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Das
druckmittelbetriebene Quetschventilsystem ist allgemein auf ein
System zum Unterbrechen des Materialflusses durch einen Leitungsaufbau
gerichtet. Spezieller ist das druckmittelbetriebene Quetschventilsystem
ein gut austauschbares System, welches durch Fluiddruck angetrieben
wird, um den gegebenen Fließpfad
des Materials einzuschnüren.
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Bei
dem Transport verschiedener Materialien durch Rohrleitungen, Einlaß-/Auslaßöffnungen
und andere Leitungsaufbauten ist es äußerst wichtig, einfach und
doch wirksam den Materialfluß notwendigenfalls
freizugeben und zu sperren. Bekannt ist eine Anzahl von Ventilsystemarten
zusätzlich
zu Quetschventilsystemen, um einen solchen Materialfluß zu steuern.
Sie schließen
Kugel-, Stopfen- und Schieberventilsysteme ein.
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Außer bei
Anwendungen, bei denen die günstigsten
Betriebsbedingungen gegeben sind, haben jedoch solche Ventilsystemarten
in typischer Weise eine begrenzte Nützlichkeit. Zum Beispiel dort, wo
das fließende
Material Festteilchen enthält,
können
sich kleine Teilchen zwischen relativ bewegbare mechanische Komponenten
solcher Ventilsysteme einlagern oder sich auf diesen sammeln. Dadurch wird
der Systembetrieb gestört,
wenn nicht zum Anhalten gebracht. Bei vielen Anwendungen sind deshalb
Quetschventilsysteme oft bevorzugt.
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Quetschventile
sind indessen nicht gegen bedeutende Grenzfaktoren ihrer selbst
gefeit. Quetschventile arbeiten im allgemeinen durch Quetschen des
Materialfließweges
auf null (Verschluß). Dies
erfordert einen gewissen Grad an Flexibilität in jenem Segment des Leitungsaufbaues,
welches gerade gequetscht wird. Dementsprechend wird bei Quetschventilen
in typischer Weise ein Hülsenteil verwendet,
welches Gummi oder ein anderes elastisches Material enthält. Um den
Festigkeitserfordernissen, den Unversehrtheitserfordernissen beim
Aufbau und den Dauerhaftigkeitserfordernissen bei vielen Anwendungen
zu genügen,
muß das
Hülsenteil jedoch
dadurch verstärkt
werden, daß man
in dieses ein Fasermaterial einbaut, wie zum Beispiel Fiberglas,
Kevlar, Kohlenstoffasern und dergleichen. Die sehr große Unelastizität, welche
diese Fasermaterialien in die Lage versetzt, ihrer Verstärkungsfunktion zu
genügen,
bleibt natürlich
bisweilen bei der elastischen Komponente des Hülsenteils derart, daß ein wiederholtes
Quetschen, insbesondere unter rauhen Betriebsbedingungen, dazu führt, daß das Hülsenteil vorzeitig
Fehler zeigt. Das faserige Material wird tatsächlich in vielen Fällen in
eine separate Verstärkungsschicht
eingebaut, die sich allmählich
von den mehr elastischen Schichten des Hülsenteils trennt, wenn die
Hülse dem
wiederholten Quetschen unterworfen ist.
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Die
merkliche Unelastizität
des faserigen Verstärkungsmaterials
ruft bei Quetschventilsystemen einen anderen Begrenzungsfaktor hervor.
Ein Hülsenteil
ist nur so elastisch, wie es mindestens die elastische Schicht (Schichten)
ist (sind). Während Maßnahmen,
wie zum Beispiel die Webausführung des
faserigen Verstärkungsmaterials
dazu verwendet werden können,
die Streckbarkeit jeder Verstärkungsschicht
zu erhöhen,
entsteht dadurch aber doch die Neigung, die Verstärkungsfähigkeit
der Schicht aufs Spiel zu setzen. Sogar bei Maßnahmen, die Streckfähigkeit
des Hülsenteils
zu erhöhen,
muß dieses
dann ein ausreichend größeres Maß axialer Länge haben
als transaxialer oder diametraler Breite, um ein gutes Quetschen
zu gestatten. Quetschventile, bei denen solche verstärkten Hülsenteile
eingebaut sind, haben aus diesem Grund eine weit größere axiale
Länge als
vergleichbare Ventile anderer Art. Sie können nicht verwendet werden,
um vorhandene Ventile anderer Art zu ersetzen, ohne auch extensive Umrüstmaßnahmen
oder Anpassungsmaßnahmen vorzunehmen.
Dies ist insbesondere so, weil in vielen Anwendungen Ventilabmessungen
durch universelle Normen beherrscht sind, welche die hohen Verhältnisse
von Länge
zu Durchmesser ausschließen,
welche notwendigerweise solche Quetschventile kennzeichnen.
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Ein
dritter Begrenzungsfaktor, welcher bekannte Quetschventile belastet,
leitet sich von ihrem Erfordernis ab, ein verstärktes Hülsenteil zu strecken. Ein ausreichend
verstärktes
Hülsenteil
neigt zu einem hohen Widerstand gegen das für den Quetschbetrieb erforderliche
Strecken. Dadurch ergeben sich erhöhte Anforderungen bei der Betätigungseinrichtung,
welche für
den Antrieb des Quetschbetriebes verwendet wird. Deshalb wird in
typischer Weise eine mechanische Betätigungseinrichtung verwendet,
um ein gutes Quetschen oder Verengen des Materialfließweges sicherzustellen.
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Die
mechanische Anwendung von Kraft auf ein Hülsenteil bedingt indessen möglicherweise
einen anderen Begrenzungsfaktor für bekannte Quetschventile.
Die sich bewegenden mechanischen Teile, die ein Quetschventil inhärent erfordert,
führen zu
einer übermäßigen Komplexität bei dem
sich ergebenden Ventil, aus welcher sich unnötigerweise die Möglichkeit
von Systemfehlern erhöht.
Trotz der sorgfältigsten
Präventivmaßnahmen
sammeln sich ferner Staub- oder andere Teilchen unverändert auf den
sich bewegenden Teilen und lagern sich zwischen diesen ein.
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Deshalb
besteht ein Bedarf an einem bausteinartigen bzw. modularen Quetschventil,
welches gegen vorzeitiges Versagen seines quetschbaren Hülsenteils
in wesentlichem Maß gefeit
ist. Es besteht die Aufgabe in der Schaffung eines solchen Quetschventils,
welches ein ausreichend niedriges Verhältnis Axiallänge zu Breite
oder Länge
zu Durchmesser im Vergleich zu anderen Ventilarten hat. Es besteht
weiter Bedarf an einem solchen Quetschventil, welches durch nicht-mechanische
Mittel leicht betätigbar
ist.
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Quetschventile
sind im Stand der Technik bekannt. Der relevanteste Stand der Technik,
welcher der Anmelderin bekannt ist, weist folgende US-Patentschriften
auf #5,207409; #5,036,287; #4,906,917; #4,824,072; #4,642,833; #4,372,825;
#4,345,73,5; #4,330,101; #4,310,140; #4,205,697; #4,191,358; #4,191,391;
#4,108,418; #4,092,010; #3,965,925; #3,831,085; #3,826,461; #3,775,680;
#3,640,354 und #3,197,173. Keines der bekannten Systeme bzw. Ventile
weist jedoch die Merkmalskombination auf, welche das druckmittelbetätigte Quetschventil, welches
hier in Rede steht, aufweist.
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Zum
Beispiel beschreibt das US-Patent #5,207,409, welches früher für den Erfinder
des in Rede stehenden druckmittelbetriebenen Quetschventils ausgegeben
wurde, ein austauschbares Quetschventil, wobei das Quetschen durch
mechanische Mittel betätigt
wird. Das System weist einen Quetschstabaufbau auf, der ein Paar
von Ventilschließteilen
hat, die mechanische dicht in Eingriff kommen und ein flexibles
Hülsenteil
dicht quetschen, welches sonst als ein Segment der gegebenen Leitung
für den
Materialfluß dient.
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Das
US-Patent
4,191,358 beschreibt
eine Abschaltvorrichtung mit einem im wesentlichen rohrförmigen Gehäuse, in
welchem an seinen Enden ein elastischer Schlauchkörper befestigt
ist. Das rohrförmige
Gehäuse
weist eine Bohrung auf. In der Bohrung sitzt befestigt ein Rohr
oder eine Leitungsverbindung, welche sich in ein Druckabteil oder
eine Kammer öffnet,
welche durch die Innenwand des rohrförmigen Gehäuses und den Schlauchkörper begrenzt ist.
Das Druckabteil ist mit einem Steuerventil verbunden, welches mit
einer Quelle für
Druckfließmedium verbunden
ist, wie zum Beispiel einer Druckluftquelle.
US-4,191,358 beschreibt nicht ein
Paar von deformierbaren, ringförmigen
Rippen und ein dazwischen angeordnetes, deformierbares Verengungssegment, wobei
ein Ringraum durch eine äußere Fläche des deformierbaren
Verengungssegmentes und eine innere Fläche des Ventilkörpers bestimmt
ist und der Ringraum sich in Fließmittelverbindung mit der Einspritzöffnung befindet.
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Besondere
und bevorzugte Aspekte der Erfindung werden durch die anliegenden
unabhängigen und
abhängigen
Ansprüche
dargelegt.
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Gemäß einem
Aspekt der Erfindung ist ein druckmittelbetriebenes Quetschventil
vorgesehen mit: (a) einem im wesentlichen starren Ventilkörper mit
distalem ersten und zweiten Ende und einem sich zwischen diesen
erstreckenden Wandabschnitt, wobei der Ventilkörper eine Bohrung hat, die
sich axial von dem ersten Ende zu dem zweiten Ende erstreckt, und
durch den Wandabschnitt des Ventilkörpers eine Einspritzöffnung gebildet
ist, die mit der Bohrung in offener Verbindung steht; (b) einem
sich axial erstreckenden Rohrteil, welches in der Bohrung angeordnet
ist, distale erste und zweite Verschlußteile und einen Seitenwandteil
hat, der sich zwischen diesen erstreckt, um einen axialen Durchgang
zu bilden, wobei das erste und zweite Verschlußteil jeweils mit den ersten
und zweiten Enden des Ventilkörpers
in im wesentlichen bündigem
Eingriff steht, der Seitenwandteil einen flexiblen Abschnitt aufweist,
der reversibel je nach einer Strömungskraft
zu einer gequetschten Anordnung zusammenfaltbar ist und geeignet
ausgestaltet ist, um den axialen Durchgang im wesentlichen einzuengen,
wenn er sich in der gequetschten Anordnung befindet, und ein Paar
von deformierbaren, ringförmigen
Rippen und ein deformierbares Einschnürungssegment aufweist, welches
dazwischen angeordnet ist, wobei ein ringförmiger Raum durch eine äußere Fläche des
Rohr teiles und eine innere Fläche
des Ventilkörpers
gebildet wird und mit der Einspritzöffnung in Fließverbindung
steht; und (c) Einspritzmitteln, die mit der Einspritzöffnung des
Ventilkörpers
zum Einspritzen eines Fließmittels
durch diese gekoppelt sind, um dadurch die druckmittelbetriebene
Kraft zu erzeugen.
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Bei
einer Ausführungsform
des in Rede stehenden druckmittelbetriebenen Quetschventils ist
ein im wesentlichen starrer Ventilkörper vorgesehen; es ist ein
sich axial erstreckendes Rohrteil in dem Ventilkörper angeordnet; und ein Einspritzmechanismus ist
auch an dem Ventilkörper
zum Einspritzen eines Fließmittels
durch diese gekoppelt. Der Ventilkörper weist erste und zweite
Enden und einen Wandabschnitt auf, der sich zwischen diesen erstreckt.
In dem Wandabschnitt ist eine Bohrung gebildet, die sich von dem
ersten Ende zu dem zweiten Ende axial erstreckt. Eine Einspritzöffnung ist
durch den Wandabschnitt hindurch gebildet, um mit der Bohrung in
offener Verbindung zu stehen. Das Rohrteil ist in der Bohrung des
Ventilkörpers
angeordnet und mit distalen ersten und zweiten Abdichtabschnitten
und einem Seitenwandabschnitt gebildet, welcher sich zwischen diesen
erstreckt, um einen axialen Durchgang zu bestimmen. Die ersten und
zweiten Abdichtabschnitte behalten einen im wesentlichen bündigen Eingriff
jeweils mit dem ersten und zweiten Ende des Ventilkörpers. Der
Seitenwandabschnitt weist einen Biegeabschnitt auf, der reversibel
je nach einer diesem erteilten Druckmittelkraft zu einer gequetschten
Anordnung zusammenfaltbar ist, in welcher er in der Lage ist, den
axialen Durchgang erheblich zu verengen.
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Bei
einer Ausführungsform
ist das Rohrteil mit einem Biegeabschnitt gebildet, der mindestens ein
Paar von deformierbaren, ringförmigen
Rippen und ein dazwischen angeordnetes, deformierbares Einschnürungssegment
aufweist. Das Einschnürungssegment
fällt je
nach der Druckfluidkraft zu einer linear verlängerten Abschnittskontur zusammen, wenn
der Biegeabschnitt auf die Quetschanordnung zusammenfällt. Das
Einschnürungssegment
ist derart vorgespannt, daß diese
linear verlängerte
Abschnittskontur in einer vorbestimmten, transaxialen Richtung ausgerichtet
ist.
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Eine
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung kann ein modulares Quetschventil vorsehen, das
leicht durch Druckfluidkraft betätigt
werden kann, um den Fließweg
eines gegebenen Materials zu verengen.
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Bei
einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist ein Quetschventil vorgesehen, welches bausteinartig
mit Ventilen anderer Art austauschbar ist.
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Eine
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung sieht ein Quetschventil vor, bei welchem
das Quetschen je nach einer Druckfluidkraft längs einer quer gerichteten
Verengungsnaht erfolgt.
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Eine
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung kann ein Quetschventil hoher Festigkeit, Dauerhaftigkeit
und Zuverlässigkeit
vorsehen.
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Eine
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung kann ein Quetschventil vorsehen, welches sowohl
einen einfachen Aufbau als auch einen einfachen Betrieb hat.
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1A ist
eine schematische Darstellung einer Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung, einschließlich
einer Schnittansicht, die teilweise abgeschnitten ist, und zwar
von einem Teil derselben vor der Druckfluidbetätigung;
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1B ist
eine schematische Darstellung einer Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung, einschließlich
einer Schnittansicht und teilweise weggeschnittenem Teil desselben
während
der Druckmittelbetätigung;
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2 ist
eine perspektivische Ansicht eines Abschnittes der Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung gemäß Darstellung
in 1A;
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3 ist
eine perspektivische Ansicht eines anderen Abschnittes der Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung gemäß Darstellung
in 1A;
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4A ist
eine Schnittansicht eines Abschnittes der Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung gemäß Darstellung
in 1A;
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4B ist
eine Schnittansicht eines Abschnittes der Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung gemäß Darstellung
in 1B;
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5 ist
eine teilweise abgeschnittene, axiale Schnittansicht eines Biegeabschnittes
des Rohrteils bei einer alternativen Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung; und
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6 ist
eine transaxiale Schnittansicht eines Einschnürungssegmentes eines Rohrteils
bei der Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung gemäß Darstellung
in 5.
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Wenn
wir uns jetzt auf die 1A–3 beziehen,
so ist dort eine Ausführungsform
eines druckmittelbetriebenen Quetschventils 10 gezeigt,
welches erfindungsgemäß ausgebildet
ist. Das druckmittelbetriebene Quetschventil 10 weist allgemeinen
einen Ventilkörper 100 mit
einer Bohrung, die sich von einem Ende zum anderen axial durch diesen
erstreckt, ein sich axial erstreckendes Rohrteil 200, welches
innerhalb der Bohrung des Ventilkörpers angeordnet ist, und eine
Fluideinspritzeinrichtung 300 auf, die betrieblich dort
angekoppelt ist. Als bausteinartige Einheit ist das druckmittelbetriebene
Quetschventil 10 geeignet für das Ankoppeln an Komponenten 20 (nur
eine ist gezeigt) einer Pipeline oder eines anderen Leitungsaufbaus
oder zwischen diese. Wenn das druckmittelbetriebene Quetschventil 10 in dem
gegebenen Leitungsaufbau installiert ist, dient es als Leitungssegment, wenn
ein freier Fluß eines Arbeitsmaterials
durch den Leitungsaufbau auftritt. Wenn dieser freie Fluß unterbrochen
werden soll, wird ein geeignetes Fluid in den Ventilkörper 100 derart
eingespritzt, daß ein
Zwischenabschnitt des Rohrteils 200 zusammenfällt bzw.
kollabiert, um den sonst dort gebildeten Fließweg des Leitungssegments ausreichend
einzuschnüren.
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Der
Ventilkörper 100 ist
als ein im wesentlichen starrer Aufbau realisiert, der aus einem
im Stand der Technik bekannten Material gebildet ist, damit er für die Betriebsbedingungen
geeignet ist, die bei der beabsichtigten Anwendung anzutreffen ist. Bei
beispielhaften Anwendungen ist der Ventilkörper 100 vorzugsweise
aus Stahl oder anderer Zusammensetzung vergleichbarer Festigkeit,
Dichte und Dauerhaftigkeit gebildet, um den Temperatur- und Druckextremen
oder dem wiederholten Kontakt mit möglicherweise abrasiven und
korrosiven Materialien, die man während des Betriebs antreffen
kann, ausreichend zu widerstehen. Der Ventilkörper 100 ist mit Montageflanschen 120a, 120b gebildet,
welche sein sicheres Ankoppeln an die Komponente 20 oder andere
Teile des gegebenen Leitungsaufbaues zu erleichtern. Axial erstreckt
sich zwischen den gegenüberliegenden
Montageflanschen 120a, 120b ein Wandabschnitt 100,
durch dessen oberen Bereich 112 eine Öffnung 130 durchgeformt
ist. Eine Einspritzöffnung 140 erstreckt
sich durch diese Öffnung 130, um
als Führung
für das
Einspritzen eines das Quetschen betätigenden Fluids in den Ventilkörper hinein zu
dienen. Einer oder mehrere Bereiche 114 des Wandabschnittes 110 sind
in vorbestimmter Weise konturiert, um sich in ausreichender Weise
an die nicht zusammengefallene Kontur des Körpers des Rohrteils 200 anzupassen.
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Das
Rohrteil 200 ist vorzugsweise so bemessen und konturiert,
daß es
glatt in der Bohrung des Ventilkörpers 100 anliegt.
Es kann aus einem beliebigen Material und mit einer Struktur gebildet
sein, wie im Stand der Technik bekannt ist, wodurch es für die Umgebungs-
und Betriebsextreme, die man bei der beabsichtigten Anwendung antrifft,
geeignet wird. Vorzugsweise ist es mit mindestens einem im wesentlichen
elastischen Bestandteil geformt, wie zum Beispiel Gummi oder einem
anderen vergleichbaren Material, und mindestens einem verstärkenden
Bestandteil, der aus faserigem Material besteht, wie zum Beispiel
Fiberglas, Kevlar, Kohlenstoffasern und dergleichen. Zwar ist es
als solches in den 1A–3 nicht
dargestellt, das Rohrteil 200 kann aber mit einem Mehrschichtaufbau
gebildet sein, bei welchem mindestens eine im wesentlichen elastische
Schicht aus einer geeigneten elastischen Zusammensetzung mit einer
im wesentlichen nicht-elastischen Verstärkungsschicht ausgekleidet ist.
In der Verstärkungsschicht
könnte
ein gewebter Verstärkungsfaden
eingebaut sein, um einen vorbestimmten Biegegrad in der Schicht
zu gestatten.
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Das
Rohrteil 200 ist vorzugsweise mit einem Seitenwandabschnitt 210 gebildet,
der axial an ersten und zweiten Flanschenden 220a, 220b endet,
um einen axialen Durchgang durch dieses zu bestimmen. An einem Zwischenteil
des Seitenwandabschnittes 210 ist ein Biegeabschnitt gebildet, der
vorzugsweise ein Paar von deformierbaren, ringförmigen Rippen 210 und
ein deformierbares Einschnürungssegment 215 einschließt, welches
zwischen diesen angeordnet ist. Der Biegeab schnitt ist geeignet
ausgestaltet, um reversibel je nach der Kraft zu kollabieren, die
von dem Fluid auf ihn ausgeübt wird,
das über
die Einspritzöffnung 140 in
die Bohrung des Ventilkörpers
eingespritzt und dort angesammelt wird. Die durch das eingespritzte
Fluid auf den Biegeabschnitt aufgebrachte Kraft ist durch die Vielzahl
der Pfeile 40 dargestellt.
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Die
Kontur und die Abmaße
des Biegeabschnittes sind derart, daß wenn ein ausreichendes Niveau
an Druckfluidkraft durch die Ansammlung eingespritzten Fluids um
dieses herum erzeugt ist, wie durch Pfeile 40 angedeutet
ist, dann wird das Einschnürungssegment 215 voll
verformt, um den axialen Durchgang des Rohrteils erheblich einzuschnüren. Der
Biegeabschnitt befindet sich dann in seiner zusammengefalteten,
kollabierten oder gequetschten Anordnung. An das Verformen des Biegeabschnittes
zu dieser kollabierten Anordnung erfolgt die Anpassung durch die
ringförmigen
Rippen 214, die in dem Seitenwandmaterial des Rohrteils 200 ausreichenden
Durchhang vorsehen, so daß das
Material sich einfach biegen und verlängern kann, statt daß es gestreckt
wird.
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Dies
ist wichtig aus einer Anzahl von Gründen. Dadurch werden die vorzeitige
Ermüdung
und das Versagen des Materials verhindert, was sich unverändert aus
dem wiederholten kräftigen
Strecken der Komponente/der Schicht des Seitenwandabschnittes 210 des
Rohrteils aus Verstärkungs-
oder anderem unelastischen Material ergibt, wenn das Kollabieren
des Einschnürungssegmentes 215 bei
Abwesenheit der ringförmigen
Rippen 214 oder anderer derartiger Vorkehrungen erfolgte.
Die Abwesenheit jeder Notwendigkeit eines kräftigen Streckens erleichtert
auch die funktionellen Bedürfnisse
nach Mitteln zum Betätigen
des Quetschbetriebes, wenn eine geringere Kraft zum Biegen oder
Ausdehnen des Seitenwandmaterials erforderlich ist, als es zu strecken.
Folglich werden eine größere Dauerhaftigkeit
und Wirksamkeit des in Rede stehenden druckmittelbetriebenen Quetschventils 10 realisiert.
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Ferner
wird eine weit größere Radialverbiegung
für das
Einschnürungssegment 215 durch
die Schaffung von ringförmigen
Rippen 214 oder dergleichen ermöglicht. Ohne sie ist eine erheblich
größere axiale
Verlängerung
des Materials der Seitenwand 210 erforderlich, um das gestreckte
Verbiegen des Einschnürungssegmentes 215 zu
gestatten, welches für
ein volles Einschnüren
des axialen Durchganges des Rohrteils notwendig ist. Dies bedingt
ein größeres axiales
Gesamtmaß für das sich
ergebende Quetschventil. Bei vielen Anwendungen würde das sich
ergebende Quetschventil veranlaßt,
die ASME-, DIN- oder andere Normen zu überschreiten, die hierauf anwendbar
sind. Das potentielle Baukastenprinzip eines solchen Quetschventils
würde dann
ganz unterlaufen, denn es könnte
nicht Ventile ersetzen – ohne übermäßige Anpassung
oder Umrüstungsmaßnahmen – welche
die anwendbaren Normen nicht erfüllen.
Die erfindungsgemäß getroffenen
Vorkehrungen erlauben, daß die
Gesamtventilmaße
des in Rede stehenden Quetschventils 10 den ASME- und anderen
weitgehend anwendbaren Normen vollständig genügen.
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Wenn
die Einschnürung
des Materialfließweges
durch ein Strecken des Seitenwandmaterials des Rohrteils erfolgt,
wird die Fähigkeit
dieses Materials, Materialfließdrücken zu
widerstehen, welche auf dieses drücken, durch das Strecken des
Materials gefährdet.
Die volle Fähigkeit
des Rohrteils 200, den Materialfließdrücken zu widerstehen und dadurch eine
gute Einschnürung
zu halten, wird somit erfindungsgemäß bewahrt.
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Es
ist bei allen denkbaren Anwendungen wichtig, daß ein Ventil hochempfindlich
ist. D.h., das Ventil muß den
gegebenen Fließweg
sperren und ihn dann wieder öffnen – beides
prompt, wenn eine entsprechende Betätigung erfolgt. Der Grad der
Ansprechfähigkeit
beim Wiederöffnen
eines einmal geschlossenen Fließweges
ist ein besonders problematischer Faktor bei druckmittelbetriebenen
Quetschventilen, wie zum Beispiel dem in Rede stehenden System 10,
wo es kein positives Mittel für
ein kräftiges
Aufziehen des Fließweges
gibt. Gemäß der vorliegenden
Erfindung sorgen die ringförmigen
Rippen 214 dafür,
den Biegeabschnitt in eine nicht kollabierte oder offene Anordnung
vorzuspannen. Hierdurch wird der Notwendigkeit anderer Mittel als
der Verringerung oder dem Ausschalten der fließmittelbetriebenen Kraft vorgebeugt,
nach einer Periode des Einschnürens
den axialen Durchgang wieder zu öffnen. Die
Neigung des Rohrteils, sonst in dem kollabierten oder Einschnürungszustand
zu verbleiben, wird durch diese Vorspannung überwunden.
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Die
fließmittelbetriebene
Betätigung
des Quetschens in dem in Rede stehenden fließmittelbetätigten Quetschventil 10 bietet
eine Reihe von Vorteilen, nicht zuletzt das Ausschalten fremder,
sich bewegender mechanischer Komponenten. Hierdurch wird nicht nur
die gesamte Einfachheit des Systems optimiert, es werden sowohl
die Zuverlässigkeit
als auch die Dauerhaftigkeit des Systems bemerkenswert verbessert.
Mit dem Ausschalten sich bewegender Komponenten geht das notwendige
Ausschalten einer möglichen
Fehlfunktion oder eines vollständigen
Versagens infolge Staub- oder anderer Teilchen einher, die sich
zwischen den Teilen einlagern oder sich auf diesen ansammeln. Das
Ausschalten mechanischer Komponenten, welche direkt mit Abschnitten
des Rohrteils 200 in Eingriff treten würden, eliminiert auch den abrasiven
Kontakt, der sich sonst aus wiederholten Quetschzyklen ergeben würde.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung kann die fließmittelbetriebene
Betätigung
durch Einspritzen entweder eines Gases oder einer Flüssigkeit
durch die Einspritzöffnung 140 mit
einem vorbestimmten Einspritzdruck erfolgen. Ob dies pneumatisch
oder hydraulisch geschieht, es ist wichtig, daß der Raum, der sich zwischen
dem Seitenwandabschnitt 210 des Rohrteils 200 und
dem Wandabschnitt 110 des Ventilkörpers 100 ergibt,
gegen Leckage des gegebenen Fluids im wesentlichen abgedichtet ist.
Nur dann kann sich das eingespritzte Fluid ansammeln und einen wesentlichen
Druck auf den Biegeabschnitt übertragen,
um sein kollabierendes Verbiegen zu erzwingen.
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Dementsprechend
hat das Rohrteil 200 an jedem seiner axialen Enden einen
federnd elastischen Abdichtabschnitt. Jeder Abdichtabschnitt weist vorzugsweise
einen ringförmigen
Flansch 220a, 220b auf, der radial auswärts gerichtet
ist, um teilweise einen Montageflansch 120a, 120b des
Ventilkörpers 100 zu überlappen
und mit diesem im wesentlichen bündig
in Eingriff zu kommen. Wenn das druckmittelbetätigte Quetschventil 10 dann
mit einer Komponente 20 eines Leitungsaufbaues gekoppelt
wird, wird der gegebene Flansch 220a erfaßt und zwischen
dem Montageflansch 120a des Ventilkörpers 100 und dem
gegenüberliegenden
Montageflansch jener Komponente 20 zusammengedrückt. Dadurch wird
ein höchst
sicheres Abdichten gegen Leckage des eingespritzten Fluid gewährleistet.
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Es
versteht sich, daß zwar
das Ankoppeln nur an eine Komponente 20 eines Leitungsaufbaues gezeigt
ist, aber ein ähnliches
Ankoppeln an eine zweite Komponente 20 eines Leitungsaufbaues
an dem axial entgegengesetzten Ende des Ventilkörpers 100 vorgenommen
werden kann. Auch kann die Komponente 20 jeden beliebigen
Aufbau und Anordnung in anderer Weise haben als zu Darstellungszwecken
gezeigt ist.
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Das
Einspritzen von Fluid, welches für
die Betätigung
des Quetschens erforderlich ist, wird durch eine Fluideinspritzeinrichtung 300 gesteuert und
reguliert, die betrieblich mit der Einspritzöffnung 140 gekoppelt
ist. Notwendigenfalls kann die Einspritzeinrichtung 300 ihre
eigene Pumpe oder eine andere Vorrichtung für die Erzeugung eines Fließmitteldruckes
aufweisen. Eine Quelle für
pneumatisches oder hydraulisches Druckfließmittel ist bei vielen Anwendungen
schon vor Ort vorgesehen. In jedem Fall weist die Fluideinspritzeinrichtung 300 einen
Filterregler 310 auf, welcher das Druckfluid aufnimmt,
wie durch den Pfeil 30 angedeutet ist, und führt den
gefilterten und geregelten Fluidstrom zu einem Ventilmechanismus 320,
welcher dann wahlweise den Fluidstrom in die Einspritzöffnung 140 richtet,
wie durch den Pfeil 35 angedeutet ist.
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Der
Filterregler 310 kann eine beliebige geeignete Vorrichtung
sein, die im Stand der Technik bekannt ist und im Handel erhältlich ist.
Sie kann bei pneumatischen Anwendungen zum Beispiel der integrale
B35-Filter/Regler sein, der von der Firma Watts FluidAir, Inc.,
Kittery, Maine, hergestellt wird. Alternativ können der Filter und Regler
in getrennten Vorrichtung zur Ausführung gebracht werden, wie
zum Beispiel dem F35-Filter und dem R35-Regler, die beide von der
Firma Watts FluidAir, Inc. hergestellt werden.
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Die
Ventilvorrichtung 320 kann jede beliebige Vorrichtung sein,
die im Stand der Technik bekannt ist und im Handel erhältlich ist
und die für
die beabsichtigte Anwendung geeignet ist. Zum Beispiel kann sie
ein Solenoid-betriebenes Dreiwegeventil sein (34-Serie, 35-Serie,
100-Serie oder 200-Serie), welches von der Firma MAC Valves of Wixom,
Michigan hergestellt wird, oder eine andere derartige Vorrichtung.
Alternativ können
der Filter-Regler 310 und die Ventilvorrichtung 320 in
einer einzigen Vorrichtung realisiert sein, zum Beispiel die Proportionaldrucksteuereinrichtung
der Serie PPCSA, die auch von MAC Valves hergestellt wird.
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Als
nächstes
wenden wir uns den 4A–4B zu.
Dort ist in einer Schnittansicht ein Einschnürungssegment 215 des
Rohrteils 200 in der offenen (4A) und
geschlossenen (4B) Anordnung gezeigt. Bei vielen
Anwendungen ist es äußerst wünschenswert,
das Einschnürungssegment 215 längs einer
seitlich gerichteten Einschnürungsnaht 219 zu
quetschen. Wo Restteilchen in dem durch die gegebene Leitungsanordnung
strömenden Material
mitgetragen werden, setzt sich Rückstand beständig ab
und lagert sich in der Falte ein, die am untersten Ende der Einschnürungsnaht 219 gebildet ist,
wo jene eingeschnürte
Naht 219 vertikal gerichtet ist (oder geneigt). Selbst
wenn sich unzureichende Mengen von Rückstand somit in einem gegebenen Quetsch-Offen-Zyklus
eingelagert haben, führt
das doch bei einem Betrieb über
eine längere
Zeitdauer zu einer fortschreitenden Ansammlung eines solchen eingelagerten
Rückstandes,
und zunehmend wird die Fähigkeit
des Rohrteils, den axialen Durchgang ganz einzuschnüren, gefährdet.
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Um
sicherzustellen, daß das
Einschnürungssegment 215 längs einer
sich quer erstreckenden Einschnürungsnaht 219 zusammenfaltet
bzw. kollabiert – d.h.
zu einer geradlinig ausgedehnten Abschnittskontur, die in einer
Querrichtung ausgerichtet ist; ist das Einschnürungssegment 215 dementsprechend
vorgespannt. Es kann jedes beliebige Mittel einer Vielzahl von Vorspannmitteln
verwendet werden. Zum Beispiel kann eine wiederholte Reihe von konditionierenden
Vor-Manipulationen
vorgenommen werden, um in wirksamer Weise das Einschnürungssegment 215 "einlaufen" zu lassen, so daß es sich
biegen und an Bereichen 217a, 217b falten kann.
Auch kann die Dicke des Seitenwandabschnittes 210 an jenen
diametral gegenüberliegenden
Querbereichen 217a, 217b des Einschnürungssegmentes 215 minimal
gemacht werden. Beispielsweise kann jeweils mindestens ein Paar
solcher gegenüberliegender Querbereiche 217a, 217b mit
einem Dickenmaß gebildet
werden, welches kleiner ist als das durchschnittliche Gesamtdickenmaß des Einschnürungssegmentes 215.
Die Wahl des tatsächlichen
Mittels, mit welchem das Einschnürungssegment 215 vorgespannt
wird, um sich längs
einer sich quer erstreckenden Einschnürungsnaht 219 zusammenzufalten,
ist für
die vorliegende Erfindung nicht wichtig, so lange nicht andere Aspekte
eines Systems 10, welches erfindungsgemäß gebildet ist, schädlich beeinflußt werden.
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Wir
beziehen uns nun auf die 5–6. Dort
ist ein Rohrteil 400 gezeigt, das gemäß einer anderen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ausgebildet ist. Das Rohrteil 400 weist
einen Seitenwandabschnitt 410 auf, der mit einem Mehrschichtaufbau
ausgebildet ist, welcher eine Verstärkungsschicht 402,
eine primäre
elastische Schicht 404 und eine – sich axial durch mindestens
den Biegeabschnitt erstreckende – sekundäre elastische Schicht aufweist,
die im wesentlichen als innere Schicht dient. Wie bei der vorhergehenden
Ausführungsform
weist der Biegeabschnitt des Seitenwandteils 410 ein Paar
von ringförmigen
Rippen 414 auf, zwischen welchen ein Einschnürungssegment 415 angeordnet
ist. Die zusätzliche
elastische Schicht 406 verhindert eine turbulente Störung, die
sich ergeben kann, wenn das durch den axialen Durchgang des Rohrteils 400 fließende Material
in den ringförmigen
Raum unmittelbar unter jeder Ringrippe 414 eintritt. Wo
die Betriebsbedingungen derart sind, daß ein schädlicher Effekt wahrscheinlich
signifikant ist, deckt die Auskleidungs schicht 406 die
ringförmigen Räume unter
den Rippen 414 ab, um den stromlinienförmigen Materialfluß zu erhalten.
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Nach
dem Zusammenfallen des Einschnürungssegmentes 415 wird
die Auskleidungsschicht 406 zum Strecken veranlaßt. Die
Auskleidungsschicht 406 ist vorzugsweise aus einer elastischen Gummiverbindung
oder dergleichen gebildet, dennoch gut zum Strecken geeignet derart,
daß die
Gefahr einer vorzeitigen Materialermüdung und eines Materialfehlers
nicht auf eine bedeutende Betrachtung hinausläuft.
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Gemäß Darstellung
in 6 erfolgt ein Vorspannen des Einschnürungssegmentes 415 bei
dieser Ausführungsform
dadurch, daß die
kumulative bzw. Gesamtwanddicke an seinen unterschiedlichen Bereichen
richtig eingestellt wird. Das Gesamtdickenmaß a für die diametral entgegengesetzten
seitlichen Bereiche des Einschnürungssegmentes 415 ist
ausreichend kleiner gestaltet als das Dickenmaß d an anderen Bereichen. Infolgedessen
neigt das Einschnürungssegment 415 dazu,
sich an seinen seitlich entgegengesetzten Bereichen (welche das
kleinere Dickenmaß a
haben) zu biegen und zu falten, um auf eine seitlich orientierte
Querschnittskontur zusammenzufallen.
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Obwohl
diese Erfindung im Zusammenhang mit speziellen Ausgestaltungen und
ihren Ausführungsformen
beschrieben wurde, versteht es sich, daß von verschiedenen Modifikationen
außer
denen, die oben diskutiert wurden, Gebrauch gemacht werden kann,
ohne den Umfang der Erfindung zu verlassen. Beispielsweise können äquivalente
Elemente anstelle der speziell gezeigten und beschriebenen eingesetzt
werden; und während
kreisförmige
Querschnittskonturen für
den Ventilkörper,
das Rohrteil und Bestandteile des gegebenen Leitungsaufbaues gezeigt
wurden, können
auch andere, nicht-kreisförmige
Querschnittskonturen gut verwendet werden; alles ohne Verlassen
des Umfanges der Erfindung, wie sie in den anliegenden Ansprüchen bestimmt
ist.