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Die Erfindung betrifft eine Klappendichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und ein Scheibenventil mit der erfindungsgemäßen Klappendichtung.
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In Produktionsanlagen für Lebensmittel, beispielsweise Getränke aber auch Molkereiprodukten wie Joghurt oder Quark, oder pharmazeutische Produkte sind Klappendichtungen von Scheibenventilen vielfältigen Wechselbelastungen durch Temperaturschwankungen und Reinigungsmedien ausgesetzt. Zusätzliche Belastungen entstehen durch hohe Fließgeschwindigkeiten in den Produktleitungen und insbesondere durch Druckspitzen von Druckschlägen. Beispielsweise besteht bei höheren Fließgeschwindigkeiten die Gefahr, dass Klappendichtungen beim Öffnen oder Schließen der Ventile aus ihrem Dichtungssitz herausgezogen werden. Ebenso kann die Reibungsbelastung beim Öffnen und Schließen des Ventils dazu führen, dass die Klappendichtung von dem Produkt hinterwandert wird mit der Folge einer Leckage am Dichtungssitz.
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Aufgrund der Anforderungen an die Lebensmittelverträglichkeit, die Beständigkeit gegen Reinigungsmedien und die Anwendung bei erhitzten Produkten, beispielsweise bei Produkttemperaturen von 120°C oder Sterilisationstemperaturen von 150°C, ist die Auswahl geeigneter Materialien stark eingeschränkt. In Produktionsanlagen für thermisch behandelte Produkte, beispielsweise in Kurzzeiterhitzungsanlagen, wird als Dichtungsmaterial für die Klappendichtungen üblicherweise Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk (EPDM), aber auch beispielsweise hydrierter Acrylnitrilbutadien-Kautschuk (HNBR), Fluor-Kautschuk, Fluorkarbon-Kautschuk (FKM) oder Silikon-Kautschuk (VMQ) verwendet.
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Versuche, die Widerstandsfähigkeit von Klappendichtungen der unterschiedlichen Werkstoffe gegen ein Herausziehen aus dem Dichtungssitz oder ein Hinterwandern der Dichtung durch eine spezielle Profilierung des Dichtungsquerschnitts zu erhöhen, brachten bisher nicht den gewünschten Erfolg. Insbesondere konnte nicht vermieden werden, dass Klappendichtungen beim Öffnen des Scheibenventils zumindest teilweise aus dem Dichtungssitz gezogen wurden und beim nachfolgenden Schließen teilweise abgeschert wurden, so dass Dichtungsreste in das Produkt gelangten und das Scheibeventil undicht wurde.
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Es besteht daher Bedarf für eine Klappendichtung, bei der ein Hinterwandern und insbesondere ein Herausziehen aus dem Dichtungssitz sicher vermieden werden. Ebenso wäre es wünschenswert, wenn herkömmliche Klappendichtungen durch eine in dieser Hinsicht verbesserte Klappendichtung ersetzt werden könnten, ohne Veränderungen am übrigen Schreibenventil, insbesondere dem Dichtungssitz, vornehmen zu müssen.
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Die gestellte Aufgabe wird gelöst mit einer Klappendichtung für ein Scheibenventil, bei der mindestens ein Versteifungsmittel zur Versteifung eines äußeren Halteabschnitts der Klappendichtung vorgesehen ist. Der äußere Halteabschnitt ist hierbei für den Eingriff in einen an dem Scheibenventil vorgesehenen Dichtungssitz ausgebildet. Dadurch ist es möglich, die Haltekraft in dem Halteabschnitt unabhängig von der Dichtwirkung des Dichtungsabschnitts zu erhöhen.
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Vorzugsweise ist das Versteifungsmittel im Bereich des äußeren Halteabschnitts ausgebildet ist, um einer Verformung des äußeren Halteabschnitts in einer radialen Richtung beim Angreifen einer Zugkraft an dem produktberührten Dichtungsabschnitt entgegen zu wirken. Derartige Zugkräfte treten beim Öffnen und Schließen des Ventils durch den Andruck des Klappentellers an dem produktberührten Dichtungsabschnitt auf und/oder durch das Einwirken des strömenden Produkts. Die Zugkraft kann eine Kraftkomponente in axialer Richtung und eine Kraftkomponente in radialer Richtung, zum Produktkanal hin, aufweisen. Folglich wird vermieden, dass sich die Klappendichtung beim Öffnen oder Schließen des Scheibenventils teilweise von dem Dichtungssitz ablösen kann. Unter dem Bereich des äußeren Halteabschnitts ist ein Bereich zu verstehen, der bei geschlossenem Klappenventil vom Klappenteller nicht oder nur in einem vernachlässigbarem Ausmaß elastisch verformt wird, so dass er zur produktseitigen Abdichtung zwischen Klappendichtung und Klappenteller keinen substantiellen Beitrag leistet.
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Bei einer besonders günstigen Ausgestaltung hat das Versteifungsmittel einen größeren Elastizitätsmodul als der produktberührte Dichtungsabschnitt. Somit kann die Widerstandskraft der Klappendichtung gegen ein Herausziehen aus dem Dichtungssitz erhöht werden, ohne die Betätigungskräfte beim Öffnen oder Schließen des Scheibenventils durch eine gleichzeitige Versteifung des produktberührten Dichtungsabschnitts in unerwünschtem Ausmaß zu erhöhen.
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Vorzugsweise hat das Versteifungsmittel eine größere axiale Abmessung als der produktberührte Dichtungsabschnitt. Dadurch kann das Versteifungsmittel in ein Schwalbenschwanzprofil oder dergleichen des Dichtungssitzes eingreifen, wobei das Profil des Dichtungssitzes dann als Verriegelung für den äußeren Halteabschnitt wirkt, so dass die Klappendichtung bei montiertem Ventil nicht aus dem Dichtungssitz heraus gezogen werden kann.
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Bei einer besonders günstigen Ausgestaltung umfasst das Versteifungsmittel mindestens einen im Wesentlichen axial ausgerichteten Stift. Der Stift kann beispielsweise aus einem Metall oder einem nicht elastisch verformbaren Kunststoff bestehen. Ein derartiger Stift lässt sich auf einfache Weise in eine ansonsten elastische Klappendichtung integrieren, beispielsweise durch Einschieben oder Einvulkanisieren in das elastische Dichtungsmaterial. Der Stift könnte beispielsweise einen runden Querschnitt haben. Damit lässt sich eine besonders wirtschaftliche Lösung realisieren.
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Vorzugsweise sind zwischen den Wellendurchführungen wenigstens zwei Stifte innerhalb eines umfänglichen Winkelsegments vorgesehen, das mit der Mittelachse der Wellendurchführungen einen Winkel von 60° bis 120° einschließt. Dadurch kann ein im Wesentlichen orthogonal zur Wellendurchführung orientierter Bereich der Klappendichtung, in dem besonders hohe Kräfte beim Öffnen und Schließen des Ventils auftreten, gezielt und auf einfache Weise stabilisiert werden, um ein Ablösen und/oder Verschieben der Klappendichtung im Dichtungssitz zu vermeiden.
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Bei einer besonders günstigen Ausgestaltung ist zwischen den Wellendurchführungen wenigstens ein Stift unter einem umfänglichen Winkel von 90° zur Mittelachse der Wellendurchführungen angeordnet. Auf diese Weise lässt sich zu beiden Seiten der Wellendurchführungen mit jeweils nur einem Stift der besonders beanspruchte, mittig zwischen den Wellendurchführungen liegende Bereich des produktberührten Dichtungsabschnitts stabilisieren. Insbesondere kann vermieden werden, dass dieser Bereich beim Öffnen oder Schließen des Ventils aus dem Dichtungssitz gezogen wird.
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Bei einer weiteren Ausführungsform umfasst das Versteifungsmittel umfänglich ausgerichtete und zwischen den Wellendurchführungen angeordnete Drahtringsegmente. Diese lassen sich Platz sparend in die Klappendichtung integrieren, beispielsweise durch Einvulkanisieren oder Spritzgießen, und ermöglichen eine gleichmäßige Stabilisierung der Klappendichtung über einen großen seitlichen Umfangsbereich der Klappendichtung. Diese Ausführungsform ermöglicht zudem eine in axial besonders Platz sparende Bauform. Unter „umfänglich ausgerichtet” ist ein ringförmiger Verlauf in einer Querschnittsdarstellung zu verstehen.
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Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfasst das Versteifungsmittel mindestens einen umfänglich umlaufenden Drahtring. Dies ermöglicht eine umfänglich gleichmäßige Stabilisierung der Klappendichtung. Der Drahtring könnte beispielsweise ein rechteckiges Querschnittsprofil aufweisen, wobei insbesondere ein Drahtring mit einer geringeren axialen Abmessung als der Differenz zwischen dem Außenradius und dem Innenradius des Drahtrings von Vorteil ist. Es wäre aber auch ein Drahtring mit rundem Querschnitt denkbar.
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Vorzugsweise umfasst das Versteifungsmittel zwei umfänglich umlaufende Drahtringe, wobei die Wellendurchführungen in axialer Richtung zwischen den Drahtringen angeordnet sind. Dadurch lässt sich eine umfängliche Spannungsverteilung in den Drahtringen realisieren, und die beim Öffnen oder Schließen der Dichtung auf den produktberührten Dichtungsabschnitt einwirkenden Kräfte effektiv und gleichmäßig an den Dichtungssitz ableiten. Die Drahtringe könnten beispielsweise ein rechteckiges Querschnittsprofil aufweisen, wobei insbesondere Drahtringe mit einer geringeren axialen Abmessung als der Differenz zwischen dem Außenradius und dem Innenradius des jeweiligen Drahtrings von Vorteil ist. Es wäre aber auch möglich, die Drahtringe mit einem runden Querschnitt auszuführen.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform umfasst der äußere Halteabschnitt einen äußeren Dichtungsabschnitt, der zwischen äußeren Entlastungsnuten und dem produktberührten Dichtungsabschnitt entgegengesetzt vorgesehen ist, wobei das Versteifungsmittel versteifende Stegwände umfasst, die zwischen dem äußeren Dichtungsabschnitt und den Entlastungsnuten ausgebildet sind. Dadurch lassen sich der Bereich des produktberührten Dichtungsabschnitts und der Bereich der Entlastungsnuten mit dem Versteifungsmittel gleichzeitig stabilisieren. Dies ermöglicht eine besonders platzsparende Bauform der Klappendichtung.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform umfasst der äußere Halteabschnitt einen äußeren Dichtungsabschnitt, der zwischen äußeren Entlastungsnuten und dem produktberührten Dichtungsabschnitt entgegen gesetzt vorgesehen ist, und wobei das Versteifungsmittel als Dichtfläche des äußeren Dichtungsabschnitts ausgebildet ist oder in den äußeren Dichtungsabschnitt eingebettet ist. Dadurch kann die stabilisierende Wirkung des Versteifungsmittels in einem von dem produktberührten Dichtungsabschnitt weit entfernten Dichtungsabschnitt erzielt werden und somit die Dichtwirkung des produktberührten Dichtungsabschnitts besonders gezielt und unabhängig von der stabilisierenden Wirkung des Versteifungsmittels ausgelegt werden.
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Vorzugsweise ist der produktberührte Dichtungsabschnitt der Klappendichtung aus Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk hergestellt. Dieses Material hat gleichzeitig bezüglich der Lebensmittelverträglichkeit, der Beständigkeit gegen Reinigungsmittel und der Standfestigkeit bei Temperaturschwankungen besonders gleichmäßig gute Eigenschaften. Insbesondere eignet sich dieses Material für besonders hohe Produkttemperaturen, beispielsweise in thermischen Produktbehandlungsanlagen. Alternativ könnten aber auch andere elastische Materialien verwendet werden, wie beispielsweise Fluor-Kautschuk, Fluorkarbon-Kautschuk, hydrierter Acrylnitrilbutadien-Kautschuk oder Silikon-Kautschuk. Auch die Verwendung von Nitril-Butadien-Kautschuk ist möglich. Vorzugsweise ist die Klappendichtung mit Ausnahme des Versteifungsmittels aus einem einheitlichen elastischen Material hergestellt. Dies ist jedoch nicht zwingend notwendig. Der produktberührte Dichtungsabschnitt könnte auch eine Reibung mindernde Oberflächenbeschichtung umfassen.
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Vorzugsweise ist die Klappendichtung für Produkttemperaturen oder CIP-Medien-Temperaturen von wenigstens 120°C geeignet, bis hin zu wenigstens 160°C bei Sterilisationsschritten. Dies ermöglicht einen flexiblen Einsatz der Klappendichtung im Bereich der Lebensmittelherstellung, insbesondere der Getränkeherstellung, und bei der Herstellung von pharmazeutischen Produkten, die jeweils einer Temperaturbehandlung, beispielsweise einer Pasteurisierung oder Sterilisation, unterzogen werden. Gleichermaßen wird eine effektive Reinigung durch Cleaning In Place (CIP) ermöglicht.
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Die gestellte Aufgabe wird ferner gelöst mit einem Scheibenventil, das die erfindungsgemäße Klappendichtung umfasst. Derartige Scheibenventile können flexibel im Bereich der Getränkeherstellung und der Herstellung pharmazeutischer Produkte eingesetzt werden und weisen eine im Vergleich zum Stand der Technik erhöhte Standfestigkeit und ein verringertes Risiko von Leckagen auf. Das Scheibenventil kann einen Dichtungssitz für die Klappendichtung umfassen, in dem wenigstens eine Ausnehmung zur Stiftaufnahme vorgesehen ist. Bei einem solchen Scheibenventil lässt sich die Klappendichtung mit einem Stift besonders zuverlässig in dem Dichtungssitz verankern. Die Ausnehmung kann beispielsweise in Form einer Bohrung ausgebildet sein, die sich besonders einfach im Dichtungssitz herstellen lässt, insbesondere auch im Zuge einer Nachrüstung an bereits montierten Scheibenventilen.
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Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt. Es zeigen:
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1 einen schematischen Teilschnitt durch ein Scheibenventil mit einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Klappendichtung in der Draufsicht;
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2 einen schematischen Querschnitt durch die Klappendichtung der ersten Ausführungsform;
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3 einen schematischen Teilschnitt durch ein Scheibenventil mit einer zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Klappendichtung in der Draufsicht;
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4 einen schematischen Querschnitt durch die Klappendichtung der zweiten Ausführungsform;
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5 einen schematischen Teilschnitt durch ein Scheibenventil mit einer dritten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Klappendichtung in der Draufsicht; und
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6 einen schematischen Querschnitt durch die Klappendichtung der dritten Ausführungsform.
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Wie die 1 und 2 verdeutlichen, umfasst die erfindungsgemäße Klappendichtung 1 einen produktberührten, inneren Dichtungsabschnitt 3 und einen äußeren Halteabschnitt 5, der in dem in 1 gezeigten eingebauten Zustand der Klappendichtung 1 mit einem an einem Scheibenventil 7 vorgesehenen Dichtungssitz 9 formschlüssig in Eingriff ist. Wie der 1 ferner zu entnehmen ist, ist der Dichtungssitz 9 vorzugsweise als Schwalbenschwanzeinstich oder dergleichen ausgeführt. Das heißt, das Profil des Dichtungssitzes 9 hat in axialer Richtung A in einem Bereich des produktberührten Dichtungsabschnitts 3 eine kleinere Abmessung A1 (Länge des produktberührten Dichtungsabschnitts 3) als eine maximale Abmessung A2 (maximale Länge) im Bereich des äußeren Halteabschnitts 5. Anders gesagt, verjüngt sich die Klappendichtung 1 zumindest abschnittsweise in radialer Richtung R, zum Produktkanal 11 des Scheibenventils 7 hin. Angedeutet sind ferner Spannung verteilende Entlastungsnuten 6 der Klappendichtung 1 am äußeren Umfang des Halteabschnitts 5.
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In 1 ist ferner ein Klappenteller 13 angedeutet, der um eine Schaltwelle 15 drehbar ist, um das Scheibenventil 7 durch Drehen der Schaltwelle 15 zwischen einer in 1 durchgezogen gezeichneten geschlossenen Stellung und einer gestrichelt gezeichneten geöffneten Stellung zu verstellen. Wie der 2 zu entnehmen ist, sind in der Klappendichtung 1 zwei Wellendurchführungen 17 für die Schaltwelle 15 ausgebildet. Die Funktionsweise der Klappendichtung 1 im Bereich der Wellendurchführungen 17 und die Betätigung des Scheibenventils 7 mit der Schaltwelle 15 sind aus dem Stand der Technik bekannt und daher nicht näher erläutert.
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In der 1 ist eine Zugkraft F angedeutet, die an dem produktberührten Dichtungsabschnitt 3 angreift und beispielsweise durch die Einwirkung des Klappentellers 13 und/oder des vorbeiströmenden Produkts verursacht wird. Beispielsweise wird der produktberührte Dichtungsabschnitt 3 im geschlossenen Zustand von dem Klappenteller 13 elastisch verformt, so dass Zugkraftkomponenten beispielsweise durch Reibung an dem produktberührten Dichtungsabschnitt 3 entstehen.
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Um derartigen Zugkräften F entgegen zu wirken, umfasst die Klappendichtung 1 Versteifungsmittel 19a und/oder 19b in Form axial ausgerichteter Stifte. Bezogen auf die Mittelachse 17' durch die Wellendurchführungen 17 können die Stifte 19a in einer ersten Variante beispielsweise unter einem Winkel φ von 90°, also jeweils mittig zwischen den Wellendurchführungen 17, angeordnet sein. In einer zweiten Variante, die ebenfalls in 2 angedeutet ist, könnten mehrere Stifte 19b bezogen auf die Mittelachse 17' unter einem Winkel φ von vorzugsweise 60 bis 120° angeordnet sein. Derartige Varianten ließen sich beliebig kombinieren.
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Vorzugsweise sind die Stifte 19a, 19b jedoch achsensymmetrisch zur Mittelachse 17' angeordnet, wie in 2 im Querschnitt dargestellt. Dadurch können vor allem die im Wesentlichen orthogonal zur Mittelachse 17', also unter einem Winkel φ von etwa 90° liegenden seitlichen Bereiche des produktberührten Dichtungsabschnitts 3 bei einem Öffnen oder Schließen des Ventils 7 sowohl in axialer Richtung A als auch in radialer Richtung R stabilisiert werden. Dadurch erhöht sich die Widerstandskraft der Klappendichtung 1 gegen ein Herausziehen aus dem Dichtungssitz 9. Ferner wird ein Hinterwandern der Klappendichtung 1 mit flüssigem Produkt vermieden.
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Wie 1 verdeutlicht, sind die Stifte 19a, 19b vorzugsweise länger als die axiale Abmessung (Länge) A1 des produktberührten Dichtungsabschnitts 3, die näherungsweise mit der lichten Weite des Dichtungssitzes 9 im Bereich des produktberührten Dichtungsabschnitts 3 gleich gesetzt werden kann. 1 verdeutlicht, dass sich die Stifte 19a, 19b beim Einwirken einer Kraftkomponente in radialer Richtung R in dem Dichtungssitz 9 verkeilen würden, so dass ein übermäßiges oder vollständiges Herausziehen der Klappendichtung 1 aus dem Dichtungssitz 9 zuverlässig verhindert werden kann. Die Stifte können insbesondere so ausgebildet sein, dass eine in radialer Richtung R wirkende Kraft die Klappendichtung 1 nur soweit aus dem Dichtungssitz 9 ziehen kann, dass der produktberührte Dichtungsabschnitt 3 bei einem nachfolgenden Schließen des Klappenventils 7 nicht von dem Klappenteller 13 abgeschert werden kann. Eine derartige radiale Stabilisierung ist generell auch mit den nachfolgend beschriebenen Ausführungsformen und mit geeigneten Kombinationen der beschrieben Ausführungsformen möglich und erwünscht.
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Als zusätzliche Fixierungsmöglichkeit ist in 1 eine gestrichelt gezeichnete Ausnehmung 9a in dem Dichtungssitz 9 angedeutet, in die die Stifte 19a, 19b formschlüssig eingreifen könnten. Es versteht sich von selbst, dass die hier nur schematisch angedeutete Ausnehmung 9a an beiden Stirnflächen der Stifte 19a, 19b ausgebildet sein könnte. Besonders einfach zu realisieren wären hierbei Ausnehmungen 9a mit rundem Querschnitt und die in 2 angedeuteten Stifte 19a, 19b mit rundem Querschnitt. Es wären jedoch auch davon abweichende Querschnitte denkbar. Obwohl die Ausnehmungen 9a in den Dichtungssitzen 9 für zusätzliche Stabilität sorgen können, sind aus Gründen der einfacheren Herstellung der Scheibenventile 7 und der einfacheren Nachrüstung bereits montierter Scheibenventile 7 Varianten vorteilhaft, bei denen die Ausnehmungen 9a entbehrlich sind.
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Bei der in 3 dargestellten zweiten Ausführungsform der Erfindung ist das Versteifungsmittel der Klappendichtung 21 in Form von umfänglich umlaufenden Drahtringen 29a und/oder in Form von umfänglich ausgerichteten Drahtringsegmenten 29b ausgebildet. Wie 3 ferner zeigt, ist die Schaltwelle 15 vorzugsweise zwischen den vollumfänglichen Drahtringen 29a angeordnet. Bei der Variante mit den Drahtringsegmenten 29b erstreckt sich das Versteifungsmittel dagegen nur zwischen den Wellendurchführungen 17. Obwohl nicht dargestellt, wären auch Varianten mit nur einem umlaufenden Drahtring 29a oder mit mehr als zwei Drahtringen 29a denkbar.
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Auch bei dieser Ausführungsform können die Drahtringsegmente 29b vorzugsweise beidseitig, in einem Winkelsegment von φ = 60–120°, bezogen auf die Mittelachse 17' der Wellendurchführungen 15 angeordnet sein. Wie bereits unter Bezugnahme auf die erste Ausführungsform erwähnt, ist die Belastung der Klappendichtung 21 beim Öffnen und Schließen des Scheibenventils 7 in diesem Winkelsegment am größten.
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Die Variante mit den umfänglich umlaufenden Drahtringen 29a hat den Vorteil, dass die Drahtringe 29a in einem vergleichsweise kleinen Abstand zu dem Dichtungssitz 9 angeordnet werden können. Damit wird eine besonders hohe Steifigkeit des Halteabschnitts 5 der Klappendichtung 21 ermöglicht. Diese Variante schützt somit besonders zuverlässig vor einem Herausziehen der Klappendichtung 21 aus dem Dichtungssitz 9. Außerdem wird ein Hinterwandern der Klappendichtung 21 erschwert.
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Die Variante mit den Drahtringsegmenten 29b ermöglicht dagegen eine besonders kompakte Bauform. Es versteht sich von selbst, dass die umfänglich umlaufenden Drahtringe 29a und die umfänglich ausgerichteten Drahtringsegmente 29b beliebig miteinander kombiniert werden können. In 4 sind die umfänglich ausgerichteten Drahtringsegmente 29b schraffiert und die umfänglich umlaufenden Drahtringe 29a schwarz ausgefüllt gezeichnet, wobei letztere von den Drahtringsegmenten 29b in der Zeichnung teilweise verdeckt sind.
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Bei der in den 5 und 6 dargestellten dritten Ausführungsform der Erfindung umfasst die Klappendichtung 31 Versteifungsmittel 39a und/oder 39b, die an einem äußeren Dichtungsabschnitt 34 des äußeren Halteabschnitts 5 zwischen den Entlastungsnuten 6 vorgesehen sind.
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In einer ersten Variante der dritten Ausführungsform ist das Versteifungsmittel in Form von Stegwänden 39a ausgebildet, die zwischen dem äußeren Dichtungsabschnitt 34 und den Entlastungsnuten 6 verlaufen. Das Versteifungsmittel in Form der Stegwände 39a kann in besonders platzsparender Weise in die Klappendichtung 31 integriert werden.
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Bei einer zweiten Variante der dritten Ausführungsform ist das Versteifungsmittel in Form eines Bereichs 39b ausgebildet, der an der Oberfläche des äußeren Dichtungsabschnitts 34 oder unter der Oberfläche des äußeren Dichtungsabschnitts 34 vorgesehen ist. Wie 5 ferner verdeutlicht, ist der Bereich 39b in einem Flanschabschnitt des Scheibenventils 7 angeordnet, in dem die Gehäusehälften 7a, 7b des Scheibenventils 7 aufeinandertreffen.
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In 6 ist die umfängliche, also die dem Umfang des äußeren Halteabschnitts 5 folgende Ausrichtung des oberflächlichen Bereichs 39b zur Versteifung der Klappendichtung 31 schematisch dargestellt. Vorzugsweise umfasst das Versteifungsmittel dieser Ausführungsform entweder beidseitige Verstärkungsbereiche 39b oder beidseitige Stegwände 39a. Die Verstärkungsbereiche 39b und die Stegwände 39a könnten allerdings auch miteinander kombiniert werden. Als versteifende Materialien kommen auch hier Metalle oder Kunststoffe mit einem geeigneten Elastizitätsmodul in Betracht.
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In der 5 ist eine zusätzliche Möglichkeit zur Fixierung der Klappendichtung 31 angedeutet, die jedoch auch für die anderen Ausführungsformen anwendbar wäre. Demnach kann an der Klappendichtung 31 ein (durch gepunktete Linien lediglich einseitig umrissenes) vollumfängliches Halte- und/oder Dichtprofil 43, 45 vorgesehen sein, dass beispielsweise in eine in den Gehäusehälften 7a, 7b ausgebildete T-Nut formschlüssig eingreift oder als Flanschdichtung flächig zwischen den Gehäusehälften 7a, 7b vorgesehen ist. Dadurch kann eine erwünschte mechanische Haltewirkung und/oder eine Dichtwirkung im umfänglichen Außenbereich der Klappendichtung 31 erhöht werden.
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Zugunsten einer einfacheren Darstellung sind verschiedene Varianten des Versteifungsmittels in den 2 bis 6 kombiniert. Vorzugsweise ist das Versteifungsmittel 19a, 19b, 29a, 29b, 39a, 39b jedoch jeweils achsensymmetrisch bezüglich der Mittelachse 17' ausgebildet.
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Allen Ausführungsformen gemeinsam ist, dass das jeweilige Versteifungsmittel 19a, 19b, 29a, 29b, 39a, 39b einen größeren Elastizitätsmodul hat als der produktberührte Dichtungsabschnitt 3. Es ist somit möglich, die Dichtwirkung des produktberührten Dichtungsabschnitts 3 und die beim Öffnen und Schließen des Scheibenventils 7 auf diesen einwirkenden Kräfte unabhängig von der mechanischen Festigkeit des Halteabschnitts 5 zu optimieren. Somit lassen sich die Dichtwirkung und die Betätigungskräfte des Klappenventils 7 weitgehend unabhängig von der mechanischen Befestigung der Klappendichtung 1, 21, 31 im Dichtungssitz 9 optimieren.
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Es versteht sich von selbst, dass die anhand der beschriebenen Ausführungsformen offenbarten Varianten des Versteifungsmittels 19a, 19b, 29a, 29b, 39a, 39b beliebig in technisch sinnvoller Weise kombinierbar sind. Die beschriebenen Versteifungsmittel können beispielsweise während des Herstellungsprozesses für Klappendichtung 1, 21, 31 durch Einvulkanisieren, durch Einspritzen, mittels Zweikomponentenspritztechnik oder durch Einschieben in eine vorbereitete Ausnehmung in dem elastischen Grundmaterial der erfindungsgemäßen Klappendichtung eingebracht werden.
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Das Versteifungsmittel 19a, 19b, 29a, 29b, 39a, 39b ist vorzugsweise in einem nicht produktberührten Abschnitt der Klappendichtung vorgesehen. Jedoch lassen sich ohne weiteres für die Verwendung im Lebensmittelbereich oder für die pharmazeutische Herstellung zugelassene Materialien für die verschiedenen, beschriebenen Varianten des Versteifungsmittels einsetzen. Entscheidend ist, dass im Haltebereich 5 eine versteifende und/oder verriegelnde Wirkung bezüglich des Dichtungssitzes 9 erzielt wird.
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Scheibenventile können auf einfache Weise mit der erfindungsgemäßen Klappendichtung 1, 21, 31 nachgerüstet werden. Ein Verfahren zum Nachrüsten von Klappendichtungen an Scheibenventilen umfasst beispielsweise die folgenden Schritte:
- a) Bereitstellen der erfindungsgemäßen Klappendichtung;
- b) Einsetzen der Klappendichtung in ein Scheibenventil; und
- c) Montage des Scheibenventils.
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Durch das Nachrüsten lässt sich die Betriebssicherheit und Standfestigkeit von Scheibenventilen in bestehenden Produktionsanlagen, beispielsweise für thermisch behandelte Produkte, erhöhen. Ein Austausch der kompletten Scheibenventile ist somit entbehrlich.
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Dies ist nachfolgend an einem Beispiel beschrieben: Wie beispielsweise der 5 zu entnehmen ist, umfasst das Scheibenventil 7 zwei Gehäusehälften 7a, 7b, die mittels einer Verschraubung 41 aneinandergeflanscht sind. Zum Nachrüsten des Scheibenventils 7 mit der erfindungsgemäßen Klappendichtung 1, 21, 31 müssen lediglich die Gehäusehälften 7a, 7b durch Lösen der Verschraubungen 41 voneinander getrennt werden. Ferner wird die Schaltwelle 15 durch Lösen einer weiteren Verschraubung, die der Einfachheit halber nicht dargestellt ist, von der Klappendichtung bekannter Bauart getrennt. Die ursprünglich eingesetzte Klappendichtung kann nun von dem Klappenteller 13 und den Gehäusehälften 7a, 7b abgelöst werden und durch eine erfindungsgemäße Klappendichtung 1, 21, 31 ersetzt werden. Die Montage der erfindungsgemäßen Klappendichtung 1, 21, 31 kann dann in umgekehrter Reihenfolge erfolgen, wobei vorteilhafterweise keinerlei Modifikationen an dem Dichtungssitz 9 der beiden Gehäusehälften 7a, 7b vorgenommen werden muss.
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Die beschriebene Klappendichtung 1, 21, 31 eignet sich generell für den Einsatz bei den verschiedensten vorgegebenen Betriebsparametern oder Prozessanforderungen. Die Betriebssicherheit ist gegenüber unvorhergesehenen Prozesszuständen, wie beispielsweise Druckschlägen, erhöht. Somit lässt sich die erfindungsgemäße Klappendichtung als vorbeugende Maßnahme zur Vermeidung von Schadensfällen einsetzen. Alle beschriebenen Ausführungsformen verhindern ein Herausreißen der Klappendichtung. Insbesondere wird vermieden, dass teilweise aus ihrem Sitz gezogene Dichtungsabschnitte beim Schließen des Ventils abgetrennt werden und in die Produktleitung geraten können. Auch kann eine Leckage durch Hinterwandern der Klappendichtung sicher vermieden werden.
