DE102008044772B3

DE102008044772B3 - Dreh-Absperrventil mit Leckagesicherung

Info

Publication number: DE102008044772B3
Application number: DE200810044772
Authority: DE
Inventors: Martin Sauer; Werner Schmid; Willi Wiedenmann; Holger Wengert
Original assignee: GEA Tuchenhagen GmbH
Current assignee: GEA Tuchenhagen GmbH
Priority date: 2008-08-28
Filing date: 2008-08-28
Publication date: 2009-11-05
Anticipated expiration: 2028-08-29

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Dreh-Absperrventil mit Leckagesicherung, insbesondere zur sicheren Trennung von feindlichen Flüssigkeiten, insbesondere für die Nahrungsmittel- und Getränkeindustrie, mit zwei Dreh-Absperrorganen (11, 12), die jeweils ein scheibenförmiges Dreh-Schließglied (11a, 12a) aufweisen, wobei die Dreh-Schließglieder (11a, 12a) in ihrer jeweiligen Schließstellung (Z) in zwei zueinander im Wesentlichen parallelen Ebenen quer zur Längsachse (M) eines Absperrorgan-Gehäuses (10) orientiert sind, dabei jeweils mittels einer Abdichtungsstelle in ihrem Umfangsbereich gegenüber dem Absperrorgan-Gehäuse (10) abdichten und zwischen sich einen Leckageraum (10.2) begrenzen, der eine Einlass- (10.1b) und Auslassöffnung (10.1c) aufweist und wobei das jeweilige Dreh-Schließglied (11a, 12a) durch eine Drehbewegung in seine Offenstellung (A) in eine Ebene quer zu seiner Lage in der Schließstellung (Z) überführt wird, sowie mit den weiteren Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1. Aufgabe der Erfindung ist es, ein Dreh-Absperrventil mit Leckagesicherung der gattungsgemäßen Art zu schaffen, das gegenüber Lösungen nach dem Stand der Technik konstruktiv vereinfacht und dessen Schaltsicherheit auch bei kritischen Schaltmomenten deutlich erhöht ist. Darüber hinaus sollen die hygienischen Eigenschaften des Dreh-Absperrventils in Bereichen der Reinigung und insbesondere der Drainage des Leckageraums gegenüber bekannten Lösungen deutlich verbessert werden. Dies wird dadurch ...

Description

Die Erfindung betrifft ein Dreh-Absperrventil mit Leckagesicherung, insbesondere zur sicheren Trennung von feindlichen Flüssigkeiten, insbesondere für die Nahrungsmittel- und Getränkeindustrie, mit zwei Dreh-Absperrorganen, die jeweils ein scheibenförmiges Dreh-Schließglied aufweisen, wobei die Dreh-Schließglieder in ihrer jeweiligen Schließstellung in zwei zueinander im Wesentlichen parallelen Ebenen quer zur Längsachse eines Absperrorgan-Gehäuses orientiert sind, dabei jeweils mittels einer Abdichtungsstelle in ihrem Umfangsbereich gegenüber dem Absperrorgan-Gehäuse abdichten und zwischen sich einen Leckageraum begrenzen, der eine Einlass- und Auslassöffnung aufweist, wobei das jeweilige Dreh-Schließglied durch eine Drehbewegung in seine Offenstellung in eine Ebene quer zu seiner Lage in der Schließstellung überführt wird, und wobei das eine, unabhängige Dreh-Absperrorgan von einer externen Antriebsquelle angetrieben ist und das andere, das abhängige Dreh-Absperrorgan zum Zwecke seiner Betätigung mit dem von der Antriebsquelle betätigten Dreh-Absperrorgan über Drehmomente übertragende mechanische Mittel zwangsweise verbunden ist und Einlass- sowie Auslassöffnung über von der Drehbewegung der Dreh-Absperrorgane zwangsgesteuerte Absperrorgane bei geschlossenen Dreh-Schließgliedern zwangsweise geöffnet und bei geöffneten Dreh-Schließgliedern zwangsweise geschlossen sind.
Dreh-Absperrventile mit Leckagesicherung werden auch als leckagegesicherte Doppelscheibenventile bezeichnet. Sie findet in zwei unterschiedlichen Ausführungsformen Verwendung. Bei der einen Ausführungsform ( DE 28 47 038 A1 ; DE 29 48 534 C2 ) sind zwei gleichsinnig schaltbare scheibenförmige Schließglieder vorgesehen, die jeweils an ihrem Umfang eine umlaufende Abdichtungsstelle aufweisen, wobei zwischen den beiden axial beabstandeten Abdichtungsstellen ein ringförmig umlaufender Leckagehohlraum angeordnet ist, der über wenigstens einen Verbindungsweg mit der Umgebung des Scheibenventils verbunden ist.
Die andere Ausführungsform verfügt über ein einziges scheibenförmiges Schließglied, das an seinem Umfang zwei axial beabstandete, umlaufende Abdichtungs stellen aufweist, zwischen denen ein ringförmig umlaufender Leckagehohlraum angeordnet ist, der über wenigstens einen Verbindungsweg mit der Umgebung des Scheibenventils verbunden ist. Die grundsätzliche Bauart eines vermischungssicher ausgestalteten Scheibenventils der letztgenannten Art ist beispielsweise aus der DE 22 29 978 A1 bekannt. Mit einem derartigen Scheibenventil, aber auch mit der erstgenannten Bauart, ist in der Schließstellung eine Reinigung des Leckagehohlraums möglich.
Das Doppelscheibenventil mit zwei gleichsinnig schaltbaren scheibenförmigen Schließgliedern wird wiederum in zwei Varianten ausgeführt. Die erste Variante ( DE 28 47 038 A1 ; DE 29 48 534 C2 ) zeichnet sich dadurch aus, dass die scheibenförmigen Schließglieder voneinander abhängig, synchron und in gleichem Drehsinn mittels eines einzigen Drehantriebs geschaltet werden. Bei der zweiten Variante schalten die Schließglieder unabhängig voneinander ( DE 30 42 895 C2 ), da jede der dort als Klappen bezeichneten scheibenförmigen Schließglieder einen eigenen Antrieb aufweist, und diese beiden für normal gleichsinnig und synchron arbeitenden, z. B. von Hand oder pneumatisch betätigten Antriebe auf voneinander unabhängige Arbeitsweise umschaltbar sind.
Ein Dreh-Absperrventil mit Leckagesicherung der gattungsgemäßen Art beschreibt die DE 29 48 534 C2 , die einen Zusatz zur DE 28 47 038 A1 darstellt. Bei diesem als klappenartiges Absperrelement mit Leckagesicherung in Rohrleitungssystemen bezeichneten Ventil führen die beiden Klappen, die an entgegengesetzten Enden einerseits einen Lagerbolzen und andererseits einen Antriebsbolzen aufweisen, durch eine nicht näher beschriebene Verbindung zwischen zwei Antriebsnaben, von denen jede an einem Antriebsbolzen formschlüssig angreift, eine synchrone 90°-Drehung in gleichem Drehsinn aus. Dabei erfolgt das Öffnen der Tellerventile, die unter Federwirkung stehen und Einlass und Auslass eines zwischen den Klappen vorgesehenen Leckageraums steuern, gegen die Federkraft und synchron mit dem Schließen der Klappen. Zur Zwangssteuerung der Tellerventile ist in Abhängigkeit von der Stellung bzw. der Bewegung der Klappen die Drehbewegung der Lager- und Antriebsbolzen ausgenutzt, indem bevorzugt radiale Stifte der Bolzen mit haubenartigen Enden der Ventilschäfte der Tellerventile zusammenwirken, und zwar derart, dass bei geschlossenen Klappen die Stifte die Haubenenden belasten und diese bei offenen Klappen freigeben.
Bei allen vorgenannten Dreh-Absperrventilen mit Leckagesicherung bzw. leckagegesicherten Doppelscheibenventilen ist von Nachteil, dass die synchrone Drehbewegung der beiden Dreh-Absperrorgane bzw. der beiden axial beabstandeten Abdichtungsstellen eine Verdoppelung der Schaltkräfte im Vergleich zu einem sog. Standard-Scheibenventil mit nur einer einzigen scheibenförmigen Klappe bewirkt. Dies führt insbesondere dann zu einer kritischen Antriebssituation, wenn die beiden Klappen in ihre gedichtete Schließstellung einfahren, in der die größten Drehmomente wirken. Insbesondere bei Dichtungsquellung ergibt sich zusätzlich eine Drehmomenterhöhung, sodass dadurch die Schaltsicherheit beeinträchtigt werden kann, da das Antriebssystem in der Regel nur geringe Kraftreserven aufweist.
Ein weiterer Nachteil der bekannten leckagegesicherten Doppelscheibenventile ist in der prinzipiellen Ausbildung der Absperrorgane begründet, die die Einlass- und Auslassöffnung des zwischen den beiden Klappen gebildeten Leckageraumes schalten. Innerhalb der Lagerbolzen abgebildete Absperrmechanismen in Gestalt von Drehschiebern ( DE 28 47 038 C3 ; DE 22 29 978 A1 ) oder unter Federwirkung stehende Tellerventile ( DE 29 48 534 C2 ; DE 30 42 895 C2 ) weisen einen geringen oder begrenzten Durchtrittsquerschnitt auf. Darüber hinaus stehen die Federn teilweise im Durchfluss. Dies kann zu Reinigungsproblemen oder sogar zur Verstopfung führen, insbesondere dann, wenn partikelhaltige Fluide geschaltet werden. Schließlich ist die bislang bekannt gewordene Betätigung der Absperrmechanismen bzw. Absperrorgane, die mechanisch zwangsgesteuert in Abhängigkeit von der Drehbewegung der Dreh-Absperrorgane erfolgt, konstruktiv relativ aufwändig.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Dreh-Absperrventil mit Leckagesicherung der gattungsgemäßen Art zu schaffen, das gegenüber Lösungen nach dem Stand der Technik konstruktiv vereinfacht und dessen Schaltsicherheit auch bei kritischen Schaltmomenten deutlich erhöht ist. Darüber hinaus sollen die hygienischen Ei genschaften des Dreh-Absperrventils in Bereichen der Reinigung des Leckageraums und insbesondere der Drainage desselben gegenüber bekannten Lösungen deutlich verbessert werden.
Die Aufgabe wird durch ein Dreh-Absperrventil mit Leckagesicherung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des vorgeschlagenen Dreh-Absperrventils gemäß der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Der Kern der Erfindung besteht in der Realisierung des zeitversetzten Schaltens der beiden Dreh-Absperrorgane mit relativ einfachen mechanischen Mitteln, wobei die jeweilige Offen- und Schließstellung für beide Dreh-Absperrorgane zeitgleich erreicht ist. Dabei eilt, bezieht man sich beispielsweise auf die Schaltbewegung zwischen Offen- und Schließstellung, das abhängige oder auch passive Dreh-Absperrorgan, das von dem anderen, dem unabhängigen oder auch aktiven Dreh-Absperrorgan angetrieben wird, gegenüber vor- oder nach, wobei das unabhängige oder aktive Dreh-Absperrorgan von einem Drehantrieb angetrieben ist. In jedem Falle steuert das nacheilende Dreh-Absperrorgan die Einlass- und Auslassöffnung des Leckageraums über zugeordnete Schließglieder. In einem ausführlich dargestellten und beschriebenen Ausführungsbeispiel eilt das abhängige Dreh-Absperrorgan gegenüber dem unabhängigen Dreh-Absperrorgan vor. Aber auch die Umkehrung dieses Prinzips, nämlich dass das abhängige Dreh-Absperrorgan gegenüber dem unabhängigen Dreh-Absperrorgan nacheilt, ist gleichermaßen ausführbar und führt im Wesentlichen zu den gleichen Vorteilen.
Entscheidend dabei ist, dass bei jeder dieser beiden Varianten das eine Dreh-Absperrorgan nahezu seine Ruhelage in der gedichteten Schließlage bzw. in der Abdichtungslage bzw. in der Dichtung erreicht hat, bevor das andere Dreh-Absperrorgan in diese Position einfährt, die mit einer signifikanten Erhöhung des notwendigen Drehmoments einhergeht. Dadurch gelingt eine zeitliche Verschiebung der Drehmomentspitzen beim Einfahren der Dreh-Absperrorgane in die vorstehend erwähnte drehmomentkritische Position. Dies hat zur Folge, dass die Kraftreser ven des Drehantriebs steigen oder, im Umkehrschluss, die Verwendung eines kleineren Drehantriebs möglich wird.
Die vorstehend grundsätzlich beschriebene Lösung, die beiden Dreh-Absperrorgane bei mechanischer Kopplung miteinander in asynchrone Drehbewegung zu versetzen, findet ihre konkrete beispielhafte Ausprägung in einer viergliedrigen kinematischen Kette mit vier Gelenken. Es ist vorgesehen, dass die Drehmomente übertragende mechanische Verbindung zwischen den beiden Dreh-Absperrorganen derart ausgeführt ist, dass ein mit dem ersten Dreh-Absperrorgan drehfest verbundener einarmiger erster Antriebshebel und ein mit dem zweiten Dreh-Absperrorgan drehfest verbundener einarmiger zweiter Antriebshebel jeweils an seinem von der zugeordneten Drehachse des Dreh-Absperrorgans in radialer Richtung abgewandten Ende über ein starres Verbindungsglied gelenkig miteinander verbunden sind.
Diese Ausführungsform ermöglicht bei jeweils geeigneter Drehlagen-Positionierung der Antriebshebel zueinander sowohl einen gleichsinnigen Drehsinn der Dreh-Absperrorgane als auch einen gegensinnigen Drehsinn derselben. Die gleichsinnige drehende Variante eignet sich dabei vorzugsweise für Dreh-Absperrventile größerer Nennweite, während die gegensinnige Variante bei Dreh-Absperrventilen kleinerer Nennweite eine angestrebte 90°-Stellung des jeweiligen Dreh-Absperrorgans zwischen seiner Schließ- und Offenstellung sicherstellen kann.
Die vorgeschlagene Erfindung findet insbesondere Anwendung auf solche Dreh-Absperrventile mit Leckagesicherung, bei denen die Dichtungsanordnung für die Dreh-Absperrorgane gehäuseseitig in der Weise vorgesehen ist, dass das Absperrorgan-Gehäuse in einer Ebene quer zu seiner Längsachse geteilt ist, wobei diese Ebene wenigstens parallel, in vielen Fällen auch deckungsgleich zur Ebene ist, die durch die Schließlage des jeweiligen scheibenförmigen Dreh-Schließgliedes definiert ist, und dass in dieser Teilungsebene die ringförmige, geschlossene Dichtungsanordnung im Absperrorgan-Gehäuse eingelegt und positioniert ist. Um diese Lösung zu ermöglichen, sieht die Erfindung vor, dass das Dreh-Schließglied jeweils einen Schaft an seinen entgegengesetzten Enden aufweist und die Schäfte eng in Öffnungen des Absperrorgan-Gehäuses aufgenommen sind, die Dreh-Schließglieder in der jeweiligen Schließstellung in ihrem Umfangsbereich gegenüber einer jedem Dreh-Schließglied zugeordneten gehäuseseitigen Dichtungsanordnung abdichten und die Dichtungsanordnung jeden der Schäfte umgibt.
Die die Einlass- und Auslassöffnung des Leckageraumes steuernden Schließglieder können grundsätzlich als Hub- oder als Dreh-Schließglieder ausgebildet sein, wobei der vorstehend kurz umrissene Stand der Technik beide Lösungen aufzeigt. Eine vorteilhafte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Dreh-Absperrventils sieht vor, dass beide Schließglieder jeweils als Hub-Schließglieder ausgebildet sind, wobei hier sog. Sitzteller und sog. Schieberkolben zur Ausführung gelangen. Unter einem Sitzteller versteht man hinlänglich ein Verschlussteil, bei dem wenigstens eine Komponente der Hubbewegung senkrecht zur Sitzfläche gerichtet ist. In diesem Falle wirkt die zugeordnete Sitzdichtung entweder rein axial (Dichtung im Druckeingriff) oder, bei kegelförmiger Sitzfläche, radial/axial (Dichtung im Druck-/Gleiteingriff). Beim Schieberkolben wirkt die zugeordnete Sitzdichtung rein radial (Dichtung im Gleiteingriff), wobei die Hubbewegung parallel zur zylindrischen Sitzfläche.
Zur Realisierung des erfindungsgemäßen Dreh-Absperrventils ist vorgesehen, beide Hub-Schließglieder als Sitzteller oder beide als Schieberkolben im vorg. Sinne auszubilden. Des weiteren ist vorgesehen, das erste Hub-Schließglied als Schieberkolben und das zweite Hub-Schließglied als Sitzteller oder auch umgekehrt auszubilden. Diese grundsätzlich möglichen Varianten sind jedoch hinsichtlich ihrer Eignung für das angestrebte Ziel, die hygienischen Eigenschaften des Dreh-Absperrventils in Bereichen der Reinigung und insbesondere der Drainage des Leckageraums gegenüber bekannten Lösungen deutlich zu verbessern, sehr unterschiedlich geeignet und zu bewerten. Diese Eignung und Bewertung lässt sich erst in sinnvoller Weise vornehmen, wenn hier zunächst weitere vorgeschlagene Gestaltungs- und Anordnungsmerkmale der Hub-Schließglieder genannt werden.
Diesbezüglich ist vorgesehen, dass die Hübe der Hub-Schließglieder gleichsinnig orientiert sind und/oder dass der jeweilige Öffnungshub des Hub-Schließgliedes schwerkraftseitig orientiert ist. Weiterhin wird vorgeschlagen, dass die Hub-Schließglieder über eine Verbindungsstange fest miteinander verbunden sind und ein einstückiges Hub-Absperrorgan bilden. Schließlich ist vorgesehen, dass, bezogen auf eine waagerechte Einbaulauge der Längsachse des Absperrorgan-Gehäuses, das erste Schließglied unterhalb des zweiten Schließgliedes angeordnet ist. Die letztgenannte Anordnung bedeutet zwingend, dass die Auslassöffnung des Leckageraumes unterhalb seiner Einlassöffnung angeordnet ist und somit der Leckageraum unter dem Einfluss der Schwerkraft selbstentleerende Eigenschaften besitzt.
Es hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen, die beiden Hub-Schließglieder über eine Verbindungsstange miteinander fest zu verbinden, sodass sie ein einstückiges Hub-Absperrorgan bilden. In diesem Falle ist weiterhin das erste Hub-Schließglied als Sitzteller ausgeführt und unterhalb des zweiten Hub-Schließgliedes angeordnet, das als Schieberkoben ausgeführt ist. Durch die Verbindungsstange sind die Hübe der beiden Hub-Schließglieder zwangsläufig gleichsinnig orientiert. Ist nun, wie dies im bevorzugten Ausführungsbeispiel ebenfalls vorgesehen ist, der jeweilige Öffnungshub des Hub-Schließgliedes schwerkraftseitig orientiert, dann verjüngt sich das vorzugsweise als kegelförmiger Sitzteller ausgeführte erste Hub-Schließglied von unten nach oben und schließt demzufolge auch von unten nach oben.
Des weiteren ist die vorstehende angegebene bevorzugte Ausführungsform dadurch gekennzeichnet, dass sich die Verbindungsstange über das zweite Hub-Schließglied hinaus in eine Antriebsstange verlängert, und dass letztere mittelbar über das nacheilende Dreh-Absperrorgan gegen die rückstellende Kraft einer Feder axial verschieblich ist. Dabei wird zweckmäßig die abzudichtende Auslassöffnung geringfügig größer als die abzudichtende Einlassöffnung ausgeführt, wodurch das einstückige Hub-Absperrorgan von der Unterseite des Dreh-Absperrventils her montier- oder demontierbar ist.
Die Vorteile der vorstehend skizzierten bevorzugten Ausführungsform bestehen insbesondere darin, dass es durch den Durchmesserunterschied zwischen Einlass- und Auslassöffnung zu keiner die Öffnungsbewegung des Hub-Absperrorgans behindernden resultierenden Kraftwirkung an letzterem kommen kann und dass durch die gewählte Anordnung das untere, erste Hub-Schließglied im Zuge der Öffnungsbewegung zuerst öffnet und dadurch den Leckageraum sofort nach außen freigibt, während in dieser Anfangsphase der Hubbewegung das obere, zweite Hub-Schließglied in Gestalt des Schieberkolbens noch dichtend in der zugeordneten zylindrischen Sitzfläche verbleibt. Durch die unterschiedlichen, wirksamen Durchtrittsquerschnitte der Einlassöffnung in Gestalt der zylindrischen Sitzfläche und der Auslassöffnung, an die sich die kegelförmig erweiternde Sitzfläche für das erste Hub-Schließglied anschließt, wird erreicht, dass der Austrittsquerschnitt der Auslassöffnung wesentlich größer als der Eintrittsquerschnitt der Einlassöffnung ist, wodurch einem Druckaufbau im Leckageraum beim Spülen desselben entgegengewirkt und eine deutlich bessere Entleerung des Leckageraumes als bei bekannten Lösungen erreicht wird. Das Hub-Absperrorgan öffnet erst, wenn das nacheilende Dreh-Absperrorgan, das ersteres zwangsweise steuert, in die zugeordnet Dichtungsanordnung eingefahren ist und sich nahezu in seiner Endlage befindet. Dadurch werden die Schaltleckage auf ein Minimum begrenzt und ein Druckaufbau im Leckageraum durch ggf. anfallende Schaltleckage mit Sicherheit verhindert.
Da sich die Verbindungsstange über das zweite Hub-Schließglied hinaus in die Antriebsstange verlängert, befindet sich die das Hub-Absperrorgan rückstellende Feder oberhalb der Einlassöffnung und damit in einem weniger reinigungskritischen und hygienisch sensiblen Bereich, da von hier aus lediglich Spül- oder Reinigungsmittel in den Leckageraum eingeleitet wird. Die sich der Auslassöffnung in Strömungsrichtung anschließenden Bereiche, die vor allem von dem Produkt, im kritischsten Falle von partikelhaltigem Produkt, kontaminiert werden, bleiben hingegen völlig frei von Federn und anderen Bauteilen. Die Ausnahme bildet lediglich das als Sitzteller ausgebildete erste Hub-Schließglied, das in diesem Bereich endet und reinigungsfreundlich ausgestaltet ist.
Es wird auch eine Ausführungsform vorgeschlagen, bei der das vorstehend dargestellte Hub-Absperrorgan von unten her betätigt ist. Zu diesem Zweck ist vorgesehen, dass sich die Verbindungsstange über das erste Hub-Schließglied hinaus in eine Antriebsstange verlängert, und dass letztere mittelbar über das nacheilende Dreh-Absperrorgan gegen die rückstellende Kraft einer Feder axial verschieblich ist.
Die zwangsweise Betätigung des Hub-Absperrorgans in Abhängigkeit von der Drehbewegung des nacheilenden Dreh-Absperrorgans gestaltet sich relativ einfach, leicht justierbar und mit einem relativ großen Hub, wie dies eine weitere vorteilhafte Ausführungsform vorsieht, wenn ein zweiarmiger Ausrückhebel vorgesehen ist, der in seinem Drehpunkt auf einem Lagerbolzen gelagert ist, wenn der Lagerbolzen mittelbar oder unmittelbar mit dem nacheilenden Dreh-Absperrorgan drehfest verbunden ist, und wenn in der Endphase der Schließbewegung des nacheilenden Dreh-Absperrorgans ein Lastarm des Ausrückhebels an der Antriebsstange angreift und diese in eine das Öffnen der Einlass- und Auslassöffnung sicherstellende Endlage axial verschiebt, während ein Kraftarm des Ausrückhebels an einem gehäuseseitigen Anschlag zur Anlage kommt.
Die Justierung des notwendigen Hubes erfolgt in einfachster Weise dadurch, dass der Anschlag in Form einer mittels einer Kontermutter, die sich gleichfalls gehäuseseitig abstützt, festlegbaren Anschlagschraube verstellbar ausgeführt ist.
Um die Reibung zwischen dem Ende des Lastarms und seiner Angriffsfläche an der Antriebsstange zu minimieren und die Gleitbewegung zwischen den sich paarenden Flächen zu verstetigen, wird weiterhin vorgeschlagen, dass der Lastarm endseitig in einer Rolle endet.
Ein relativ großer Hub wird in Abhängigkeit von einem relativ kleinen Drehweg des nacheilenden Dreh-Absperrorgans auf sehr einfache Weise dadurch sichergestellt, dass eine wirksame Länge des Kraftarmes und eine wirksame Länge des Lastarmes ein Hebelverhältnis kleiner 1, bevorzugt etwa ½, bilden.
Eine eingehendere Beschreibung ergibt sich aus der folgenden Beschreibung und der beigefügten Zeichnung sowie in den Ansprüchen. Zwei bevorzugte Ausführungsformen des Dreh-Absperrventils mit Leckagesicherung gemäß der Erfindung sind in den Figuren der Zeichnung dargestellt und werden nachfolgend nach Aufbau und Funktion beschrieben. Es zeigen
1 einen Mittelschnitt durch eine erste Ausführungsform des Dreh-Absperrventils, dessen Dreh-Absperrorgane sich in ihrer jeweiligen Schließstellung befinden, wobei die Schnittebene durch die Längsachse M des Absperrorgan-Gehäuses verläuft (s. Schnittverlauf D-D in 5);
1a in vergrößerter Darstellung einen Ausschnitt aus dem Mittelschnitt gemäß 1 im Bereich der beiden Dreh-Absperrorgane, des Hub-Absperrorgans und dessen Lagerung und Betätigung durch einen Ausrückhebel;
1b eine Ansichtsdarstellung des Dreh-Absperrventils entsprechend einer dem Mittelschnitt gemäß 1 zugrunde liegenden Anordnungslage des Ventils, wobei die zugeordnete Blickrichtung in 4 mit „Z2” gekennzeichnet ist;
1c in perspektivischer Darstellung das mittig aufgeschnittene Dreh-Absperrventil entsprechend dem zu 1 angegebenen Schnittverlauf, wobei die beiden Dreh-Absperrorgane in ihrem oberen Bereich dargestellt sind und sich ein Ausrückhebel im Eingriff mit dem Hub-Absperrorgan befindet;
2 einen Querschnitt durch das Absperrorgan-Gehäuse entsprechend einem in 1 mit A-A gekennzeichneten Schnittverlauf, wobei ein Drehantrieb des Ventils in Ansicht und ein Laternengehäuse zwecks Darstellung des Ausrückhebels und seiner benachbarten Bereiche teilweise aufgebrochen dargestellt sind;
3 das Dreh-Absperrventil in der gleichen Darstellung wie in 2, wobei sich nunmehr die Dreh-Absperrorgane in ihrer Offenstellung befinden;
4 eine Ansichtsdarstellung des geschlossenen Dreh-Absperrventils entsprechend einer in 1 mit „Z1” gekennzeichneten Blickrichtung;
5 einen Mittelschnitt durch das Absperrorgan-Gehäuse entsprechend einem in 1 mit B-B gekennzeichneten Schnittverlauf, wobei sich entsprechend 1 die Dreh-Absperrorgane in ihrer jeweiligen Schließstellung befinden;
6 in Schnittdarstellung das geschlossene Dreh-Absperrventil entsprechend einem in 1 mit C-C gekennzeichneten Schnittverlauf, wobei die Ansichtsdarstellung vor allem den mechanischen Verbindungsmechanismus zwischen den beiden Dreh-Absperrorganen im Kontext zur Darstellung gemäß 5 verdeutlicht und der Verbindungsmechanismus der ersten Ausführungsform einen gleichsinnigen Antrieb der Dreh-Absperrorgane verwirklicht;
7 einen Mittelschnitt durch das Absperrorgan-Gehäuse entsprechend einem in 3 mit B*-B* gekennzeichneten Schnittverlauf, wobei sich entsprechend 3 die Dreh-Absperrorgane in ihrer jeweiligen Offenstellung befinden;
8 in Schnittdarstellung das geöffnete Dreh-Absperrventil entsprechend einem in 3 mit C*-C* gekennzeichneten Schnittverlauf, wobei die Ansichtsdarstellung vor allem den mechanischen Verbindungsmechanismus zwischen den beiden Dreh-Absperrorganen im Kontext zur Darstellung gemäß 7 verdeutlicht;
s9 eine grafische Darstellung des Schaltverlaufs der beiden Dreh-Absperrorgane im Bereich zwischen ihrer jeweiligen Offen- und Schließstellung, wobei es sich um eine auf 100 Prozent (entsprechend dem maximalen Drehwinkel zwischen Offen- und Schließstellung) normierte Darstellung der jeweiligen Drehwinkel handelt, beide Drehwinkel (Ordinate) in Abhängigkeit vom Drehwinkel des unabhängigen Dreh-Absperrorgans (Abszisse) aufgetragen sind und die Darstellung im Nullpunkt mit der Offenstellung ihren Ausgang nimmt;
10 in Schnittdarstellung das geschlossene Dreh-Absperrventil in einer zweiten Ausführungsform entsprechend einem in 1 mit C-C gekennzeichneten Schnittverlauf, wobei die Ansichtsdarstellung vor allem den mechanischen Verbindungsmechanismus zwischen den beiden Dreh-Absperrorganen im Kontext zur Darstellung gemäß 5 verdeutlicht und der Verbindungsmechanismus der zweiten Ausführungsform einen gegensinnigen Antrieb der Dreh-Absperrorgane verwirklicht und
11 in Schnittdarstellung das geöffnete Dreh-Absperrventil entsprechend einem in 3 mit C*-C* gekennzeichneten Schnittverlauf, wobei die Ansichtsdarstellung vor allem den mechanischen Verbindungsmechanismus zwischen den beiden Dreh-Absperrorganen annähernd im Kontext zur Darstellung gemäß 7 verdeutlicht.
Während die Erfindung in den verschiedensten Ausbildungsformen realisierbar ist, werden in den Zeichnungen zwei besonders bevorzugte Ausbildungsformen gezeigt und nachfolgend beschrieben unter der Voraussetzung, dass diese nur Beispiele für die Erfindung darstellen, nicht aber die Erfindung auf die beiden speziell dargestellten Beispiele beschränkt ist.
Ein Dreh-Absperrventil 1 (1) besteht, bezogen auf die Zeichnungslage, in seinem unteren Teil aus einem Absperrorgan-Gehäuse 10 und im oberen Teil aus einem Drehantrieb 50 (externe Antriebsquelle), wobei Absperrorgan-Gehäuse 10 und Drehantrieb 50 über ein Laternengehäuse 60 miteinander verbunden sind. Aufbau und Funktion des Drehantriebs 50 mit seinem druckmittelbeaufschlagten Hubkolben 51, seinen beiden wendelförmigen Nuten 51a, seinen beiden Führungshülsen 51b, seiner Drehwelle 52 mit dem endseitigen Antriebszapfen 52a, seinem quer in der Drehwelle 52 angeordneten Drehzapfen 53, seinen beiden Führungsstangen 54 und seiner Antriebsfeder 55 sind beispielsweise in der WO 01/29432 A2 beschrieben und werden hier nicht weiter thematisiert.
Das Absperrorgan-Gehäuse 10 ist in eine Rohrleitung 2 integriert, die rechtsseitig in einem ersten Anschweißflansch 2.1 und linksseitig in einem zweiten Anschweißflansch 2.2 endet, und es besteht aus drei Gehäuseteilen 10.1, 10.3 und 10.4, die jeweils konzentrisch zu einer Längsachse M des Absperrorgan-Gehäuses 10 einen dem Durchtrittsquerschnitt der Rohrleitung 2 (Nenndurchmesser d) entsprechenden kreisförmigen Durchtrittsquerschnitt ausbilden. Die drei Gehäuseteile 10.1, 10.3, 10.4 teilen das Absperrorgan-Gehäuse 10 in zwei zueinander parallelen Ebenen senkrecht zur Längsachse M, wobei in einer ersten Trennfuge T1 (s. 5, 1, 1a), die zwischen dem mittleren Gehäuseteil 10.1 und dem rechts davon angeordneten, dem endseitigen ersten Gehäuseteil 10.3 gebildet wird, eine konzentrisch zur Längsachse M angeordnete, ringförmige erste Dichtungsanordnung 14 und in einer zweiten Trennfuge T2, die zwischen dem mittleren Gehäuseteil 10.1 und dem links davon angeordneten, dem endseitigen zweiten Gehäuseteil 10.4 gebildet wird, eine konzentrisch zur Längsachse M angeordnete, ringförmige zweite Dichtungsanordnung 15 aufnimmt. Die Gehäuseteile 10.1, 10.3, 10.4 sind über zwei diametral angeordnete Verbindungsschrauben 17 (5, 2) miteinander verschraubt und verspannt und über die Dichtungsanordnungen 14, 15 im Bereich der jeweiligen Trennfuge T1, T2 und an den jeweiligen Nenndurchmesser d angrenzend gegeneinander gedichtet. Die Verbindung zwischen dem ersten Anschweißflansch 2.1 und dem endseitigen ersten Gehäuseteil 10.3 und jene zwischen dem zweiten Anschweißflansch 2.2 und dem endseitigen zweiten Gehäuseteil 10.4 erfolgt jeweils über Flanschschrauben 18, von denen im Aufführungsbeispiel für jede Paarung deren acht vorgesehen sind (4). Die dem Nenndurchmesser d nahe Abdichtung an den beiden vorg. Paarungsstellen übernimmt jeweils eine Gehäusedichtung 16 (1).
In der ersten Trennfuge T1 (5, 1, 1a) ist ein erstes Dreh-Absperrorgan 11 und in der zweiten Trennfuge T2 ist ein zweites Dreh-Absperrorgan 12 angeordnet. Die Dreh-Absperrorgane 11, 12 weisen jeweils ein scheibenförmiges Dreh-Schließglied 11a, 12a auf, wobei das erstgenannte an seinen entgegengesetzten Enden einen Schaft 11b, 11c und das zweitgenannte an den entsprechenden Enden einen Schaft 12b, 12c besitzen. Bezogen auf die Zeichnungslage sind der erste obere Schaft 11b, der erste untere Schaft 11c, der zweite obere Schaft 11b und der zweite untere Schaft 12c eng in Öffnungen zwischen den Gehäuseteilen 10.1 und 10.3 einerseits und 10.1 und 10.4 andererseits aufgenommen und dort jeweils in einer (oberen) ersten Führungshülse 19 und in einer (unteren) zweiten Führungshülse 20 geführt und gelagert (1, 1a).
Die Dreh-Schließglieder 11a, 12a sind in ihrer jeweiligen Schließstellung Z (5) in zwei zueinander parallelen Ebenen quer zur Längsachse M des Absperrorgan-Gehäuses 10 orientiert, dabei jeweils mittels der zugeordneten Dichtungsanordnung 14, 15 in ihrem Umfangsbereich gegenüber dem Absperrorgan-Gehäuse 10 abgedichtet, und sie begrenzen zwischen sich einen Leckageraum 10.2, der eine Einlass- 10.1b und eine Auslassöffnung 10.1c aufweist (1a). Durch eine Drehbewegung (Öffnungsbewegung Ö) um eine jeweilige Drehachse D1, D2 (5, 1), die jeweils durch die miteinander fluchtenden Schäfte 11b, 11c und 12b, 12c gebildet wird, wird das Dreh-Schließglied 11a, 12a in seine Offenstellung A in eine Ebene quer zu seiner Lage in der Schließstellung Z überführt (7). In der ersten Ausführungsform des Dreh-Absperrventils 1 ist der Drehsinn D der Dreh-Absperrorgane 11, 12 gleichsinnig (5 und 7) und in der zweiten Ausführungsform ist der Drehsinn D der Dreh-Absperrorgane 11, 12 gegensinnig orientiert (10 und 11). Die Schließbewegung S von der jeweiligen Offenstellung A in die jeweilige Schließstellung Z vollzieht sich sinngemäß umgekehrt. Die Dichtungsanordnung 14 umgibt jeden der sie durchdringenden Schäfte 11b, 11c und die Dichtungsanordnung 15 umgibt jeden der sie durchdringenden Schäfte 12b, 12c dichtend (1, 1a).
Die Einlass- 10.1b sowie die Auslassöffnung 10.1c sind über ein von der Drehbewegung des ersten Dreh-Absperrorgans 11 zwangsgesteuertes Hub-Absperrorgan 13 (1, 1a) bei geschlossenen Dreh-Schließgliedern 11a, 12a zwangsweise geöffnet und bei geöffneten Dreh-Schließgliedern 11a, 12a zwangsweise geschlossen. Das Hub-Absperrorgan 13 ist ein einstückiges Bauteil und es besitzt zwei als Hub-Schließglieder ausgebildete Schließglieder 13a, 13b. Bezogen auf die Zeichnungslage sind das untere, erste Hub-Schließglied 13a als Sitzteller und das obere, zweite Hub-Schließglied 13b als Schieberkolben ausgebildet, die eine Verbindungsstange 13c fest miteinander verbindet. Durch diese Ausbildung sind die Hübe der Hub-Schließglieder 13a, 13b gleichsinnig und darüber hinaus schwerkraftseitig orientiert, da sich das als Sitzteller ausgebildete erste Hub-Schließglied 13a von unten nach oben kegelförmig verjüngt.
Die vorstehend beschriebene feste Verbindung zwischen den beiden Hub-Schließgliedern 13a, 13b ist nicht zwingend, wie auch die vorliegende Erfindung nicht generell auf Hub-Schließglieder und deren feste Verbindung miteinander beschränkt sein soll. Die Erfindung soll sich auf jedwede Bauart von Absperrorganen 13* erstrecken, wobei diese translatorisch oder rotativ arbeiten und dabei ein erstes Schließglied 13a* und ein zweites Schließglied 13b* aufweisen (1a). Beide Schließglieder 13a*, 13b* sind entweder unabhängig voneinander betätigt, wobei Formvielfalt und Hubkinematik der Schließglieder 13a*, 13b* in einer größtmöglichen Zahl von Freiheitsgraden ausbildbar ist, oder sie sind fest miteinander verbunden, wodurch Formvielfalt und Hubkinematik eine Beschränkung erfahren.
Die Einlassöffnung 10.1b ist umfangsseits als zylindrische Sitzfläche 10.1d ausgebildet (1a), die mit einer im als Schieberkolben ausgebildeten zweiten Hub-Schließglied 13b angeordneten, radial wirkenden zweiten Sitzdichtung 28 zusammenwirkt (Dichtung im Gleiteingriff). Das erste Schließglied 13a nimmt an seinem der Auslassöffnung 10.1c zugewandten kegelförmigen Mantelteil eine radial/axial wirkende erste Sitzdichtung 27 auf, die mit einer die Auslassöffnung 10.1c kegelmantelförmig nach unten erweiternden Sitzfläche 10.1e zusammenwirkt (Dichtung im Druck-/Gleiteingriff).
Die Verbindungsstange 13c verlängert sich über das zweite Hub-Schließglied 13b hinaus in eine Antriebsstange 13d (1a), deren Ende in einen Führungs- und Verschlusskolben 22 eingreift und dort mittels einer Stangendichtung 26 abgedichtet ist. Der Führungs- und Verschlusskolben 22 ist außenseits in einer ersten zylindrischen Ausnehmung 10.1a geführt, die topfartig von oben nach unten in das mittlere Gehäuseteil 10.1 eingreift, und dort mittels einer Kolbendichtung 25 abgedichtet. Der Bodenteil der topfartigen Ausnehmung 10.1a bildet zentrisch die Einlassöffnung 10.1b aus und er dient mit radialem Abstand von der Eintrittsöffnung als unteres Widerlager für eine Feder 23. Letztere stützt sich obenseits am Führungs- und Verschlusskolben 22 ab, der sich seinerseits an einem am Ende der Antriebsstange 13d angeordneten ersten Sicherungsring 24 formschlüssig abstützt. Das dermaßen von der Kraft der Feder 23 gegen das mittlere Gehäuseteil 10.1 vorgespannte Hub-Absperrorgan 13 wird von der Feder 23 in seine Ruhelage überführt, in der das erste Hub-Schließglied 13a auf der Sitzfläche 10.1e und das zweite Hub-Schließglied in der zylindrischen Sitzfläche 10.1d dichten.
An die kegelförmige Sitzfläche 10.1e schließt sich untenseits eine gleichfalls im mittleren Gehäuseteil 10.1 ausgebildete zweite zylindrische Ausnehmung 10.1f an, in die das erste Hub-Schließglied 13a, das sich im Anschluss an seinen größten Durchmesser nach unten kegelförmig verjüngt und endseitig abgerundet ausgeführt ist, sowohl in seiner Schließ- als auch in seiner Offenstellung hineinragt. In die zweite zylindrische Ausnehmung 10.1f greift von unten ein mittels einer Stutzendichtung 48 gehäuseseitig abgedichteter Auslassstutzen 29 ein, der austrittsseitig einen in die Umgebung des Dreh-Absperrventils 1 ausmündenden Auslasskanal 29a und eintrittsseitig eine mit dem kegelförmigen Ende des ersten Hub-Schließgliedes 13a korrespondierende konische Einlauföffnung 29b derart ausbildet, dass die miteinander korrespondierenden kegelförmigen Mantelflächen vorzugsweise zueinander äquidistant sind. Der zwischen dem Bodenteil der topfförmigen ersten zylindrischen Ausnehmung 10.1a und dem Führungs- und Verschlusskolben 22 gebildete Raum, der ausgangsseitig in die Einlassöffnung 10.1b ausmündet, ist eingangsseitig mit einem Einlasskanal 10.1g (2) für Spül- und Reinigungsmittel R verbunden. Über den Auslasskanal 29a werden/wird das vorstehend erwähnte Spül- und Reinigungsmittel R und/oder eine bei jedem Schaltvorgang und/oder durch Dichtungsdefekte anfallende Leckflüssigkeit L abgeleitet.
Der zweite obere Schaft 12b ist über eine Lagerhülse 31 (1) im Laternengehäuse 60 mittels einer dritten Führungshülse 61 gelagert. Der drehfeste Formschluss zwischen Schaft 12b und Lagerhülse 31 bewirkt ein erster Verbindungsstift 32. Eine obenseitige Öffnung in der Lagerhülse 31 sowie die die unteren Schäfte 11c und 12c aufnehmenden Öffnungen im Absperrorgan-Gehäuse 10 sind jeweils mittels Verschlussstopfen 21 verschlossen.
Die in den 1, 1a und 2 dargestellte Offenstellung des Hub-Absperrorgans 13 wird durch einen Ausrückmechanismus 38 bis 44 bewirkt (1b, 1c, 2), der aus einem zweiarmigen Ausrückhebel 38 mit seinem Kraftarm 38a, seinem Lastarm 38b und seinem Anschlagteil 38c, einer Rolle 39, einer Achse 40, einem Anschlagstift 41, einer Spannfeder 42 und Sicherungsringen 43, 44 besteht. In dieser Offenstellung besteht eine durchgehende Verbindung von dem Einlasskanal 10.1g über die Einlassöffnung 10.1b, den Leckageraum 10.2, die Auslassöffnung 10.1c bis zum Auslasskanal 29a (2).
Wie 1c in Verbindung mit 6 am besten verdeutlicht, ist ein Lagerbolzen 30b mit einem Kupplungsstück 30 fest verbunden. Das Kupplungsstück 30 stellt einerseits über eine innenseitig angeordnete Verbindungshülse 33 eine formschlüssige, drehfeste Verbindung mit dem Antriebszapfen 52a des Drehantriebs 50 her, wobei ein zweiter und ein dritter Verbindungsstift 34, 35 für den Formschluss sorgen, und es stellt andererseits gleichfalls eine formschlüssige Verbindung mit dem innenseits eingreifenden ersten oberen Schaft 11b her, wobei der Formschluss mittels eines ersten Verbindungsstiftes 32 hergestellt wird (1). Der zweiarmige Ausrückhebel 38 ist in seinem Drehpunkt auf dem Lagerbolzen 30b gelagert und formschlüssig zwischen einem Bund des Lagerbolzens 38b und dem endseitig angeordneten vierten Sicherungsring 44 fixiert. Der gabelförmige Lastarm 38b umfasst endseitig die Rolle 39, die über die beiderseits mittels der dritten Sicherungsringe 43 gesicherten Achse 40 im Lastarm 38b gelagert ist. Der Anschlagstift 41 greift radial in den Lagerbolzen 30b ein und befindet sich mit seinem auskragenden Ende im Eingriffsbereich des Anschlagteils 38c, das sich mit radialem Abstand zum Drehpunkt des Ausrückhebels 38 und parallel zur Achse des Lagerbolzens 30b erstreckt. Zwischen dem Anschlagstift 41 und der Befestigungsstelle des Lagerbolzens 30b an dem Kupplungsstück 30 ist die Spannfeder 42 angeordnet, die als Torsionsfeder arbeitet, den Lagerbolzen 30b umschlingt und mit einem ausrückhebelfernen ersten Spannfederende 42a an dem Kupplungsstück 30 (6) und mit einem zweiten Spannfederende 42b den Lastarm 38b von unten umgreift (1b, 2). Durch diese Anordnung der Spannfeder 42 wird der Lastarm 38b des Ausrückhebels 38 in der Offenstellung A (7) der Dreh-Schließglieder 11a, 12a, in der sich das Hub-Absperrorgan 13 in seiner Schließstellung befindet (3), nach oben gedreht, bis der Anschlagteil 38c an dem Anschlagstift 41 zur Anlage kommt.
Im dargestellten Ausführungsbeispiel der ersten Ausführungsform ist der Lagerbolzen 30b mittelbar mit dem nacheilenden Dreh-Absperrorgan 11 drehfest verbunden, wobei der Charakter der nacheilenden Drehbewegung nachfolgend im Zusammenhang mit den 5 bis 11 noch näher erläutert wird. Wenn die Dreh-Schließglieder 11a, 12a aus ihrer Offenstellung A (7) in ihre Schließstellung Z verschwenkt werden (5), dann greift in der Endphase der Schließbewegung S des nacheilenden Dreh-Absperrorgans 11 der Lastarm 38b des Ausrückhebels 38 an der Antriebsstange 13d an und verschiebt diese axial in eine das Öffnen der Einlass- 10.1b und Auslassöffnung 10.1c sicherstellende Endlage (1c, 2), während der Kraftarm 38a des Ausrückhebels 38 an einem gehäuseseitigen Anschlag 46 in dem Laternengehäuse 60 zur Anlage kommt. Der Anschlag 46 ist vorteilhaft in Form einer mittels einer Kontermutter 47, die sich gleichfalls gehäuseseitig abstützt, festlegbaren Anschlagschraube verstellbar ausgeführt. Dadurch lässt sich die Stellbewegung des Ausrückhebels 38 sehr einfach justieren.
Der optimale Hub des Hub-Absperrorgans 13 wird auf sehr einfache Weise dadurch sichergestellt (2), dass eine wirksame Länge l₁ des Kraftarmes 38a und eine wirksame Länge l₂ des Lastarmes 38b ein Hebelverhältnis l₁/l₂ kleiner 1, bevorzugt etwa ½, bilden. Durch die vorstehend beschriebene Anordnung ist auf relativ einfache Weise sichergestellt, dass die Einlass- 10.1b sowie die Auslassöffnung 10.1c über die von der Drehbewegung des Dreh-Absperrorgans 11 zwangsgesteuerten Schließglieder 13a, 13b bei geschlossenen Dreh-Schließgliedern 11a, 12a zwangsweise geöffnet und bei geöffneten Dreh-Schließgliedern 11a, 12a zwangsweise geschlossen sind, wobei die Einlassöffnung 10.1b über das zweite Hub-Schließglied 13b und die Auslassöffnung 10.1c über das erste Schließglied 13a gesteuert werden.
Zwischen dem Kupplungsstück 30 und der Lagerhülse 31 und somit zwischen den Dreh-Absperrorganen 11, 12 besteht eine Drehmomente übertragende mechanische Verbindung (1, 6, 8), die zwangsweise ist, wobei im Ausführungsbeispiel der ersten Ausführungsform das erste Dreh-Absperrorgan 11 von dem Drehantrieb 50, einer externen Antriebsquelle, angetrieben wird. Aufgrund dieser Antriebssituation wird das erste Dreh-Absperrorgan 11 auch als unabhängiges oder aktives und das zweite Dreh-Absperrorgan 12 auch als abhängiges oder passives Dreh-Absperrorgan bezeichnet. Die Drehmomente übertragende mechanische Verbindung zwischen den beiden Dreh-Absperrorganen 11, 12 ist derart ausgeführt, dass ein mit dem ersten Dreh-Absperrorgan 11 drehfest verbundener einarmiger erster Antriebshebel 30a und ein mit dem zweiten Dreh-Absperrorgan 12 drehfest verbundener einarmiger zweiter Antriebshebel 31a jeweils an seinem von der zugeordneten Drehachse D1, D2 des Dreh-Absperrorgans 11, 12 in radialer Richtung abgewandten Ende über ein starres Verbindungsglied 36 gelenkig miteinander verbunden sind. Das Verbindungsglied 36 ist vorzugsweise paarweise vorgesehen (s. auch 1b), wobei das Paar Verbindungsglieder 36 die Antriebshebel 30a, 31a zwischen sich aufnimmt und jeweils ein Gelenkbolzen 45 zum Einen durch die beiden Verbindungsglieder 36 sowie den ersten Antriebshebel 30a und zum Anderen ebenfalls durch die beiden Verbindungsglieder 36 sowie den zweiten Antriebshebel 31a hindurchgreift und beiderseits durch einen zweiten Sicherungsring 37 formschlüssig festgelegt ist.
Beispielhaft ausgehend von der vollen Offenstellung A des ersten und des zweiten Dreh-Schließgliedes 11a, 12a (7, 8) wird die Schließbewegung S durch eine Drehung des Kupplungsstückes 30 und damit des ersten Dreh-Schließgliedes 11a im Drehsinn D (im Uhrzeigersinn; Drehwinkel ϕ_a des ersten Dreh-Schließgliedes 11a) eingeleitet. Der Mittelpunkt des Gelenks 30a, 36, 45 nimmt dabei eine aus 8 ersichtliche Dreh-Ausgangsstellung a0 des aktiven Dreh-Absperrorgans 11 ein, während eine entsprechende Dreh-Ausgangsstellung des passiven Dreh-Absperrorgans 12 mit b0 gekennzeichnet ist. Nach einem Drehwinkel ϕ_a1 befindet sich der erste Antriebshebel 30a in einer Dreh-Zwischenstellung a1, der eine entsprechende Dreh-Zwischenstellung b1 mit einem Drehwinkel ϕ_b1 zugeordnet ist, wobei ϕ_b1 deutlich größer als ϕ_a1 ist. Drehstellungen a des ersten Dreh-Schließgliedes 11a zwischen der Dreh-Ausgangsstellung a0 (volle Offenstellung A; ϕ_a0 = 0) und einer Dreh-Endstellung a2 (Schließstellung Z; ϕ_a2 = ϕ_a(max)) sind aus 9 ersichtlich, wobei der mit a bezeichnete Verlauf wegen der Abhängigkeit des Drehwinkels ϕ_a (Ordinate) von dem Drehwinkel ϕ_a (Abszisse) geradlinig ist.
Ein mit b bezeichneter Verlauf beschreibt die Drehstellung und damit einen Drehwinkel ϕ_b des zweiten Dreh-Schließgliedes 12a in Abhängigkeit vom Drehwinkel ϕ_a des ersten Dreh-Schließgliedes 11a (9). Es wird deutlich, dass, ausgehend von der vollen Offenstellung A, das zweite Dreh-Schließglied 12a (Verlauf b) dem ersten Dreh-Schließglied 11a (Verlauf a) im Zuge der Schließbewegung S stets vorauseilt, bis für beide Dreh-Schließglieder 11a, 12a die Schließstellung Z mit den Dreh-Endstellungen a2, b2 (ϕ_b2 = ϕ_b(max) = ϕ_a2 = ϕ_a(max)) zeitgleich erreicht ist, wobei sich die Lagerhülse 31 (8) und damit das abhängige Dreh-Absperrorgan 12 im Uhrzeigersinn, d. h. gleichsinnig zum unabhängigen Dreh-Absperrorgan 11 dreht. Es wird weiterhin deutlich, dass, ausgehend von der Schließstellung Z, das zweite Dreh-Schließglied 12a (Verlauf b) zwangsläufig dem ersten Dreh-Schließglied 11a (Verlauf a) im Zuge der Öffnungsbewegung Ö stets nacheilt, bis für beide Dreh-Schließglieder 11a, 12a die volle Offenstellung A zeitgleich erreicht ist (ϕ_a0 = ϕ_b0 = 0).
In der Schließstellung Z (6) ist der Kraftarm 38a des Ausrückhebels 38 an dem gehäuseseitigen Anschlag 46 zur Anlage gekommen, wodurch das Hub-Absperrorgan 13 in seine Offenstellung überführt wurde (s. z. B. 1c, 2).
In der Endphase der Schließbewegung S des jeweiligen Dreh-Schließgliedes 11a, 12a (5, 7) gelangen letztere jeweils erstmalig in einen gerade zu dichten beginnenden Eingriff mit der zugeordneten Dichtungsanordnung 14, 15. Die jeweilige Eingriffsstelle liegt um eine Drehwinkeldifferenz Δφ* vor der jeweiligen Dreh-Endstellung a2 bzw. b2. Aus 9 ist ersichtlich, dass die diesbezügliche Eingriffsstelle u (Drehwinkel ϕ_u) vom vorauseilenden, dem abhängigen Dreh-Schließglied 12a (Verlauf b) erreicht wird, während sich das nacheilende, das unabhängige Dreh-Schließglied 11a noch ein Stück weit von seiner Eingriffsstelle v (Drehwinkel ϕ_v = ϕ_u), nämlich in der Drehstellung w (Drehwinkel ϕ_w) befindet (Verlauf a). Wenn das nacheilende Dreh-Schließglied 11a seine Eingriffsstelle v schließlich erreicht hat, befindet sich das voreilende Dreh-Schließglied 12a in ei ner Drehstellung x (Drehwinkel ϕ_x), d. h. bereits nahezu in seiner Dreh-Endstellung b2, der Schließstellung Z. Damit ist anschaulich gezeigt, dass die beim Einfahren in die Dichtungsanordnung 14, 15 auftretenden Drehmomentspitzen mit Blick auf eine Entlastung des Drehantriebes 50 wirksam zeitlich versetzt sind.
Im Idealfall beträgt der Drehwinkel des Dreh-Absperrorgans 11a, 12a zwischen der jeweiligen Schließ- Z und der Offenstellung A annähernd maximal 90 Grad. Wird dieser maximale Drehwinkel bei Dreh-Absperrventilen der erfindungsgemäßen Art nicht erreicht, dann geht die fehlende Drehwinkeldifferenz, wie dies 7 verdeutlicht, in jedem Falle zu Lasten der Offenstellung A, wodurch der Strömungswiderstand bei Ventilen größerer Nennweite praktisch vernachlässigbar erhöht ist. Dass eine weiter geöffnete Offenstellung A nicht möglich ist, wird aus 8 ersichtlich, da sich der erste Antriebshebel 30a aus der dort gekennzeichneten Offenstellung A nicht weiter entgegen dem Uhrzeigersinn verdrehen lässt.
Bei Ventilen kleinerer Nennweite wirkt sich eine unvollständige Offenstellung A merklicher auf den Strömungswiderstand aus. Will man diesbezügliche Druckverluste durch unvollständige Offenstellung A vermeiden, dann schlägt die Erfindung eine zweite Ausführungsform vor, die dadurch gekennzeichnet ist, dass die Dreh-Absperrorgane 11, 12 gegensinnig (s. Drehsinn D) angetrieben sind (11 und 12). Während 10 die Stellung der Drehmomente übertragenden mechanischen Verbindungsmittel 30a, 36, 31a für die Schließstellung Z der Dreh-Schließglieder 11a, 12a zeigt, ist in 11 die Stellung dieser Verbindungsmittel 30a, 36, 31a für die Offenstellung A der Dreh-Schließglieder 11a, 12a dargestellt. Aus einem Vergleich dieser beiden 10, 11 ist ersichtlich, dass zwischen der jeweiligen Schließstellung Z und der Offenstellung A der Antriebshebel 30a, 30b jeweils ein maximaler Drehwinkel von 90 Grad gebildet wird. Auch bei der zweiten Ausführungsform eilt das passive Dreh-Absperrorgan 12, ausgehend von der Offenstellung A, dem aktiven Dreh-Absperrorgan voraus; die Unterschiede der Schaltverläufe für die erste und die zweite Ausführungsform sind quantitativer, nicht aber qualitativer Art.
Aus dem oben Genannten wird verständlich, dass verschiedene Modifikationen und Varianten des Dreh-Absperrventils realisiert werden können, ohne vom Geist und dem neuen Konzept der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Dies ist so zu verstehen, dass keine Beschränkung auf eine der zwei speziellen Ausführungsformen beabsichtigt ist, welche hier illustriert worden sind. Die Offenbarung soll alle solchen Abwandlungen umfassen, die sich innerhalb des von den Ansprüchen beanspruchten Schutzbereichs befinden.

1: Dreh-Absperrventil
2: Rohrleitung
2.1: erster Anschweißflansch
2.2: zweiter Anschweißflansch
10: Absperrorgan-Gehäuse
10.1: mittleres Gehäuseteil
10.1a: erste zylindrische Ausnehmung
10.1b: Einlassöffnung
10.1c: Auslassöffnung
10.1d: zylindrische Sitzfläche
10.1e: Sitzfläche
10.1f: zweite zylindrische Ausnehmung
10.1g: Einlasskanal (für Spül- und Reinigungsmittel R)
10.2: Leckageraum
10.3: endseitiges erstes Gehäuseteil
10.4: endseitiges zweites Gehäuseteil
11: erstes Dreh-Absperrorgan
11a: scheibenförmiges erstes Dreh-Schließglied
11b: erster oberer Schaft (des ersten Dreh-Schließgliedes)
11c: erster unterer Schaft (des ersten Dreh-Schließgliedes)
12: zweites Dreh-Absperrorgan
12a: scheibenförmiges zweites Dreh-Schließglied
12b: zweiter oberer Schaft (des zweiten Dreh-Schließgliedes)
12c: zweiter unterer Schaft (des zweiten Dreh-Schließgliedes
13*: Absperrorgan (als Hub- oder Dreh-Absperrorgan)
13a*: erstes Schließglied
13b*: zweites Schließglied
13: Hub-Absperrorgan
13a: (unteres) erstes Hub-Schließglied
13b: (oberes) zweites Hub-Schließglied
13c: Verbindungsstange
13d: Antriebsstange
14: erste Dichtungsanordnung
15: zweite Dichtungsanordnung
16: Gehäusedichtung
17: Verbindungsschraube
18: Flanschschraube
19: (obere) erste Führungshülse
20: (untere) zweite Führungshülse
21: Verschlussstopfen
22–26
22: Führungs- und Verschlusskolben
23: Feder
24: erster Sicherungsring
25: Kolbendichtung
26: Stangendichtung
27: erste Sitzdichtung
28: zweite Sitzdichtung
29: Auslassstutzen
29a: Auslasskanal (für Spül- und Reinigungsmittel R und/oder Leckflüssigkeit L)
29b: konische Einlauföffnung
30: Kupplungsstück
30a: erster Antriebshebel
30b: Lagerbolzen
31: Lagerhülse
31a: zweiter Antriebshebel
32: erster Verbindungsstift
33: Verbindungshülse
34: zweiter Verbindungsstift
35: dritter Verbindungsstift
36: Verbindungsglied
37: zweiter Sicherungsring
38–44
38: zweiarmiger Ausrückhebel
38a: Kraftarm
38b: Lastarm
38c: Anschlagteil
39: Rolle
40: Achse
41: Anschlagstift
42: Spannfeder
42a: erstes Spannfederende
42b: zweites Spannfederende
43: dritter Sicherungsring
44: vierter Sicherungsring
45: Gelenkbolzen
46: gehäuseseitiger Anschlag (Anschlagschraube)
47: Kontermutter
48: Stutzendichtung
50–55
50: externe Antriebsquelle (von Hand, elektrisch, hydraulisch oder pneumatisch betätigter Drehantrieb)
51: Hubkolben
51a: wendelförmige Nut
51b: Führungshülse
52: Drehwelle
52a: Antriebszapfen
53: Drehzapfen
54: Führungsstange
55: Antriebsfeder
60: Laternengehäuse
61: dritte Führungshülse
A: (volle) Offenstellung (des ersten und des zweiten Dreh-Schließgliedes)
D: Drehsinn (der Dreh-Absperrorgane)
D1: erste Drehachse
D2: zweite Drehachse
L: Leckflüssigkeit
M: Längsachse des Absperrorgan-Gehäuses
S: Schließbewegung (des ersten und des zweiten Dreh-Schließgliedes)
Ö: Öffnungsbewegung (des ersten und des zweiten Dreh-Schließgliedes)
R: Spül- und Reinigungsmittel
T1: erste Trennfuge
T2: zweite Trennfuge
Z: Schließstellung (des ersten und des zweiten Drehschließgliedes)
a: Drehstellung des ersten Dreh-Schließgliedes
a0: Dreh-Ausgangsstellung (volle Offenstellung) des ersten Dreh-Schließgliedes – (aktives Dreh-Absperrorgan 11)
a1: Dreh-Zwischenstellung nach Drehwinkel ϕ_a1 = (z. B. 10 Grad)
a2: Dreh-Endstellung (Schließstellung)
b: Drehstellung des zweiten Dreh-Schließgliedes
b0: Dreh-Ausgangsstellung (volle Offenstellung) des zweiten Dreh-Schließgliedes – (passives Dreh-Absperrorgan 12)
b1: Dreh-Zwischenstellung nach Drehwinkel ϕ_b1 (resultierend aus ϕ_a1)
b2: Dreh-Endstellung (Schließstellung)
d: Nenndurchmesser der Rohrleitung 2 und des Absperrorgan-Gehäuses 10 wirksame Länge des Kraftarmes
l₂: wirksame Länge des Lastarmes
u: Eingriffsstelle des zweiten Dreh-Schließgliedes in die zweite Dichtungsanordnung
v: Eingriffsstelle des ersten Dreh-Schließgliedes in die erste Dichtungsanordnung
w: Drehstellung des ersten Dreh-Schließgliedes an der Eingriffsstelle u
x: Drehstellung des zweiten Dreh-Schließgliedes an der Eingriffsstelle v
ϕ_a: Drehwinkel des ersten Dreh-Schließgliedes
ϕ_a1: Drehwinkel zur Zwischenstellung a1
ϕ_a2 = ϕ_a(max): Drehwinkel zur Endstellung (Schließstellung)
ϕ_b: Drehwinkel des zweiten Dreh-Schließgliedes
ϕ_b1: Drehwinkel zur Zwischenstellung b1
ϕ_b2 = ϕ_b(max): Drehwinkel zur Endstellung (Schließstellung)
ϕ_u: Drehwinkel zur Eingriffsstelle u
ϕ_v: Drehwinkel zur Eingriffsstelle v
ϕ_w: Drehwinkel zur Eingriffsstelle w
ϕ_x: Drehwinkel zur Eingriffsstelle x
Δφ*: Drehwinkeldifferenz zwischen Eingriffsteile u und Endstellung b2 oder Eingriffsstelle v und Endstellung a2

Claims

Dreh-Absperrventil mit Leckagesicherung, insbesondere zur sicheren Trennung von feindlichen Flüssigkeiten, insbesondere für die Nahrungsmittel- und Getränkeindustrie, mit zwei Dreh-Absperrorganen (11, 12), die jeweils ein scheibenförmiges Dreh-Schließglied (11a, 12a) aufweisen, wobei die Dreh-Schließglieder (11a, 12a) in ihrer jeweiligen Schließstellung (Z) in zwei zueinander im Wesentlichen parallelen Ebenen quer zur Längsachse (M) eines Absperrorgan-Gehäuses (10) orientiert sind, dabei jeweils mittels einer Abdichtungsstelle in ihrem Umfangsbereich gegenüber dem Absperrorgan-Gehäuse (10) abdichten und zwischen sich einen Leckageraum (10.2) begrenzen, der eine Einlass- (10.1b) und Auslassöffnung (10.1c) aufweist, wobei das jeweilige Dreh-Schließglied (11a, 12a) durch eine Drehbewegung in seine Offenstellung (A) in eine Ebene quer zu seiner Lage in der Schließstellung (Z) überführt wird, und wobei das eine, unabhängige Dreh-Absperrorgan (11, 12) von einer externen Antriebsquelle (50) angetrieben ist und das andere, das abhängige Dreh-Absperrorgan (12, 11) zum Zwecke seiner Betätigung mit dem von der Antriebsquelle betätigten Dreh-Absperrorgan (11, 12) über Drehmomente übertragende mechanische Mittel zwangsweise verbunden ist und Einlass- (10.1b) sowie Auslassöffnung (10.1c) über von der Drehbewegung der Dreh-Absperrorgane (11, 12) zwangsgesteuerte Schließglieder (13a*, 13b*; 13a, 13b) bei geschlossenen Dreh-Schließgliedern (11a, 12a) zwangsweise geöffnet und bei geöffneten Dreh-Schließgliedern (11a, 12a) zwangsweise geschlossen sind, dadurch gekennzeichnet, • dass die jeweilige Offen- (A) und Schließstellung (Z) für beide Dreh-Absperrorgane (11, 12) zeitgleich erreicht ist, • dass zwischen Offen- (A) und Schließstellung (Z) das abhängige Dreh-Absperrorgan (12, 11) gegenüber dem unabhängigen Dreh-Absperrorgan (11, 12) vor- oder nacheilt, und • dass das nacheilende Dreh-Absperrorgan (11 oder 12) die Einlassöffnung (10.1b) über das zweite Schließglied (13b*; 13b) und die Auslassöffnung (10.1c) über das erste Schließglied (13a*; 13a) steuert.
Dreh-Absperrventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehmomente übertragende mechanische Verbindung zwischen den beiden Dreh-Absperrorganen (11, 12) derart ausgeführt ist, dass ein mit dem ersten Dreh-Absperrorgan (11) drehfest verbundener einarmiger erster Antriebshebel (30a) und ein mit dem zweiten Dreh-Absperrorgan (12) drehfest verbundener einarmiger zweiter Antriebshebel (31a) jeweils an seinem von der zugeordneten Drehachse des Dreh-Absperrorgans (11, 12) in radialer Richtung abgewandten Ende über ein starres Verbindungsglied (36) gelenkig miteinander verbunden sind.
Dreh-Absperrventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Dreh-Absperrorgane (11, 12) gleichsinnig angetrieben sind.
Dreh-Absperrventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Dreh-Absperrorgane (11, 12) gegensinnig angetrieben sind.
Dreh-Absperrventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Dreh-Schließglied (11a, 12a) jeweils einen Schaft (11b, 11c; 12b, 12c) an seinen entgegengesetzten Enden aufweist und die Schäfte (11b, 11c; 12b, 12c) eng in Öffnungen des Absperrorgan-Gehäuses (10) aufgenommen sind, die Dreh-Schließglieder (11a, 12a) in der jeweiligen Schließstellung (Z) in ihrem Umfangsbereich gegenüber einer jedem Dreh-Schließglied (11a, 12a) zugeordneten gehäuseseitigen Dichtungsanordnung (14, 15) abdichten und die Dichtungsanordnung (14, 15) jeden der Schäfte (11b, 11c; 12b, 12c) umgibt.
Dreh-Absperrventil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass beide Schließglieder jeweils als Hub-Schließglieder (13a, 13b) ausgebildet sind.
Dreh-Absperrventil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass beide Hub-Schließglieder (13a, 13b) als Sitzteller ausgebildet sind.
Dreh-Absperrventil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass beide Hub-Schließglieder (13a, 13b) als Schieberkolben ausgebildet sind.
Dreh-Absperrventil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Hub-Schließglied (13a) als Schieberkolben und das zweite Hub-Schließglied (13b) als Sitzteller ausgebildet sind.
Dreh-Absperrventil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Hub-Schließglied (13a) als Sitzteller und das zweite Hub-Schließglied (13b) als Schieberkolben ausgebildet sind.
Dreh-Absperrventil nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Hübe der Hub-Schließglieder (13a, 13b) gleichsinnig orientiert sind.
Dreh-Absperrventil nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der jeweilige Öffnungshub des Hub-Schließgliedes (13a, 13b) schwerkraftseitig orientiert ist.
Dreh-Absperrventil nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Hub-Schließglieder (13a, 13b) über eine Verbindungsstange (13c) fest miteinander verbunden sind und ein einstückiges Hub-Absperrorgan (13) bilden.
Dreh-Absperrventil nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass, bezogen auf eine waagerechte Einbaulauge der Längsachse (M) des Absperrorgan-Gehäuses (10), das erste Schließglied (13a*; 13a) unterhalb des zweiten Hub-Schließgliedes (13b*; 13b) angeordnet ist.
Dreh-Absperrventil nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Verbindungsstange (13c) über das zweite Hub-Schließglied (13b) hinaus in eine Antriebsstange (13d) verlängert, und dass letztere mittelbar über das nacheilende Dreh-Absperrorgan (11, 12) gegen die rückstellende Kraft einer Feder (23) axial verschieblich ist.
Dreh-Absperrventil nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Verbindungsstange (13c) über das erste Hub-Schließglied (13a) hinaus in eine Antriebsstange (13d) verlängert, und dass letztere mittelbar über das nacheilende Dreh-Absperrorgan (11, 12) gegen die rückstellende Kraft einer Feder (23) axial verschieblich ist.
Dreh-Absperrventil nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass ein zweiarmiger Ausrückhebel (38) vorgesehen ist, der in seinem Drehpunkt auf einem Lagerbolzen (30b) gelagert ist, dass der Lagerbolzen (30b) mittelbar oder unmittelbar mit dem nacheilenden Dreh-Absperrorgan (11, 12) drehfest verbunden ist, und dass in der Endphase der Schließbewegung des nacheilenden Dreh-Absperrorgans (11, 12) ein Lastarm (38b) des Ausrück hebels (38) an der Antriebsstange (13d) angreift und diese in eine das Öffnen der Einlass- (10.1b) und Auslassöffnung (10.1c) sicherstellende Endlage axial verschiebt, während ein Kraftarm (38a) des Ausrückhebels (38) an einem gehäuseseitigen Anschlag (46) zur Anlage kommt.
Dreh-Absperrventil nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlag (46) in Form einer mittels einer Kontermutter (47), die sich gleichfalls gehäuseseitig abstützt, festlegbaren Anschlagschraube verstellbar ausgeführt ist.
Dreh-Absperrventil nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Lastarm (38b) endseitig in einer Rolle (39) endet.
Dreh-Absperrventil nach einem der Ansprüche 17 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass eine wirksame Länge (l₁) des Kraftarmes (38a) und eine wirksame Länge (l₂) des Lastarmes (38b) ein Hebelverhältnis (l₁/l₂) kleiner 1, bevorzugt etwa ½, bilden.