DE2416795B2 - Abfüllventil - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Abfüllventil zum Befallen

ίο von Fässern oder dergleichen Gebinden mit einem allgemein zylindrischen Hohlkörper, dessen als Fallrohr dienender unterer Bereich mit einer Austrittsöffnung für das Abffillmedium in Form von mindestens einer fensterartigen Mantelöffnung versehen ist und dessen oberer Bereich eine Eintrittsöffnung für das Abfallmedium aufweist, sowie einer sich in achsparalleler Richtung zentrisch durch den Hohlkörper erstreckenden Führungsstange, die mit einer Dichtung zum Verschließen der Austrittsöffnung versehen und zum öffnen und Schließen der Austrittsöffnung in achsparalleler Richtung bewegbar ist

Ein derartig ausgebildetes AbfüUventil ist aus der DE-PS 180 615 bekanntgeworden. Bei diesem bekannten Ventil ist das Fallrohr an der Unterseite offen, so daß die in das Faß eingefüllte Flüssigkeit mit einem im unteren Bereich des Fallrohres angeordneten Schwimmer in Kontakt treten und diesen mit zunehmendem Füllungsgrad nach oben bewegen kann. Am oberen Ende des Schwimmers ist eine Dichtung angebracht, die

jo schließlich gegen einen im Fallrohr oberhalb der seitlichen Austrittsöffnung angeordneten Ventilsitz gedruckt wird und somit den Füllrobrquerschnitt verschließt, so daß keine weitere Flüssigkeit die Austrittsöffnung verlassen kann.

Ein besonderes Anwendungsgebiet von AbfüJlventilen sind sogenannte gewichtsgesteuerte Unterspiegel-Abfüllanlagen. Bei derartigen Anlagen fährt das an Schwenkarmen gehaltene Ventil durch die Behälteröffnung in einen auf einer Waageeinrichtung stehenden Behälter ein, bis die Ventilspitze den Behälterboden erreicht hat Danach wird mit dem Befallen begonnen. Der Abfallvorgang wird gestoppt, wenn ein bestimmtes vorgegebenes Maximalgewicht des Behälters erreicht wird, und das AbfüUventil wird aus dem Behälter herausgezogen. Es ist ohne weiteres ersichtlich, daß sich das eingangs beschriebene bekannte AbfüUventil nicht zur Verwendung in gewichtsgesteuerten Unterspiegel-Abfüllanlagen eignet Eine Unterspiegel-Befüllung ist insofern nicht möglich, weil der im Fallrohr angeordnete

so Schwimmer mit der darauf angeordneten Dichtung immer gegen den Ventilsitz stoßen würde, so daß bei einem entsprechend hohen Faßfüllungsgrad eine weitere Befüllung infolge des geschlossenen Ventiles nicht mehr möglich wäre. Darüber hinaus ist das aus der DE-PS 1 80815 bekannte Abfallventil Oberhaupt nicht fOr Fülldrücke geeignet, die den Flüssigkeitsdruck im Faß übersteigen, da es in einem solchen Fall niemals zum Schließen des Ventils käme. Im übrigen ist bei der hier verwendeten Dichtungsart die Gefahr von Leckverlusten im geschlossenen Zustand groß, da die Säule der einzufüllenden Flüssigkeit auf der Dichtung steht und diese zu öffnen versucht

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Abfallventil mit seitlicher Austrittsöffnung zu schaffen, das sich insbesondere zur Verwendung in gewichtsgesteuerten Uifterspiegel-Abfüllanlagen eignet und bei dem im geschlossenen Zustand Leckverluste nahezu völlig ausgeschlossen sind.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem eingangs beschriebenen Abfüllventil dadurch gelöst, daß sich die Dichtung zum Verschließen der Austrittsöffnung derart mit Abstand zum unteren Ende der Führungsstange Ober den zwischen der Füllrohrwand und der Führungsstange befindlichen Durchlaßquerschnitt für das AbfüHmedium erstreckt, daß sie sich bei geöffneter Ventilstellung oberhalb der Austrittsöffnung befindet, daß die Dichtung ferner mindestens einen Durchgang für das Abfüllmedium aufweist und daß die m Führungsstange unterhalb der Dichtung zum Verschließen dar Austrittsöffnung mit einer den Durchlaßquerschnitt des Fallrohres verschließenden Dichtung versehen ist

Das erfindungsgemäB ausgebildete Abfüllventil läßt r> sich in hervorragender Weise in gewichtsgesteuerten Unterspiegel-Abfüllanlagen einsetzen. Das ist in erster Linie au? die Art der Anordnung und Gestaltung der Dichtung zum Verschließen der Austrittsöffnung zurückzuführen. Diese ist nämlich so angeordnet bzw. ausgebildet, daß bei geschlossener Austrittsöffnung die Säule der einzufüllenden Flüssigkeit nicht mehr in vollem Umfang auf der Dichtung lastet und diese in einer die Austrittsöffnung freigebenden Richtung zu verschieben sucht Die Dichtung ist vielmehr von diesem Druck teilweise entlastet, da sie mit Durchgangsöffnungen für das AbfüUmedhim versehen ist, so daß sich auch unterhalb der Dichtung eine Flüssigkeitssäule aufbauen kann. Infolge dieser Durchgangsöffnungen wird die Dichtung gegen die Füllrohrwandung gepreßt, so daß daher durch den im Füllrohr herrschenden Druck die Schließfunktion des Ventils untersützt wird. Gleichzeitig bewirkt die unterhalb der Dichtung zum Verschließen der Austrittsöffnung angeordnete Dichtung für den Durchlaßquerschnitt eine Umlenkung des Abfflllmediums, so daß bei offener Austrittsöffnung dieses etwa in Horizontalrichtung aus dem Füllrohr austreten kann. Darüber hinaus wird durch die zusätzlich angeordnete Dichtung für den Durchlaßquerschnitt erreicht, daß in dem unterhalb der Dichtung zum Verschließen der Austrittsöffnung vorhandenen Raum kein Abfüllmedium zurückbleibt, was insbesondere für den Fall von Bedeutung ist, bei dem das AbfüHmedium gewechselt wird. Es ist daher erfindungsgemäß gelungen, ein Abfüllventil zu schaffen, bei dem trotz der vorhandenen seitlichen Austrittsöffnungen die dijse verschließende Dichtung im wesentlichen von dem einzufüllenden Medium durckentlastet ist, wodurch die Gefahr von Leckverlusten im geschlossenen Ventilzustand beträchtlich herabgesetzt wrd.

Ergänzend zum Stand der Technik sei noch die DE-PS 1 24 198 erwähnt Ia dieser Veröffentlichung ist eine Abfüllvorrichtung beschrieben, bei der das Abfüllrohr an seinem unteren Ende eine verschiebbare Büchse aufweist, die im geschlossenen Zustand des Rohres eine seitliche Austrittsöffnung überdeckt Wenn das Rohr gegen den FaBboden geführt wird, wird die Büchse nach oben verschoben, so daß eine in dieser angeordnete Austrittsöffnung mit der Austrittsöffnung im Abfüllrohr koinzidiert und das AbfüHmedium dadurch das Rohr verlassen kam Es trifft zwar zu, daß auch in diesem Fall wie bei dem erfindungsgemäßen Abfüllventil zum Offnen der Austrittsöffnung eine Dichtung (Büchse) nach oben verschoben werden muß, jedoch handelt es sich hierbei um keine innerhalb des ι>ί Rohres angeordnete, durch eine Führungsstange betätigte Dichtung, sonde-n um eine auf das Rohr aufgesteckte Dichtung, die allein dadurch betätigt wird, daß das Führungsrohr mit dem Faßboden in Kontakt tritt Eine derartige Berührung des Faßbodens durch die Abfüllvorrichtung soll jedoch erfindungsgemaß gerade vermieden werden, da sich hierdurch Verfälschungen des Füllgewichts infolge einer erhöhten Druckbelastung des Faßbodens ergeben. Diese bekannte Abfüllvorrichtung ist daher in keiner Weise für gewichtsgesteuerte Unterspiegel- AbfüUaniagen geeignet

Bei dem erfindungsgemaß ausgebildeten Abfüllventil ist die Austrittsöffnung vorteilhafterweise von mehreren fensterartigen öffnungen gebildet, die in Abständen um den Umfang des Fallrohres herum angeordnet sind. Die Anzahl und die Größe der fensterartigen öffnungen kann nach der gewünschten Durchflußmenge variiert werden. Bei den gebräuchlichen Ventilbauarten wird man normalerweise mit drei öffnungen über den Umfang des Füllrohres auskommen.

Wie bereits erwähnt, wird die Dichtung zum Verschließen der Austrittsöffnung infolge der Durchgangsöffnungen gegen die Füllrohrwi"idung gepreßt, so daß daher durch den im Füllrohr he«-rschenden Druck die Schließfunktion des Ventils untersützt wird. Diese vorteilhafte Wirkungsweise wird insbesondere bei einer Ausführungsform des Abfüllventils erreicht, bei der die Dichtung zum Verschließen der Austrittsöffnung einen äußeren, mit der Füllrohrwandung in Gleitkontakt kommenden Ringflansch und einen inneren, an der Führungsstange befestigten Ringflansch aufweist, die über einen Steg miteinander verbunden sind, der mit flanschparallel verlaufenden Bohrungen zum Durchtritt des Abfüllmediums versehen ist Zur Sicherung von guten Gleiteigenschaften bestehen die Dichtung zum Verschließen der Austrittsöffnung und die Dichtung für den Durchlaßquerschnitt vorzugsweise aus elastischem Material mit geringem Reibungskoeffizienten. Ein besonders geeignetes Material ist Polytetrafluoräthyien.

Es hat sich gezeigt, daß sich die Funktionsweise des erfindungsgemäß ausgebildeten Abfüllventils weiter verbessern läßt, wenn neben einer Regulierung der Durchflußmenge über die Austrittsöffnung bereits eine derartige Regulierung im Ventilinneren erreicht werden kann. Um dies zu erreichen, erweitert sich bei einer Ausführungsform der Durchlaßquerschnitt des Abfüllmediums im oberen Bereich des Füllrohres allmählich und ist mittels der achsparallelen ßeweguag der Führungsstange variierbar und ganz absperrbar. Mit dieser Anordnung erreicht man durch einen einzigen Bewegungsvorgang der Führungsstange eine gleichzeitige Querschnittsverengung bzw. erweiterung an der Austrittsöffnung und im oberen VentilteiL Dadurch ist ein weiterer Ausgleich gegen Druckschwankungen gegeben. Die Vorteile dieser Ausführungsform werden insbesondere bei einem Zwei-Stufen-Betrieb des Abfüllvcntiis deutlich. Beim Abschalten vom Groblauf zum Feinlauf findet eine gleichzeitige Verengung des Durchlaßquerschnitts im oberen Ventiltei? und des Austrittsquerschnitts im Füllrohr statt Damit wird der Leitungsdruck bereits im oberen Ventilteil aufgefangen, und es wird nur noch eine geringe Durchflußmenge an die Austrittsöffnung weitergegeben. Auf diese Weise HBt sich die Genauigkeit beim Abschalten erhöhen.

Bei einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der oben beschriebenen Ausführungsform weist die Führungsstange einen unteren Bereich mit Meinem Durchmesser und eben gegenüber diesem abgestuften oberen Bereich mit großem Durchmesser auf, dessen unteres Ende im geschlossenen Ventilzustand mit dein unteren Ende des sich allmählich erweiterenden

Bereiche» des FOIIrohres abschließt und in dessen unterem Endbereich eine weitere Dichtung vorgesehen ist Es ist jedoch auch eine Ausführutigsform denkbar, bei der du Abfallventil keine Dichtung zum Verschließen der Austrittsöffnung aufweist Bei einer derartigen Ausführungsform wird die Austrittsmenge lediglich Ober den im oberen Ventilteil vorgesehenen, vorstehend beschriebenen Steuermechanismus reguliert Bei dieser Ausfahruflgsform kann das nach Schließen des Ventils im Fallrohr verbleibende Abfüllmedium nach unten hin abtropfen und wird in dem durch das Absenken der unteren Enddichtung unterhalb der Austrittsöffnung geschaffenen Raum aufgefangen. Beim öffnen des Ventils wird die angesammelte Flüssigkeit durch das Anheben der Enddichtung aus dem Füllrohr entfernt.

Zur Betätigung der Führungsstange ist vorteilhafterweise ein strömungsmittelbctätigter Druckzylinder angeordnet Der Zylinder befindet sich am oberen Ende

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gegenüber dem vom Abfüllmedium durchflossenen Raum abgedichtet

Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels und in Verbindung mit der Zeichnung beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 eine teilweise im Schnitt geführte Seitenansicht einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Abfüllventils, wobei dieses im geschlossenen Zustand dargestellt ist;

F i g. 2 eine Teilseitenansicht des in F i g. 1 gezeigten Ventils, wobei sich das Ventil im teilweise geöffneten Zustand, d. h. in »Feinlaufstellung«, berindet;

F i g. 3 eine Teilseitenansicht des in den F i g. 1 und 2 gezeigten Ventils, wobei sich das Ventil im vollständig geöffneten Zustand, d.h. in der »Groblaufstellung«, berindet; und

Fig.4 einen Ausschnitt des in den Fig. 1—3 gezeigten Ventils, wobei die Dichtung zum Verschließen der Austrittsöffnung dargestellt ist

In F i g. 1 ist eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Abfüllventils 20 in der Seitenansicht und teilweise im Schnitt gezeigt Dieses Ventil besteht aus einem allgemein zylindrischen Hohlkörper, dessen unterer, als Füllrohr dienender Bereich 23 sich allmählich zu einem oberen Bereich 22 mit größerem Durchmesser erweitert Im Mantel des oberen Bereiches 22, der den Ventilkopf bildet befindet sich eine Eintrittsöffnung 24 für das Abfüllmedium, die über geeignete Verbindungsmittel (nicht gezeigt) an eine Füiieitung angeschlossen werden kann.

Das erfindungsgemäße Abfüllventil zeichnet sich gegenüber bekannten Abfüllventilen insbesondere durch zwei Merkmale aus, auf die im folgenden eingegangen werden solL Diese Merkmale betreffen die Austrittsöffnung in Verbindung mit den zugehörigen Dichtungen sowie eine Verengung des DurchfluBquerschnittes in dem Bereich zwischen Ventilkopf und Fallrohr.

Die Austrittsöffnung ist im unteren Mantelbereich des Fallrohres 23 vorgesehen und wird durch mehrere fensterartige öffnungen 25 gebildet, die sich um den Umfang des Füllrohres herum erstrecken. Bei den gebräuchlichen Ventilgrößen werden im allgemeinen drei Fensteröffnungen bevorzugt Die Austrittsöffnung wird durch eine achsparallel bewegbare Dichtung 29, die auf der zentrisch im zylindrischen Ventilkörper angeordneten Führungsstange 26 befestigt ist geöffnet und geschlossen. In F i g. 1 ist das Ventil im geschlossenen Zustand gezeigt Am unteren Ende der Führungsstange 26 ist eine Enddichtung 30 angeordnet die sich über den gesamten Füllrohrquerschnitt erstreckt und den unteren Abschluß des vom Abfüllmedium durchflossenen Raumes im Ventil bildet Sowohl die Dichtung 29 zum Verschließen der Austrittsöffnung als auch die untere Enddichtung 30 werden durch eine Auf- und Abbewegung der Führungsstange 26 bewegt und gleiten dabei auf der Innenseite der Fallrohrwandung 31. Der Boden des Füllrohres ist in geeigneter Weise verschlossen.

Das zweite wesentliche Merkmal besteht darin, daß der Durchflußquerschnitt des Abfüllmediums in dem sich zum Ventilkopf 22 allmählich erweiterenden Bereich 32 des Füllrohres 23 mittels der achsparallelen

ι ■") Bewegung der Führungsstange 26 variierbar und ganz absperrbar ist Auf diese Weise kann durch eine Aufbzw. Abbewegung der Führungsstange sowohl die Austrittsöffnung geöffnet bzw. geschlossen als auch ein Λίίκα« ^nd Schließen der '"Hisrschnittsvcrcn^un" im sich allmählich erweiternden Bereich des Füllrohres vorgenommen werden. Um eine Regulierung des Durchflußquerschnittes im Bereich 32 vornehmen zu können, weist die Führungsstange 26 etwa in diesem Bereich eine sprunghafte Erweiterung zu einem sich

>■> durch den Ventilkopf 22 erstreckenden Teil 27 mit größerem Durchmesser gegenüber dem sich durch das Füllrohr 23 erstreckenden Teil 28 auf. Im geschlossenen Ventilzus! tad schließt das untere Ende des Bereiches 27 mit großem Durchmesser etwa mit dem unteren Ende

κι des sich allmählich erweiternden Bereiches 32 des Füllrohres 23 ab. Im unteren Endbereich des Teiles 27 ist eine weitere Dichtung 33 vorgesehen, die im geschlossenen Ventilzustand bis an die Wandung des Bereiches 32 stößt und einen dichten Abschluß bildet

Über dem Ventilkopf 22 befindet sich als Kraftquelle für die Betätigung der Führungsstange 26 ein strömungsmittelbetätigter Druckzylinder 34, der über eine Dichtung 35 gegenüber dem vom Abfüllmedium durchflossenen Ventilkörper abgedichtet ist

In F i g. 4 ist die Dichtung 29 zum Verschließen der Austrittsöffnung bei geschlossener Ventilstellung im Detail gezeigt Die Dichtung erstreckt sich mit Abstand zum unteren Ende der Führungsstange 28 über den zwischen der Füllrohrwandung 31 und der Führungs-

« stange befindlichen Durchlaßquerschnitt für das Abfüllmedium. Sie weist einen äußeren, mit der Füllrohrwandung in Gleitkontakt kommenden Ringflansch 40 und einen inneren, an der Führungsstange 26 befestigten Ringflansch 4! auf, die über einen Steg 44 miteinander

so verbunden sind, der mit flanschparallel verlaufenden Bohrungen 42 zum Durchtritt des Abfüllmedh. ns versehen ist Bei der in Fig.4 gezeigten Stellung der Dichtung kann demnach das Abfuumedium die Dichtung durch die Bohrungen 42 zwar in Vertikalrichtung durchdringen und den zwischen der Dichtung 29 und der Enddichtung 30 befindlichen Raum ausfüllen, das Abfüllmedhim kann jedoch nicht aus der Austrittsöffnung 25 austreten. Beim Offnen des Ventils wird die Dichtung 29 Ober die Führungsstange 26 nach oben bewegt, so daß die Austrittsöffnung allmählich geöffnet wird. Infolge der Aufwärtsbewegung der Führungsstange bewegt sich auch die untere Enddichtung 30 nach oben, so daß das durch die Durchginge in der Dichtung 29 hindurchdringende Abfünmedhnn auf die Enddichhing 30 auftrifft, von dort in die Horizontalrichtung umgelenkt wird und die Anstrittsömnmg 25 verfaßt

Es ist klar, daß die Dichtungen 29, 30 und 33 aus geeignetem elastischen Material nut niedrigem Rei-

bungskoeffizienten, beispielsweise Polytetrafluoräthylen, bestehen und in geeigneter Weise an der Führungsstange befestigt sind, was beispielsweise in F i g. 4 bei 43 angedeutet ist. Geeignete Befestigungsarten sind dem Fachmann bekannt und brauchen an dieser Stelle nicht erwähnt zu werden.

In F i g. 2 ist das in F i g. 1 dargestellte Abfüllventil in teilweii? geöffneter Stellung, dem sogenannten »Feinlauf«, gezeigt Durch die im oberen Ventilbereich vorgesehene Querschnittsverengung wird bereits dort der Strom des Abfüllmediums abgesperrt, so daß nur noch geringe Mengen zur Austrittsöffnung nachfließen. Auf diese Weise wird ein genaues Abschalten möglich.

F i g. 3 weist das in den F i g. 1 und 2 dargestellte Abfüllventil in vollständig geöffneter Stellung, dem sogenannten »Groblauf«. Die Dichtung 29 zum Abdichten der Austrittsöffnung 25 befindet sich in dieser Stellung oberhalb der Austrittsöffnung, die obere Kante der Enddichtung 30 schließt mit dem unteren Ende der Austrittsöffnung 25 ab und das untere Ende des erweiterten Bereiches 27 der Führungsstange befindet sich im größtmöglichen Abstand zur Wandung

ίο des sich allmählich erweiternden Bereiches 32 des Füllrohres 23. Diese Ventilstellung gewährt eine maximale Durchflußmenge.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Abfallventil zum Befallen von Fässern ocler dergleichen Gebinden mit einem allgemein zylindrischen Hohlkörper, dessen als FQUrohr dienender unterer Bereich mit einer Austrittsöffnung für das Abfallmedium in Form von mindestens einer fensterartigen Mantelöffnung versehen ist und dessen oberer Bereich eine Eintrittsöffnung für das Abffillmedium aufweist, sowie einer sich in achsparalleler Richtung zentrisch durch den Hohlkörper erstreckenden Führungsstange, die mit einer Dichtung zum Verschließen der Austrittsöffnung versehen und zum Offnen und Schließen der Austrittsöffnung in achsparalleler Richtung bewegbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Dichtung (29) zum Verschließen der Austrittsöffnung derart mit Abstand zum unteren Ende der Führungsstange (26) Ober den zwischen der FiUlrohrwand/21) und der Führungsstange (26) befindlichen Dure&laßquerschnitt für das Abfüllmedium erstreckt, daß sie sich bei geöffneter Ventilstellung oberhalb der Austrittsöffnung befindet, daß (Ue Dichtung (29) ferner mindestens einen Durchgang fOr das Abffillmedium aufweist und daß die Führungsstange (2S) unterhalb der Dichtung (5S) zum Verschließen der Austrittsöffnung mit einer den Durchlaßquerschnitt des Fallrohrs (23) verschließenden Dichtung (30) versehen ist

2. Abfüllventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Aastrittsöffnung von mehreren fensterartigen öffnungen (25) gebildet ist, die in Abständen um den Umfang des Füllrohres (33) herum angeordnet sind.

3. Abfüllventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtung (29) zum Verschließen der Austrittsöffnung einen äußeren, mit der Füllrohrwandung in Gleitkontakt kommenden Ringflansch (40) und einen inneren, an eier Führungsstange (26) befestigten Ringflansch (411) aufweist, die fiber einen Steg (44) miteinander verbunden sind, der mit flanschparallel verlaufenden Bohrungen (42) zum Durchtritt des AbfuUmediums versehen ist

4. Abfüllvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprache, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtung (29) zum Verschließen der Austrittsöffnung und die Dichtung (30) für den Durchlaßquerschnitt aus elastischem Material mit geringem Reibungskoeffizienten bestehen.

5. Abfüllventil nach einem der vorangehenden Ansprache, dadurch gekennzeichnet, daß sich der DurchlaSquerschnitt des Abfüllmediums im oberen Bereich (22) des Fallrohres (23) allmählich erweitert und mittels der achsparallelen Bewegung der Führungsstange (26) variierbar und ganz absperrbar ist

6. Abfülllventil nach einem der vorangehenden Ansprache,, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsstange (26) einen unteren Bereich (28) mit kleinem Durchmesser und einen gegenüber diesem abgestuften oberen Bereich (27) mit großem Durchmesiier aufweist, dessen unteres Ende im geschlossenen Ventilzustand mit dem unteren Ende des sich allmählich erweiternden Bereiches (32) des Fallrohres (23) abschließt und in dessen unterem Endbereicli eine weitere Dichtung (32) vorgesehen ist

7, Abfüllventil nach einem der vorangehenden Ansprache, dadurch gekennzeichnet, daß zur Betätigung der Führungsstange (26) ein strömungsmittelbetätiger Druckzylinder (34) angeordnet ist