SE461871B - Aggregat foer floedespaaverkan - Google Patents

Description

461 871 manövreras och styras utifrån. Även om det i praktiken torde vara möjligt att t.ex. bygga in en kapslad, elektrisk pumpmotor i en flödesväg, måste motorns rörliga del vara avtätad från motorn medelst en rörlig tätning, som dels vållar problem i samband med sterilisering (termisk eller kemisk) av arrangemanget, dels skapar risk för förbindelse mellan motorns osterila inre och flödesvägen med osterilitet som följd.

Ett ändamål med föreliggande uppfinning är att undanröja ovannämnda svårigheter och ombesörja ett aggregat för flödespåverkan, vid vilket en med flödespåverkande don försedd flödesväg är helt isolerad från angränsande, icke sterila utrymmen.

Ett ytterligare ändamål med föreliggande uppfinning är att ombesörja ett aggregat för flödespàverkan, vilket ej är behäftat med de nackdelar som tidigare kända, liknande aggregat är behäftade med.

Ett ytterligare ändamål med föreliggande uppfinning är att ombesörja ett aggregat för flödespáverkan, vilket aggregat helt saknar rörliga, i kontakt med det pumpade fluidet anordnade tätningar. __ Ett-ytterligare ändamål med föreliggande uppfinning är slutligen att ombesörja ett aggregat för flödespáverkan, vilket är enkelt att diska och sterilisera och därför lämpligt för användning vid förpackningsmaskiner av den typ, som fyller ett i förväg steriliserat fyllgods i sterila förpackningsbehállare.

Dessa och andra ändamål har enligt uppfinningen uppnåtts genom att ett aggregat för flödespáverkan innefattande ett drivorgan med en stator och en aktuator, vilken är förbunden med ett i en flödesväg beläget, flödespåverkande don, getts kännetecknet att aktuatorn är belägen i flödesvägen och mekaniskt skild från statorn, som är belägen utanför flödesvägen och vätsketätt avskild från densamma.

Föredragna utföringsformer av aggregatet enligt uppfinningen har vidare getts de av underkraven 2-10 framgàende kännetecknen. 461 871 Genom att utforma aggregatet enligt uppfinningen med aktuatorn belägen i flödesvägen och mekaniskt skild från statorn (med "mekaniskt skild" avses att aktuatorn ej är påverkbar medelst mekaniska medel såsom hävarmar, axlar etc. från statorn, utan separerad från denna medelst en obruten, vätske- och mikrobiologiskt tät barriär) blir det möjligt att fullständigt undvika rörliga tätningar i kontakt med fyllgodset. Aggregatet blir trots detta driv- och styrbart utifrån och får en enkel och ändamålsenlig utformning, som dessutom tillåter diskning och sterilisering med kända metoder, t.ex. het ånga eller kemikalier. Arrangemanget blir enkelt och föga kostnadskrävande, samtidigt som det får en robust konstruktion som är lämplig för hantering av de mest varierande typer av fluider. Aggregatet kan slutligen även valfritt utnyttjas för olika mekaniska applikationer såsom en pump eller ett ventilarrangemang.

En föredragen utföringsform av aggregatet enligt 'uppfinningen kommer nu att beskrivas närmare under särskild hänvisning till bifogade, schematiska ritningar, som blott visar de för förståelse av uppfinningen oundgängliga detaljerna.

Fig. 1 visar delvis i sektion ett aggregat för flödesreglering enligt uppfinningen.

Fig. 2 visar i större skala en del av aggregatet enligt fig. 1 i genomskärning. _ Aggregatet enligt uppfinningen visas i sin föredragna utföringsform såsom det kan vara utformat vid användning i en förpackningsmaskin av känd typ, som utportionerar bestämda mängder av fyllgods, t.ex. mjölk, filmjölk eller juice, i förformade förpackningsbehållare. Fyllgodset ledes till förpackningsbehållaren via en tilledning 1, vars undre ände är utformad såsom ett fyllrör 2 med ett flödespåverkande don i form av en ventil 3. Aggregatet enligt uppfinningen innefattar en magnetiskt induktiv flödesmätare 4, vilken är av känd typ och alstrar en styrsignal som ledes till en styrutrustning 5. Med hjälp av styrutrustningen, som jämför flödessignalen med en förutbestämd börvärdeskurva, alstras en styrsignal till ett drivorgan 6 för ventilen 3 så att flödet genom fyllröret 2 461 871 styres till överensstämmelse med ett förutbestämt värde. När flödesmätaren 4 indikerar att önskad mängd fyllgods passerat ger styrutrustningen 5 signal till drivorganet 6 att påverka ventilen 3 mot stängt läge, vilket gör det möjligt att med god noggrannhet fylla varje enskild förpackningsbehàllare med önskad mängd fyllgods.

Drivorganet 6 innefattar en runt fyllrörets övre ände fast monterad stator 7, samt en innanför denna, i flödesvägen placerad aktuator 8, vilken via en axel 9 är förbunden med det flödesreglerande donet eller ventilen 3 vid fyllrörets 2 undre ände. Axeln 9 är vid sin övre ände lagrad i ett lager 10, som uppbäres av en med tilledningen 1 fast förbunden lagerskiva 11.

Lagerskivan ll är försedd med genomströmningsöppningar 12, via vilka det pumpade, vätskeformiga fluidet eller fyllgodset kan , passera. .

Axeln 9 är vid sin undre ände förbunden med en ventilkropp 13, vilken innefattar ett antal genomströmningsöppningar 14.

Ventilkroppen 13 anligger vid sin undre ände mot ett ventilsäte 15, vilket uppvisar mot öppningarna 14 svarande öppningar 16.

Ventilkroppen 13 är vridbar för att bringa öppningarna 14, 16 mittför varandra, eller, i ventilens 3 stängda läge, bringa öppningarna 14 mittför ett antal mellan öppningarna 16 belägna, obrutna partier av ventilsätet 15. Axeln 19 kan utföra såväl en vridningsrörelse som en axiell rörelse, vilken senare medför att ventilkroppen 13 lyftes från ventilsätet 15, vilket t.ex. underlättar diskning och rengöring av ventilen såsom kommer att förklaras närmare i det följande.

Drivorganet 6 innefattar såsom tidigare nämnts den stationära statorn 7, vilken är belägen utanpå flödesvägen och vätsketätt och mikrobiologiskt avskild från densamma med hjälp av tilledningens 1 cylindriska vägg, Samt aktuatorn 8, vilken är belägen i flödesvägen. Drivorganet 6 är närmare bestämt placerat vid en utvidgad del av flödesvägen, vilken formar en kammare 17, vars innerdiameter blott är några få procent större än aktuatorns 8 ytterdiameter. Förutom den härigenom uppkommande passagen mellan den cylindriska aktuatorns 8 yttre yta och 461 871 omgivande, cylindriska rörvägg finns en passage 18 mellan aktuatorns 8 likaså cylindriska, invändiga väggyta och axeln 9.

Genomströmningsarean i denna passage 18 överensstämmer huvudsakligen med den fria genomströmningsarean i fyllröret 2.

Aktuatorn 8 är orörligt förbunden med axeln 9 via ett antal fästarmar 19 vid aktuatorns övre och undre ände.

Såväl statorn 7 som aktuatorn 8 är såsom tidigare nämnts huvudsakligen cylindriska eller ringformiga samt koncentriskt belägna i förhållande till varandra, och aktuatorn 8 är anordnad att vrida axeln 9 eller förflyttas i axelns 9 axialriktning genom påverkan medelst av statorn alstrade, magnetiska kraftfält. Statorn 7 innefattar härför en arbetslindning 20 runt en statorkärna 21, vilken lindning är anordnad att via styrutrustningen 5 och en elektrisk förbindelseledning 22 anslutas till en icke visad strömkälla. Härvid alstras ett elektromagnetiskt kraftfält, som påverkar en aktuatormagnet 23 så att aktuatorn 8 vrides runt axeln 9. Aktuatormagneten 23 är något förskjuten i riktning uppåt i förhållande till arbetslindningens 20 statorkärna 21, vilket medför att det alstrade kraftfältet icke blott påverkar aktuatormagneten 23 i rotationsriktningen, utan även söker påverka densamma att inta ett läge i jämnhöjd med statorkärnan 21, vilket således skapar en nedåtriktad kraft som via axeln 9 överföres till ventilkroppen 13 och upptages genom dennas anliggning mot ventilsätet 15.

Förutom arbetslindningen 20 innefattar statorn 7 en solenoidlindning 24 samt en solenoidkärna 25, vilka är belägna på något avstånd ovanför arbetslindningen 20. Aktuatorn 8 har motsvarande sekundärpoler 26, vilka är förskjutna något axiellt nedåt i förhållande till solenoidkärnan 25. Då solenoidlindningen 24 via en ledning 27 matas med ström från styrutrustningen 5 kommer ett magnetiskt kraftfält att påverka sekundärpolerna 26 så att dessa tillsammans med aktuatorn 8 och axeln 9 lyftes något uppåt i axiell riktning, vilket via axelns 9 undre ände påverkar ventilkroppen 13äså att denna lyftes något från sin anliggning mot ventilsätet 15. 461 87? Drivorganet 6 innefattar förutom de båda lindningarna 20, 24 även en lägesgivare 28, vilken består av två delar, nämligen en statordel 29 och en av denna omgiven aktuatordel 30.

Lägesgivaren 28, som kan vara en vinkelgivare av konventionell typ, förser via ledningen 31 styrutrustningen 5 med en signal, som ger information om aktuatorns 8 momentana vridningsläge i förhållande till statorn 7, vilket ger ett mått på ventilens 3 öppningsgrad och därmed i kombination med signalen från flödesmätaren 4 kan användas för att styra strömtillförseln till arbetslindingen 20 så att önskad genomströmningsvolym per tidsenhet erhålles.

Då aggregatet enligt uppfinningen användes vid en förpackningsmaskin av konventionell typ för att portionsvis utmata ett vätskeformigt fyllgods till vid fyllrörets undre, ventilförsedda ände placerade förpackningsbehållare tillföras styrutrustningen 5 först de börvärden som skall gälla, d.v.s. uppgift om den mängd fyllgods som skall passera flödesmätaren 4 vid fyllning av en förpackningsbehållare med önskad fyllgodsmängd, samt eventuellt även en förutbestämd kurva för ventilens 3 öppnande och stängande. Vid förpackningsmaskinens igángsättning frammatas först fyllgods så att såväl tilledningen som fyllröret 2 blir helt fyllda med fyllgods. Vid den egentliga produktionsstarten öppnas först ventilen 3 genom att styrutrustningen 5 förbinder arbetslindningen 20 med en icke visad strömkälla så att ett kraftfält skapas som påverkar aktuatormagneten 23 att via fästarmarna 19 vrida axeln 9 och därmed ventilkroppen 13 till öppet läge. För att få ett mjukt öppningsförlopp kan eventuellt öppnandet ske enligt en förutbestämd öppningskurva, som såsom tidigare nämnts inprogrammerats i styrutrustningen 5. Styrutrustningen 5 hålles härvid kontinuerligt informerad om aktuatorns 8 momentana vridningsläge med hjälp av lägesgivaren 28, vars information beträffande aktuatorns 8 vinkelläge i förhållande till statorn 7 kontinuerligt tillföras styrutrustningen 5 via ledningen 31. 461 871 Så snart ventilkroppen 13 vridits till ett sådant läge att dess genomströmningsöppningar 14 börjar överlappa ventilsätets 15 genomströmningsöppningar 16 kan fyllgods strömma ut genom ventilen 3, och fyllgodsströmmen genom fyllröret 2, tilledningen 1 och flödesmätaren påbörjas. Med hjälp av flödesmätaren 4 informeras styrutrustningen 5 kontinuerligt om det aktuella flödet, och ventilens 3 öppningsarea regleras medelst styrutrustningen 5 så att erforderlig volym fyllgods hinner passera under den tillgängliga tiden. Då den korrekta mängden fyllgods för att fylla en förpackningsbehållare till önskad nivå passerat flödesmätaren 4 påverkar styrutrustningen 5 via ledningen 22 arbetslindningen 20 så att aktuatormagneten 23 vrider aktuatorn 8 till ett läge, i vilket ventilkroppen 13 med hjälp av axeln 9 återförts till sitt stängda läge. Eventuellt kan även stängningen av ventilen 3 ske enligt en förutbestämd kurva, varvid styrutrustningen 5 liksom vid öppnandet _kontinuerligt informeras om aktuatorns 8 vinkelläge medelst lägesgivaren 28. Vid fyllning av fyllgods med ett okomplicerat beteende kan lämpligen en ren till- och frånreglering väljas, under det att fyllgods som är mera svårhanterade, t.ex. fyllgods som tenderar att skumma under fyllningsförloppet, bättre hanteras om styrutrustningen 5 inställes så att såväl öppnings- som stängningsförloppet sker enligt en förutbestämd, för det aktuella fyllgodset lämplig kurva. Fyllningsförloppet behöver givetvis ej styras av en flödesmätare, utan kan även kopplas till andra mätorgan, t.ex. en nivågivare, eller vara tidsstyrt.

Utformningen av aggregatet enligt uppfinningen med en i flödesvägen belägen aktuator som påverkas och drives utifrån med hjälp av ett elektromagnetiskt kraftfält gör det möjligt att bibehålla flödesvägen helt avskild från omgivningen, eftersom någon mekanisk förbindelse mellan den i flödesvägen belägna aktuatordelen och utanför flödesvägen belägna organ ej är nödvändig. Härigenom kan kammarens 17 vägg utformas slät och helt utan genomföringar för rörliga axlar eller andra manöverorgan, vilket gör det möjligt att uppfylla de mycket höga krav som ställes vid hantering av flytande livsmedel och 461 871 särskilt vid hantering av sådana flytande livsmedel som i förväg steriliserats, t.ex. genom värmebehandling. Utformningen av aktuatorn med en stor, central genomströmningspassage 18 medför att fyllgodset lätt kan passera, och frånvaron av anliggningsytor mellan rörliga och fasta delar (bortsett från lagret 10) gör arrangemanget mycket lättdiskat och steriliserbart. Till detta bidrar givetvis även konstruktionens enkla utformning och det faktum, att de i flödesvägen befintliga delarna kan utföras av icke-korroderande material, vilka dessutom är beständiga_mot normalt använda disk- och rengörings- medel såsom ånga och natronlut.

För att underlätta diskningen av såväl ventilen 3 som aktuatorn 8 och kammarens 17 inre väggyta kan aktuatorn 8 med axeln 9 och ventilkroppen 13 lyftas till ett övre läge eller eventuellt pendla mellan ett övre och ett undre läge under diskningsförloppet. Detta kan åstadkommas genom att solenoidlindningen 24 via ledningen 27 och styrutrustningen 25 förbindes med en icke visad elektrisk strömkälla så att ett elektromagnetiskt kraftfält alstras, vilket påverkar de i riktning axiellt nedåt mot ventilen 3 förskjutna sekundärpolerna 26 så att dessa lyftes och centreras i förhållande till solenoidkärnan 25. Härigenom lyftes också ventilkroppen 13 från sin anliggning mot ventilsätet 15 så att en passage uppkommer, via vilken rengöringsvätska eller steriliseringsmedel kan passera. Förflyttning av aktuatorn 8 dels roterande dels uppåt och nedåt under diskningsförloppet underlättar rengöringen, icke blott i utrymmet mellan ventilkroppen 13 och ventilsätet 15 utan även i utrymmet mellan aktuatorns 8 yttre, cylindriska yta och kammarens 17 invändiga vägg.

Aggregatet enligt uppfinningen kan användas även för styrning av andra typer av flödespåverkande don, t.ex. andra ventiltyper, pumpar eller liknande. Aggregatet kan således förbindas med ventiler av andra typer, t.ex. axiellt rörliga ventiler, varvid lindningarnas 20, 24_funktion kan omkastas så 7 att den normala arbetsrörelsen är axiell under det att en roterande eller vridande rörelse kan utnyttjas i samband med 9 i 461 871 diskningsförloppet. Det är även möjligt att göra axeln 9 avsevärt kortare eller eventuellt eliminera den om själva aktuatorn 8 utformas såsom en ventilkropp. Aktuatorn 8 kan också utformas såsom en pumprotor eller en pumpkolv med rotationsrörelse respektive axiell rörelse. Eftersom aggregatet enligt uppfinningen slutgiltigt löser tidigare problem och undanröjer behovet av en rörlig manöverdel som passerar flödesvägens avgränsningsvägg kan givetvis även ett mycket stort antal andra typer av pumpar och ventiler utnyttjas inom ramen för uppfinningstanken.

Claims (10)

PATENTKRAV

1. Aggregat för flödespàverkan innefattande ett elektromagnetiskt drivorgan med en aktuator, som är belägen i en flödesväg och försedd med ett flödespåverkande don, samt en stator (7), som är mekaniskt skild från aktuatorn och vätsketätt avskild från flödesvägen, kännetecknat därav, att aktuatorn (8) är vridbar runt en i flödesvägens längdriktning sig sträckande axel (9).

2. Aggregat enligt patentkravet 1, kännetecknat därav, att drivorganet (6) innefattar med en strömkälla förbindbara lindningar (20, 24) för alstrande av ett aktuatorn (8) drivande magnetfält.

3. Aggregat enligt ett eller flera av föregående patentkrav, kännetecknat därav, att drivorganet (6) innefattar en ' lägesgivare (28), vilken är förbunden med en styrutrustning (5) för styrning av aktuatorns (8) rörelse.

4. Aggregat enligt patentkravet 3, kännetecknat därav, att styrutrustningen (5) innefattar program för manövrering av aktuatorn (8) enligt en förutbestämd kurva.

5. Aggregat enligt patentkravet 3, kännetecknat därav, att det innefattar en i flödesvägen belägen flödesmätare (4), vars utsignal ledes till styrutrustningen (5).

6. Aggregat enligt ett eller flera av föregående patentkrav, kännetecknat därav, att det flödespåverkande donet är en del av aktuatorn (8).

7. Aggregat enligt ett eller flera av föregående patentkrav, kännetecknat därav, att det flödespàverkande donet är en pumpkropp. 1)' 461 871

8. Aggregat enligt ett eller flera av patentkraven 1-6, kännetecknat därav, att det flödespåverkande donet är en mellan öppet och stängt läge vridbar ventilkropp (13).

9. Aggregat enligt patentkravet 8, kännetecknat därav, att statorns (7) lindningar (20) är förskjutna i riktning mot ventilkroppen (13) för att alstra en axiell kraft som påverkar ventilkroppen (13) till anliggning mot ventilens säte (15).

10. Aggregat enligt ett eller flera av föregående patentkrav , kännetecknat därav, att statorn (7) förutom lindningar (20) för att ge aktuatorn (8) en vridningsrörelse runt sin längdaxel även innefattar en lindning (24) för att axialförskjuta aktuatorn (8) och det flödespàverkande donet till ett rengöringsläge.