DE10000195A1 - Ventile für Flüssigkeiten und Gase - Google Patents
Ventile für Flüssigkeiten und GaseInfo
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Abstract
Die Erfindung betrifft Ventile (1) für Flüssigkeiten und Gase an Druckbehältern. Sie sollen eine hohe Betriebssicherheit, gute Reinigung und einfache Wartung gewährleisten. DOLLAR A Eine in einem Ventilgehäuse (2) mit zylinderförmigen Ventilsitz (3) angeordnete Ventilnadel (5) besitzt an ihrer Spitze (9) ein Außenprofil, über welches sich eine Dichtung (10) mit einem zu dem Außenprofil inversen Innenprofil befindet, die nach Art eines Schnappverschlusses (11) ausgebildet sind. DOLLAR A Derartige Ventile dienen zur Entleerung und Befüllung der Behälter von beziehungsweise mit Flüssigkeiten sowie zur Ent- und Begasung, insbesondere Ent- und Belüftung der Behälter. Sie werden beispielsweise an Filtergehäusen verwendet, die mit Filtermodulen bestückt sind und unter einer Druckdifferenz betrieben werden.
Description
Die Erfindung betrifft Ventile für Flüssigkeiten und Gase, die an Behältern, insbesondere
an Druckbehältern angebracht sind.
Derartige Ventile dienen zur Entleerung und Befüllung der Behälter von
beziehungsweise mit Flüssigkeiten sowie zur Ent- und Begasung, insbesondere Ent- und
Belüftung der Behälter. Sie werden beispielsweise an Filtergehäusen verwendet, die mit
Filtermodulen bestückt sind und unter einer Druckdifferrenz betrieben werden.
In vielen Bereichen, insbesondere bei der Filtration von Fluiden in der pharmazeutischen,
biotechnologischen und lebensmitteltechnischen Industrie müssen Ventile verwendet
werden, die folgenden Ansprüchen gerecht werden: Gewährleistung einer hohen
Betriebssicherheit, wie Ausschluß der Möglichkeit einer Entfernung der Ventilnadel oder
einer Unwirksamkeit der Dichtung des Ventils durch unsachgemäße Bedienung;
Ausschluß von schwer zugänglichen Bereichen und von Totvolumina, die eine absolute
Reinigung des Ventils oder eine Entfernung unerwünschter Medien verhindern;
Gewährleistung einer leichten Wartung, zum Beispiel zum Ersatz von Dichtungen durch
unerfahrenes Personal; kostengünstige Herstellung. Die Ventile des Standes der Technik
werden diesen Ansprüchen nicht gerecht.
Bei den bekannten Ventilen ist eine in einem Ventilgehäuse mit einem zylindrischen
Ventilsitz befindliche hohle Ventilnadel aus Edelstahl mit einer Dichtung versehen. Durch
Drehen einer Überwurfmutter oder der Ventilnadel selbst wird die Dichtung auf eine
Ventilöffnung gepreßt oder von ihr entfernt. Die Dichtung besteht aus Gründen der
hohen chemischen Resistenz aus Kunststoff, beispielsweise aus Polytetrafluorethylen.
Nachteilig ist, daß die Dichtung bei unsachgemäßem Schließen des Ventils in die
Ventilöffnung hineingedrückt wird, was dazu führen kann, daß sich beim Öffnen des
Ventils die Dichtung von der Ventilnadel ablöst und die Ventilöffnung verstopft oder das
Ventil verklemmt, wodurch es unbrauchbar wird. Zur Gewährleistung der Dichtfunktion
müssen die Dichtungen eine planare Oberfläche aufweisen. Daher muß die Dichtung,
nachdem sie auf die Ventilnadel aufgesetz wurde, plan abgedreht werden. Nachteilig ist,
daß dazu entsprechende Werkzeuge und fachkundiges Personal erforderlich ist. Die
Dichtung kann zwar leicht ausgetauscht werden, jedoch verliert der Sitz der Dichtung im
Betrieb schnell an Festigkeit, so daß die Funktion des Ventils beeinträchtigt ist.
Nachteilig ist auch, daß bei den Ventilen, deren Ventilnadel ganz aus dem Ventilsitz
herausgedreht werden kann, ein Flüssigkeits- oder Gasstrom in diesem Zustand nicht
mehr kontrollierbar ist. Das kann zur Kontamination der Umgebung und zu
Verletzungen des Bedienerpersonals führen. Bekannt ist das Verhindern des
Herausziehens der Ventilnadel mittels einer Kette, die am Ventilgehäuse befestigt und
über die Ventilnadel gelegt ist. Allerdings stellt die Kette ein zusätzliches Bauelement
dar, das schwer zu reinigen und damit für Arbeiten unter Reinraum- oder unter sterilen
Bedingungen ungeeignet ist. Nachteilig ist auch, daß ein im Inneren des Ventilgehäuses
liegendes Gewinde eine Ansammlung von Ecken und Kanten darstellt, die schwer zu
reinigen sind und Kontaminationen der Fluide verursachen kann.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Ventil für Flüssigkeiten und Gase bereit
zu stellen, das eine hohe Betriebssicherheit, eine gute Reinigung und eine einfache
Wartung gewährleistet.
Die Aufgabe wird durch ein Ventil mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen des Ventils werden durch die Merkmale der abhängigen
Ansprüche definiert.
Das erfindungsgemäße Ventil für Flüssigkeiten und Gase besteht mindestens aus einem
Ventilgehäuse mit einem zylinderförmigen Ventilsitz mit einer Durchgangsbohrung, über
welche das Ventil mit einem Behälter kommunizierend verbindbar ist, und aus einer mit
einem Kanal für die Flüssigkeiten und Gase und einer geschlossenen Spitze
ausgestatteten Ventilnadel, die in dem Ventilgehäuse mit dem zylinderförmigen Ventilsitz
beweglich angeordnet ist derart, daß die Spitze mit Dichtung im geschlossenen Zustand
des Ventils bis an die Durchgangsbohrung reicht. Die Spitze der Ventilnadel besitzt ein
Außenprofil, über welches sich die Dichtung, vorzugsweise aus Kunststoff, mit einem zu
dem Außenprofil inversen Innenprofil befindet. Dabei sind die Profile in der Art eines
Schnappverschlusses ausgebildet. Durch die erfindungsgemäße Ausbildung der Profile
wird ein besonders fester Sitz der Dichtung auf der Spitze der Ventilnadel erreicht.
Selbst wenn die Ventilnadel unter Zuhilfenahme von Werkzeugen, wie Zangen oder
Maulschlüsseln, beim Schließen des Ventils über Gebühr festgezogen worden ist, kann
sich die Dichtung zwar verformen, sie löst sich beim Öffnen des Ventils aber nicht von
der Spitze der Ventilnadel ab. Damit bleibt die Betriebssicherheit des Ventils auch bei
unsachgemäßer Handhabung erhalten.
Andererseits läßt sich zum Wechseln der Dichtung die auszutauschende Dichtung von
der Spitze der Ventilnadel mittels eines Werkzeuges, beispielsweise einer Zange, in der
Regel nur unter Zerstörung der Dichtung, zumindest aber des Innenprofils, entfernen.
Damit wird sichergestellt, daß nur neue intakte Dichtungen für eine Neubestückung
verwendet werden können. Die Neubestückung erfolgt dabei so, daß die neue Dichtung
mit der Dichtfläche nach unten auf eine glatte Unterlage gelegt wird und die Ventilnadel
mit der profilierten Spitze in die Profilöffnung der Dichtung hinein gedrückt wird, bis die
Profile einrasten. Das Ventil läßt sich mit einfachen Mitteln auch von wenig erfahrenem
Personal sicher warten. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß durch die Ausgestaltung
der Profile keine Toträume zwischen der Dichtung und der Ventilnadel entstehen, in
denen sich schwer entfernbare Verunreinigungen ansammeln könnten.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Dichtung in ihrem
Frontbereich zur Abdichtung der Durchgangsbohrung trapezförmig ausgebildet,
wodurch ein besonders guter Sitz der Dichtung im geschlossenen Zustand des Ventils
erreicht wird.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist das Ventilgehäuse mit einem
Außengewinde und einer darauf laufenden Überwurfmuter versehen, mit der die
Ventilnadel entlang der Längsachse des Ventilgehäuses zum Öffnen und Schließen des
Ventils bewegbar ist. Die Überwurfmutter überragt das Außengewinde in einer Länge,
die im geschlossenen Ventilzustand mindestens der maximal zulässigen Wegstrecke der
Ventilnadel zum vollständigen Öffnen des Ventils entspricht. Die Überwurfmutter ist im
Bereich ihres in Richtung der Durchgangsbohrung weisenden Randes mit einer inneren
Umfangsnut und einem darin befindlichen Sprengring ausgestattet, derart, daß der
Sprengring beim Erreichen der maximal zulässigen Wegstrecke der Ventilnadel nach dem
vollständigen Öffnen des Ventils am Außengewinde, diese Wegstrecke begrenzend,
anliegt. Dadurch wird ein unbeabsichtigtes Entfernen der Ventilnadel aus dem
Ventilgehäuse, zumindest aber aus dem zylinderförmigen Ventilsitz, verhindert, so daß
erforderlichenfalls jederzeit wieder ein schnelles Schließen des Ventils ermöglich ist. Der
Sprengring kann von der Überwurfmutter mit handelsüblichen Werkzeugen entfernt
werden. Diese Sicherung kann nahezu unabhängig von der Einbaulage des Ventils
montiert werden, vorausgesetzt, daß genügend Platz zwischen dem Außengewinde des
Ventilgehäuses und dem Behälter, an dem sich das Ventil befindet, vorhanden ist, wobei
ein Abstand ab etwa 1 cm ausreicht. Eine derartige Sicherung ist einer üblichen
Sicherung mittels Kette oder ähnlichem überlegen.
Gemäß einer anderen Variante erfüllt an Stelle des Sprengrings ein Gewindestift die
Sicherungsfunktion. Dazu ist die Überwurfmutter im Bereich ihres in Richtung der
Durchgangsbohrung weisenden Randes von einem Gewindestift durchsetzt, der so
angebracht ist, daß er beim Erreichen der maximal zulässigen Wegstrecke der
Ventilnadel zum Öffnen des Ventils am Außengewinde des Ventilgehäuses, diese
Wegstrecke begrenzend, anliegt. Er kann darüberhinaus in jeder Stellung der Ventilnadel
zur Arretierung des jeweiligen Ventilzustandes angezogen werden.
Die Überwurfmutter ist so konzipiert, daß das Ventil sowohl mit einem Werkzeug, zum
Beispiel mit einem Maulschlüssel, als auch von Hand geöffnet und geschlossen werden
kann. Die Öffnung mittels Werkzeug bietet sich an, wenn das Ventil für eine manuelle
Bedienung zu heiß ist. Darüber hinaus hat es sich aber als vorteilhaft erwiesen, die
Überwurfmutter auf ihrem Außenumfang mit einem Handrad, vorzugsweise aus einem
Material, das ein schlechter Wärmeleiter ist, zu versehen.
Die Erfindung wird nun anhand der Fig. 1 und 2 näher erläutert.
Dabei zeigen
Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Ausführungsform eines
geschlossenen Ventils mit einem Sprengring als Sicherung und
Fig. 2 einen Längsschnitt durch eine weitere erfindungsgemäße Ausführungsform eines
Ventils im geöffneten Zustand mit einem Gewindestift als Sicherung.
Gemäß der Fig. 1 und 2 besteht das erfindungsgemäße Ventil 1 aus einem
Ventilgehäuse 2 mit einem zylinderförmigen Ventilsitz 3 und mit einer
Durchgangsbohrung 4 durch das Ventilgehäuse 2, über welches das Ventil 1 mit einem
nicht dargestellten Behälter kommunizierend verbindbar ist. Das Ventil 1 besteht
außerdem aus einer Ventilnadel 5, die in dem Ventilgehäuse 2 mit dem zylinderförmigen
Ventilsitz 3 beweglich angeordnet ist. Die Ventilnadel 5 nimmt einen Kanal 6 für den
Transport von Flüssigkeiten und Gasen in den Behälter oder aus dem Behälter auf. Der
Kanal 6 besitzt eine Anschlußöffnung 7, die mit einem nicht dargestellten Vorratsgefäß
kommunizierend verbunden ist oder in die Umgebung mündet und eine periphere
Öffnung 8 in der Wand der Ventilnadel 5, die in den Bereich des Ventilsitzes 3 mündet.
Außerdem ist die Ventilnadel 5 mit einer geschlossenen Spitze 9 ausgestattet, die im
geschlossenen Zustand des Ventils 1 mit ihrer Dichtung 10 bis an die
Durchgangsbohrung 4 innerhalb des Ventilsitzes 3 reicht. Die Spitze 9 der Ventilnadel 5
verfügt über ein Außenprofil, über welches sich die Dichtung 10 mit einem zu dem
Außenprofil inversen Innenprofil befindet. Beide Profile sind dabei in der Art eines
Schnappverschlusses 11 ausgebildet. Unter Außenprofil und inversem Innenprofil sollen
Profile verstanden werden, die beispielsweise zueinander wie das Profil eines Originals
und seiner Gipsform für einen Gipsabdruck stehen. Wie in den Figuren dargestellt, sind
die Dichtungen 10 in ihrem Frontbereich 12 zur Abdichtung der Durchgangsbohrung 4
trapezförmig ausgebildet. Das Ventilgehäuse selbst ist mit einem Außengewinde 13 und
einer darauf laufenden Überwurfmutter 14 mit Innengewinde 15 versehen, mit der die
Ventilnadel 5 über einen Eingriff 16 entlang der Längsachse 17 des Ventilgehäuses 2 mit
dem zylinderförmigen Ventilsitz 3 zum Öffnen und Schließen des Ventils 1 bewegbar ist.
Die Überwurfmutter 14 überragt das Außengewinde 13 des Ventilgehäuses 2 in einer
Länge, die im geschlossenen Ventilzustand mindestens einer maximal zulässigen
Wegstrecke der Ventilnadel 5 zum vollständigen Öffnen oder Schließen des Ventils 1
entspricht. Dabei soll unter maximal zulässiger Wegstrecke die Länge des Ventilsitzes 3
verstanden werden.
Gemäß Fig. 1 ist die Überwurfmutter 14 im Bereich ihres offenen Randes, der in
Richtung der Spitze 9 der Ventilnadel 5 weist, mit einer inneren Umfangsnut 18 und
einem darin angeordneten Sprengring 19 ausgestattet. Beim Erreichen der maximal
zulässigen Wegstrecke der Ventilnadel 5 zum Öffnen des Ventils 1 stößt der Sprengring
19 diese Wegstrecke begrenzend am Außengewinde 13 des Ventilgehäuses 2 an.
Gemäß der Fig. 2 ist die Überwurfmuter 14 im Bereich ihres Randes, der in Richtung
der Spitze 9 der Ventilnadel 5, beziehungsweise der Durchgangsbohrung 4 weist, von
einem Gewindestift 20 durchsetzt. Beim Erreichen der maximal zulässigen Wegstrecke
der Ventilnadel 5 zum Öffnen des Ventils 1 stößt der Gewindestift 20 diese Wegstrecke
begrenzend am Außengewinde 13 des Ventilgehäuses 2 an. Durch Festdrehen des
Gewindestiftes 20 kann jeder beliebige Öffnungszustand des Ventils 1 (Ventilzustand)
arretiert werden.
Im Falle der Entgasung eines Behälters, an dem das geöffnete Ventil 1 gemäß Fig. 2
montiert ist, strömt das unter Überdruck stehende Gas über die Durchgangsbohrung 4,
den Ventilsitz 3, die periphere Öffnung 8, den Kanal 6 und die Anschlußöffnung 7 aus
dem zu entgasenden Behälter in die Umgebung ab.
1
Ventil
2
Ventilgehäuse
3
zylinderförmiger Ventilsitz
4
Durchgangsbohrung
5
Ventilnadel
6
Kanal für den Transport von Flüssigkeiten und Gasen
7
Anschlußöffnung
8
periphere Öffnung
9
Spitze der Ventilnadel
5
10
Dichtung
11
Schnappverschluß
12
Frontbereich der Dichtung
10
13
Außengewinde des Ventilgehäuses
2
14
Überwurfmutter
15
Innengewinde der Überwurfmutter
14
16
Eingriff der Überwurfmutter
14
17
Längsachse des Ventilgehäuses
2
18
innere Umfangsnut
19
Sprengring
20
Gewindestift
Claims (6)
1. Ventil (1) für Flüssigkeiten und Gase mindestens bestehend
aus einem Ventilgehäuse (2) mit einem zylinderförmigen Ventilsitz (3) mit einer Durchgangsbohrung (4), über welche das Ventil (1) mit einem Behälter kommunizierend verbindbar ist, und
aus einer mit einem Kanal (6) für den Transport der Flüssigkeiten und Gase und einer geschlossenen Spitze (9) ausgestatteten Ventilnadel (5), die in dem Ventilgehäuse (2) mit dem zylinderförmigen Ventilsitz (3) beweglich angeordnet ist, derart, daß die Spitze (9) im geschlossenen Zustand des Ventils (1) mit ihrer Dichtung (10) bis an die Durchgangsbohrung (4) reicht,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Spitze (9) der Ventilnadel (5) ein Außenprofil besitzt über welches sich die Dichtung (10) mit einem zu dem Außenprofil inversen Innenprofil befindet und wobei die Profile nach Art eines Schnappverschlusses (11) ausgebildet sind.
aus einem Ventilgehäuse (2) mit einem zylinderförmigen Ventilsitz (3) mit einer Durchgangsbohrung (4), über welche das Ventil (1) mit einem Behälter kommunizierend verbindbar ist, und
aus einer mit einem Kanal (6) für den Transport der Flüssigkeiten und Gase und einer geschlossenen Spitze (9) ausgestatteten Ventilnadel (5), die in dem Ventilgehäuse (2) mit dem zylinderförmigen Ventilsitz (3) beweglich angeordnet ist, derart, daß die Spitze (9) im geschlossenen Zustand des Ventils (1) mit ihrer Dichtung (10) bis an die Durchgangsbohrung (4) reicht,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Spitze (9) der Ventilnadel (5) ein Außenprofil besitzt über welches sich die Dichtung (10) mit einem zu dem Außenprofil inversen Innenprofil befindet und wobei die Profile nach Art eines Schnappverschlusses (11) ausgebildet sind.
2. Ventil (1) nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Dichtung (10) in ihrem Frontbereich (12) zur Abdichtung der Durchgangsbohrung
(4) trapezförmig ausgebildet ist.
3. Ventil (1) nach den Ansprüchen 1 und 2,
bei dem das Ventilgehäuse (2) mit einem Außengewinde (13) und einer darauf laufenden
Überwurfmuter (14) versehen ist, mit der die Ventilnadel (5) entlang der Längsachse
(17) des Ventilgehäuses (2) mit dem zylinderförmigen Ventilsitz (3) zum Öffnen und
Schließen des Ventils (1) bewegbar ist, wobei die Überwurfmutter (14) das
Außengewinde (13) in einer Länge überragt, die im geschlossenen Ventilzustand
mindestens einer maximal zulässigen Wegstrecke der Ventilnadel (5) zum vollständigen
Öffnen des Ventils (1) entspricht und wobei die Überwurfmutter (14) im Bereich ihres in
Richtung der Durchgangsbohrung (4) weisenden Randes mit einer inneren Umfangsnut
(18) und einem darin befindlichen Sprengring (19) ausgestattet ist, derart, daß der
Sprengring (19) beim Erreichen der maximal zulässigen Wegstrecke der Ventilnadel (5)
zum Öffnen des Ventils (1) am Außengewinde (13), diese Wegstrecke begrenzend,
anliegt.
4. Ventil (1) nach den Ansprüchen 1 und 2,
bei dem das Ventilgehäuse (2) mit einem Außengewinde (13) und einer darauf laufenden
Überwurfmuter (14) versehen ist, mit der die Ventilnadel (5) entlang der Längsachse
(17) des Ventilgehäuses (2) mit dem zylinderförmigen Ventilsitz (3) zum Öffnen und
Schließen des Ventils (1) bewegbar ist, wobei die Überwurfmutter (14) das
Außengewinde (13) in einer Länge überragt, die im geschlossenen Ventilzustand
mindestens einer maximal zulässigen Wegstrecke der Ventilnadel (5) zum vollständigen
Öffnen des Ventils (1) entspricht und wobei die Überwurfmutter (14) im Bereich ihres in
Richtung der Durchgangsbohrung (4) weisenden Randes von einem Gewindestift (20)
durchsetzt ist, derart, daß der Gewindestift (20) beim Erreichen der maximal zulässigen
Wegstrecke der Ventilnadel (5) zum Öffnen des Ventils (1) am Außengewinde (13),
diese Wegstrecke begrenzend, anliegt.
5. Ventil (1) nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Ventilzustände bei festgedrehtem Gewindestift arretiert sind.
6. Ventil (1) nach den Ansprüchen 3 bis 5,
bei dem die Überwurfmutter (14) auf ihrem Außenumfang mit einem Handrad
ausgestattet ist.
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Owner name: SARTORIUS BIOTECH GMBH, 37079 GOETTINGEN, DE |
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Owner name: SARTORIUS STEDIM BIOTECH GMBH, 37079 GOETTINGE, DE |
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