maintained.
In Versuchen mit dem erfindungsgemäßen Füllventil hat sich gezeigt, daß nach dem durch eine schnelle Schließbewegung des Ventilstößels erfolgenden Verschließen des Ventils und des darauffolgenden Vibrierens die am Ventilstößel anhaftenden Produktreste, die noch nicht durch den Schlag beim Schließen abgerissen sind, durch die Vibration abgeschüttelt werden. Das ist immer dann der Fall, wenn die auf die Produktreste ausgeübten Kräfte im unteren Umkehrpunkt des Ventilstößels größer als die Adhäsionskräfte sind.Experiments with the filling valve according to the invention have shown that after the valve is closed by a rapid closing movement of the valve tappet and the subsequent vibration, the product residues adhering to the valve tappet, which have not yet been torn off by the impact when closing, are shaken off by the vibration. This is always the case when the forces exerted on the product residues in the lower reversal point of the valve lifter are greater than the adhesive forces.
Besonders gute Ergebnisse wurden erzielt, wenn der Ventilstößel bestimmten Bewegungen ausgesetzt wird. So hat es sich als besonders günstig erwiesen, wenn bei einem Ventilstößel, dessen Öffnungs- und Schließhub etwa 40 mm beträgt, der Hub beim Vibrieren 2 bis 20 mm ist und die Vibrationsfrequenz bis 100 Hz, vorzugsweise 30 bis 40 Hz und die Anzahl der Schwingungen bis 50, vorzugsweise 0,5 (Ruck) bis 10 beträgt. In der mittleren Schließposition muß der Leerhub bis zum Öffnen kleiner als der halbe Hub beim Vibrieren sein, damit das Ventil geschlossen bleibt.Particularly good results have been achieved when the valve lifter is subjected to certain movements. It has proven to be particularly advantageous if, in the case of a valve tappet whose opening and closing stroke is approximately 40 mm, the stroke when vibrating is 2 to 20 mm and the vibration frequency is up to 100 Hz, preferably 30 to 40 Hz and the number of vibrations to 50, preferably 0.5 (jerk) to 10. In the middle closed position, the idle stroke before opening must be less than half the stroke when vibrating so that the valve remains closed.
Durch das Vibrieren werden gleichzeitig zwischen Ventilstößel und der Stößelführung eingeklemmte Fasern und Stücke, wie z.B. Fleisch, Gemüse usw. entfernt. Ferner wurde beobachtet, daß je nach Produkt durch die Vibration nicht abgeschüttelte Produktreste während der Zeit des Vibrierens sich gleichmäßig an die Unterseite des Ventilstößels legen. Das bedeutet, daß ein Nachtropfen bis zum nächsten Füllgang in jedem Fall vermieden wird.The vibrations simultaneously pinch fibers and pieces between the valve tappet and the tappet guide, e.g. Meat, vegetables, etc. removed. It was also observed that, depending on the product, product residues not shaken off by the vibration lie evenly on the underside of the valve lifter during the time of vibration. This means that dripping until the next fill is avoided in any case.
Die Vibrationseinheit kann entweder direkt an einer Ventilstange des Ventilstößels oder über einen Umlenkmechanismus mit dem Ventilstößel in Wirkverbindung stehen. Die Vibrationseinheit kann im letzteren Fall zwischen einer Zylinder-Kolben-Einheit zum Öffnen und Verschließen des Füllventils und einem freien Arm des Umkehrmechanismus oder aber direkt an einem brückenartigen Lagerteil des Umkehrmechanismus angeordnet sein. Die Vibrationseinheit kann pneumatisch, elektro-pneumatisch oder elektrisch ausgebildet sein.The vibration unit can be in operative connection either directly on a valve rod of the valve tappet or via a deflection mechanism with the valve tappet. In the latter case, the vibration unit can be arranged between a cylinder-piston unit for opening and closing the filling valve and a free arm of the reversing mechanism, or else directly on a bridge-like bearing part of the reversing mechanism. The vibration unit can be pneumatic, electro-pneumatic or electrical.
Die nach der Erfindung erfolgende Vibration des Ventilstößels in Richtung der Schließbewegung macht es möglich, den Ventilstößel am Ende des Schwingungsvorgangs in einer genau definierten Position zu halten. Dies ist wichtig, da der Ventilstößel für die anschließende Öffnungs- bzw. Schließbewegung eine bestimmte Ausgangsposition haben muß.The vibration of the invention Valve tappet in the direction of the closing movement makes it possible to hold the valve tappet in a precisely defined position at the end of the oscillation process. This is important because the valve tappet must have a certain starting position for the subsequent opening or closing movement.
Aus der deutschen Patentschrift 11 23 545 ist zwar schon eine Dosiervorrichtung für Schokoladenmasse und dergleichen bekanntgeworden, bei der die Verhinderung des Nachtropfens und Vermeidung der Fadenbildung hochviskoser, verhältnismäßig kalter Massen durch die vereinigte Wirkung einer Hilfskolbenpumpe und eines Vibrators ausgenutzt wird, der das an der Austrittsöffnung der Dosiervorrichtung beweglich angeschlossene Gießmundstück während des Ansaughubes der Hilfspumpe in hohe Schwingungen versetzt. Abgesehen davon, daß dort durch die notwendige Verwendung einer Hilfspumpe ein vergleichsmäßig hoher Aufwand erforderlich ist, greift bei der bekannten Vorrichtung der Vibrator derart am Mundstück an, daß dieses in horizontaler Richtung hin- und herbewegt wird. Während also bei der vorliegenden Erfindung lediglich der Ventilstößel auf- und abbewegt wird und das als Stößelführung dienende Ventilteil feststeht, muß bei der bekannten Vorrichtung das gesamte Mundstück bewegt werden.From the
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher erläutert. Es zeigen:
- Fig. 1 eine Fülleinrichtung mit Vibrationssystem und einem Dosierkolben in einer senkrechten Schnittdarstellung,
- Fig. 2 das untere Ende des Füllventils in der Füllstellung in vergrößertem Maßstab,
- Fig. 3 eine der Fig. 2 entsprechende Darstellung bei geschlossenem Füllventil,
- Fig. 4 einen Antriebsmechanismus für das Vibrationssystem,
- Fig. 5 eine abgewandelte Ausführung der Vibrationseinrichtung und
- Fig. 6 eine weitere Ausführungsvariante für die Vibrationseinrichtung.
- 1 is a filling device with a vibration system and a metering piston in a vertical sectional view,
- 2 the lower end of the filling valve in the filling position on an enlarged scale,
- 3 shows a representation corresponding to FIG. 2 with the filling valve closed,
- 4 shows a drive mechanism for the vibration system,
- Fig. 5 shows a modified version of the vibration device and
- Fig. 6 shows a further embodiment variant for the vibration device.
Wie aus Fig. 1 hervorgeht, steht in einer Füllstation einer im einzelnen nicht dargestellten Füll- und Verschließmaschine ein Produkttank 1 mit einer Fülleinrichtung 2 in Verbindung, die ein Gehäuse mit Mundstück 3 aufweist. Im Gehäuse ist ein Saugventil 4 angeordnet, das über einen Betätigungshebel 5 mit einer im einzelnen nicht dargestellten Antriebseinrichtung 6 verbunden ist. Der Betätigungshebel 5 kann in Richtung des Doppelpfeils 7 bewegt werden. Unterhalb des Saugventils 4 befindet sich ein Füllventil 8, das sich aus einem als Ventilschieber ausgebildeten Ventilstößel 9, einer Ventilstange 11 und gleichfalls einem Betätigungshebel 10 zusammensetzt; letzter ist wiederum zur Antriebseinrichtung 6 geführt. Der Antrieb des Füllventils wird anhand der Fig. 4 weiter unten näher erläutert. Im Bereich der Ventilstange 11 befindet sich ein Dosierkolben 12, der in Richtung des Doppelpfeils 13 hin- und herbeweglich geführt ist.As can be seen from FIG. 1, in a filling station of a filling and closing machine (not shown in detail), a
Der Ventilstößel 9 ist als sogenannter Schneidstößel ausgebildet und ist, wie auch aus der Fig. 2 und 3 ersichtlich, in einer Stößelführung 14 geführt, die ihrerseits im Mundstück 3 eingesetzt ist. In der Stößelführung 14 sind seitlich Durchtrittsöffnungen 15 vorgesehen, durch die bei hochgefahrenem Ventilstößel 9 das Produkt über die untere Austrittsöffnung 16 in ein darunter befindliches Gefäß 17 einströmen kann. Sobald der Behälter 17 gefüllt ist, wird der Ventilstößel 9 über die Ventilstange 11 rasch nach unten bewegt und dabei die seitlichen Durchtrittsöffnungen 15 verschlossen, so wie das in Fig. 3 dargestellt ist. Aus der gleichen Figur ist ersichtlich, daß an der Stirnseite 18 des Ventilstößels 9 Produktreste haften bleiben können. Um diese abzuschütteln oder aber auch an der Unterseite des Stößels gleichmäßig zu verteilen, wird der Ventilstößel 9 in Vibration versetzt. Je nach abzufüllendem Produkt kann der Vibrationshub 5 bis 10 mm betragen. Es versteht sich, daß dabei der Ventilstößel 9 nicht die Durchtrittsöffnungen 15 freigeben darf. Die Vibrationsfrequenz und die Anzahl der Schwingungen sind je nach Produkt unterschiedlich. Gute Ergebnisse bei Produkten mit stückigen Gütern haben sich bei 30 bis 40 Hz und bei einer Schwingungsanzahl von vorzugsweise 0,5 bis 4 Schwingungen ergeben. Unter einer halben Schwingung ist dabei ein Aufwärtsruck zu verstehen.The
Der Antrieb zum Erzeugen der Vibration des Ventilstößels 9 kann in geeigneter Weise erzielt werden. Eine denkbare Antriebsmöglichkeit ist in Fig. 4 dargestellt. Der Ventilstößel 9 ist dabei mittels der Ventilstange 11 mit einem Umlenkmechanismus 19 verbunden. Dieser weist einen brückenartigen Lagerteil 22 auf, der um eine im wesentlichen horizontale Achse 23 schwenkbar gelagert ist. Das Lagerteil 22 besitzt ferner einen Betätigungshebel 21 zur Ventilstange 11 sowie einen frei ausragenden Arm 24. An diesem greift über eine Zwischenstange 25 eine Vibrationseinheit 26 an, die pneumatisch, elektropneumatisch oder elektrisch ausgebildet sein kann. Hinter der Vibrationseinheit 26 befindet sich noch eine Zylinder-Kolben-Einheit 27 zum Öffnen und Verschließen des Ventilstößels 9.The drive for generating the vibration of the
Bei der Betätigungsvorrichtung nach Fig. 4 wird somit durch eine einzige Einrichtung sowohl das Füllventil geöffnet und verschlossen, als auch nach dem Schließvorgang durch Betätigen der Vibrationseinheit 26 der Ventilstößel 9 in die vertikale Vibrationsbewegung versetzt.In the actuating device according to FIG. 4, the filling valve is thus opened and closed by a single device and, after the closing process, the
Bei der Betätigungsvorrichtung nach Fig. 5 ist die Vibrationseinheit auf dem brückenartigen Lagerteil 22 angebracht und vollführt beim Öffnungs- bzw. Schließvorgang die Schwenkbewegung mit. Der Betätigungshebel 21 ist in der Vibrationseinheit schwenkbar gelagert und angetrieben. Während der Öffnungs- bzw. Schließbewegung wird der Betätigungshebel 21 in der Vibrationseinheit in einer definierten Lage festgehalten.5, the vibration unit is mounted on the bridge-
Der Vorteil dieser Anordnung liegt in der geringeren schwingenden Masse (nur Hebel, Stange, Stößel).The advantage of this arrangement is the lower vibrating mass (only lever, rod, plunger).
In Fig. 6 ist eine abgewandelte Ausführungsform der Fülleinrichtung 2 dargestellt. Der Unterschied gegenüber der Ausführung nach Fig. 1 besteht darin, daß der Produkttank 1 und das Saugventil 4 mit dessen Antrieb seitlich versetzt angeordnet sind. Hierdurch ergibt sich die Möglichkeit, die Vibrationseinheit 26 und die Zylinder-Kolben-Einheit 27 für den Antrieb des Ventilstößels 9 unmittelbar an, dessen Ventilstange 11 anzuordnen.6 shows a modified embodiment of the filling device 2. The difference compared to the embodiment of FIG. 1 is that the
Claims (7)
- A filling valve for filling measured amounts of fluid products, more particularly foodstuffs with lumpy components from a filling tank (1) of a filling and closing machine, having an axially movable valve tappet (9) taking the form of a valve slide disposed in a mouthpiece (3), characterized in that the valve tappet (9) is connected to a vibration unit (26) via which in the closure position the valve tappet (9) can be set in vibration in the axial direction with a stroke of vibration with which the closure function of the valve tappet (9) remains maintained.
- A filling valve according to claim 1, characterized in that the vibration device has a vibration unit (26) which is disposed on a valve rod (11) of the valve tappet (9).
- A filling valve according to claim 1, characterized in that the vibration device has a vibration unit (26) which is operatively connected to the valve tappet (9) via a reversing mechanism (19).
- A filling valve according to claim 3, characterized in that the vibration unit (26) is disposed between a cylinder-and-piston unit (27) for opening and closing the filling valve and an arm (24) of the reversing mechanism (19) (Fig. 4).
- A filling valve according to claim 3, characterized in that the vibration unit (26) is disposed on a bridge-like bearing member (22) of the reversing mechanism (19) (Fig. 5).
- A filling valve according to claim 5, characterized in that the bridge-like bearing member (22) is mounted to pivot around a substantially horizontal axis (23) and is connected via an arm (21) to the valve rod (11) of the valve tappet (9).
- A filling valve according to one or more of claims 2 to 6, characterized in that the valve tappet (9) takes the form of a cutting tappet guided in a tappet guide (14) formed with openings (15).
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