DE10128404A1 - Magnetventil - Google Patents
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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
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.
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.
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.
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.
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.
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