DE10023968A1

DE10023968A1 - Ventil und Vorrichtung zum Kuppeln von zwei Behältnissen mit solch einem Ventil

Info

Publication number: DE10023968A1
Application number: DE2000123968
Authority: DE
Inventors: Martin Koch
Original assignee: GEA Powder Technology GmbH
Current assignee: GEA Aseptomag AG
Priority date: 2000-05-16
Filing date: 2000-05-16
Publication date: 2001-11-29
Anticipated expiration: 2020-05-17
Also published as: DE10023968B4

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Ventil mit einer Schließklappe, einem Rohrstutzen, einer Schwenkeinrichtung und einer Dichtung, wobei die Schließklappe zumindest bereichsweise in dem Rohrstutzen angeordnet ist, aus einer den Rohrstutzen auf einer ersten Seiten verschließenden, ersten Stellung in eine den Rohrstutzen auf der ersten Seite öffnende, zweite Stellung verschwenkbar ist und über die Schwenkeinrichtung zwischen ihrer ersten und ihrer zweiten Stellung hin- und herschwenkbar ist, die Dichtung zumindest bereichsweise zwischen der Schließklappe und dem Rohrstutzen angeordnet ist, der Rohrstutzen in der ersten Stellung der Schließklappe auf der ersten Seite druckdicht über die Dichtung verschließbar ist und die Dichtung selbstdichtend ist; sowie eine Vorrichtung zum Kuppeln von zwei Behältnissen mit solch einem Ventil.

Description

Die Erfindung betrifft ein Ventil mit einer Schließklappe, einem Rohrstutzen, einer Schwenk einrichtung und einer Dichtung, wobei die Schließklappe zumindest bereichsweise in dem Rohrstutzen angeordnet ist, aus einer den Rohrstutzen auf einer ersten Seite verschließenden, ersten Stellung in eine den Rohrstutzen auf der ersten Seite öffnende, zweite Stellung ver schwenkbar ist und über die Schwenkeinrichtung zwischen ihrer ersten und ihrer zweiten Stellung hin- und herschwenkbar ist, und die Dichtung zumindest bereichsweise zwischen der Schließklappe und dem Rohrstutzen angeordnet ist; sowie eine Vorrichtung zum Kuppeln von zwei Behältnissen mit solch einem Ventil.

Ein gattungsgemäßes Ventil ist, beispielsweise, aus der DE 195 20 409 C1 sowie der DE 299 15 973 als Teil einer Vorrichtung zum Kuppeln zweier Behältnisse bekannt. Die Vor richtung ist dabei zum Kuppeln von zwei jeweils einen Rohrstutzen mit einer schwenkbaren Schließklappe aufweisenden Behältnissen so ausgebildet, daß jede Schließklappe in einer Ringdichtung gelagert ist und die Schließklappen über einen Schwenkantrieb mit einer Welle von einer Schließstellung zum Trennen der Behältnisse voneinander in eine Offenstellung zur Herstellung einer Kommunikation zwischen den Innenräumen der Behältnisse verschwenkbar sind. Ferner sind die bekannten Schließklappen zur Vermeidung eines hohen Strömungswi derstandes in der geöffneten Stellung relativ dünn ausgestaltet, so daß nachteiliger Weise im Bereich der Welle keine dichte Verbindung zwischen dem Rohrstutzen, der Dichtung und der Schließklappe in der Schließstellung möglich ist. Außerdem liegt in der Schließstellung der Schließklappe keine Druckdichtigkeit vor, und zwar schon ab ungefähr 0,3 Bar, so daß zum Erhalten einer Druckdichtigkeit ein weiteres Ventil zwischen einer Schließklappe und dem dazugehörigen Behältnis anzuordnen ist, was arbeits- und kostenintensiv ist, sowie den Auf bau verkompliziert.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, das gattungsgemäße Ventil derart weiterzu entwickeln, daß die Nachteile des Stands der Technik überwunden werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, der Rohrstutzen in der ersten Stellung der Schließklappe auf der ersten Seite druckdicht über die Dichtung verschließbar ist, und die Dichtung selbstdichtend ist.

Dabei ist bevorzugt, daß die Schließklappe im wesentlichen in Form eines Kugelsegments ausgeformt ist, die Dichtung eine Ringdichtung ist, und in der ersten Stellung der Schließklappe zwischen dem Kugelsegment und der Ringdichtung zumindest eine Kreisringdichtung besteht.

Eine Ausführungsform der Erfindung ist ferner dadurch gekennzeichnet, daß die Schwenkein richtung eine Welle umfaßt, die Schließklappe mit der Welle fest verbunden ist, und die Höhe der Schließklappe in der ersten Stellung im wesentlichen parallel zur Achse des Rohrstutzens größer als der Radius der Welle ist.

Erfindungsgemäß wird ferner vorgeschlagen, daß die Dichtung zumindest zwei Abschnitte aufweist, wobei ein erster Abschnitt im wesentlichen komplementär zur Schließklappe auf der dem Rohrstutzen abgewandten Fläche ausgeformt ist, zwischen dem ersten Abschnitt und dem zweiten Abschnitt ein Wendepunkt der dem Rohrstutzen abgewandten Fläche der Dich tung angeordnet ist, in der ersten Stellung der Schließklappe dieselbe von dem ersten Ab schnitt im wesentlichen umgriffen ist, und in der ersten Stellung bei Anlegen einer Kraft F an den zweiten Abschnitt, insbesondere im Falle eines Druckaufbaus innerhalb eines mit dem Rohrstutzen auf der der ersten Seite gegenüberliegenden, zweiten Seite des Rohrstutzens ver bundenen Behältnisses, der erste Abschnitt in stärkerem Ausmaß als ohne Anlegen einer Kraft F gegen die Schließklappe drückt.

Weiterhin kann vorgesehen sein, daß die Dichtung einen im wesentlichen halbkreisförmigen Vorsprung, vorzugsweise im Bereich des ersten Abschnittes, auf der dem Rohrstutzen abge wandten Fläche zum Ermöglichen einer Kreisringdichtung aufweist.

Mit der Erfindung kann auch vorgesehen sein, daß eine an die dem Rohrstutzen abgewandte Fläche der Dichtung, insbesondere im zweiten Abschnitt, angelegte Kraft F eine Kraftkompo nente F_Y im wesentlichen senkrecht zur Achse des Rohrstutzens und eine Kraftkomponente F_X im wesentlichen parallel zur Achse des Rohrstutzens aufweist, wobei mit steigender Kraft komponente F_X die Dichtigkeit zwischen dem Rohrstutzen und der Schließklappe in der er sten Stellung auf der ersten Seite automatisch ansteigt.

Vorgeschlagen wird erfindungsgemäß auch, daß die Dichtung verformbar ist, insbesondere ein Elastomer umfaßt und vorzugsweise im wesentlichen ohne Hohlräume ausgebildet ist.

Auch kann vorgesehen sein, daß mit steigender Kraftkomponente F_X in der ersten Stellung der Schließklappe die Dichtung zunehmend verformbar und somit in stärkerem Maße gegen die Schließklappe zwingbar ist.

Mit der Erfindung wird ferner eine Vorrichtung zum Kuppeln von zwei jeweils einen Rohr stutzen mit einer aus einer geschlossenen Stellung in eine offene Stellung schwenkbaren Schließklappe aufweisenden Behältnissen geliefert, wobei die Stirnseiten der Schließklappen der Behältnisse jeweils zueinander komplementäre Formen aufweisen, nur eine der Schließ klappen unmittelbar durch eine Schwenkeinrichtung beaufschlagbar ist, beide Schließklappen nach zentriertem Aneinanderdrücken der Stirnflächen mittels der Schwenkeinrichtung unter Mitnahme der nicht unmittelbar angetriebenen, anderen Schließklappe zwischen ihrer Schließ- und ihrer Offenstellung verschwenkbar sind, und die eine unmittelbar von der Schwenkeinrichtung beaufschlagbare Schließklappe, der Rohrstutzen, in dem die eine unmit telbar von der Schwenkeinrichtung beaufschlagbare Schließklappe zumindest bereichsweise angeordnet ist, sowie die Schwenkeinrichtung ein erfindungsgemäßes Ventil unter Zwischen schaltung einer Dichtung zwischen der unmittelbar von der Schwenkeinrichtung beaufschlag baren Schließklappe und dem dazugehörigen Rohrstutzen bilden.

Der Erfindung liegt somit die überraschende Erkenntnis zugrunde, daß ohne Einsatz zusätzli cher Ventile eine Druckdichtigkeit einer Schließklappe in einem Rohrstutzen unter Zwischen schaltung einer Dichtung erhaltbar ist, und das Ventil sogar selbstdichtend ausführbar ist, so daß bei ansteigendem Druck innerhalb eines mit dem Rohrstutzen fest verbundenen Behält nisses die Dichtigkeit steigt, also die Schließklappe ohne solch einen Innendruck unter Anle gen eines herkömmlichen Drehmomentes geöffnet und geschlossen werden kann, jedoch im Falle eines Innendruckes im Behältnis das zum Öffnen und Schließen aufzubietende Drehmoment automatisch steigt. Dabei kann ein erfindungsgemäßes Ventil eine Druckdich tigkeit von ungefähr 6 Bar sowie eine Druckstoßfestigkeit von ungefähr 10 Bar aufweisen.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschrei bung, in der Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand von schematischen Zeichnungen beispielhaft erläutert sind. Dabei zeigt

Fig. 1 eine Draufsicht auf ein erfindungsgemäßes Ventil;

Fig. 2 eine Schnittansicht längs der Linie II-II von Fig. 1;

Fig. 3 eine Schnittansicht längs der Linie III-III von Fig. 1; und

Fig. 4 eine Schnittansicht ähnlich wie Fig. 3 einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform.

Wie den Fig. 1 bis 3 zu entnehmen ist, umfaßt ein erfindungsgemäßes Ventil eine Schließklappe 1, die fest mit einer Welle 2 verbunden und von einer Ringdichtung 3 mit zwei Dichtungsflächen 4a, 4b umgeben zumindest bereichsweise in einem Rohrstutzen 6 angeord net ist. Dabei ist in den Fig. 1 bis 3 das Ventil mit geschlossener Schließklappe 1 darge stellt. Die Welle 2 ist Teil einer in einer Lagerung 7 gelagerten Schwenkeinrichtung zur Ver schwenkung der Schließklappe 1. Die Schließklappe 1 weist eine Kugelsegmentform auf. In der geschlossenen Stellung erstreckt sich die Kugelsegmentform der Schließklappe 1 über einen ersten Abschnitt der Ringdichtung 3 mit der ersten Dichtungsfläche 4a, wobei die erste Dichtungsfläche 4a zum Anliegen an das Kugelsegment der Schließklappe 1 ausgestaltet ist. Zwischen der ersten Dichtungsfläche 4a und der zweiten Dichtungsfläche 4b ist ein Wende punkt angeordnet.

Das in Fig. 4 gezeigte erfindungsgemäße Ventil umfaßt ebenfalls eine kugelsegmentförmige Schließklappe 11, 11', die fest mit einer Welle 12 verbunden ist und unter Zwischenschaltung einer Ringdichtung 13 mit zwei Dichtungsflächen 14a, 14b zumindest bereichsweise in einem Rohrstutzen 16 angeordnet ist, wobei die Welle 12 als Teil einer Schwenkeinrichtung für die Schließklappe 11, 11' in einer Lagerung 17 gelagert ist. Im Unterschied zu dem Ausführungs beispiel gemäß den Fig. 1 bis 3 weist die Ringdichtung 13 gemäß Fig. 4 zusätzlich eine Kreisringdichtung 15 im Bereich der ersten Dichtungsfläche 14a auf. Ferner ist die Schließ klappe in durchgezogener Linie in der geschlossenen Stellung und gestrichelt in der geöffne ten Stellung in Fig. 4 dargestellt.

Im Anschluß wird mit Bezug auf Fig. 4 die Funktionsweise des erfindungemäßen Ventils beispielhaft im Detail beschrieben:

Der Rohrstutzen 16 ist fest mit einem nicht dargestellten Behältnis, wie einem Reaktor oder dergleichen, verbunden. Soll eine Be- oder Entladung des Behältnisses stattfinden, so ist die Schließklappe 11 in ihre Offenstellung zu verschwenken. Sobald das Behältnis bei geöffneter Schließklappe 11' ausreichend gefüllt oder entleert worden ist, wird die Schließklappe 11' durch Betätigung der Schwenkeinrichtung, zum Beispiel pneumatisch, über die Welle 12 in ihre Schließstellung verschwenkt. Sobald sich die Schließklappe 11 in ihrer Schließstellung befindet, sorgt die erste Dichtungsfläche 14a durch ihren Angriff an die Schließklappe 11 für einen dichten Verschluß des Behältnisses. Baut sich nun innerhalb des Behältnisses ein Druck auf, so greift eine Kraft F an die Ringdichtung 13 an, und zwar im Bereich der zweiten Dich tungsfläche 14b. Diese Kraft F weist eine Kraftkomponente F_X parallel zur Achse des Rohr stutzens 16 sowie eine dazu senkrechte Kraftkomponente F_Y auf. Durch Anlegen der Kraft F kommt es zu einer Verformung der Ringdichtung 13, wobei aufgrund der erfindungsgemäßen Ausgestaltung der Ringdichtung 13 über die Kraftkomponente F_XDichtmaterial in den Zwi schenraum zwischen der Schließklappe 11 und dem Rohrstutzen 16 im Bereich der ersten Dichtungsfläche 14a gezwungen wird, so daß mit steigendem Innendruck die Dichtigkeit zwi schen der Ringdichtung 13 und der Schließklappe 11 automatisch ansteigt, also eine selbstdichtende Dichtung vorliegt. Dies bedeutet auch, daß mit ansteigendem Innendruck das zum Öffnen der Schließklappe 11 notwendige Drehmoment ansteigt.

Da Flächendichtungen schwer herstellbar sind, ist der Einsatz der Kreisringdichtung 15 bei dem Ventil der Fig. 4 weiter vorteilhaft.

Die in der voranstehenden Beschreibung, in den Ansprüchen sowie Zeichnungen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in jeder beliebigen Kombination für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen wesentlich sein.

Bezugszeichenliste

1

Schließklappe

2

Welle

3

Ringdichtung

4

a,

4

b Dichtungsfläche

6

Rohrstutzen

7

Lagerung

11

geschlossene Schließklappe

11

' offene Schließklappe

12

Welle

13

Ringdichtung

14

a,

14

b Dichtungsfläche

15

Kreisringdichtung

16

Rohrstutzen

17

Lagerung
F Kraft
F_y

Kraftkomponente
F_x

Kraftkomponente

Claims

1. Ventil mit einer Schließklappe, einem Rohrstutzen, einer Schwenkeinrichtung und einer Dichtung, wobei die Schließklappe zumindest bereichsweise in dem Rohrstutzen angeordnet ist, aus einer den Rohrstutzen auf einer ersten Seite verschließenden, ersten Stellung in eine den Rohrstutzen auf der ersten Seite öffnende, zweite Stellung ver schwenkbar ist und über die Schwenkeinrichtung zwischen ihrer ersten und ihrer zweiten Stellung hin- und herschwenkbar ist, und die Dichtung zumindest bereichsWeise zwischen der Schließklappe und dem Rohrstutzen angeordnet ist, dadurch ge kennzeichnet, daß der Rohrstutzen (6, 16) in der ersten Stellung der Schließklappe (1, 11) auf der ersten Seite druckdicht über die Dichtung (3, 13) verschließbar ist, und die Dichtung (3, 13) selbstdichtend ist.

2. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Schließklappe (1, 11) im wesentlichen in Form eines Kugelsegments ausgeformt ist,
die Dichtung (3, 13) eine Ringdichtung ist, und
in der ersten Stellung der Schließklappe (1, 11) zwischen dem Kugelsegment und der Ringdichtung zumindest eine Kreisringdichtung besteht.

3. Ventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß
die Schwenkeinrichtung (2, 12) eine Welle umfaßt,
die Schließklappe (1, 11) mit der Welle (2, 12) fest verbunden ist, und
die Höhe der Schließklappe (1, 11) in der ersten Stellung im wesentlichen parallel zur Achse des Rohrstutzens (6, 16) größer als der Radius der Welle (2, 12) ist.

4. Ventil nach einem der vorangehenden Anprüche, dadurch gekennzeichnet, daß
die Dichtung (3, 13) zumindest zwei Abschnitte (4a, 4b, 14a, 14b) aufweist, wobei
ein erster Abschnitt (4a, 14a) im wesentlichen komplementär zur Schließklappe (1, 11) auf der dem Rohrstutzen (6, 16) abgewandten Fläche ausgeformt ist,
zwischen dem ersten Abschnitt (4, 14a) und dem zweiten Abschnitt (4b, 14b) ein Wendepunkt der dem Rohrstutzen (6, 16) abgewandten Fläche der Dichtung (3, 13) angeordnet ist,
in der ersten Stellung der Schließklappe (1, 11) dieselbe von dem ersten Abschnitt (4a, 14a) im wesentlichen umgriffen ist, und
in der ersten Stellung bei Anlegen einer Kraft F an den zweiten Abschnitt (4b, 14b), insbesondere im Falle eines Druckaufbaus innerhalb eines mit dem Rohrstutzen auf der der ersten Seite gegenüberliegenden, zweiten Seite des Rohrstutzens verbundenen Behältnisses, der erste Abschnitt (4a, 14a) in stärkerem Ausmaß als ohne Anlegen ei ner Kraft F gegen die Schließklappe (1, 11) drückt.

5. Ventil nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtung (13) einen im wesentlichen halbkreisförmigen Vorsprung (15), vorzugs weise im Bereich des ersten Abschnittes (14a), auf der dem Rohrstutzen (16) abge wandten Fläche zum Ermöglichen einer Kreisringdichtung aufweist.

6. Ventil nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine an die dem Rohrstutzen (6, 16) abgewandte Fläche der Dichtung (3, 13), insbe sondere im zweiten Abschnitt (4b, 14b), angelegte Kraft F eine Kraftkomponente F_Y im wesentlichen senkrecht zur Achse des Rohrstutzens (6, 16) und eine Kraftkompo nente F_X im wesentlichen parallel zur Achse des Rohrstutzens (6, 16) aufweist, wobei mit steigender Kraftkomponente F_X die Dichtigkeit zwischen dem Rohrstutzen (6, 16) und der Schließklappe (1, 11) in der ersten Stellung auf der ersten Seite automatisch ansteigt.

7. Ventil nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtung (3, 13) verformbar ist, insbesondere ein Elastomer umfaßt und vorzugs weise im wesentlichen ohne Hohlräume ausgebildet ist.

8. Ventil nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß mit steigender Kraftkomponente F_X in der ersten Stellung der Schließklappe (1, 11) die Dichtung (3, 13) zunehmend verformbar und somit in stärkerem Maße gegen die Schließklappe (1, 11) zwingbar ist.

9. Vorrichtung zum Kuppeln von zwei jeweils einen Rohrstutzen mit einer aus einer ge schlossenen Stellung in eine offene Stellung schwenkbaren Schließklappe aufweisen den Behältnissen, wobei die Stirnseiten der Schließklappen der Behältnisse jeweils zu einander komplementäre Formen aufweisen, nur eine der Schließklappen unmittelbar durch eine Schwenkeinrichtung beaufschlagbar ist, beide Schließklappen nach zen triertem Aneinanderdrücken der Stirnflächen mittels der Schwenkeinrichtung unter Mitnahme der nicht unmittelbar angetriebenen, anderen Schließklappe zwischen ihrer Schließ- und ihrer Offenstellung verschwenkbar sind, und die eine unmittelbar von der Schwenkeinrichtung beaufschlagbare Schließklappe, der Rohrstutzen, in dem die eine unmittelbar von der Schwenkeinrichtung beaufschlagbare Schließklappe zumindest bereichsweise angeordnet ist, sowie die Schwenkeinrichtung ein Ventil gemäß einem der vorangehenden Ansprüche unter Zwischenschaltung einer Dichtung zwischen der unmittelbar von der Schwenkeinrichtung beaufschlagbaren Schließklappe und dem dazugehörigen Rohrstutzen bilden.