DE10253434B3

DE10253434B3 - Ventil für die Lebensmittel-, Getränke- und für die Pharmazeutische Industrie

Info

Publication number: DE10253434B3
Application number: DE2002153434
Authority: DE
Inventors: Dieter Weimer; Thomas Blechner
Original assignee: KIESELMANN GmbH
Current assignee: KIESELMANN GmbH
Priority date: 2002-11-12
Filing date: 2002-11-12
Publication date: 2004-07-29
Anticipated expiration: 2022-11-13

Abstract

Beschrieben wird ein Ventil (4) für die Lebensmittel-, Getränke- und für die pharmazeutische Industrie, insbesondere Doppelsitzleckageventil (4), DOLLAR A - mit einem ersten Gehäuse (1), welches einen ersten Flansch (2) hat und in welchem ein Ventilsitz (8) ausgebildet ist, DOLLAR A - mit einem zweiten Gehäuse (3), welches einen zweiten Flansch (4) hat und in welchem ein Antriebsaggregat untergebracht ist, DOLLAR A - mit einem Stützring (22), DOLLAR A - wobei das erste Gehäuse (1) und das zweite Gehäuse (3) mittels des ersten Flansches (2) und des zweiten Flansches (4) miteinander verbunden sind und dabei der Stützring (22) zwischen den beiden Flanschen (2, 4) eingespannt ist, DOLLAR A - mit einem in dem ersten Gehäuse (1) angeordneten und mit dem Ventilsitz (8) zusammenarbeitenden Schließkörper (9), DOLLAR A - mit einer den Schließkörper (9) und das Antriebsaggregat in dem zweiten Gehäuse (3) verbindenden, längs verschieblichen Stange (16), welche einen Schaft (20) aufweist, DOLLAR A - und mit Mitteln zum Abdichten eines Ringspaltes zwischen dem Schaft (20) und dem Stützring (22) sowie zum Abdichten des ersten Gehäuses (1) gegen eine Leckage nach außen, welche durch einen Spalt zwischen dem ersten und dem zweiten Flansch (2, 4) erfolgen könnte. DOLLAR A Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass ein im Radialschnitt bügelförmiger Dichtring (22), welcher vom ersten Gehäuse (3) her den Stützring (22) umgreift, DOLLAR A sich mit einem ersten Schenkel (29) in einen dem ersten und dem zweiten Flansch (2, 4) vorgelagerten Ringspalt (28) ...

Description

Die Erfindung geht aus von einem Ventil mit den im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmalen. Ein solches Ventil ist aus der DE 198 22 424 A1 bekannt. Bekannte Ventile dieser Art haben zum Abdichten des Ringspaltes zwischen dem Schaft und dem im Bereich der Flanschverbindung vorgesehenen Stützring einen radial wirkenden, an dem Stützring festgelegten, elastomeren Dichtring, welcher dichtend am Schaft der Stange anliegt. Zum Abdichten des ersten Gehäuses gegen eine Leckage nach außen, welche durch den Spalt zwischen dem ersten und dem zweiten Flansch erfolgen könnte, ist in diesem Spalt bei den bekannten Ventilen der gattungsgemäßen Bauart ein elastomerer O-Ring vorgesehen, welcher in einer Ringnut des Stützrings liegt und beim Einspannsn des Stützrings zwischen dem ersten Flansch und dem zweiten Flansch ebenfalls eingespannt wird, nämlich zwischen dem Stützring und der gegenüberliegenden Wand des ersten Gehäuses, wo eins Dichtfläche für den O-Ring vorgesehen ist.

Dichtung aus einem im Querschnitt annähernd trapezförmigen Ringteil, welches ein konisch verlaufendes, an die Armierung anschließendes Teil verlängert.

Aus der US 3,294,408 ist eine externe Druckdichtung für ein Schaftventil bekannt. Diese Dichtung verfügt über eine erste metallische Schicht, auf welcher eine zweite Schicht aus Kunststoff vorgesehen ist.

Aus der DE 696 16 296 T2 ist eine Armatur, insbesondere ein Hahn für agressive oder empfindliche Flüssigkeiten bekannt, welche über eine Dichtung verfügt, bei der mittels Federn ein Dichtelement in seine Verschlußstellung gedrückt wird.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Weg aufzuzeigen, wie bei einem Ventil der eingangs genannten Art die Abdichtung unter den hohen hygienischen Anforderungen der Lebensmittelindustrie, der Getränkeindustrie und der Pharmazeutischen Industrie verbessert werden kann.

Flüssigkeit, die mit vorgegebenen Druck durch das erste Gehäuse strömt oder zeitweise auch im ersten Gehäuse steht, versucht nicht nur den Dichtspalt zwischen derjeweiligen Dichtung und der gegenüberliegenden starren Dichtfläche zu durchwandern, sondern versucht auch, den jeweiligen Dichtring zu hinterwandern, das heißt, in den Spalt zwischen dem Dichtring und der ihn aufnehmenden Ringnut hineinzuwandern. Das gilt insbesondere für die zwischen dem starren Ring und dem Schaft wirksame Dichtung, welche beim Öffnen und Schließen des Ventils, wenn die Stange vorgeschoben und zurückgezogen wird, einer Walkbewegung ausgesetzt ist, welche nicht nur zu einem Verschleiß und einer Ermüdung der Dichtung führen kann, sondern zeitweise auch das Eindringen von Flüssigkeit hinter die Dichtung erleichtert. Der Raum hinter der Dichtung, in welche die Flüssigkeit eingedrungen ist, kann durch Spülen des Ventils nicht beseitigt werden, sondern allenfalls durch Zerlegen des Ventils und Reinigen seiner Einzelteile, was nicht nur aufwendige Arbeiten am konkreten Ventil, sondern auch eine Außerbetriebnahme der Anlage oder eines Teils der Anlage erfordert, in welche das Ventil eingebaut ist. Das ist aus Kostengründen zu vermeiden.

Spuren von Flüssigkeit, welche sich hinter einer Dichtung festsetzen, sind ein Hort für Bakterien, die sich dort ungehindert vermehren können. Unglücklicherweise können die Bakterien zwar aus ihrem Raum hinter der Dichtung nicht herausgespült werden, können aber selbst sehr wohl aus ihrem Raum hinter der Dichtung heraus in das erste Gehäuse hineinwandern und die dort befindliche Flüssigkeit infizieren. Bei Ventilen, die in der Lebensmittelindustrie, in der Getränkeindustrie und in der Pharmazeutischen Industrie eingesetzt werden, versucht man dieses mit allen Mitteln zu verhindern, weil es in diesen Anwendungsgebieten auf äußerste Sauberkeit ankommt.

Aus der DE 18 89 669 U1 ist eine Schaftlagerdichtung für Kolbenschäfte von hydraulischen Schwingungsdämpfern bekannt. Bei dieser Schaftlagerdichtung besteht der gegen die Innenwandung des Druckzylinders wirkende Bereich der Diese Aufgabe wird durch ein Ventil mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Bei dem erfindungsgemäßen Ventil wird der Stütztring, welcher zwischen den beiden Flanschen des ersten Gehäuses und des zweiten Gehäuses eingespannt wird, von einem im Radialschnitt bügelförmigen Dichtring umgriffen, und zwar vom ersten Gehäuse her, so daß der Stützring gegen das Medium, welches das erste Gehäuse durchströmt, vollständig abgeschirmt ist. Die bügelförmige Dichtung erstreckt sich mit einem ersten Schenkel in einen dem Spalt zwischen dem ersten und den zweiten Flansch vorgelagerten Ringspalt, welcher sich zwischen dem Stützring und dem ersten Gehäuse befindet und dichtet diesen Ringspalt ab. Mit einem zweiten Schenkel erstreckt sich die bügelförmige Dichtung in den Ringspalt zwischen dem starren Ring und dem Schaft und dichtet ihn ab. Der zwischen den beiden genannten Schenkeln vorhandene Zwischenabschnitt des bügelförmigen Dichtrings ist dem Innenraum des ersten Gehäuses zugewandt und wird von dem Medium beaufschlagt, welches durch den Innenraum des ersten Gehäuses strömt oder darin steht.

Die Erfindung hat wesentliche Vorteile:

– Da das Medium, welches durch das erste Gehäuse strömt oder darin steht, anders als im Stand der Technik nicht auf zwei Dichtringe und den Stützring, sondern nur noch auf einen im Radialschnitt bügelförmig ausgebildeten Dichtring einwirkt, ist die Zahl der Spalte, in welche das Medium eindringen kann, halbiert. Dementsprechend ist die Gefahr, dass das Medium in solche Spalte eindringt, verkleinert.
– Ein Hinterwandern der Rückseite des Dichtrings ist so gut wie ausgeschlossen, weil das Medium im ersten Gehäuse nicht mehr am Eingang eines Spaltes steht, der hinter den Dichtring führt, sondern nur noch an dem Dichtring selbst und an dem Spalt zwischen dem Dichtring und der ihm zugeordneten Dichtfläche auf der Innenseite des ersten Gehäuses sowie an dem Spalt zwischen dem Dichtring und dem Schaft.
– Die im Querschnitt bügelförmige Gestalt des Dichtrings behindert eine Walkbewegung im Ringspalt zwischen dem Stützring und dem Schaft, weil der Dichtring mit seinem äußeren Schenkel zwischen dem Stützring und dem ersten Gehäuse fest eingespannt ist und einer Rückzugsbewegung der Stange deshalb praktisch nicht folgen kann. Zur Vermeidung einer Bewegung des Dichtrings in umgekehrter Richtung beim Verschieben der Stange kann der zweite Schenkel des bügelförmigen Dichtrings mit seinem Ende am Stützring festgelegt sein.
– Sollte einmal Flüssigkeit im Umgebungsbereich des zweiten, inneren Schenkels der bügelförmigen Dichtung am Schaft der Stange hartem, kann diese beim Spülen des Ventils mit einer Reinigungsflüssigkeit bei vorgeschobener Stange entfernt werden.
– Schwer zu reinigende Toträume lassen sich bei Verwendung von nur einem Dichtring anstelle von zwei Dichtringen leichter vermeiden.
– Durch die im Querschnitt bügelförmige Gestalt des Dichtringes kann dessen innerer Schenkel mit Vorteil auch zur Führung des Schaftes der Stange herangezogen werden.

Der Ringspalt, welcher dem Spalt zwischen dem ersten und dem zweiten Flansch vorgelagert ist und den ersten Schenkel des Dichtrings aufnimmt, erweitert sich in Richtung von den Flanschen weg zunächst und verengt sich dann wieder durch eine Verengung des ersten Gehäuses. Das hat den Vorteil, dass beim Verspannen der beiden Flansche miteinander der erste Schenkel des Dichtrings durch die auf der Innenseite des ersten Gehäuses vorgesehene Verengung in einen Ringspalt hereingedrückt wird, welcher sich in Richtung der Flansche verengt. Dadurch wird ein hinreichender Druck des ersten Schenkels des Dichtrings gegen die an der Innenseite des ersten Gehäuses ausgebildete Dichtfläche erzeugt, und zwar um so stärker, je stärker die beiden Flansche miteinander verspannt werden. Die zu dem Zweck vorgesehene Verengung des ersten Gehäuses ist zweckmäßigerweise eine Ringschulter, welche sich in Umfangsrichtung des ersten Gehäuses erstreckt, die vom Schließkörper des Ventils ausgehende Stange also vollständig umschließt. Diese Ringschulter könnte rechtwinklig zur Längsachse der Stange verlaufen, verläuft jedoch vorzugsweise schräg zur Längsachse der Stange, am besten unter einem Winkel zwischen 40° und 60°, um unerwünschte Druckspitzen im Dichtring an dieser Stelle möglichst zu vermeiden. Gleichzeitig bietet ein solcher Winkel eine hinreichende Sicherheit dagegen, dass der erste Schenkel des Dichtrings beim Betätigen des Ventils aus dem Ringspalt zwischen dem Stützring und dem ersten Gehäuse herausgezogen werden kann.

Die von der Verengung des ersten Gehäuses hervorgerufene engste Stelle des den ersten Schenkel des Dichtrings aufnehmenden Ringspaltes liegt vorzugsweise an der Öffnung dieses Ringspaltes, welche dem Innenraum des ersten Gehäuses zugewandt ist. Dadurch erhält man bereits an der dem Innenraum des ersten Gehäuses zugewandten Öffnung des Ringspaltes, also dort, wo das Medium ansteht, gegen welches abgedichtet werden soll, einen besonders hohen Druck des Dichtrings gegen die gegenüberliegende Dichtfläche auf der Innenseite des ersten Gehäuses, so dass schon an der Schwelle zu diesem Ringspalt der Widerstand gegen ein Eindringen des Mediums in den Ringspalt besonders hoch ist. Dieser Widerstand kann noch erhöht werden, wenn man, was bevorzugt ist, vorsieht, dass der Dichtring dort, wo sich die Verengung des ersten Gehäuses befindet, eine Taille hat. Ist eine solche Taille vorgesehen, so bedeutet das, dass sich der Dichtring von der Taille aus in Richtung zum Innenraum des ersten Gehäuses erweitert. Der in dem Medium herrschende Druck versucht dann, den Dichtring verstärkt in die durch die Taille markierte Engstelle hinein zu drücken, was wegen der damit einhergehenden Keilwirkung den Druck des Dichtringes auf seine an der Innenseite des ersten Gehäuses vorgesehene Dichtfläche nur noch erhöht, und zwar um so stärker erhöht, je größer der Druck in dem Medium ist, was eine höchst erwünschte Wirkung ist.

Diese Wirkung kann noch dadurch gesteigert werden, dass man den zwischen den beiden Schenkeln des Dichtrings vorhandenen Zwischenabschnitt des Dichtrings so ausbildet, dass er den Stützring mit ein wenig Spielraum überwölbt. Das hat zur Folge, dass der im Medium herrschende Druck, indem er den Zwischenabschnitt des Dichtrings gegen den Stützring drückt, den Dichtring spreizt, was einerseits den Druck des Dichtrings gegen ehe Innenseite des ersten Gehäuses erhöht und andererseits den Druck des Dichtrings gegen den Schaft erhöht, so dass an beiden Stellen die Dichtwirkung erhöht wird, und zwar um so mehr, je steifer der Zwischenabschnitt und seine Verbindung mit dem ersten Schenkel und dem zweiten Schenkel sind, wobei die Steifigkeit nicht so hoch sein darf, dass sich der Zwischenabschnitt durch den im Medium herrschenden Druck nicht mehr verformen läßt.

Der zweite Schenkel des Dichtrings, welcher dem Schaft benachbart, ist vorzugsweise länger als der erste Schenkel des Dichtrings. Das ist einerseits günstig, um diesen Schenkel zur Führung des Schaftes einzusetzen, und erleichtert es andererseits, diesen zweiten Schenkel des Dichtrings an dem Stützring festlegen. Ein solches Festlegen könnte dadurch erfolgen, dass man gesonderte Befestigungsmittel vorsieht, zum Beispiel eine Verklebung zwischen dem zweiten Schenkel und dem Stützring. Günstiger ist es, zwischen dem zweiten Schenkel des Dichtringes und dem Stützring einen Formschluß herzustellen. Mit besonderem Vorteil ist das Ende des zweiten Schenkels des Dichtrings zu diesem Zweck radial auswärts abgewinkelt. Es könnte in eine dem Schaft zugewandte Ringnut des Stützrings eingreifen. Sicherer und leichter zu montieren ist es jedoch, wenn das abgewinkelte Ende des zweiten Schenkels des Dichtringes zwischen dem Stützring und dem zweiten Flansch eingespannt ist, welcher zu dem zweiten Gehäuse gehört, welches ein Antriebsaggregat aufnimmt. Auf diese Weise kann das abgewinkelte Ende des zweiten Schenkels beim Verbinden des ersten Gehäuses mit dem zweiten Gehäuse fest eingespannt und dadurch in seiner Lage gesichert werden. Die Sicherung dieser Lage ist dann besonders zuverlässig, wenn das abgewinkelte Ende des zweiten Schenkels und der Stützring beide einen Hinterschnitt haben und diese Hinterschnitte ineinandergreifen.

Um den Dichtring möglichst einfach auf dem Stützring montieren zu können, ist dieser vorzugsweise mehrteilig ausgebildet und weist einen inneren Stützring und einen äußeren Stützring auf, welche unverschieblich miteinander verbunden sind. Eine solche Ausführungsform erlaubt es, zunächst den inneren Stützring in den Dichtring einzulegen, so dass der innere Stützring vom zweiten Schenkel mit seinem abgewinkelten Ende umgriffen werden kann. Danach kann der äußere Stützring von der Rückseite des Dichtrings her in diesen eingeführt und zwischen dem inneren Stützring und dem ersten Schenkel des Dichtrings positioniert werden. Danach können der innere Stützring und der äußere Stützring so miteinander verbunden werden, dass sie sich nicht mehr gegeneinander verschieben können, vorzugsweise dadurch, dass man in ein Paar oder in mehrere Paare von Bohrungen, welche paarweise miteinander flüchten, Stifte, insbesondere Zylinderstifte steckt oder die beiden Stützringe miteinander verschraubt. Die vorzugsweise vorgesehenen Hinterschnitte und die bügelförmige Gestalt des Dichtrings behindern auf diese Weise die Montage des Dichtrings auf dem zusammengesetzten Stützring nicht. Der Stützring könnte auch aus mehr als zwei Teilringen zusammengesetzt sein, doch bringt eine solche aufwendigere Gestaltung des Stützrings keine entscheidenden Vorteile.

Vorzugsweise ist der gegebenenfalls mehrteilige Stützring starr ausgebildet, insbesondere aus Metall. Außerdem befindet sich zwischen dem Stützring und dem zweiten Schenkel des Dichtrings unter radialer Vorspannung vorzugsweise ein elastisch oder elastomerer verformbarer Zwischenring. Das macht es möglich, die elastischen oder elastomeren Eigenschaften, welche für den Druck des Dichtringes auf die mit ihm zusammenwirkende Dichtfläche erforderlich sind, zu trennen von den Eigenschaften, welche den mechanischen Verschleiß und die Beständigkeit gegen die Medien bestimmen, gegenüber welchen abgedichtet werden soll. Sieht man einen solchen elastisch oder elastomerer verformbaren Zwischenring vor, dann kann dieser die erforderliche Rückstellkraft erbringen, mit welcher der Dichtring gegen seine Dichtfläche am Schaft gedrückt werden soll. Da der Dichtring, insbesondere sein zweiter Schenkel, diese Kraft nicht aufbringen muß, kann die Wahl des Werkstoffes für den Dichtring zur Erzielung einer langen Lebensdauer und einer möglichst guten Beständigkeit gegenüber den Medien, unter denen er eingesetzt werden soll, optimiert werden, ohne das man dabei Rücksicht auf die elastischen Eigenschaften nehmen müßte. Insbesondere ist es möglich, in diesem Fall für den Dichtring einen Werkstoff zu wählen, der wesentlich härter und steifer ist, als wenn er selbst die Kräfte aufbringen müßte, mit denen er auf den Schaft der Stange drückt. Härtere Werkstoffe, insbesondere Kunststoffe, gleiten leichter und reibungsloser auf dem Schaft als elastomere Werkstoffe für Dichtringe und können deshalb auch hervorragend eingesetzt werden, um mit dem zweiten Schenkel des Dichtrings die Stange zu führen. Außerdem erhöhen sie die Formbeständigkeit des Dichtringes, vermindern die Neigung zu Walkbewegungen und erleichtern es, die beiden Schenkel der im Radialschnitt bügelförmigen Dichtung dauerhaft an dem starren Stützring festzulegen. Die erhöhte Formstabilität, die ein solcher Dichtring hat, erleichtert es außerdem, ihn besonders maßgenau zu fertigen und mit enger Maßtoleranz an den Durchmesser des Schaftes anzupassen, so dass die dichtende Einwirkung des zweiten Schenkels des Dichtringes auf den Schaft mit einer nur geringfügigen Verformung des Dichtringes einhergeht, was sowohl für die Langlebigkeit der Dichtung als auch für die Dichtwirkung günstig ist und – wegen der deutlich verminderten Reibungskräfte beim Öffnen und Schließen des Ventils – den Einsatz schwächerer und damit preiswerterer und leichterer Antriebsaggregate ermöglicht.

Die Möglichkeit, mit formstabileren und härteren Kunststoffen sehr maßgenaue Dichtringe herzustellen, ermöglicht es weiterhin, am zweiten Schenkel des Dichtringes dort, wo der Zwischenring auf ihn einwirkt, eine Abstreifkante auszubilden, welche die beim Zurückziehen der Stange an dessen Schaft anhaftende Flüssigkeit besonders gründlich abzustreifen vermag und wesentlich dazu beiträgt, dass die Flüssigkeit die Dichtung nicht überwindet.

Vorzugsweise markiert die Abstreifkante die Grenze zwischen dem zweiten Schenkel und dem Zwischenabschnitt des Dichtrings. Hier, am Eintritt des Dichtspaltes, wird mit besonderem Vorteil die größte Dichtwirkung erbracht. Deswegen ist es bevorzugt, dass der Zwischenring ebenfalls dort, am Übergang vom zweiten Schenkel zum Zwischenabschnitt des Dichtrings liegt. An dieser Stelle sollte der Zwischenring etwas Spielraum haben, um verformbar zu sein. Er liegt vorzugsweise an einer Stelle, wo der innere Stützring einen zweiten Rücksprung gegenüber dem äußeren Stützring hat.

Als Material für den Dichtring eignet sich besonders ein Kunststoff, welcher anorganische Füllstoffe enthält, insbesondere ein Polytetrafluorethylen. Ein solcher, besonders geeigneter, gefüllter Kunststoff ist in der EP 0 268 233 A1 offenbart und zeichnet sich durch hohe Verschleißfestigkeit, niedrigen Reibbeiwert, hohe Temperaturbeständigkeit und hohe chemische Beständigkeit aus. Eine gewisse Neigung zum Fließen unter mechanischer Belastung und Wärmebelastung, welche solche Werkstoffe zeigen, wirken sich in einem erfindungsgemäßen Ventil nicht nachteilig aus, weil der Zwischenring die erforderliche Andruckkraft für den Dichtring aufbringt und dieser so gewählt werden kann, dass er keine Ermüdungserscheinungen zeigt. Es könnte sich dabei um einen elastomeren O-Ring handeln. Besonders bevorzugt ist die Verwendung einer Wendelfeder, welche - sich einem Torus ähnlich, ohne jedoch geschlossen zu sein – zu einem ringförmigen Gebilde biegen und in den Dichtring einlegen läßt. Für Anwendungen in der Lebensmittelindustrie, Getränkeindustrie oder in der Pharmazeutischen Industrie sind Wendelfedern aus Edelstahl besonders bevorzugt.

Zur Führung des Schaftes hat der zweite Schenkel des Dichtrings in einem Abstand von seinem Zwischenabschnitt vorzugsweise einen zylindrischen Abschnitt, dessen Innendurchmesser gleich dem Außendurchmesser des Schaftes ist. An diesem zylindrischem Abschnitt muß eine Dichtwirkung nicht mehr entfaltet werden. Deshalb hat der zylindrische Abschnitt auf seiner dem Schaft zugewandten Seite bevorzugt längsverlaufende Rillen, durch welche die Reibung des Schaftes in dem zylindrischen Abschnitt und damit dessen Erwärmung vermindert wird.

Vorzugsweise hat der Dichtring seine geringste Wandstärke in seinem Zwischenabschnitt. Insbesondere im Zusammenhang mit dem elastischen oder elastomeren Zwischenring erleichtert das die Spreizung und damit die Dichtwirkung des Dichtringes.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den beigefügten Zeichnungen dargestellt.
1 zeigt ein erfindungsgemäßes Doppelsitzleckageventil in einem Teillängsschnitt,
2 zeigt das Detail X aus 1 im vergrößertem Maßstab, und
3 zeigt einen Querschnitt durch den zweiten Schenkel des Dichtringes und durch den Schaft, in Höhe der in 2 dargestellten Schnittlinie A-A.
Die Zeichnungen zeigen ein Doppelsitzleckageventil mit einem ersten Gehäuse 1, welches einen ersten Flansch 2 hat, und mit einem zweiten Gehäuse 3, welches einen zweiten Flansch 4 hat. Die beiden Gehäuse 1 und 3 sind über die beiden Flansche 2 und 4 mit Hilfe eines Spannringes 5 verbunden.
Das erste Gehäuse 1 hat eine erste Kammer 6 und eine zweite Kammer 7, zwischen welchen ein zylindrischer Ventilsitz 8 ausgebildet ist, in welchem zwei Schließkörper 9 und 10 verschieblich angeordnet sind, zwischen denen ein Leckageraum 11 besteht, von welchem eine Leckageflüssigkeit durch ein Leckagerohr 12 abfließen kann. Die erste Kammer 6 hat zwei einander gegenüberliegende Öffnungen 13, von denen nur eine dargestellt ist und in welche nicht dargestellte Rohrleitungen münden. Die zweite Kammer 7 hat ebenfalls zwei einander gegenüberliegende Öffnungen, in welche zwei Rohrleitungen 14 und 15 münden, welche die in die erste Kammer 6 mündenden Rohrleitungen kreuzen.
Vom ersten Schließkörper 9 geht eine hohle Stange 16 aus, in welcher eine weitere Stange 17 verschieblich angeordnet ist, welche von dem zweiten Schließkörper 10 ausgeht. Beide Stangen 16 und 17 führen in das zweite Gehäuse 3, in welchem sich ein Antriebsaggregat für sie befindet. Die Art des Antriebes ist für die Zwecke der Erfindung nicht bedeutend und ist dem Fachmann bekannt. Es kann sich z.B. um einen elektromotorischen oder um einen pneumatischen Antrieb handeln, für welchen an dem zweiten Gehäuse 3 zwei Druckluftanschlüsse 18 und i 9 dargestellt sind.
Das erste Gehäuse 1 ist gegen das zweite Gehäuse 3 abzudichten, nämlich dort, wo die Stange 16 das erste Gehäuse 1 verläßt. Außerdem ist das erste Gehäuse 1 im Bereich der Flanschverbindung zwischen dem ersten Gehäuse 1 und dem zweiten Gehäuse 3 abzudichten. Wie die Abdichtung dort vorgenommen worden ist, zeigt die 2 im Detail.
Im Bereich der Flanschverbindung zwischen dem ersten Gehäuse 1 und dem zweiten Gehäuse 3 hat die Stange 16 einen zylindrischen Schaft 20, welcher an seinem unteren Ende eine Einführfase 21 hat und sich darunter, in der ersten Kammer 6, auf einen wesentlich geringeren Durchmesser verjüngt, um ein möglichst geringes Strömungshindernis darzustellen. Zwischen dem ersten Flansch 2 und dem zweiten Flansch 4 ist ein zweiteiliger Stützring 22 eingespannt, welcher aus einem größeren äußeren Stützring 22a und einem kleineren inneren Stützring 22b zusammengesetzt ist. Äußerer Stützring 22a und innerer Stützring 22b sind durch radiale Zylinderstifte 23 miteinander verbunden, welche in dazu passende, paarweise miteinander fluchtende Durchgangsbohrungen der Stützringe 22a und 22b gesteckt sind.
Angrenzend an den ersten Flansch 2 hat das erste Gehäuse 1 einen zylindrischen Ansatz 1a, welcher in eine kalottenförmige Gehäusewand 1b übergeht. Am Übergang vom zylindrischen Ansatz 1a zur kalottenförmigen Gehäusewand 1b ist eine schräg zur Längsachse 24 (1) verlaufende Ringschulter 25 vorgesehen, welche eine Verengung des ersten Gehäuses 1 darstellt. Der äußere Stützring 22a ist in seinem mittleren Abschnitt auf der Außenseite durch eine zylindrische Fläche begrenzt, welche im oberen Bereich in einen Kragen 26 übergeht, welcher zwischen den Flanschen 2 und 4 eingespannt ist, und welche im unteren Bereich in einen kegelförmigen Mantelbereich 27 übergeht, der ungefähr an der engsten Stelle des ersten Gehäuses 1 endet. Dadurch ist an dieser Stelle zwischen dem äußeren Stützring 22a und der Innenseite des ersten Gehäuses 1 ein ringförmiger Dichtspalt 28 gebildet, der sich, wenn man von oben her kommt, zunächst keilförmig erweitert, bis man am äußeren Rand der Ringschulter 25 anlangt, und sich dann bis zum inneren Rand der Ringschulter 25 wieder keilförmig verengt. In diesem äußeren Ringspalt 28 liegt ein erster Schenkel 29 eines im Radialschnitt bügelförmigen Dichtrings 30. Ausgehend vom ersten Schenkel 29 setzt sich der Dichtring 30 in ein gewölbtes Zwischenteil 31, welches der ersten Kammer 6 zugewandt ist, und weiter in einen zweiten Schenkel 32 fort, welcher teilweise dem Schaft 20 anliegt. Zwischen dem inneren Rand der Ringschulter 25 und der ihm gegenüberliegenden Kante des äußeren Stützringes 22a hat der Dichtring 30 eine Taille 33, gerade hier am Übergang vom Zwischenabschnitt 31 zum ersten Schenkel 29 des Dichtrings 30.
Wenn der äußere Stützring 22a zwischen den beiden Flanschen 2 und 4 eingespannt wird, drückt die Ringschulter 25 den ersten Schenkel 29 des Dichtrings 30 fortschreitend fester in den sich keilförmig verengenden Ringspalt 28 hinein, der dazu an seinem oberen Ende einen Freiraum aufweist. Ein Herausziehen des ersten Schenkels 29 aus dem Ringspalt 28 ist ausgeschlossen, weil dem die Engstelle zwischen der Ringschulter 25 und der gegenüberliegenden Kante des äußeren Stützringes 22a entgegensteht. Im Bereich vor dieser Engstelle, in der ersten Kammer 6, erhöht sich die Wandstärke des Dichtrings 30 zunächst deutlich, um dann steil abzufallen in einen Abschnitt mit besonders dünner Wandstärke, aus welchem der Zwischenabschnitt 31 des Dichtrings 30 überwiegend besteht.
Am Übergang vom Zwischenabschnitt 31 zum zweiten Schenkel 32 erhöht sich die Wandstärke des Dichtrings 30 sprunghaft unter Bildung einer Abstreifkante 34, welche auf dem Schaft 20 liegt. Der zweite Schenkel 32 des Dichtrings 30 ist wesentlich länger als der erste Schenkel 29. Ungefähr auf der ersten Hälfte seiner Länge entfernt sich der zweite Schenkel 32 wieder etwas vom Schaft 20, um dann in einen zylindrischen Abschnitt 35 überzugehen, dessen lichte Weite mit dem Außendurchmesser des Schaftes 20 übereinstimmt und zur Führung des Schaftes 20 dient. Zur Reibungsminderung ist der zylindrische Abschnitt 35 mit parallel zur Längsachse 24 verlaufenden Rillen 36 (siehe 3) versehen. Das obere Ende 37 des zweiten Schenkels 30 ist radial auswärts abgewinkelt und zwischen dem Stützring 22 und dem zweiten Flansch 4 eingespannt und zusätzlich durch einen Hinterschnitt gesichert. Um den Dichtring 30 dennoch einfach montieren zu können, ist der Stützring 22 zweigeteilt ausgebildet. Der innere Dichtring 22b hat in Richtung der Längsachse 24 eine kleinere Erstreckung als der äußere Stützring 22a und ist so angeordnet, dass sich auf der dem zweiten Flansch 4 zugewandten Seite ein kleinerer Rücksprung und auf der gegenüberliegenden Seite ein größerer Rücksprung gegenüber dem äußeren Stützring 22a ergibt. Am oberen Rücksprung ist am inneren Stützring 22b ein Hinterschnitt ausgebildet, der mit einem dazu komplementären Hinterschnitt des abgewinkelten Endes 37 des zweiten Schenkels 32 korrespondiert, so dass dessen Wandstärke radial von innen nach außen zunimmt, was zu einer sehr zuverlässigen Abfangung des abgewinkelten Endes 37 führt.
Am Ort des anderen Rücksprungs ist ein Zwischenring 38 vorgesehen, bei welchem es sich um eine metallische Wendelfeder handelt, welche zu einem Ring gebogen in den Dichtring 30 eingelegt ist, in einen Raum, der von der axialen Endfläche des inneren Stützrings 22b, von der zylindrischen Innenfläche des äußeren Stützrings 22a, vom zweiten Schenkel 32 und vom Zwischenabschnitt 31 des Dichtrings 30 begrenzt wird. Die Abmessungen sind so gewählt, dass im montierten Zustand der Zwischenring 38 radial vorgespannt ist, und um die dabei auftretende Verformung zu ermöglichen, hat der Zwischenring 38 in achsialer Richtung, also in Richtung der Längsachse 24, ein wenig Spielraum. Die Lage des Zwischenrings 38 und der Abstreifkante 34 sind so aufeinander abgestimmt, dass der Zwischenring 38 seinen Druck auf die Abstreifkante 34 und auf einen daran anschließenden Bereich des zweiten Schenkels 32 ausübt und so den Ringspalt um den Schaft 20 herum abdichtet.
Der Dichtring 30 besteht aus einem formstabilen Kunststoff, insbesondere aus einem PTFE, welcher mit einem anorganischen Füllstoff gefüllt ist, zum Beispiel mit einem Gesteinsmehl oder mit Glasmehl. Der Zwischenabschnitt 31 des Dichtrings überwölbt den äußeren Stützring 22a und den Zwischenring 38 mit etwas Spielraum. Druck, welcher von dem in der ersten Kammer 6 befindlichen Medium auf den Dichtring 30 ausgeübt wird, führt deshalb tendenziell zur einer Abflachung des Zwischenabschnittes 31 und damit zu dessen Spreizung, was den Druck auf die Dichtflächen, welche sich auf dem Schaft 20 und auf der Innenseite des ersten Gehäuses 1 befinden, erhöht und damit die Dichtwirkung steigert. Außerdem führt der Druck des in der ersten Kammer 6 anstehenden Mediums dazu, dass der dickere Teil des Zwischenabschnittes 31 verstärkt in die Engstelle im Bereich der Taille 33 hineingedrückt wird und durch die dabei auftretende Keilwirkung die Abdichtung ein weiteres Mal erhöht, und zwar höchst ennrünscht gerade an der Stelle, an welcher das Medium in den Dichtspalt einzudringen versucht, so dass dieses schon an der Schwelle zum Dichtspalt wirksam unterbunden wird. Es gibt also an optimaler Stelle, nämlich bereits am Eintritt des jeweiligen Dichtspaltes, sowohl im Bereich der Taille als auch im Bereich der Abstreifkante 34, definierte Dichtlinien mit maximalem Anpressdruck des Dichtrings 30 gegen seine jeweilige Dichtfläche.
Außer den bereits genannten Vorteilen besteht ein weiterer wesentlicher Vorteil darin, dass der Aufbau der neuartigen Dichtungsanordnung so gewählt ist, dass er in bereits vorhandenen, gattungsgemäßen Ventilen gemäß dem Stand der Technik nachgerüstet werden kann. Irgendwelche Änderungen an den Gehäusen oder an den zugehörigen Flanschen sind nicht erforderlich. Bereits vorhandene Anlagen in der Lebensmittelindustrie, in der Getränkeindustrie und in der Pharmazeutischen Industrie können so ohne größeren Aufwand auf den neuesten Stand nachgerüstet werden.

1.: erstes Gehäuse
1a.: zylindrischer Ansatz
1b.: kalottenförmige Gehäusewand
2.: erster Flansch
3.: zweites Gehäuse
4.: zweiter Flansch
5.: Spannring
6.: erste Kammer
7.: zweite Kammer
8.: Ventilsitz
9.: Schließkörper
10.: Schließkörper
11.: Leckageraum
12.: Leckagerohr
13.: Öffnungen
14.: Rohrleitungen
15.: Rohrleitungen
16.: hohle Stange
17.: Stange
18.: Druckluftanschluß
19.: Druckluftanschluß
20.: Schaft
21.: Einführfase
22.: Stützring
22a.: äußerer, größerer Stützring
22b.: innerer, kleinerer Stützring
23.: Zylinderstifte
24.: Längsachse
25.: Verengung, Ringschulter
26.: Kragen
27.: kegelförmiger Mantelbereich
28.: Ringspalt
29.: erster Schenkel
30.: Dichtring
31.: Zwischenabschnitt
32.: zweiter Schenkel
33.: Taille
34.: Abstreifkante
35.: zylindrischer Abschnitt
36.: Rillen
37.: abgewinkeltes Ende von 32
38.: Zwischenring

Claims

Ventil für die Lebensmittel-, Getränke- und für die Pharmazeutische Industrie, insbesondere Doppelsitzleckageventil, – mit einem ersten Gehäuse (1), welches einen ersten Flansch (2) hat und in welchem ein Ventilsitz (8) ausgebildet ist, – mit einem zweiten Gehäuse (3), welches einen zweiten Flansch (4) hat und in welchem ein Antriebsaggregat untergebracht ist, – mit einem Stützring (22), – wobei das erste Gehäuse (1) und das zweite Gehäuse (3} mittels des ersten Flansches (2) und des zweiten Flansches (4) miteinander verbunden sind und dabei der Stützring (22) zwischen den beiden Flanschen (2, 4) eingespannt ist, – mit einem in dem ersten Gehäuse (1) angeordneten und mit dem Ventilsitz (8) zusammenarbeitenden Schließkörper (9), – mit einer den Schließkörper (9) und das Antriebsaggregat in dem zweiten Gehäuse (3) verbindenden, längs verschieblichen Stange (16), welche einen Schaft (20) aufweist, – und mit Mitteln zum Abdichten eines Ringspaltes zwischen dem Schaft (20) und dem Stützring (22) sowie zum Abdichten des ersten Gehäuses (1) gegen eine Leckage nach außen, welche durch einen Spalt zwischen dem ersten und dem zweiten Flansch (2, 4) erfolgen könnte, dadurch gekennzeichnet, dass ein im Radialschnitt bügelförmiger Dichtring (30) vorgesehen ist, welcher vom ersten Gehäuse (1) her den Stützring (22) umgreift, sich mit einem ersten Schenkel (29) in einen dem ersten und dem zweiten Flansch (2, 4) vorgelagerten Ringspalt (28) zwischen dem Stützring (22) und dem ersten Gehäuse (1) erstreckt, diesen Ringspalt (28) abdichtet und sich mit einem zweiten Schenkel (32) in den Ringspalt zwischen dem Stützring (22) und dem Schaft (20) erstreckt und ihn abdichtet.
Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich der den ersten Schenkel (29) aufnehmende Ringspalt (28), welcher dem ersten und dem zweiten Flansch (2, 4) vorgelagert ist, in Richtung von den Flanschen (2, 4) weg zunächst erweitert und dann durch eine Verengung (25) des ersten Gehäuses (1) wieder verengt.
Ventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Verengung (25) eine Ringschulter ist.
Ventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Ringschulter (25) schräg zur Längsachse (24) der Stange (16) verläuft.
Ventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Ringschulter (25) mit der Längsachse (24) der Stange (16) einen Winkel zwischen 40° und 60° einschließt.
Ventil nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die von der Verengung (25) des ersten Gehäuses (1) hervorgerufene engste Stelle des den ersten Schenkel (29) aufnehmenden Ringspaltes (28) an dessen der ersten Kammer (6) des ersten Gehäuses (1) zugewandten Öffnung liegt.
Ventil nach eine der vorstehenden Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtring (30) dort, wo sich die Verengung (25) des ersten Gehäuses (1) befindet, eine Taille (33) hat.
Ventil nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtring {30) mit einem zwischen seinem ersten Schenkel (29) und seinem zweiten Schenkel {32) vorhandenen Zwischenabschnitt (31) den Stützring (22) mit etwas Spielraum überwölbt.
Ventil nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Schenkel (32) des Dichtringes (30) länger ist als sein erster Schenkel (29).
Ventil nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ende (37) des zweiten Schenkels (32) des Dichtringes {30) am Stützring (22) festgelegt ist.
Ventil nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Ende (37) des zweiten Schenkels (32) des Dichtringes {30) radial auswärts abgewinkelt und zwischen dem Stützring (22) und dem zweiten Flansch (4) eingespannt ist.
Ventil nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das abgewinkelte Ende (37) des zweiten Schenkels (32) und des Stützringes (22) beide einen Hinterschnitt haben und dass diese Hinterschnitte ineinandergreifen.
Ventil nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Stützring (22) mehrteilig ausgebildet ist und einen inneren Stützring (22b) und einen äußeren Stützring (22a) aufweist, welche unverschieblich miteinander verbunden sind.
Ventil nach Anspruch 13 in Verbindung mit Anspruch 11 oder Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass durch einen ersten Rücksprung des inneren Stützrings (22b) relativ zum äußeren Stützring (22a) der Raum für die Aufnahme des abgewinkelten Endes (37) des zweiten Schenkels (32) des Dichtrings (30) gebildet ist.
Ventil nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass der innere und der äußere Stützring (22b, 22a), durch paannreise fluchtende, vorzugsweise radial verlaufende Bohrungen und einen oder mehrere in sie eingreifende Stifte (23) oder Schrauben miteinander verbunden sind.
Ventil nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Stützring (22, 22b, 22a) starr ausgebildet ist und dass sich zwischen ihm und dem zweiten Schenkel (32) des Dichtringes (30) unter radialer Vorspannung ein elastisch oder elastomerer verformbarer Zwischenring (38) befindet.
Ventil nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Zwischenring (38) weicher verhält als das Material des Dichtringes (30).
Ventil nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtring (30) aus einem nicht elastomeren Kunststoff besteht.
Ventil nach einem der vorstehenden Ansprüche 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtring (30} aus einem Kunststoff besteht, welcher anorganische Füllstoffe enthält.
Ventil nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, dass der Kunststoff ein PTFE ist.
Ventil nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an dem zweiten Schenkel (32) des Dichtringes (30) eine Abstreifkante (34) ausgebildet ist.
Ventil nach Anspruch 21 in Verbindung mit einem der Ansprüche 16 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstreifkante (34) dort liegt, wo auf der anderen Seite des zweiten Schenkels (32) der Zwischenring (38) auf diesen drückt.
Ventil nach einem der Ansprüche 16 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass der Zwischenring (38) am Übergang vom zweiten Schenkel (32) zum Zwischenabschnitt (31) des Dichtringes (30) angeordnet ist.
Ventil nach einem der Ansprüche 16 bis 23 in Verbindung mit einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der innere Stützring (22b) in der Nachbarschaft des Zwischenabschnitts (31) des Dichtringes (30) einen zweiten Rücksprung relativ zu dem äußeren Stützring (22a) hat, an welcher Stelle der Zwischenring (38) liegt.
Ventil nach einem der Ansprüche 16 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass der Zwischenring ein elastomerer O-Ring ist.
Ventil nach einem der Ansprüche 16 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass der Zwischenring (38) ein metallischer Federring ist.
Ventil nach einem der Ansprüche 16 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass der Zwischenring (38) eine metallische Wendelfeder ist.
Ventil nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Schenkel (32) des Dichtringes (30) in einem Abstand von dem Zwischenabschnitt (31) des Dichtringes (30) einen zylindrischen Abschnitt (35) hat, dessen Innendurchmesser gleich dem Außendurchmesser des Schaftes (20) ist.
Ventil nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, dass der zylindrische Abschnitt (35) auf seiner dem Schaft (20) zugewandten Seite längs verlaufende Rillen (36) hat.
Ventil nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtring (30) seine geringste Wandstärke in seinem Zwischenabschnitt (31) hat.