DE9320801U1 - Doppelsitzventil - Google Patents

Description

165V86 20.10.94 Doppelsitzventil

Die Neuerung betrifft ein Doppelsitzventil mit zwei seriell angeordneten, relativ zueinander bewegbaren Schließgliedern nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Ein Doppelsitzventil der einleitend gekennzeichneten Gattung ist sowohl aus der WO 93/16306 als auch aus der WO 93/16307 bekannt. Beiden Druckschriften ist zu entnehmen, daß eine als Hohlstange ausgebildete Ventilstange eines zweiten Schließgliedes in einen Innenraum eines ersten Gehäuses verschieblich eingreift, wobei letzteres mit einem von der Hohlstange durchdrungenen zweiten Ventilgehäuseteil verbunden ist. Diese Ausgestaltungen der bekannten Doppelsitzventile sind im Durchdringungsbereich der Hohlstange aseptischen Anforderungen gewachsen, da die Hohlstange nicht in die Umgebung des Ventils, sondern in den vorgenannten Innenraum des ersten Gehäuses verschieblich ausmündet. Letzterer kann jederzeit in einem aseptisch einwandfreien Zustand gehalten werden, so daß eine Verschlep_ pung von Keimen aus ihm über die relativ große Dichtung der Hohlstangendurchfuhrung in das zweite Ventilgehäuseteil in aller Regel ausgeschlossen ist. Dichtungen dieser Art sind im Hinblick auf die Erfüllung aseptischer Anforderungen ansich außerordentlich problematisch; sie werden daher im allgemeinen nur dort verwendet, wo Bedingungen vorliegen, die jenen vergleichbar sind, die bei den vorgenannten Ausgestaltungen der bekannten Doppelsitzventile vorliegen.

Im übrigen werden zur Erfüllung aseptischer Anforderungen Ventilstangenabdichtungen bevorzugt, bei denen die aus dem Ventilgehäuse herausgeführte Ventilstange über einen Faltenbalg abgedichtet wird. Eine diesbezügliche Lösung ist beispielsweise aus der DE 32 15 799 C2 5 bekannt.

Die vorliegende Neuerung hat sich die Aufgabe gestellt, auch jene Ausgestaltungen der Doppelsitzventile der einleitend gekennzeichneten Gattung, bei denen die Hohlstange des zweiten Schließgliedes unmittelbar aus dem zweiten Ventilgehäuseteil in die Umgebung herausgeführt ist, so weiterzuentwickeln, daß auch bei diesen unter Aufrechterhaltung ihrer Prinzipvorzüge eine aseptische Betriebsweise zumindest im Bereich des zweiten Ventilgehäuseteils gewährleistet ist.

Diese Aufgabe wird durch Anwendung der Kennzeichenmerkmale des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des vorgeschlagenen Doppelsitzventils sind Gegenstand der Unteransprüche.

Der die Ventilstangendurchführung überbrückende Faltenbalg macht zum einen die Stangendichtung überflüssig, zum anderen bildet er mit seiner Umfangsflache eine Begrenzungsfläche für den erweiterten Leckagehohlraum.

In dieser Konfiguration ist sein Einsatz neu, wobei hervorzuheben ist, daß am Faltenbalg gegebenenfalls infolge Beschädigung auftretende Leckagen über die bei derartigen Ventilen in jedem Falle zwischen dem Leckagehohlraum und der Umgebung gegebene Verbindung unmittelbar in Erscheinung treten. Im übrigen erfüllt der durch den Faltenbalg überwiegend gebildete Leckagehohlraum uneingeschränkt jene Funktionen, die ihm bei den bekannten Doppelsitzventilen gemäß den vorgenannten Druckschriften zufallen. Insbesondere die als vorteilhaft erkannte signifikante Vergrößerung des Leckagehohlraumes ist durch die Verwendung eines Faltenbalges nicht eingeschränkt.

Die gehäuseseitige Befestigung des Faltenbalges wird in vorteilhafter Weise dadurch realisiert, daß dieser an seinem ventilgehäuseseitigen Ende mit einem Anschlußflansch versehen ist, der formschlüssig dichtend in einer komplementären Sitzfläche des zugeordneten

Ventilgehäuseteils Aufnahme findet. Begünstigt wird diese Aufnahmemöglichkeit durch die mit der vorgeschlagenen Ventilausgestaltung sehr einfach hu realisierende durchmessergroße Ausbildung des Faltenbalges.

Des weiteren läßt sich der Faltenbalg bei Einwirkung von Strömungs- und Druckkräften dadurch stabilisieren, daß am Schließglied ein Stützrohr vorgesehen ist, das wenigstens in einen Teilbereich des Faltenbalges innenseits stützend eingreift.

Eine durchgängige Ausgestaltung des Verbindungsweges mit dem auf Nenndurchtrittsquerschnitt des Ventils erweiterten Durchtrittsquerschnitt und ein umgebungsseitiger An-Schluß an diesen Verbindungsweg mit entsprechend große Abmessungen ist ohne weiteres möglich, wenn das ventilgehäuseseitige offene Ende des Faltenbalges mit einem Innenraum eines ersten Gehäuses verbunden ist, welches sich an der Seite der Durchführung der Ventilstange des ersten Schließgliedes durch das zugeordnete Ventilgehäuseteil an dieses anschließt. Durch Verwendung des ersten Gehäuses kann das vorgenannte Anschlußproblem auf außerordentlich vorteilhafte und einfache Weise gelöst werden, da nunmehr der Anschluß ortsfest ausgebildet ist.

Über die innenseits des Faltenbalges mit dem zweiten Schließglied starr verbundene innere Hohlstange bietet sich eine Lagerungs- und Führungsmöglichkeit für dieses Schließglied, und zwar auf der Ventilstange des anderen Schließgliedes, wobei diese über einen Ventilantrieb unabhängig angetrieben wird.

Falls bei dem vorgeschlagenen Doppelsitzventil, wie dies eine andere Ausgestaltung vorsieht, die innere Hohlstange bis in einen Ventilantrieb verlängert ist, ist

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eine umfassende Sitzreinigung aller Sitzbereiche des Doppelsitzventils gegeben, sofern der Ventilantrieb die Fähigkeit zur Erzeugung der jeweils erforderlichen Teiloffenstellung seiner Schließglieder besitzt.

Die vorgeschlagene Faltenbalglösung bietet auch die Möglichkeit, eine Feder aufzunehmen, über die sich die innere Hohlstange in Öffnungsrichtung des Ventils an der Ventilstange des ersten Schließgliedes oder am zweiten Ventilgehäuseteil abstützt. Durch diese Ausgestaltung kann der Antrieb des Ventils vereinfacht werden.

Ausführungsbeispiele der vorliegenden Neuerung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden kurz erläutert. Es zeigen

Fig. 1 einen halbseitigen Mittelschnitt durch eine erste grundsätzliche Ausführungsform des Doppelsitzventils gemäß der Neuerung, wobei beide Schließglieder axial dichtend ausgebildet sind, die innere Hohlstange aus dem ersten Gehäuse herausgeführt ist und der Leckagehohlraum zusätzlich über ein mit dem unabhängig angetriebenen ersten Schließglied verbundenes, durch das benachbarte erste Ventilgehäuseteil hindurch- und aus diesem herausgeführtes Rohr mit der Umgebung des

Ventils verbunden ist;

Fig. 2 einen ebensolchen Mittelschnitt durch das Doppelsitzventils gemäß Figur 1, wobei im Unterschied zu letzterem beide Schließglieder

radial dichtend ausgeführt sind und

Fig. 3 einen Mittelschnitt durch das vorgeschlagene Doppelsitzventil in einer zweiten grundsätzliehen Ausgestaltung ohne das bei der Ausfüh

rungsform gemäß Figur 1 am ersten Schließglied ausgebildete, den Leckagehohlraum mit der

Umgebung verbindende Rohr und mit einer durch einen sich am zweiten Schließglied fortsetzenden Faltenbalg gegebenen Verbindung zwischen dem Leckagehohlraum und dem Ablaufgehäuse, wobei die innere Hohlstange aus letzterem in das zu dem

Ventilantrieb führende Laternengehäuse herausgeführt ist.

Ein Ventilgehäuse 1 (Fig. 1) besteht aus einem ersten und einem zweiten Ventilgehäuseteil 1a bzw. 1b mit den zugeordneten Anschlußstutzen 1c bzw. 1d (Fig.2). An das zweite Ventilgehäuseteil 1b schließt sich oberhalb ein erstes Gehäuse 4 mit einem Innenraum 4a und ein letzteren mit der Umgebung des Ventils verbindendes Anschlußrohr 4b an. Im Verbindungsbereich des ersten und des zweiten Ventilgehäuseteils 1a bzw. 1b ist ein Sitzring angeordnet, der über seine erste Sitzfläche 2a in Verbindung mit einem kleineren, ersten Schließglied 5 und seine zweite Sitzfläche 2b in Verbindung mit einem größeren, zweiten Schließglied 6 den Sitzbereich des Doppelsitzventils bildet. Die Schließglieder 5 und 6 sind im vorliegenden Falle axial dichtend ausgebildet.

Oberhalb des ersten Gehäuses 4 ist über das Laternengehäuse 17 eine Verbindung zu einem nicht dargestellten Ventilantrieb vorgesehen. Das erste Schließglied 5 weist eine Ventilstange 5a auf, die durch das erste Gehäuse 4 hindurchgreift und bis in den Ventilantrieb geführt ist. Das zweite Schließglied 6 setzt sich nach oben in einem Faltenbalg 6h fort, der im Verbindungsbereich zwischen dem zweiten Ventilgehäuseteil 1b und dem ersten Gehäuse 4 endet und dort über einen Anschlußflansch 6i, formschlüssig dichtend, in einer komplementären Sitzfläche im zweiten Ventilgehäuseteil 1b eingespannt ist. Verbindungsmittel 10 verbinden jeweils die einzelnen Gehäuseteile miteinander.

Innerhalb des ringzylindrisch ausgebildeten Schließgliedes 6 ist eine über Stege Sc mit diesem starr verbundene innere Hohlstange 6b vorgesehen, in der die Ventilstange 5a für das erste Schließglied 5 angeordnet und ggf. geführt ist. Die innere Hohlstange 6b ist einerseits nach oben durch das erste Gehäuse 4 hindurch- und aus diesem herausgeführt und andererseits endet sie in einem Leckagehohlraum 3, der zwischen den Schließgliedern 5,6 sowohl in deren Schließ- wie auch in deren Offenstellung gebildet wird. Sie begrenzt innenseits zusammen mit der Ventilstange 5a einen Ringspalt 6e, über welchen dem Leckagehohlraum 3 Reinigungsmittel aus der Umgebung des Ventils über einen Anschluß 12 (Figur 2) zugeführt werden kann. Am Austritt des .Ringspaltes 6e in den Leckagehohlraum 3 ist ein Düseneinsatz 9 vorgesehen, der in der inneren Hohlstange 6b form- schlüssig befestigt ist und der zwei Funktionen erfüllt, nämlich die einer Führung für die Ventilstange 5a innerhalb der inneren Hohlstange 6b und die einer Spritzdüse für das gegebenenfalls in den Ringspalt 6e zwischen Ventilstange 5a und innerer Hohlstange 6b eingeleitete Reinigungsmittel. Zwischen dem Faltenbalg 6h und der inneren Hohlstange 6b ist ein vom Leckagehohlraum 3 zum Innenraum 4a des ersten Gehäuses 4 führender Teil 6d eines Verbindungsweg 15 vorgesehen, dessen Durchtrittsquerschnitt Q durchgängig so nah wie möglich an den Nenndurchtrittsquerschnitt N des Doppelsitzventils herangeführt ist.

Das axial dichtende erste Schließglied 5 ist mit einem axialen Dichtungsmittel 7 ausgestattet, das mit der ersten Sitzfläche 2a zusammenwirkt; im zweiten Schließglied 6 ist ein axiales Dichtungsmittel 8 vorgesehen, das mit der zweiten Sitzfläche 2b korrespondiert. Ein im stirnseitigen Bereich des zweiten Schließgliedes 6 angeordnetes weiteres axiales Dichtungsmittel 16 bewirkt

während der Öffnungsbewegung und in der Offenstellung des Doppelsitzventils, wenn das unabhängig angetriebene erste Schließglied 5 in diesem Dichtungsbereich am zweiten Schließglied 6 zur Anlage gekommen ist, eine Abdichtung des Leckagehohlraumes 3 gegenüber dem Innenraum des zweiten Ventilgehäuses 1b.

Das erste Schließglied 5 weist an seiner Unterseite ein Rohr 5b auf, das durch das erste Ventilgehäuseteil 1a hindurch- und aus diesem nach unten herausgeführt ist und dessen Ablaufbohrung 5d über Verbindungsöffnungen 5c mit dem Leckagehohlraum 3 verbunden ist. Am Rohr 5b ist außenseits ein Druckausgleichskolben 5e ausgebildet, der das erste Schließglied 5 nach außen hin von Kräften freistellt.

Figur 2 zeigt das Doppelsitzventils gemäß Figur 1 in einer abgewandelten Ausführungsform, bei der die Schließglieder 5,6 über radiale Dichtungsmittel 7* bzw. 8* in einer gemeinsamen zylindrischen Sitzfläche 2c dichtend Aufnahme finden. Im übrigen entspricht der Aufbau des Doppelsitzventils jenem gemäß Figur 1.

Das Doppelsitzventil in einer zweiten grundsätzlichen Ausführungsform (Figur 3) ist in einer Einbaulage gezeigt, in der die beiden zum Ventilantrieb führenden Ventilstangen 5a, 6b senkrecht nach unten orientiert sind. Während das zweite Ventilgehäuseteil 1b über einen Anschluß stutzen 1d beispielsweise mit einer nicht dargestellten Rohrleitung verbunden ist, ist das erste 1a in der hier gezeigten Ventilanordnung als Tankboden ausgebildet. Das Doppelsitzventil fungiert somit in dem hier vorliegenden Anwendungsfall als Tankauslaufventil; für andere Anwendungsfälle ist auch eine um 180 Grad gedrehte Einbaulage ohne weiteres möglich. An das zweite

Ventilgehäuseteil 1b schließt sich unterhalb das Ablaufgehäuse 4 mit dem Innenraum 4a und diesen mit der Umgebung des Ventils verbindende Anschlußrohr 4b an. Die Schließglieder 5 und 6 sind im vorliegenden Falle, ebenso wie bei der Ausführungsform gemäß Figur 1, axial dichtend ausgebildet und begrenzen zwischen sich den Leckagehohlraum 3. Im übrigen entspricht der Aufbau des Doppelsitzventils im wesentlichen jenem gemäß Figur 1.

Das größere Schließglied 6 setzt sich in einem Faltenbalg 6h fort, der auf der Seite der Durchführung der Ventilstange 5a durch das zweite Ventilgehäuseteil 1b mit diesem verbunden ist. In der linksseitigen Darstellung der Figur 3 ist der Faltenbalg 6h mit einem für ein axiales Schließglied größtmöglichen Innendurchmesser ausgebildet. In der rechtsseitigen Darstellung ist er im Anschluß an ein von ihm mit erweitertem Querschnitt gebildetes Speichervolumen auf einen kleineren Durchmesser verjüngt.

Hinsichtlich der weiteren endseitigen Ausgestaltung der inneren Hohlstange 8b (Figuren 1 bis 3) existieren drei Möglichkeiten:

1. Die innere Hohlstange 6b endet, wie dargestellt, oberhalb eines Gehäuseverschlußteiles 4c innerhalb

des Laternengehäuses 17, welches die Verbindung zum Ventilantrieb herstellt. Sie ist dort mit dem Anschluß 12 für die externe Zufuhr eines Reinigungsmittels ausgestattet.
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2. Die innere Hohlstange 6b ist mit dem vorstehend unter Punkt 1) erwähnten Anschluß 12 versehen und darüber hinaus bis in den Ventilantrieb verlängert. Durch diese Ausgestaltung ist es möglich, bei geeigneter Ausbildung des Ventilantriebes das größere Schließglied 6 in ein Teiloffenstellung zu überführen zwecks Durchführung einer Sitzreinigung aus dem zweiten Ventilgehäuseteil 1b.

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·· ··*· 2 1 12 2 1

3. Die innere Hohlstange 6b endet im Bereich des Innenraumes des Faltenbalges 6h. In diesem Falle übernimmt sie die Führungs- und Lagerungsfunktion für die Ventilstange 5a, auf der sie sich in öffnungsrichtung des Ventils über eine in den Figuren nicht dargestellte Feder abstützt. Falls ein Stützrohr 6k vorgesehen ist, ist es angezeigt, im Verbindungsbereich zwischen letzterem und dem Schließglied 5 eine Drainageöffnung 6m vorzusehen, damit Flüssigkeit (Reinigungsmittel oder ggf. auch Produkt), die sich zwischen Stützrohr 6k und Faltenbalg 6h ansammeln kann, abgeleitet werden kann.

Im Rahmen der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele des vorgeschlagenen Doppelsitzventils ergibt sich jeweils für das zweite Schließglied 6 mit seinem Faltenbalg 6h und der mit dem Schließglied 6 über Stege 6c verbundenen inneren Hohlstange 6b ein Bauteil, welches in dieser Form im Stand der Technik auf dem Gebiet der Doppelsitzventile kein Vorbild findet. Zum einen ist dieses aus den Teilen 6, 6b, 6c und 6h bestehende Bauteil, für sich gesehen, neu, zum anderen ist seine funktionale Einbettung in die Gesamtordnung des vorgeschlagenen Doppelsitzventils ebenfalls neu und ermöglicht erst im Rahmen dieser Gesamtanordnung besonders vorteilhafte Lösungen der der vorliegenden Neuerung zugrunde liegenden Aufgabe.

Claims (6)

165V86 20. 10.94 -11- Schutzansprüche

1. Doppelsitzventil mit zwei seriell angeordneten, relativ zueinander bewegbaren Schließgliedern (5,6), die in der Schließstellung des Ventils das Überströmen von Fluiden von einem ersten Ventilgehäuseteil (1a) in ein zweites (1b) verhindern, und die sowohl in der Schließ- als auch in der Offenstellung einen Leckagehohlraum (3) begrenzen, der mit der Umgebung des Ventils verbunden ist, mit dem unabhängig angetriebenen ersten Schließglied (5), welches bei seiner Öffnungsbewegung an dem zweiten (6) zur Anlage kommt und dieses gleichfalls in die Offenstellung überführt, mit konzentrisch ineinander angeordneten Ventilstangen für die Schließglieder (5,6), von denen wenigstens die Ventilstange (5a) des ersten Schließgliedes (5) durch das dem zweiten Schließglied

(6) benachbarte zweite Ventilgehäuseteil (1b) hindurch- und aus diesem herausgeführt ist, wobei die Ventilstange des zweiten Schließgliedes (6) hohlzylinderförmig ausgebildet ist und innenseits einen Teil (6d) eines Verbindungsweges (15) begrenzt, in dem sich der Leckagehohlraum (3) unmittelbar räumlich fortsetzt und der, beginnend am Leckagehohlraum (3), entweder in einem Teil seines folgenden weiteren Verlaufs oder durchgängig auf einen Durchtrittsquerschnitt (Q) erweitert und dabei derart bemessen ist, daß sein Wert (Qmax) so nah wie möglich an jenen des Nenndurchtrittsquerschnittes (N) des Doppelsitzventils herangeführt ist (Qmax .<. N) oder diesen nach Möglichkeit übersteigt und der an seinem dem Leckagehohlraum (3) abgewandten Ende eine Öffnung zur Umgebung aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die hohlzylinderförmige Ventilstange des zweiten Schließgliedes (6) durch einen Faltenbalg (6h) gebildet wird, der einerseits mit dem zweiten Schließglied (6) und andererseits auf der Seite der Durchführung der Ventil-

stange (5a) durch das zweite Ventilgehäuseteil (1b) mit diesem verbunden ist.

2. Doppelsitzventil nach Anspruch 1, dadurch gekenn-

zeichnet, daß der Faltenbalg (6h) an seinem ventilgehauseseitigen Ende mit einem Anschlußflansch (6i) versehen ist, der formschlüssig dichtend in einer komplementären Sitzfläche des Ventilgehäuseteils (1b) Aufnahme findet.
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3. Doppelsitzventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß am Schließglied (6) ein Stützrohr (6k) vorgesehen ist, das wenigstens in einen Teilbereich des Faltenbalges (6h) innenseits stützend ein-5 greift.

4. Doppelsitzventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das ventilgehäuseseitige offene Ende des Faltenbalges (6h) mit einem Innenraum (4a) eines ersten Gehäuses (4) verbunden ist, welches sich an der Seite der Durchführung der Ventilstange (5a) durch das Ventilgehäuseteil (1b) an dieses anschließt.

5. Doppelsitzventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4,

dadurch gekennzeichnet, daß innenseits des Faltenbalges (6h) eine mit dem Schließglied (6) starr verbundene innere Hohlstange (6b) vorgesehen ist, die sich in Öffnungsrichtung des Ventils mittelbar an der Ventilstange (5a) des ersten Schließgliedes (5) abstützt.

6. Doppelsitzventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die innere Hohlstange (6b) bis in den Ventilantrieb hineingeführt ist.

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Doppelsitzventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß innenseits des Faltenbalges (6h) eine mit dem Schließglied (6) starr verbundene innere Hohlstange (6b) vorgesehen ist, die sich in Öffnungsrichtung des Ventils über eine im Bereich des Faltenbalges angeordnete Feder an der Ventilstange (5a) des ersten Schließgliedes (5) oder am zweiten Ventilgehäuseteil (1b) abstützt.