DE10128404A1 - Magnetventil - Google Patents

Abstract

Ein Magnet (18) ist innerhalb eines unteren Bereichs eines Ventilelements (13) eingebettet und ein Magnet (21) ist auf einem Antriebselement (15) vorgesehen, um eine magnetische Verbindung zwischen dem Antriebselement (15) und dem Ventilelement (13) zu erreichen. Wenn das Antriebselement (15) nach oben in die äußerste Endposition, die in Fig. 2 gezeigt ist, angetrieben wird, wird das Ventilelement (13) ebenfalls nach oben in die offene Position getrieben, wodurch ein Ventilabschnitt (13a) von einem Ventilsitz (17) beabstandet wird, dass ein Kanal (11) geöffnet wird, was ermöglicht, dass ein Gefäß (4) mit einer Flüssigkeit gefüllt wird. Ein erfasster Breich in der Form eines Magneten (34) ist in dem oberen Bereich des Ventilelements (13) eingebettet, wobei ein Magnetkrafterfasser (35) zum Erkennen einer magnetischen Kraft von dem Magnet (34) vorgesehen ist. Die Anordnung ermöglicht, dass das Öffnen und Schließen des Ventilelements (13) genau durch den Magnetkrafterfasser (35) erkannt wird.

Description

Gebiet der Erfindung

Die Erfindung bezieht sich auf ein Magnetventil, das eine Magnetkraft verwendet, um ein Ventilelement zum Öffnen und Schließen zu betätigen, und insbesondere auf ein Magnetventil zur Verwendung in einer Füllvorrichtung.

Beschreibung des Stands der Technik

Zur Verwendung in einer Füllvorrichtung, die beim Abfüllen eines Gefäßes mit einer Flüssigkeit verwendet wird, ist im Stand der Technik ein Magnetventil bekannt, das einen Kanal umfasst, der in einem Gehäuse geformt ist, einen Ventilsitz, der innerhalb der Länge des Kanals geformt ist, ein Ventilelement, das bewegbar innerhalb des Kanals angebracht ist, um ihn zu schließen, wenn das Ventilelement auf dem Ventilsitz sitzt, ein Antriebselement, das angebracht ist, dass es außerhalb des Kanals bewegbar ist und magnetisch mit dem Ventilelement verbunden ist, und eine Antriebseinheit, um das Antriebselement zu bewegen, so dass das Ventilelement bewegbar zwischen einer geschlossenen Position ist, in der es auf dem Ventilsitz sitzt, und einer offenen Position, in der es von dem Ventilsitz beabstandet ist (siehe japanische veröffentlichte Patentanmeldung Nr. 325,302/99 beispielsweise).

Da das Magnetventil so konstruiert ist, dass das Ventilelement, das den Kanal öffnet und schließt, von der Antriebseinheit getrennt ist, die verwendet wird, um es zu bewegen, wie beim Stand der Technik, ist die Kanalstruktur einfach genug, dass sie reinigbar ist und somit geeignet für eine Verwendung beim Abfüllen ist, die ein hohes Maß an Sterilität verlangt. Aus diesem Grund findet es Anwendung in einer Füllvorrichtung, die verwendet wird, um eine Ampulle mit einer flüssigen Arznei zu füllen.

Wenn eine Ampulle mit einer flüssigen Arznei gefüllt wird, kommt es zu einer leeren Ampulle, wenn während der Betätigung der Füllvorrichtung ein Versagen bezüglich des Öffnens des Ventils auftritt, und die kleine Größe des Gefäßes (Ampulle) und die äußerst kleine Menge von abgefülltem Inhalt können zu Schwierigkeiten für das Abfüllpersonal führen, solch eine Ampulle zu finden, was zu der Wahrscheinlichkeit führt, dass in großen Mengen Ausschuss erzeugt wird. Entsprechend besteht eine Notwendigkeit für eine kontinuierliche Erfassung des offenen Ventilzustands bei einer Abfüllanlage für Ampullen. Im Hinblick auf das Magnetventil muss die Betätigung der Antriebseinheit, die das Ventilelement bewegt, überwacht werden, und im Fall eines Versagens der erforderlichen Betätigung muss ein Alarm gegeben werden, dass der Betrieb der Abfüllanlage unterbrochen wird.

Da jedoch das Ventilelement ein getrenntes Element bei dem Magnetventil, das oben beschrieben wurde, ist, kann ein Verfahren zum Überwachen des Betriebs der Antriebseinheit nur eine indirekte Angabe des offenen Ventilzustands liefern, und es verbleibt die Möglichkeit, dass die Bewegung des Ventilelements aus irgendeinem Grund versagt, selbst wenn die Antriebseinheit normal arbeitet.

Zusammenerfassung der Erfindung

Angesichts des Vorstehenden sind bei dem Magnetventil, das einen in einem Gehäuse geformten Kanal umfasst, einen Ventilsitz, der entlang der Länge des Kanals geformt ist, ein Ventilelement, das beweglich innerhalb des Kanals angebracht ist, um ihn zu schließen, wenn das Ventilelement auf dem Ventilsitz sitzt, ein Antriebselement, das angebracht ist, dass es außerhalb des Kanals beweglich ist und magnetisch mit dem Ventilelement verbunden ist, und eine Antriebseinheit zum Bewegen des Antriebselements, so dass das Ventilelement zwischen einer geschlossenen Position, in der es auf dem Ventilsitz sitzt, und einer offenen Position, in der es von dem Ventilsitz beabstandet ist, bewegbar ist, gemäß der vorliegenden Erfindung sind ein erfasster Bereich, der integral mit dem Ventilelement ist, und Erfassungsmittel vorgesehen, um die Position des erfassten Bereichs zu erkennen.

Mit der beschriebenen Konstruktion kann ein Öffnen und ein Schließen des Ventilelements genau erfasst werden, indem die Position des erfassten Bereichs erkannt wird, der integral mit dem Ventilelement ist, indem die Erfassungseinrichtung verwendet wird.

Die obenstehenden und andere Merkmale, Aufgaben und Wirkungen der vorliegenden Erfindung werden von der folgenden Beschreibung unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen deutlich.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist eine schematische Draufsicht auf eine rotatorische Füllvorrichtung, die eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht; und

Fig. 2 ist ein Querschnitt eines Magnetventils 3 gemäß der vorliegenden Erfindung.

Detaillierte Beschreibung der Ausführungsformen

Bezugnehmend auf die Zeichnungen wird nun eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. In Fig. 1 umfasst eine rotatorische Füllvorrichtung 1 einen sich drehenden Körper 2, der sich kontinuierlich im Uhrzeigersinn dreht. Magnetventile 3 (siehe Fig. 2) sind um den äußeren Umfang des sich drehenden Körpers 2 in gleichmäßigen Intervallen in Umfangsrichtung angebracht, und Haltemittel zum Halten eines Gefäßes, wie einer Ampulle, sind in Übereinstimmung mit jedem Magnetventil 3 vorgesehen.

Ein Gefäß 4, das auf einem Förderer 15 transportiert wird, wird durch eine Taktschraube 6 auf ein Zufuhrsternrad 7 gebracht, das sich in Synchronität mit dem sich drehenden Körper 2 dreht, und wird dem sich drehenden Körper 2 an einer Zufuhrposition A zugeführt. Wenn das Gefäß 4 zu einer Füllposition B durch die Rotation des sich drehenden Körpers 2 gefördert ist, wird ein Magnetventil 3 geöffnet, um ein Abfüllen als Antwort auf ein Ventilöffnungskommando von einer nicht gezeigten Regelung auszulösen.

Wenn das Füllen weiterläuft, erkennt nachfolgend ein Taktgeber innerhalb der Regelung, dass eine vorgegebene Zeitdauer seit dem Auslösen des Abfüllens abgelaufen ist, und die Regelung gibt ein Ventilschließkommando, das bewirkt, dass das Magnetventil 3 geschlossen wird. Auf diese Weise wird eine vorgegebene Flüssigkeitsmenge, die abgefüllt werden soll, in das Gefäß 4 gefüllt, das dann durch ein Ausgabesternrad 8 von dem sich drehenden Körper 2 auf das Förderband 5 am Ausgabeort C geliefert wird.

Die Konstruktion des Magnetventils 3, das den Kern der vorliegenden Erfindung bildet, wird nun beschrieben.

Bezugnehmend auf Fig. 2 umfasst das Magnetventil 3 ein röhrenförmiges Gehäuse 12, dessen innerer Raum einen Kanal 11 definiert, durch den die abzufüllende Flüssigkeit durchtritt, ein massives zylindrisches Ventilelement 13, das innerhalb des Gehäuses 12 aufgenommen ist und vertikal bewegbar ist, und eine Antriebseinheit 16, die das Ventilelement 13 durch ein Antriebselement 15 bewegt, das magnetisch damit verbunden ist.

Das Gehäuse 12, das durch ein zylindrisches Element geformt wird, ist in einer vertikalen Position angebracht und hat ein oberes Ende mit einer nicht dargestellten Leitung verbunden, die dazu dient, die abzufüllende Flüssigkeit in den Kanal 11 von einem Flüssigkeitsbehälter zu führen. Das Gehäuse 12 hat ein unteres Ende, das mit einer Düse 14 verbunden ist, deren Innenraum ebenfalls einen Teil des Kanals 11 definiert.

In einem vorgegebenen Gebiet hat der Kanal 11 in dem Gehäuse 12 einen größeren Durchmesser als der Rest, wie es bei 12A gezeigt ist, und das untere Ende des Bereichs mit vergrößertem Durchmesser 12A bildet einen Ventilsitz 17, der den Kanal 11 umgibt. Das Ventilelement 13 ist in dem Bereich vergrößerten Durchmessers 12A aufgenommen und ist vertikal innerhalb des Bereichs 12A bewegbar, wobei zu verstehen ist, dass die Flüssigkeit, die abzufüllen ist, durch einen Raum zwischen der inneren Umfangsoberfläche des Bereichs vergrößerten Durchmessers 12A und der äußeren Umfangsoberfläche des Ventilelements 13 durchtreten kann.

Das Ventilelement 13 ist in der Form eines massiven Zylinders und hat radial vorspringende schaufelförmige Führungen 13b, um seinen äußeren Umfang an drei Umfangspositionen. Das Ventilelement 13 ist so angebracht, dass ein Körper in der Form eines massiven Zylinders mit der Mitte des inneren Durchmessers des Kanals 11 ausgerichtet ist. Das Ventilelement 13 hat eine untere kugelförmige Endfläche, die als ein Ventilabschnitt dient, und der Kanal 11 wird geschlossen, wenn der Ventilabschnitt 13a auf dem Ventilsitz 17 sitzt. Ein Magnet 18 ist innerhalb des Ventilelements 13 in der Richtung auf dessen unteres Ende eingebettet.

Ein Antriebselement 115 ist den äußeren Umfang des Gehäuses 12 umgebend in einer Position außerhalb des Kanals 11 angebracht und ist entlang der äußeren Umfangsoberfläche des Gehäuses 12 verschiebbar, so dass es in Längenrichtung des Gehäuses 12 verschiebbar ist in einer Weise, die einem Ausmaß entspricht, über das der Magnet 18, der in dem Ventilelement 13 eingebettet ist, sich innerhalb des Bereichs vergrößerten Durchmessers 12A des Kanals 11 bewegt. Ein ringförmiger Magnet 21 ist in einem Bereich des Antriebselements 15 eingebettet, der das Gehäuse 12 umgibt, und eine magnetische Verbindung wird zwischen dem Magnet 21 und dem Magnet 18, der in dem Ventilelement 13 eingebettet ist, erreicht.

Das Antriebselement 15 ist mit einer Antriebseinheit 16 verbunden, so dass, wenn das Antriebselement 15 in seine unterste Position durch die Antriebseinheit 16 bewegt wird, das Ventilelement 13 sich im ihm nachfolgenden Verhältnis bewegt, so dass der Ventilabschnitt 13a auf dem Ventilsitz 17 in der geschlossenen Position zum Liegen gebracht wird, wodurch somit der Kanal 11 geschlossen wird. Wenn das Antriebselement 15 in die in Fig. 2 gezeigte oberste Position durch die Antriebseinheit 16 bewegt wird, bewegt sich das Ventilelement 13 wiederum im ihm nachfolgenden Verhältnis, wodurch der Ventilabschnitt 13a in der offenen Position positioniert wird, die beabstandet von dem Ventilsitz 17 ist, wodurch somit der Kanal 11 geöffnet wird.

Die Antriebseinheit 16, die verwendet wird, um das Antriebselement 15 zu bewegen, ist integral auf dem Gehäuse 12 durch eine Klammer 19 montiert und umfasst einen Druckluftzylinder 22, der einen Kolben 24 umfasst, von dem eine Kolbenstange 25 nach unten steht, wobei das Antriebselement 15 an seinem einen Ende an dem freien Ende der Kolbenstange 25 befestigt ist.

Eine erste Druckkammer 31, die unter dem Kolben 24 angebracht ist, ist mit einer Druckluftquelle durch ein Schaltventil für den Strömungsweg verbunden (nicht gezeigt), das in der Antriebseinheit 16 vorgesehen ist, wobei eine zweite Druckkammer 32, die sich über dem Kolben befindet, zur Umgebung offen ist. Wenn die Druckluft in die erste Druckkammer 31 eingeführt wird als Antwort auf ein Ventilöffnungskommando von der Regelung, die nicht gezeigt ist, wird der Kolben 24 nach oben angetrieben, was bewirkt, dass das Antriebselement 15 sich in die in Fig. 2 gezeigte oberste Position bewegt, wodurch das Ventilelement 13 in seiner offenen Position positioniert wird, so dass der Kanal 11 geöffnet wird. Wenn die Druckluft von der ersten Druckkammer 31 als Antwort auf ein Ventilschließkommando von der Regelung verschoben wird, wird der Kolben 24 nach unten durch die Elastizität einer Feder 27 getrieben, die innerhalb der zweiten Druckkammer 32 angebracht ist, wodurch das Antriebselement 15 in seine unterste Position bewegt wird, wodurch das Ventilelement 13 in der geschlossenen Position positioniert wird, so dass der Kanal 11 geschlossen wird.

Auf diese Weise kann in dieser Ausführungsform durch Bewegen des Antriebselements 15, das mit dem Kolben 24 verbunden ist, so dass der Ventilabschnitt 13a des Ventilelements 13 in Eingriff oder außer Eingriff von dem Ventilsitz bewegt wird, der magnetisch mit dem Antriebselement 15 verbunden ist, der Kanal 11 geschlossen und geöffnet werden.

Das auf die beschriebene Weise konstruierte Magnetventil hat eine Anordnung, die ermöglicht, dass das Öffnen und Schließen des Ventilelements 13 erkannt wird, wenn das Ventilelement 13 durch die Antriebseinheit 16 angetrieben wird.

Insbesondere ist ein Magnet 34, der zu Erkennungszwecken verwendet wird, in einem oberen Bereich des Ventilelements 13 eingebettet, wobei ein Zwischenelement 13c zwischen das obere Ende des Ventilelements 13 und den Magnet 18 gelegt ist, wodurch ein erfasster Bereich auf eine integrale Weise mit dem Ventilelement 13 vorgesehen wird. Zusätzlich dient ein Magnetkrafterfasser 35, der auf dem äußeren Umfang des Gehäuses 12 durch eine Klammer 28 montiert ist, als ein Erfassungsmittel, das die Position des erfassten Bereichs einschließlich des Magnet 34 erkennt. Der Magnetkrafterfasser 35 umfasst einen Erfassungsbereich 35a, der so positioniert ist, dass seine Position der Position des erfassten Magneten . 34 entspricht, wenn das Ventilelement 13 die geöffnete Position einnimmt, was somit ermöglicht, dass die Magnetkraft, die in dieser Position erreicht wird, erkannt wird.

Als Folge der beschriebenen Anordnung ist der Magnetkrafterfasser 35 in der Lage, einen Anstieg in der Magnetkraft von dem Magnet 34 zu erkennen, wenn das Ventilelement 13 sein oberstes Ende oder die offene Position erreicht hat, und einen Abfall in der Magnetkraft von dem Magnet 34, wenn das Ventilelement 13 die unterste oder geschlossene Position erreicht, wodurch somit ein Erkennungssignal an die Regelung (nicht gezeigt) zugeführt wird. Die Regelung vergleicht dann das Erkennungssignal, das eingegeben wird mit einem vorbestimmten Schwellenwert, was somit eine Erkennung ermöglicht, dass das Ventilelement 13 in seiner offenen Position ist und das Ventilelement geöffnet ist, wenn die Magnetkraft den Schwellenwert übersteigt. Im Fall, dass das Eingangserfassungssignal von dem Magnetkrafterfasser 35 nicht den Schwellenwert übersteigt, nachdem die Regelung das Ventilöffnungskommando an die Antriebseinheit 16 gegeben hat, wird eine Entscheidung getroffen, dass das Ventilelement 13 nicht in seiner offenen Position positioniert ist und das Ventilelement nicht normal geöffnet ist, wodurch ein Alarm auslöst wird und der Betrieb der Abfüllvorrichtung unterbrochen wird. Ferner wird im Fall, dass das Erfassungssignal, das von dem Magnetkrafterfasser 35 eingegeben wird, den Schwellenwert nicht unterschreitet, nachdem das Ventilschließkommando an die Antriebseinheit 16 ausgegeben ist, obwohl das Erfassungssignal einmal den Schwellenwert überschritten hat, eine Entscheidung getroffen, dass das Ventilelement 13 die geschlossene Position nicht erreicht hat, in der es auf dem Ventilsitz 17 sitzt und somit das Ventil nicht normal geschlossen ist, wodurch wiederum ein Alarm ausgegeben wird und der Betrieb der Füllvorrichtung unterbrochen wird.

Der erfasste Magnet 34 wird so gewählt, dass er eine geringere magnetische Stärke hat als der Magnet 18, der innerhalb des Ventilelements 13 eingebettet ist und der magnetisch mit dem Magnet 21 auf dem Antriebselement 15 verbunden ist, um einen Antrieb zu übertragen, um zu verhindern, dass die Magnetkraft von dem erfassten Magnet 34 mit der magnetischen Verbindung des Magnets 18 in Wechselwirkung tritt, so dass dadurch bei einer normalen Bewegung des Ventils 13 im nachfolgenden Verhältnis mit der Bewegung des Antriebselements 15 Einfluss genommen wird.

Wie es oben diskutiert wurde, ist es mit der vorliegenden Ausführungsform durch Erfassen der Magnetkraft von dem Magnet 34, der integral auf dem Ventilelement 13 montiert ist, durch den Magnetkrafterfasser 35 möglich, genau zu bestimmen, ob das Ventilelement 13 in seiner offenen Position positioniert ist oder nicht. Als Folge kann unmittelbar erkannt werden, . wenn ein Versagen auftritt, dass das Ventilelement 13 in seiner geschlossenen Position positioniert ist und der Kanal 11 aus irgendeinem Grund nicht geöffnet werden kann, wenn die Antriebseinheit 16 betätigt wird, um das Antriebselement 15 an seinem obersten Ende zu positionieren, wie es in Fig. 2 gezeigt ist.

Obwohl die Erfindung obenstehend in Verbindung mit der sich drehenden Abfüllvorrichtung 11 beschrieben worden ist, ist sie auch auf einen Durchlauffüller anwendbar. Es sollte verstanden werden, dass das Anbringen des Magnetventils 3 (oder des Gehäuses 12) nicht auf eine vertikale Position beschränkt ist, sondern nach Bedarf modifiziert werden kann.

Obwohl die Erfindung obenstehend in Verbindung mit einer Ausführungsform davon beschrieben worden ist, sollte verstanden werden, dass eine Anzahl von Änderungen, Modifikationen und Ersetzungen dabei möglich sind, ohne von dem Grundgedanken der vorliegenden Erfindung abzuweichen.

Claims (2)

1. Magnetventil, umfassend einen Kanal, der in einem Gehäuse geformt ist, einen Ventilsitz, der in einer Zwischenposition entlang der Länge des Kanals geformt ist, ein Ventilelement, das beweglich innerhalb des Kanals angebracht ist, um ihn zu schließen, wenn das Ventilelement auf dem Ventilsitz sitzt, ein Antriebselement, das bewegbar außerhalb des Kanals angebracht ist und magnetisch mit dem Ventilelement verbunden ist, und eine Antriebseinheit zum Bewegen des Antriebselements, so dass das Ventilelement zwischen einer geschlossenen Position, in der es auf dem Ventilsitz sitzt, und einer offenen Position, in der es von dem Ventilsitz beabstandet ist, bewegbar ist; gekennzeichnet durch einen erfassten Bereich, der integral auf dem Ventilelement vorgesehen ist, und Erfassungsmittel zum Erkennen der Position des erfassten Bereichs.

2. Magnetventil nach Anspruch 1, wobei das Ventilelement einen Magneten umfasst, der magnetisch mit dem Antriebselement verbunden ist, wobei der erfasste Bereich einen Magnet mit geringer Magnetstärke umfasst als der Magnet in dem Ventilelement, und das Erfassungsmittel einen Magnetkrafterfasser umfasst, der eine magnetische Kraft erkennt.