DE29818551U1

DE29818551U1 - Ventil, insbesondere Doppelsitz-Leckageventil

Info

Publication number: DE29818551U1
Application number: DE29818551U
Authority: DE
Original assignee: KIESELMANN GmbH
Current assignee: KIESELMANN GmbH
Priority date: 1998-04-20
Filing date: 1998-10-17
Publication date: 1999-02-18
Anticipated expiration: 2008-10-18

Description

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potto Patentanwälte

Dipl. Phys. Ulrich Twelmeier Dr. techn. Waldemar Leitner Dr. phi/, nat. Rudolf Bauer - J Dipl.lng. HelmutHubbuch-199J European Patent Attorneys

KM01 E005DEU/Be98s074/TW-Br/Be/13.10.1998 Kieselmann GmbH, Paul-Kieselmann-Straße 4-10, D-75438 Knittlingen

Ventil, insbesondere Doppelsitz-Leckageventil Beschreibung:

Die Erfindung geht von einem Ventil mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 aus.

Es sind Doppelsitz-Leckageventile mit radial wirkenden Dichtungen bekannt. So sind beispielsweise aus der EP 0 208 126 A1 ringförmige Radialdichtungen bekannt, die einen kreisförmigen Querschnitt haben, formschlüssig in einer einen Schließkörper umgebenden Ringnut gehalten sind und über diese zum Teil herausstehen. Außerdem sind aus der EP 0 646 741 B1 ähnliche Dichtungen bekannt, wobei diese in einer Ringnut mit rechteckigem Querschnitt formschlüssig angeordnet sind und über die Oberfläche des Schließkörpers konvex herausstehen. Die Dichtungen sind aus einem elastomeren Material und haben deshalb den wesentlichen Nachteil, daß sie bei jedem Hineinfahren in den Sitz oder beim Herausfahren aus demselben einer Walkbewegung ausgesetzt sind. Aufgrund -. dieser Walkbewegung, wird die Dichtung von der Wand der Ringnut, in der sie sitzt, ein wenig abgehoben und es kommt somit zu einer Art Pumpeffekt, der dazu

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führt, daß Flüssigkeit in diesen Spalt zwischen Dichtung und Ringnut eindringen kann. Dort kann sie praktisch nicht mehr herausgespült werden, ohne das Ventil zu zerlegen. Die sich darin ansammelnde Flüssigkeit ist ein Hort für Bakterien, was aus hygienischen Gründen in der Lebensmittel-, Getränke- und pharmazeutisehen Industrie nicht akzeptabel ist.

Desweiteren ist es bekannt, das Problem, daß sich zwischen Dichtung und Ringnut ein Spalt bildet, in dem sich Flüssigkeit festsetzt, dadurch zu lösen, daß die Dichtungen satteldachförmig ausgebildet werden. Dadurch erhält man einen so großen Abstand zwischen der Dachspitze und der Traufe, daß die Walkbewegungen, denen die Spitze ausgesetzt ist, sich nicht mehr bis zur Traufe übertragen. Der große Nachteil an dieser Lösung ist jedoch, daß die Spitze relativ rasch verschleißt. Dadurch ist ein sicheres Dichten nicht mehr gewährleistet und deshalb ist ein häufiges Auswechseln der Dichtung nötig. Dies ist sehr zeitaufwendig, da das Ventil dazu auseinandergebaut werden muß und dadurch auch sehr kostenintensiv.

Aufgabe der Erfindung ist es nun, ein Ventil vorzustellen, das die beschriebenen Nachteile vermeidet und preiswert ist.

Diese Aufgabe wird durch ein Ventil mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Der Dichtring wird erfindungsgemäß mit seinen Schenkeln in axialer Richtung von den Schenkeln des Stützrings gegen die Begrenzungswände der Ringnut gedruckt. Dadurch, daß der Dichtring einen U-förmigen Querschnitt mit zwei Schenkeln aufweist, der zur Ringnut hin geöffnet ist, wird eine große Anpreßfläche des Dichtrings in der Ringnut gewährleistet und es wird verhindert, daß zwischen Ringnut und Dichtring Material gelangt, das sich dort festsetzen kann. Beispielsweise wird dies dadurch erreicht, daß der Stützring ein Übermaß gegenüber dem

Inneren des Dichtrings aufweist und gleichzeitig das äußere des Dichtrings ein Übermaß gegenüber der Ringnut aufweist. Außerdem hat der Stützring in axialer Richtung eine federnde Wirkung, so daß im eingesetzten Zustand des Dichtrings in die Ringnut somit ein genügend großer Anpreßdruck zwischen Dichtring und Begrenzungswänden der Ringnut vorhanden ist. Somit ist die Dichtigkeit in axialer Richtung auch dann gewährleistet, wenn das Material des Dichtrings im Rahmen des materialspezifisch zulässigen Bereich zu fließen beginnt. Der Stützring preßt dann den Dichtring aufgrund seiner federnden Wirkung weiterhin fest gegen die Begrenzungswände der Ringnut. Um auch einen genügend hohen Anpreßdruck in radialer Richtung zu gewährleisten, ist erfindungsgemäß zwischen dem Stützring und dem Dichtring ein gegen eine radiale Kraft selbstständig rückstellbarer Ring angeordnet. Dieser rückstellbare Ring drückt den Dichtring, der gegenüber seinem umbelasteten Zustand in der Schließstellung des Ventils in radialer Richtung deformiert ist, gegen eine dem Dichtring gegenüberliegende Dichtfläche. Dadurch kann für den Dichtring ein Material verwendet werden, das gegenüber den bekannten elastomeren Dichtungen verschleißfester ist, da es für einen ausreichenden Anpreßdruck primär nicht auf die elastischen Eigenschaften des Dichtrings ankommt. Dadurch, daß der Stützring U- oder C-förmig ausgebildet ist und seine Schenkel zum Dichtring weisen, ist der rückstellbare Ring vollständig von Stützring und Dichtring umschlossen. Damit ergibt sich ein extrem guter Schutz für den bevorzugt aus einem weicheren Material als der Dichtring bestehenden rückstellbaren Ring. Es werden somit längere Standzeiten bei gleichzeitig hervorragender Dichtwirkung erzielt. Bevorzugt wird ein Dichtring verwendet, der aus einem gefüllten Polytetrafluorethylen (PTFE) gefertigt ist. Solche gefüllten PTFE sind in der EP 0 268 233 beschrieben, die hiermit Bestandteil der Offenbarung ist. Diese Materialien können verwendet werden, obwohl sie unter Belastung zu fließen beginnen, da zum einen in axialer Richtung der Dichtring vom Stützring gegen die Begrenzungswand der Ringnut gedrückt wird und gleichzeitig in radialer Richtung durch den rückstellbaren Ring der Dichtring gegen die Dichtfläche gedrückt wird. Durch die radiale Deformation des Dichtrings findet keine Walkbewegung statt, die zu dem oben

genannten Pumpeffekt führen würde. Das heißt, daß keine Flüssigkeit zwischen den Dichtring und die Ringnut gelangt. Somit findet auch keine Bakterienbildung an den nicht reinigbaren Stellen statt. Vorteilhafterweise wird ein härteres Material für den Dichtring verwendet, als dies bei den bekannten gummielastischen Materialien der Fall ist.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, daß sich der Dichtring über die Ringnut wölbt. Dadurch wird beim Eintauchen des Sitzes in den Schließkörper eine sanfte radiale Deformation des Dichtrings gewährleistet, da der Dichtring sanft auf die Mantelfläche des Sitzes bzw. Schließkörpers auflaufen kann. Bei der umgekehrten Bewegung des Schließkörpers aus dem Sitz heraus, kommt es zu einer langsamen Entspannung des rückstellbaren Rings, so daß der Dichtring nicht abrupt in seine ursprüngliche Form zurückspringen kann. Er wird vielmehr allmählich vom rückstellbaren Ring wieder in seine ursprüngliche Form zurückgedrückt.

Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, daß der rückstellbare Ring aus einem weicheren Material als der Dichtring besteht. Bevorzugt wird, daß der rückstellbare Ring aus einem elastomeren Material ist. Besonders bevorzugt wird als rückstellbarer Ring ein gummielastischer O-Ring verwendet. Ein solcher hat den Vorteil, daß er seine Rückstelleigenschaft über sehr lange Zeit hält. Außerdem ist dadurch eine preiswerte Möglichkeit gegeben, den Dichtring gegen den Sitz beziehungsweise den Schließkörper anzupressen, da O-Ringe in allen möglichen Größen und Stärken auf dem Markt erhältlich sind. Es ist also nicht eine spezielle Anfertigung nötig. Auch dies senkt die Kosten erheblich.

Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, daß die Schenkel des Stützrings formschlüssig an den Schenkeln des Dichtrings anliegen. Dadurch wird in vorteilhafter Art und Weise gewährleistet, daß der Dichtring entlang der gesamten axialen Begrenzungswänden der Ringnut formschlüssig an dieser

anliegt. Dies verbessert den Schutz gegen ein Eindringen von flüssigem Medium in die Ringnut, so daß sich dort keine Partikel festsetzen können und zu einem hygienischen Problem werden.

Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, daß der Stützring eine Stützfläche hat, die formschlüssig am Grund der Ringnut anliegt. Dadurch wird gewährleistet, daß der rückstellbare Ring eine große Auflagefläche in der Ringnut erhält und somit sehr zuverlässig arbeitet.

Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, daß der Stützring dreiteilig ausgebildet ist. Dadurch ist es in besonders einfacher Weise möglich, den Stützring in den Dichtring einzuführen, indem die einzelnen Teile in den Dichtring, in den der rückstellbare Ring eingelegt ist, eingedrückt werden.

Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, daß der Schließkörper oder der Sitz einen ersten und einen zweiten Teil aufweist, wobei die Fuge zwischen den beiden Teilen innerhalb der Ringnut verläuft. Dadurch ist eine sehr einfache Montage der gesamten Dichtung in der Ringnut möglich, indem vor dem Zusammenfügen der beiden Teile die Dichtung in die Ringnut eingesetzt wird. Hierbei ist es nicht nötig, die Dichtung zu verformen, sondern sie wird einfach in axialer Richtung an ihren vorgesehenen Ort geschoben oder in sonstiger Weise dort plaziert.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung sind Gegenstand der Figuren. Es zeigen:

Figur 1 einen Querschnitt durch einen Teil eines erfindungsgemäßen Ventils und

Figur 2 einen Querschnitt durch einen Teil eines noch nicht eingelegten Dichtrings.

Das in Figur 1 gezeigte erfindungsgemäße Ventil ist rotationssymmetrisch bezüglich einer Symmetrieachse S, so daß nur eine Hälfte des Ventils gezeigt ist. In einem Gehäuse 7 ist ein in axialer Richtung R, parallel zur Symmetrieachse S, verschiebbarer Verschließkörper 5 angeordnet. In der gezeigten Schließstellung des Ventils taucht der Schließkörper 5 in einen am Gehäuse 7 ausgebildeten Sitz 6 ein. Um eine Dichtigkeit zwischen dem Schließkörper 5 und dem Sitz 6 zu gewährleisten, ist zwischen dem Schließkörper 5 und dem Sitz 6 in einer Ringnut 4 im Schließkörper 5 ein im Querschnitt U-förmiger Dichtring 1 angeordnet.

Der Dichtring 1 ist aus einem harten und verschleißfesten, jedoch deformierbaren Material, beispielsweise einem gefüllten PTFE. Er ist in seinem Querschnitt U-förmig und in die Ringnut 4 eingepaßt. Dies wird dadurch erreicht, daß die Schenkel

1 b des Dichtrings 1 von innen durch die Schenkel 3b eines Stützrings 3, der gegenüber dem inneren des Dichtrings 1 ein Übermaß aufweist und außerdem in axialer Richtung federelastisch ist, in axialer Richtung gegen die axialen Begrenzungwände 4b der Ringnut 4 gepreßt werden. Dadurch liegen seine Schenkel 1b in besonders vorteilhafter Weise so an den axialen Begrenzungswänden 4b der Ringnut 4 an, daß auch bei einem möglichen Fließen des Dichtrings 1 der Anpreßdruck immer noch groß genug ist, damit keine Flüssigkeit in die Ringnut 4 eindringen kann, was zu einem hygienischen Problem führen würde, da dies ein Herd für die Bildung von Bakterien wäre. Für eine ausreichende Dichtwirkung ist es jedoch auch nötig, daß der Dichtring 1 in radialer Richtung gegen den Sitz 6 gedruckt wird. Der Sitz 6 weist eine gewölbte Dichtfläche 6a auf, die die radiale Dichtfläche 1a des Dichtrings 1 in radialer Richtung leicht deformiert. Die zur Dichtung nötige Gegenkraft wird durch den O-Ring 2 geliefert, der in radialer Richtung zwischen dem Stützring 3 und dem Dichtring 1 eingespannt ist. Dieser Druck reicht aus, daß der Dichtring 1 mit dem Sitz 6 dicht abschließt. Der O-Ring

2 wird von dem im Querschnitt U-förmigen Stützring 3 als Auflagefläche unter- -.· stützt. Dadurch, daß die Schenkel 3b des Stützrings 3 formschlüssig an den Innenseiten der Schenkel 1b des Dichtrings 1 anliegen, wird der O-Ring 2

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gekapselt und ist somit gegen Verschleiß gut geschützt. Die Stützfläche 3a des Stützrings 3 schließt formschlüssig mit dem Grund 4a der Ringnut 4 ab.

Um ein möglichst schonendes Schließen des Ventil zu ermöglichen, ist die radiale Dichtfläche 1a des Dichtrings 1 leicht über die Oberfläche des Schließkörpers 5 gewölbt. Dadurch wird beim Schließen des Ventils der Dichtring 1 durch einen sanften Druck des Sitzes 6 auf seine leicht gewölbte Andruckfläche 1c geringfügig in radialer Richtung deformiert. Dies spielt sich in einem Bereich von 0,2 - 0,4 mm ab. Dabei wird der O-Ring 2 gestaucht und drückt den Dichtring 1 mit seiner radialen Dichtfläche 1a radial gegen den Sitz 6 des Ventils. Zur Unterstützung dieses sanften Schljeßens des Ventils ist der Sitz 6 auch leicht gegen den Schließkörper 5 gewölbt.

Der Schließkörper 5 ist aus einem ersten und einem zweiten Teil 5' und 5" zusammengesetzt, wobei die Fuge in der Ringnut 4 verläuft. Dies ist sehr vorteilhaft, da vor dem Verbinden der beiden Teile 5' und 5" des Schließkörpers 5 die radiale Dichtung, bestehend aus Dichtring 1, O-Ring 2 und Stützring 3, sehr einfach in die Ringnut 4 eingelegt werden kann. Nachdem sie eingelegt ist, wird das zweite Teil 5" mit dem ersten Teil 5' fest verbunden, so daß der Dichtring 1 an den axialen Begrenzungswänden 4b der Ringnut 4 angepreßt anliegt. Zwischen den beiden Teilen 5' und 5" des Schließkörpers 5 ist eine weitere Dichtung 5'" angebracht, so daß keine Flüssigkeit aus einem Leckage-Kanal 8, der sich parallel zur Symmetrieachse S erstreckt, in die Ringnut 4 eindringen kann.

Figur 2 zeigt den Dichtring 1 mit eingelegtem O-Ring 2 vor dem Einlegen in die Ringnut 4. Die Schenkel 1b des Dichtrings 1 verlaufen hierbei nicht parallel zueinander, sondern bilden jeweils einen Winkel &agr;, &bgr; zu den Parallelen, der im gezeigten Fall bevorzugt jeweils 10° beträgt, so daß die Höhe h₂ an den Enden der Schenkel 1 b größer ist als die Höhe h₁ an den Übergängen zwischen der radialen Dichtfläche 1a und den Schenkeln 1b. Dadurch wird erreicht, daß der eingelegte Dichtring 1 in der Ringnut 4 in axialer Richtung R unter Spannung steht und sich

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somit eng mit seinen Schenkeln 1b an die axialen Begrenzungswände 4a der Ringnut 4 anschmiegt. Die Sicherheit, daß keine Flüssigkeit in die Ringnut 4 eindringen kann, wird dadurch gegenüber dem Stand der Technik vergrößert.

Neben der beschriebenen Anordnung der Ringnut 4 und des Dichtrings 1 im Schließkörper 5, ist es genauso denkbar, sie im Sitz 6 des Gehäuses 7 anzubringen, wobei dann der Dichtring 1 gegen die Mantelfläche des Schließkörpers 5 drückt.

Wird die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Ventils für ein Doppelsitz-Leckageventil verwendet, so wird in an sich bekannter Art und Weise ein zweiter Schließkörper, der parallel zum ersten Schließkörper 5 in axialer Richtung R und gleichzeitig unabhängig von diesem bewegbar ist, im Gehäuse 7 angeordnet. Für den zweiten Schließkörper kann die radiale Dichtung gleich ausgebildet werden, wie dies für den ersten Schließkörper 5 oben dargestellt wurde. Genausogut ist es jedoch auch möglich, den zweiten Schließkörper mit einer bekannten Dichtung zu versehen. Neben einer radialen Dichtung ist es genauso möglich, daß der zweite Schließkörper mit einer axial wirkenden Dichtung ausgestattet ist.

Claims

-9-Ansprüche:

1. Ventil, insbesondere Doppelsitz-Leckageventil, für die Lebensmittel-, Getränke- und die pharmazeutische Industrie,

mit einem Gehäuse (7), das einen rotationssymmetrischen Sitz (6) zwischen einer ersten und einer zweiten Kammer (7', 7") aufweist, mit einem rotationssymmetrischen Schließkörper (5), der im Gehäuse (7) verschiebbar angeordnet ist und zum Schließen des Ventils in den Sitz (6) eintaucht,
und mit einem zwischen dem Schließkörper (5) und dem Sitz (6) radial wirkenden, rotationssymmetrischen, deformierbaren Dichtring (1), welcher in einer Ringnut (4), die einen Grund (4a) und axiale Begrenzungswände (4b) aufweist, im Schließkörper (5) oder im Sitz (6) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtring, der einen zur Ringnut hin geöffneten U-oder C-förmigen Querschnitt mit zwei Schenkeln (1b) aufweist, von einem Stützring (3), der einen zum Dichtring (1) hin geöffneten U- oder C-förmigen Querschnitt mit zwei Schenkeln (3b) aufweist, in axialer Richtung (R) gegen die Begrenzungswände (4b) der Ringnut (4) gedrückt wird und daß zwischen dem Stützring (3) und dem Dichtring (1) ein gegen eine radiale Kraft selbstständig rückstellbarer Ring (2) angeordnet ist.

2. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtring (1) aus einem gefüllten PTFE gefertigt ist.

3. Ventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Dichtring (1) über die Ringnut (4) wölbt.

4. Ventil nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der rückstellbare Ring (2) aus einem weicheren Material als der Dichtring (1) besteht.

5. Ventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der rückstellbare Ring (2) aus einem elastomeren Material ist.

6. Ventil nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der rückstellbare Ring (2) ein gummielastischer O-Ring ist.

7. Ventil nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schenkel (3b) des Stützrings (3) formschlüssig an den Schenkeln (1b) des Dichtrings (1) anliegen.

8. Ventil nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Stützring (3) eine Stützfläche (3a) hat die formschlüssig am Grund (4a) der Ringnut (4) anliegt.

9. Ventil nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Stützring (3) dreiteilig ausgebildet ist.

10. Ventil nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Schließkörper (5) oder der Sitz (6) einen ersten und einen zweiten Teil (5', 5") aufweist, wobei die Fuge zwischen den beiden Teilen (5', 5") innerhalb der Ringnut (4) verläuft.