DE19842603C2 - Sitzreinigungsfähiges Doppelsitzventil - Google Patents
Sitzreinigungsfähiges DoppelsitzventilInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein sitzreinigungsfähiges Doppelsitzventil mit zwei seriell
angeordneten, relativ zueinander bewegbaren Schließgliedern nach dem Ober
begriff des Anspruchs 1.
Ein Doppelsitzventil der gattungsgemäßen Art ist beispielsweise aus der
EP-A-0 174 384 bekannt. Dieses Ventil hat den Nachteil, daß die zur Reinigung
der Sitzfläche des schieberartig ausgebildeten Schließgliedes, des Schieberkol
bens, im anderen Schließglied (vgl. Fig. 3a-3d) oder in der zylindrischen
Ventilsitzfläche (vgl. Fig. 4a-4d) vorgesehene Umfangsnut, in die das Dich
tungsmittel des Schieberkolbens in einer Zwischenstellung zur Durchführung der
Sitzreinigung verbracht werden muß, auch bei jeder regulären Öffnungs- oder
Schließbewegung des Doppelsitzventils passiert werden muß. Hierdurch entsteht
bei jeder dieser Bewegungen ein Flüssigkeitsdurchtritt im Sitzbereich, der zwar im
Falle der Sitzreinigung, nicht aber bei der normalen Schaltbewegung des Dop
pelsitzventils erwünscht ist.
Aus der DE 38 35 944 A1 ist ein anderes sitzreinigungsfähiges Doppelsitzventil
bekannt, bei dem sich im Unterschied zum Doppelsitzventil der gattungsgemäßen
Art der Schieberkolben im Zuge seiner Öffnungsbewegung lediglich am anderen
Schließglied dichtend anlegt, bevor dieses durch den Schieberkolben gleichfalls
in die Offenstellung überführt wird. Zum Zwecke der Sitzreinigung der Sitzfläche
des Schieberkolbens wird dieser um einen Teilhub entgegen seiner Öffnungsbe
wegung spaltweit in eine Sitzreinigungsstellung überführt. Bei diesem Doppelsitz
ventil bleibt zwar die reguläre Öffnungs- oder Schließbewegung durch die getrof
fenen Maßnahmen zur Realisierung der Sitzreinigung unberührt, jedoch ist die zur
Reinigung der Ventilsitze durch spaltweite Ansteuerung der Schließglieder jeweils
aus dem zugeordneten Ventilgehäuseteil gewonnene Reinigungsmittelmenge nur
schwer auf das absolut notwendige Minimum, das zur Beseitigung der Verunreini
gungen im Sitzbereich hinreichend ist, zu bemessen und zu begrenzen. Um den
noch einen ökonomischen und umweltschonenden Einsatz von Reinigungsmitteln
sicherzustellen, wird in der DE 38 35 944 A1 vorgeschlagen, die Ventilteller takt
weise anzusteuern.
Bei einem anderen bekannten sitzreinigungsfähigen Doppelsitzventil
(EP-A-0 646 741) wird die zur Reinigung der Ventilsitze bereitzustellende Reini
gungsmittelmenge dadurch begrenzt, daß in der jeweiligen Spülstellung der in
Frage kommende Schieberventilkörper an einem mit Spülmitteldurchtritten verse
henen Gehäuseanschlag anliegt. Demzufolge gibt es bei diesem bekannten Dop
pelsitzventil Bereiche, die während des Spülvorganges nicht mit Reinigungsmittel
benetzt werden können, es sei denn, auch dieses Ventil würde, allerdings wegen
des vorstehend erwähnten Nachteils, taktweise angesteuert.
Bei den vorgenannten bekannten Doppelsitzventilen kann der über die freigelegte
Sitzfläche aus dem benachbarten Ventilgehäuseteil herangeführte Reinigungsmit
telstrom mit mehr oder weniger großer kinetischer Energie auf den in seiner
Schließstellung befindlichen anderen Ventilsitzbereich auftreffen. Dies kann unter
Umständen dazu führen, daß Reinigungsmittel durch den geschlossenen Dich
tungsbereich hindurchdringt. Eine besondere Gefahr ist dann gegeben, wenn die
jeweilige Dichtung einer hohen Abnutzung unterlag und der Verschleiß dazu führt,
daß die verminderte Dichtungsvorspannung eine hinreichende Dichtwirkung unter
der Einwirkung der kinetischen Energie des Spritzstrahles nicht mehr sicherstel
len kann.
Weiterhin wird an sitzreinigungsfähige Doppelsitzventile die Anforderung gestellt,
daß das bei, der Sitzreinigung in den Leckagehohlraum einströmende Reini
gungsmittel drucklos, das heißt ohne Druckaufbau im Leckagehohlraum, in die
Umgebung des Doppelsitzventils abgeführt wird. Die eingangs erwähnten Dop
pelsitzventile (DE 38 35 944 A1 und EP-A-0 174 384) dürften diesbezüglich die
gestellten Anforderungen nur schwerlich erfüllen können, da einerseits die Mög
lichkeit einer knappen Bemessung der jeweiligen Reinigungsmittelmenge nicht
erkennbar ist und andererseits die Abführquerschnitte dem erhöhten Reini
gungsmittelangebot nicht in entsprechender Weise anpaßbar sind.
In den Vereinigten Staaten von Amerika wird für die in Anlagen der Molkereiindu
strie eingesetzten Doppelsitzventile sogar gefordert, daß bei groben Defekten der
Dichtungen oder gar bei deren Verlust kein Reinigungsmittel über den ungedich
teten Ventilsitz in das benachbarte Ventilgehäuseteil gelangen darf. Selbst wenn
es gelingt, die beider Sitzreinigung anfallende Reinigungsmittelmenge sehr klein
zu bemessen, wie dies offensichtlich beim bekannten Doppelsitzventil gemäß
EP-A-0 646 741 der Fall ist, würde dort das direkte Anspritzen eines der beiden
Sitzbereiche im Falle eines groben Dichtungsdefektes oder eines -verlustes zu
einem Durchtritt von Reinigungsflüssigkeit in das benachbarte Ventilgehäuseteil
führen. Dieser Sachverhalt wäre zumindest bei der Spülung des oberen Sitzbe
reichs am unteren Ventilsitz gegeben (vgl. Fig. 2c der EP-A-0 646 741), wenn
hier ein grober Dichtungsdefekt oder gar -verlust vorläge. Aus diesem Grunde
wird bislang, zumindest in der Molkereiindustrie, der Einsatz der vorstehend ge
nannten sitzreinigungsfähigen Doppelsitzventile abgelehnt.
Die absolut drucklose Abführung von Flüssigkeitsmengen aus dem Leckagehohl
raum, seien es Leckagen aufgrund von Dichtungsdefekten oder Reinigungsmit
telmengen aus einer wie auch immer gearteten Reinigung des Leckagehohlrau
mes oder einer wünschenswerten, weil notwendigen Sitzreinigung, sind eine For
derung, die in jüngster Zeit, insbesondere auf dem US-amerikanischen Markt bzw.
im US-amerikanischen Einflußbereich beim Einsatz von Doppelsitzventilen und
hier insbesondere in der Molkereitechnik, zunehmend an Bedeutung gewinnt. Es
handelt sich hierbei um die Erfüllung der Forderung des sogenannten US-
amerikanischen "3A-Standards" und der sogenannten "FDA-Regularien", die be
sagen, daß der Leckageraum mit einem der Nennweite des größten an das Ventil
angeschlossenen Rohres entsprechenden Querschnitt drainierbar mit der Atmo
sphäre verbunden sein soll.
Einerseits gewinnen sitzreinigungsfähige Doppelsitzventile an Bedeutung, weil
hierdurch Sitzbereiche auch dann gereinigt werden können, wenn lediglich in ei
nem der Ventilgehäuseteile Reinigungsmittel ansteht und das andere ggf noch
produktbeaufschlagt ist, d. h. wenn das Ventil zum Zwecke der Reinigung seiner
Sitzflächen nicht vollständig geöffnet werden kann, andererseits wird im Zuge der
Sitzreinigung die Sicherheitsphilosophie des Doppelsitzventils, daß nämlich unter
Druck im Ventil anstehendes Reinigungsmittel und Produkt nicht durch nur eine
Dichtung voneinander getrennt werden dürfen, stets außer Kraft gesetzt. In glei
cher Weise wird übrigens die Sicherheitsphilosophie des Doppelsitzventils immer
dann unterlaufen, wenn der Leckagehohlraum in der Schließ- oder in der Offen
stellung des Doppelsitzventils durch externe Zufuhr des Reinigungsmittels aus
der Umgebung des Doppelsitzventils gereinigt wird. Man hält sich bislang außer
halb des US-amerikanischen Einflußbereichs im Falle der Reinigung des Lecka
gehohlraumes bei offenem oder geschlossenem Ventil und bei der Sitzreinigung
nur deshalb nicht konsequent und stringent an die Forderungen, die aus der
Doppelsitzventil-Sicherheitsphilosophie resultieren, weil man davon ausgeht, daß
bei ausreichender Bemessung des Verbindungsweges zwischen dem Leckage
hohlraum und Umgebung des Doppelsitzventils das Reinigungsmittel nicht unter
Druck am geschlossenen Ventilsitz ansteht und weil darüber hinaus bislang eine
anderweitige Lösung des Problems nicht zur Verfügung steht.
Ausgehend von den vorbeschriebenen Nachteilen des Standes der Technik ist es
Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein sitzreinigungsfähiges Doppelsitzventil zu
schaffen, bei dem im Sinne einer konsequenten Umsetzung der Sicherheitsphilo
sophie des Doppelsitzventils jeweils im Zuge der Sitzreinigung des spaltweit von
seiner Sitzfläche angelüfteten Schließgliedes eine doppelte und leckageraumge
sicherte Abdichtung gegenüber dem durch das andere Schließglied geschlosse
nen Ventilgehäuseteil gegeben ist.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruches 1 gelöst. Vorteilhafte
Ausgestaltungen des vorgeschlagenen sitzreinigungsfähigen Doppelsitzventils
sind Gegenstand der Unteransprüche.
Der Vorschlag zeigt, wie die doppelte Abdichtung in überraschend einfacher Wei
se unter den gegebenen Bedingungen realisiert werden kann. Hierzu wird das
Doppelsitzventil der gattungsgemäßen Art, wie es hinsichtlich der grundsätzlichen
Schließgliedkonfiguration beispielsweise aus der EP-A-0 174 384 zumindest in
wesentlichen Merkmalen bekannt ist, am Endabschnitt des schieberartig ausge
bildeten, kleineren Schließgliedes (Schieberkolben als aktives Schließglied), be
zogen auf seine Längsachse, mit zwei axial beabstandeten radialen Dichtungsmit
teln ausgestattet. Zwischen diesen sind im Schieberkolben Durchlaßöffnungen
vorgesehen, die die mantelflächenseitige Umgebung des Schieberkolbens
schließgliedseitig mit der Umgebung des Ventils verbinden. Der Leckagehohl
raum, der zwischen den beiden Schließgliedern sowohl in der Schließ- als auch in
der Offenstellung des Doppelsitzventils gebildet wird, ist gleichfalls mit der Umge
bung des Ventils verbunden. Dabei sind beide Verbindungswege, nämlich der
erste Verbindungsweg, der die Durchlaßöffnungen mit der Umgebung des Ventils
verbindet, und der zweite Verbindungsweg, der den Leckagehohlraum gleichfalls
dorthin verbindet, innerhalb eines mit einem der Schließglieder verbundenen
rohrförmigen Schaftes, der durch das zugeordnete Ventilgehäuseteil hindurchge
führt ist und in der Umgebung endet, ausgebildet. Wesentlich dabei ist, daß die
beiden Verbindungswege voneinander getrennt innerhalb des rohrförmigen
Schaftes ausgeführt sind.
Neben einer Hauptverstelleinrichtung zum Öffnen und Schließen des Doppelsitz
ventils ist darüber hinaus für jedes Schließglied eine zugeordnete Einzelverstel
leinrichtung vorgesehen, mit der die Schließglieder durch einen Teilhub spaltweit
in eine jeweilige Sitzreinigungsstellung zu überführen sind. Die Sitzreinigung des
Schieberkolbens, der kleiner als das zweite Schließglied (passives Schließglied)
ausgeführt ist, erfolgt dadurch, daß der Schieberkolben um einen Teilhub entge
gen seiner Öffnungsbewegung dergestalt verschoben ist, daß die Durchlaßöff
nungen mit dem der freigelegten Sitzfläche benachbarten Ventilgehäuseteil ver
bunden sind und dabei das leckagehohlraumseitige Dichtungsmittel des Schie
berkolbens in der zylindrischen Ventilsitzfläche dichtend verbleibt. In dieser Stel
lung kann nunmehr Reinigungsmittel an die freigelegte Sitzfläche gelangen, um
über die Durchlaßöffnungen und den ersten Verbindungsweg unmittelbar in die
Umgebung des Ventils abzufließen. Da das leckagehohlraumseitige Dichtungsmit
tel des Schieberkolbens sowie das Dichtungsmittel des zweiten Schließgliedes in
ihrer dichtenden Schließlage verbleiben, besteht zwischen dem an die freigelegte
Sitzfläche herangeführten Reinigungsmittel und dem anderen, geschlossenen
Ventilgehäuseteil eine doppelte Abdichtung, zwischen der der ebenfalls, jedoch
separat über den zweiten Verbindungsweg mit der Umgebung verbundene
Leckagehohlraum wirksam ist.
Die Sitzreinigung des zweiten Schließgliedes erfolgt dadurch, daß dieses in
Richtung seiner normalen Öffnungsbewegung spaltweit verschoben wird, bis die
zugeordnete Sitzfläche freigelegt und für das Reinigungsmittel aus dem benach
barten Ventilgehäuseteil zugänglich ist. Der Schieberkolben verbleibt in seiner
Schließlage, wobei nunmehr zwischen dem über die freigelegte Sitzfläche ein
strömenden Reinigungsmittel und dem durch den Schieberkolben verschlossenen
Ventilgehäuseteil ebenfalls eine doppelte Abdichtung über die beiden axial be
anstandeten Dichtungsmittel im Schieberkolben besteht. In diesem Fall ist zwi
schen den beiden Dichtungsmitteln über die vorgeschlagenen Durchlaßöffnungen
im Schieberkolben der mit der Umgebung verbundene erste Verbindungsweg
wirksam.
In den vorstehend beschriebenen zwei Sitzreinigungsstellungen ist jeweils der
Bereich zwischen den beiden in ihrer dichtenden Schließlage befindlichen jeweili
gen Dichtungsmitteln über den in Frage kommenden Verbindungsweg mit der
Umgebung des Ventils verbunden. Dadurch ist sichergestellt, daß bei einem De
fekt des der Reinigungsflüssigkeit benachbarten und in seiner Schließlage be
findlichen Dichtungsmittels kein Reinigungsmittel unter Druck an dem Dich
tungsmittel des anderen Schließgliedes, das sich ebenfalls in seiner Schließlage
befindet, ansteht.
Da nicht nur die Durchlaßöffnungen insgesamt der vorgenannten US-amerikani
schen Vorschrift entsprechend dimensioniert sind oder ohne Schwierigkeit werden
können, sondern auch der Verbindungsweg zwischen dem Leckagehohlraum und
der Umgebung des Ventils diesbezüglich dimensioniert ist oder werden kann, ist
sichergestellt, daß Reinigungsmittelmengen, die über defekte Dichtungsmittel im
Zuge der Sitzreinigung anfallen, drucklos in die Umgebung abgeführt werden.
Eine derartige großzügige Dimensionierung der Ablaufquerschnitte erfordert im
Sitzbereich des Doppelsitzventils eine Vergrößerung des Nenndurchmessers, die
den Nenndurchmesser des an das Doppelsitzventil angeschlossenen Rohres in
der Regel um zwei Nenndurchmesserstufen übersteigt.
Durch die doppelte Abdichtung im Sitzbereich bei gleichzeitiger Sitzreinigung des
einen oder des anderen Schließgliedes ist es ohne Verletzung der Doppelsitz
ventil-Sicherheitsphilosophie möglich, die Querschnitte der beiden Verbindungs
wege kleiner zu dimensionieren, als dies der vorgenannte US-amerikanische "3A-
Standard" oder die "FDA-Regularien" fordern. Selbst wenn es zu einem Druckauf
bau in den Durchlaßöffnungen und dem sich anschließenden ersten Verbin
dungsweg oder im Leckagehohlraum und dem sich anschließenden zweiten Ver
bindungsweg kommt, ist jeweils zwischen dem produktbeaufschlagten und dem
reinigungsmittelbeaufschlagten Dichtungsmittel ein wirksamer Verbindungsweg
und damit eine Drainage zur Umgebung des Ventils gegeben, über den unter al
len praxisrelevanten Gegebenheiten ggf. auftretende Leckagen drucklos abge
führt werden können.
Die erfindungswesentlichen Merkmale des vorgeschlagenen sitzreinigungsfähi
gen Doppelsitzventils sind in vorteilhafter Weise auf zwei unterschiedliche Dop
pelsitzventil-Bauarten anwendbar. Eine erste Bauart zeichnet sich dadurch aus,
daß am Schieberkolben einerseits der rohrförmige Schaft angeordnet ist, der
durch das letzterem benachbarte Ventilgehäuseteil in die Umgebung des Dop
pelsitzventils hindurchgeführt ist und den ersten Verbindungsweg in Form eines
ringraumförmigen Ablaufauslasses aufnimmt, daß letzterer innenseits von einem
mit dem ersten Schließglied verbundenen inneren rohrförmigen Schaft begrenzt
ist, und daß der zweite Verbindungsweg innerhalb des inneren rohrförmigen
Schaftes angeordnet ist. Am Schieberkolben ist andererseits eine Ventilstange
befestigt, die durch das dieser Seite benachbarte Ventilgehäuseteil hindurchge
führt und mit einem Antrieb des Doppelsitzventils verbunden ist. Bei dieser Dop
pelsitzventil-Bauart handelt es sich um ein Ventil, welches zur Seite seines An
triebs hin öffnet und dessen Schließglieder auch in dieser Richtung ausbaubar
sind und bei dem die Leckage und das bei der Sitzreinigung anfallende Reini
gungsmittel zur anderen Seite hin über die Ablaufauslässe abgeführt werden.
Eine zweite Doppelsitzventil-Bauart zeichnet sich dadurch aus, daß am zweiten
Schließglied einerseits der rohrförmige Schaft angeordnet ist, der durch das letz
terem benachbarte Ventilgehäuseteil in die Umgebung des Doppelsitzventils hin
durchgeführt ist und den zweiten Verbindungsweg in Form eines ringraumförmi
gen zweiten Ablaufauslasses aufnimmt, daß letzterer durch das zweite Schließ
glied bis in die Ausnehmung, die einen Teil des Leckagehohlraumes bildet, hin
durchgreift und den Leckagehohlraum mit der Umgebung des Doppelsitzventils
verbindet, daß der zweite Ablaufauslaß innenseits von einem mit dem ersten
Schließglied verbundenen inneren rohrförmigen Schaft begrenzt ist, und daß der
erste Verbindungsweg innerhalb des inneren rohrförmigen Schaftes angeordnet
ist. Auf der anderen Seite des zweiten Schließgliedes greift eine Ventilstange an,
die durch das dieser Seite benachbarte Ventilgehäuseteil hindurchgeführt und mit
einem Antrieb des Doppelsitzventils verbunden ist.
Falls diese letztgenannte Doppelsitzventil-Bauart, wie dies vorgeschlagen wird,
einen aus den Ventilgehäuseteilen lösbaren sogenannten Sitzring aufweist, in
dem innenseits die zylindrische Ventilsitzfläche für den Schieberkolben vorgese
hen ist, steht ein Doppelsitzventil zur Verfügung, das in einer vom Antrieb weg
weisenden Richtung öffnet und bei dem die Schließglieder unter den nachfolgend
genannten Bedingungen in Richtung des Antriebes ausbaubar sind. Die Leckage
und das bei der Sitzreinigung anfallende Reinigungsmittel werden in Richtung der
Öffnungsbewegung des Ventils in dessen Umgebung abgeführt. Um die Ausbau
barkeit der Schließglieder in der vorstehend beschriebenen Weise sicherzustel
len, wird vorgeschlagen, daß der Sitzring außenseits in einer die Ventilgehäuse
teile miteinander verbindenden Verbindungsbohrung und dort mittels einer ersten
und einer zweiten Sitzringdichtung dichtend Aufnahme findet, daß er sich im an
triebsseitigen Ventilgehäuseteil abstützt, und daß sein kleinster Außendurchmes
ser größer als der größte Außendurchmesser des zweiten Schließgliedes ist.
Bei beiden vorgenannten Doppelsitzventil-Bauarten wird die bevorzugte Einbau
lage derart gewählt, daß die Ablaufauslässe im wesentlichen senkrecht nach un
ten orientiert sind, so daß die Leckage und das bei der Sitzreinigung anfallende
Reinigungsmittel unter dem Einfluß der Schwerkraft nach unten ablaufen können.
Darüber hinaus können beide Schließglieder als Schieberkolben mit radialen
Dichtungsmitteln ausgebildet sein, wobei der aktive Schieberkolben stets kleiner
als der passive ausgeführt ist (EP-A-0 174 384, Fig. 3a bis 3d; EP-A-0 646 741).
Es ist aber auch möglich, das passive Schließglied als Sitzteller auszubil
den (EP-A-0 174 384, Fig. 4a-4d; DE 38 35 944 A1). Bezogen auf die bevor
zugte Einbaulage erfordert ein nach unten öffnendes und nach oben ausbaubares
Doppelsitzventil, unabhängig davon, ob es mit zwei Schieberkolben oder einem
Schieberkolben und einem Sitzteller ausgebildet ist, den vorstehend erwähnten
Sitzring, wie er beispielsweise aus der DE-PS 50 13 50 im Grundsatz seit langem
bekannt ist.
Bezogen auf die bevorzugte Einbaulage weist ein nach unten öffnendes und nach
oben ausbaubares Doppelsitzventil gegenüber der nach oben öffnenden Bauart
den Vorteil auf, daß die Verbindungsbohrung zwischen den beiden Ventilgehäu
seteilen, in der die zylindrische Ventilsitzfläche ausgebildet ist, in ihrem Durch
messer kleiner ausgeführt werden kann. Dies resultiert aus der Tatsache, daß in
der Offenstellung des Ventils lediglich die Ventilstange des Schieberkolbens
durch die Verbindungsbohrung hindurchgeführt ist und nicht der rohrförmige
Schaft, in dem der Ablaufauslaß unterzubringen ist. Bei letzterem besteht in be
stimmten Anwendungsfällen das Bedürfnis, ihn mit einem möglichst großen
Durchtrittsquerschnitt zu dimensionieren.
Die vorgeschlagenen Durchlaßöffnungen lassen sich ohne Schwierigkeit insge
samt derart dimensionieren, daß die Forderung des US-amerikanischen "3A-
Standards" und der "FDA-Regularien" ohne Einschränkung erfüllt sind. Dazu sind
sie derart auszuführen, daß sie insgesamt mindestens einen dem Nennquer
schnitt des größten an das Ventil angeschlossenen Rohres entsprechenden
Durchtrittsquerschnitt aufweisen.
Damit durchgehend auf beiden Verbindungswegen, zum einen zwischen den
Durchlaßöffnungen und der Umgebung des Doppelsitzventils und zum anderen
zwischen dem Leckagehohlraum und diesem Bereich, keine Verengung eintritt,
wird weiterhin vorgeschlagen, daß diese beiden Verbindungswege auf ihrer ge
samten Länge mindestens einen dem Nennquerschnitt des größten an das Ventil
angeschlossenen Rohres entsprechenden Durchtrittsquerschnitt aufweisen.
Das vorgeschlagene Doppelsitzventil sieht zwei grundsätzliche Ausführungen vor,
soweit es das Zusammenwirken zwischen dem Schieberkolben und dem zweiten
Schließglied in der Offenstellung des Doppelsitzventils betrifft. In einer ersten
Ausführungsform wird ein mit den beiden axial beabstandeten Dichtungsmitteln
ausgestatteter Endabschnitt des Schieberkolbens in die Ausnehmung des zweiten
Schließgliedes hineingefahren, bevor letzteres öffnet. Dabei finden beide Dich
tungsmittel dort dichtend Aufnahme. Hier macht das vorgeschlagene Doppelsitz
ventil von einem beispielsweise aus der GB-A-668 563 (insbesondere Fig. 15
und 16) oder aus der FR-A-1 204 043 bekannten Merkmal Gebrauch, welches
vorsieht, daß der Endabschnitt des Schieberkolbens mit seinem Dichtungsmittel
im Zuge der Öffnungsbewegung des Ventils in eine Ausnehmung des zweiten
Schließgliedes verbracht uni dort von einer Umfangswand der Ausnehmung vor
dem Einfluß des das Ventil beaufschlagenden Fluids geschützt und gestützt wird,
bevor das zweite Schließglied öffnet.
In einer zweiten Ausführungsform wird nur das dem stirnseitigen Ende des Schie
berkolbens unmittelbar benachbarte, das leckagehohlraumseitige Dichtungsmittel
in eine Ausnehmung des zweiten Schließgliedes hineingefahren, ohne daß es
dort gegenüber einer Umfangswand der Ausnehmung dichtet, während das ande
re Dichtungsmittel des Schieberkolbens lediglich mit dem die Ausnehmung umge
benen Ende des zweiten Schließgliedes dichtend kontaktiert wird. Diese Kontak
tierung kann bezüglich des Dichtungsmittels radial, radial/axial oder axial (bei
ausreichender elastischer Rückverformung des Dichtungsmittels nach Verlassen
der zylindrischen Ventilsitzfläche) erfolgen. Bei den vorgenannten Abdichtungen
handelt es sich demnach nicht um ein Hineinfahren der Dichtung in die Ausneh
mung, sondern um ein sogenanntes außenseitiges 'Andocken' an das Ende der
Ausnehmung (siehe hierzu auch WO-A-9508730).
Der Sachverhalt, daß das in die Ausnehmung hineingefahrene Dichtungsmittel
von der Umfangswand mit einem Umfangsringspalt umschlossen wird, kann vor
teilhaft dazu genutzt werden, in der Offenstellung des Ventils dieses Dichtungs
mittel einer Reinigung zu unterziehen. Zu diesem Zweck wird gemäß einem er
sten Vorschlag beispielsweise Reinigungsmittel von außerhalb des Doppelsitz
ventils über einen zwischen der Ventilstange und einer diese umgebenden Hohl
stange gebildeten Ringspalt zugeführt und zwecks Bespülung des vorgenannten
Dichtungsmittels dem besagten Umfangsringspalt zugeleitet, von wo es dann über
die Durchlaßöffnungen zwischen den beiden im Schieberkolben angeordneten
Dichtungsmitteln in den ersten Verbindungsweg und von dort in die Umgebung
abgeführt wird. Die Zuführung von Reinigungsmittel kann alternativ auch über
eine in der innenliegenden Ventilstange angeordnete Verbindungsbohrung erfol
gen.
Gemäß einem zweiten Vorschlag ist der zwischen dem in Frage kommenden
Dichtungsmittel und der Umfangswand der Ausnehmung gebildete Umfangsring
spalt einerseits mit dem ersten und andererseits mit dem zweiten Verbindungs
weg verbunden. Diese Ausführung erlaubt die Reinigung des in der Ausnehmung
freigelegten Dichtungsmittels im Wege einer Durchflußreinigung unter Einbezie
hung des ersten und des zweiten Verbindungsweges.
Um die Reinigungsmittelmenge im Zuge der jeweiligen Sitzreinigung zu bemes
sen und zu begrenzen, wird vorgeschlagen, daß der Schieberkolben zwischen
dem ventilgehäuseseitigen Dichtungsmittel und den Durchlaßöffnungen einen im
wesentlichen zylindrischen Ansatz aufweist, der außenseits mit der zylindrischen
Ventilsitzfläche einen Drosselringspalt bildet.
Im Bezug auf das zweite Schließglied ist diesbezüglich vorgesehen, daß dieses
an seinem die Ausnehmung umgebenden Ende einen im wesentlichen zylindri
schen Ansatz aufweist, der außenseits mit einer zweiten Ventilsitzfläche einen
Drosselringspalt bildet.
Die vorgeschlagenen Grundsatzlösungen gemäß der Erfindung sind, soweit sie
durch das Zusammenwirken zwischen dem Schieberkolben und dem zweiten
Schließglied in der Offenstellung des Doppelsitzventils gekennzeichnet und an
den beiden vorstehenden Ausführungsformen dargestellt sind, auch auf ein Dop
pelsitzventil anwendbar, bei welchem die Öffnungsbewegung, bezogen auf die
bevorzugte Einbaulauge, nach unten erfolgt (zweite vorstehend beschriebene
Doppelsitzventil-Bauart). Das unabhängig betätigte Schließglied (aktives
Schließglied) ist dabei in Form eines Schieberkolbens oberhalb des abhängig
betätigten Schließgliedes (passives Schließglied) angeordnet. Ersteres kommt bei
seiner Öffnungsbewegung nach unten am anderen zur Anlage und überführt die
ses gleichfalls in die Offenstellung. Dabei können beide Schließglieder als Schie
berkolben mit radialen Dichtungsmitteln ausgebildet sein, wie dies bei den beiden
vorstehend beschriebenen Ausführungsformen der Fall ist (z. B. Ausnehmung ge
mäß EP-A-0 174 384, Fig. 3a-3d), oder aber es liegt eine Ausführungsform
gemäß EP-A-0 646 741 vor. Es ist aber auch möglich, eine Schließgliedkonfigu
ration mit einem Schieberkolben und einem Sitzteller zu wählen, wie sie die
Druckschriften EPA-0 174 384, Fig. 4a-4d, oder die EP-A-0 039 319, Fig. 1
und 2, vorsehen, wobei diese Schließgliedanordnungen in Anwendung auf die
vorliegende Erfindung um eine waagerechte Achse gespiegelt sind.
Um bei einer Schließgliedkonfiguration mit einem als Schieber und einem als
Sitzteller ausgebildeten Schließglied eine Ausbaubarkeit nach oben zu gewähr
leisten, kann wiederum der vorstehend erwähnte Sitzkörper oder Sitzring vorge
sehen werden (siehe DE-PS 501 350).
Die Dichtungsmittel des Schieberkolbens sind für die vorstehend beschriebenen
jeweiligen Ausführungsformen und Bauarten entweder als diskrete d. h. eigen
ständige Dichtungen ausgeführt oder aber sie werden durch Beschichtung oder
Ummantelung des mantelflächenseitigen Endabschnittes des Schieberkolbens mit
einem geeigneten Dichtungsmaterial realisiert. Des weiteren ist vorgesehen, daß
wenigstens der Endabschnitt des Schieberkolbens beiderseits der Durchlaßöff
nungen ganzheitlich aus einem geeigneten Dichtungsmaterial ausgeführt ist.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden
nachfolgend beschrieben. Es zeigen
Fig. 1 einen Mittelschnitt durch eine erste Ausführungsform des vorgeschla
genen Doppelsitzventils einer ersten Bauart in seiner Schließstellung,
wobei die Ablaufauslässe relativ große Querschnitte aufweisen und
beide Schließglieder mit Vorkehrungen zum Druckausgleich (sog. Ba
lancer) versehen sind;
Fig. 2 eine zweite vorteilhafte Bauart des vorgeschlagenen sitzreinigungs
fähigen Doppelsitzventils in seiner Schließstellung, bei dem die
Schließglieder, bezogen auf die bevorzugte Einbaulage, nach unten
öffnen, jedoch nach oben, in Richtung des Antriebs, in Verbindung mit
einem Sitzring ausbaubar sind;
Fig. 2a das sitzreinigungsfähige Doppelsitzventil gemäß Fig. 2 in seiner
Offenstellung;
Fig. 3 eine ausschnittsweise Darstellung durch eine weitere, detailliertere
Ausgestaltung des Doppelsitzventils der ersten Bauart, wobei das er
ste Schließglied mit einem sog. Balancer ausgestattet ist, und
Fig. 4 eine ausschnittsweise Darstellung in vergrößertem Maßstab der
beiden Schließglieder in einer zweiten Ausführungsform, wobei sich
die Schließglieder in ihrer Offenstellung befinden und zwischen dem in
der Ausnehmung aufgenommen Dichtungsmittel und der Umfangs
wand der Ausnehmung ein Umfangsringspalt vorgesehen ist.
Das Doppelsitzventil in einer ersten Bauart (Fig. 1 und 3) besteht aus einem
ersten und einem zweiten Ventilgehäuseteil 1 bzw. 2. Beide sind über eine Ver
bindungsbohrung 3, die innenseits die zylindrische Ventilsitzfläche 3a bildet, mit
einander verbunden. Ein erstes, als Schieberkolben ausgebildetes Schließglied 4
(aktives Schließglied) findet in der Schließstellung des Doppelsitzventils in der
zylindrischen Ventilsitzfläche 3a dichtend Aufnahme. Hierzu sind an einem End
abschnitt des Schieberkolbens 4, bezogen auf seine Längsachse, zwei axial be
abstandete radiale Dichtungsmittel 6 und 7, im folgenden als ventilgehäuseseiti
ges Dichtungsmittel 6 bzw. leckagehohlraumseitiges Dichtungsmittel 7 bezeich
net, vorgesehen. Ein zweites, im vorliegenden Ausführungsbeispiel ebenfalls als
Schieberkolben ausgebildetes Schließglied 5 findet in der Schließstellung des
Doppelsitzventils in einer zweiten Ventilsitzfläche 3b, die im wesentlichen eben
falls zylindrisch ausgeführt ist, Aufnahme, gegenüber der es über ein drittes, ra
dial wirkendes Dichtungsmittel 8 abgedichtet ist. Das zweite Schließglied 5 kann
auch als Sitzteller mit einem axial wirkenden Dichtungsmittel 8 ausgeführt sein
(z. B. wie in EP 0 174 384, Fig. 4a-4d, oder EP 0 039 319, Fig. 1 und 2).
Die beiden Schließglieder 4 und 5 bilden sowohl in der dargestellten Schließ- als
auch in der Offenstellung zwischen sich einen Leckagehohlraum 11, der über ei
nen in einem inneren rohrförmigen Schaft 4f des Schieberkolbens 4 angeordneten
zweiten Verbindungsweg 4h mit der Umgebung des Doppelsitzventils verbunden
ist. Der überwiegend vom inneren rohrförmigen Schaft 4f begrenzte zweite Ver
bindungsweg 4h durchdringt das erste Schließglied 4 über ebenfalls mit 4h ge
kennzeichnete Durchlässe, die in den Leckagehohlraum 11 unmittelbar ausmün
den. Zwischen den beiden Dichtungsmitteln 6 und 7 sind Durchlaßöffnungen 4b
vorgesehen, die die mantelflächenseitige Umgebung des Schieberkolbens 4
schließgliedseitig über einen ersten Verbindungsweg 4g, der außenseits von ei
nem rohrförmigen Schaft 4e und innenseits von dem inneren rohrförmigen Schaft
4f begrenzt wird, mit der Umgebung des Ventils verbinden. Dabei sind der rohr
förmige Schaft 4e und der innere rohrförmige Schaft 4f jeweils mit dem ersten
Schließglied 4 fest verbunden. Der erste und der zweite Verbindungsweg 4g bzw.
4h sind jeweils auf ihrer gesamten Länge voneinander getrennt innerhalb des
rohrförmigen Schaftes 4e ausgeführt.
Der Schieberkolben 4 ist mit einer Ventilstange 4c verbunden, die nach oben aus
dem ersten Ventilgehäuseteil 1 heraus- und in einen Antrieb 12 hineingeführt ist.
Sie wird von einer rohrförmigen Hohlstange 5a konzentrisch umschlossen, die
einerseits mit dem zweiten Schließglied 5 verbunden und andererseits ebenfalls
in den Antrieb 12 hineingeführt ist. Der Antrieb 12 verfügt über eine nicht näher
bezeichnete Hauptverstelleinrichtung, mit der das Doppelsitzventil geöffnet und
geschlossen werden kann. Der Öffnungs- und Schließvorgang des Doppelsitz
ventils erfolgt dadurch, daß Druckmittel, vorzugsweise Druckluft, über eine in der
Ventilstange 4c angeordnete Druckmittelbohrung 12a dem Antrieb 12 zu- oder
aus dem Antrieb 12 abgeführt wird. Zum Zwecke der Öffnung des Ventils wird der
Schieberkolben 4 in eine Ausnehmung 9 des zweiten Schließgliedes 5 hineinge
fahren, kommt an letzterem zur Anlage und überführt es bei seiner weiteren Öff
nungsbewegung gleichfalls in die Offenstellung. Die Überführung der Schließglie
der 4, 5 in die jeweilige Schließstellung des Doppelsitzventils erfolgt sinngemäß in
umgekehrter Reihenfolge.
Zum Zwecke des spaltweiten Anhebens der Schließglieder 4 und 5 von ihrer je
weiligen Sitzfläche 3a bzw. 3b sind im Antrieb 12 nicht näher bezeichnete Einzel
verstelleinrichtungen vorgesehen, die zum einen an der Ventilstange 4c
(Betätigung über einen Druckmittelanschluß 12c für die Bewegung der Ventil
stange 4c nach unten und damit für die Durchführung der Sitzreinigung des
Schieberkofbens 4) und zum anderen an der Hohlstange 5a (Betätigung über ei
nen Druckmittelanschluß 12b für die Bewegung der Hohlstange 5a nach oben und
damit für die Durchführung der Sitzreinigung des zweiten Schließgliedes 5) an
greifen.
Die vorgeschlagenen Merkmale gemäß der Erfindung und ihre Wirkungsweise
werden nachfolgend im Rahmen einer weiteren Ausführungsform des Doppelsitz
ventils der ersten Bauart anhand der Fig. 3 und 4 erläutert.
Die zweite Ausführungsform des vorgeschlagenen sitzreinigungsfähigen Dop
pelsitzventils der ersten Bauart (Fig. 4) zeigt, daß in der Offenstellung des Dop
pelsitzventils die radiale Erstreckung einer Umfangswand der Ausnehmung 9 in
ihrem das leckagehohlraumseitige Dichtungsmittel 7 umfassenden Bereich derart
ausgestaltet ist, daß zwischen dem Dichtungsmittel 7 und der Umfangswand der
Ausnehmung 9 ein Umfangsringspalt 10 gebildet wird. Das ventilgehäuseseitige
Dichtungsmittel 6 dichtet dabei an dem die Ausnehmung 9 umgebenden Ende,
und zwar kann es sich hierbei um einen ausschließlich axialen Dichtungskontakt,
um einen radialen/axialen oder aber um einen ausschließlich radialen handeln. In
jedem Falle wird auf das Hineinfahren des ventilgehäuseseitigen Dichtungsmittels
6 in die Ausnehmung 9 verzichtet. Es handelt sich hierbei vielmehr um ein
'Andocken' am endseitigen Abschnitt der Ausnehmung 9. An die Ausnehmung 9
selbst sind in ihrem Innenbereich keine besonderen Anforderungen hinsichtlich
ihrer geometrischen Ausgestaltung zu stellen. Es muß lediglich sichergestellt
sein, daß der Umfangsringspalt 10 zwischen der Umfangswand der Ausnehmung
9 und dem leckagehohlraumseitigen Dichtungsmittel 7 gegeben ist. Eine im we
sentlichen zylindrische Form der Ausnehmung 9 ist zwingend nicht mehr erforder
lich, wie dies beispielsweise bei der vorstehend vorgeschlagenen ersten Ausfüh
rungsform der Fall ist. Der Umfangsringspalt 10 zwischen dem leckagehohlraum
seitigen Dichtungsmittel 7 und der Umfangswand der Ausnehmung 9 ermöglicht
eine Spülung und Reinigung dieses Dichtungsmittels 7 sowie des Umfangsring
spaltes 10 selbst. Hierzu wird dem Umfangsringspalt 10 Reinigungsmittel R* bei
spielsweise von außerhalb des Doppelsitzventils über den ersten Verbindungs
weg 4g zugeführt. Die Abfuhr erfolgt über den zweiten Verbindungsweg 4h. Alter
nativ hierzu kann das Reinigungsmittel R* auch von außerhalb des Doppelsitz
ventils über einen zwischen der Ventilstange 4c und einer diese umgebenden
Hohlstange 5a (siehe auch Fig. 1) gebildeten Ringspalt oder alternativ über eine
Verbindungsbohrung innerhalb der innenliegenden Ventilstange 4c zugeführt
werden.
Bei der Sitzreinigung des Schieberkolbens 4 (Fig. 1 und 3) wird dieser um
einen Teilhub in Richtung des zugeordneten Ventilgehäuseteils 2, d. h. entgegen
seiner regulären Öffnungsbewegung, verschoben, so daß das ventilgehäuseseiti
ge Dichtungsmittel 6 nicht mehr im Eingriff mit der zylindrischen Ventilsitzfläche
3a steht. Reinigungsmittel R gelangt nun über die freigelegte Ventilsitzfläche 3a
und anschließend über die Durchlaßöffnungen 4b in den ersten Verbindungsweg
4g (erster Ablaufauslaß), um von dort in die Umgebung des Doppelsitzventils ab
zufließen. Die Begrenzung der Reinigungsmittelmenge R kann über einen soge
nannten Drosselringspalt zwischen der ersten zylindrischen Ventilsitzfläche 3a
und einem im wesentlichen zylindrischen Ansatz erfolgen, der zwischen dem
ventilgehäuseseitigen Dichtungsmittel 6 und den Durchlaßöffnungen 4b vorgese
hen ist.
Zwischen dem Reinigungsmittelfluß R und dem geschlossenen ersten Ventilge
häuseteil 1, in dem ggf. Produkt anstehen kann, befindet sich in der Sitzreini
gungsstellung eine doppelte Abdichtung, gegeben durch das leckagehohlraum
seitge Dichtungsmittel 7 im Schieberkolben 4 und das dritte Dichtungsmittel 8 im
zweiten Schließglied 5. Für den Fall, daß das leckagehohlraumseitige Dich
tungsmittel 7 einen Defekt aufweist, kann Reinigungsmittel R, das diese defekte
Abdichtungsstelle zum zweiten Schließglied 5 hin passiert, über den ersten Ab
laufauslaß 4g drucklos abgeführt werden. Eine Beaufschlagung des dritten Dich
tungsmittels 8 unter Druck durch das vorgenannte Reinigungsmittel R ist damit
ausgeschlossen.
Der umgekehrte Fall, daß das dritte Dichtungsmittel 8 defekt ist und ggf. Produkt
durch diese Abdichtungsstelle hindurchtritt, führt lediglich dazu, daß der Lecka
gehohlraum 11 seine ihm zugedachte Funktion wahrnimmt und diese Leckage
über den zweiten Verbindungsweg 4h (zweiter Ablaufauslaß) drucklos abführt.
Eine Vermischung zwischen Produkt und Reinigungsmittel ist praktisch ausge
schlossen, da sich diese Situation nur ergäbe, wenn die beiden in Frage kom
menden Dichtungen 7 und 8 gleichzeitig defekt und außerdem ein druckloser Ab
fluß von Reinigungsmittel R oder Produkt nicht sichergestellt wäre. Dies ist auf
grund der Dimensionierung der Durchtrittsquerschnitte der Durchlaßöffnungen 4b
und der Ablaufauslässe 4g, 4h mit Sicherheit auszuschließen.
Bei der Sitzreinigung des zweiten Schließgliedes 5 (Fig. 1 und 3) wird dessen
Dichtungsmittel 8 spaltweit von seiner zugeordneten zweiten Ventilsitzfläche 3b
entfernt. Dies erfolgt dadurch, daß das zweite Schließglied 5 in Richtung seines
zugeordneten Ventilgehäuseteils 1 um einen Teilhub verschoben wird. Der
Schieberkolben 4 verbleibt mit seinen beiden Dichtungsmitteln 6 und 7 in seiner
Schließlage in der zylindrischen Ventilsitzfläche 3a. Reinigungsmittel R kann nun
über die freigelegte zweite Ventilsitzfläche 3b in den Leckagehohlraum 11 ein
strömen und von dort über den zweiten Ablaufauslaß 4h in die Umgebung des
Ventils gelangen. Die Begrenzung der Reinigungsmittelmenge R kann auch hier
über einen sogenannten Drosselringspalt zwischen der zweiten Ventilsitzfläche
3b und einem im wesentlichen zylindrischen Ansatz, der am die Ausnehmung 9
umgebenden Ende des zweiten Schließgliedes 5 vorgesehen ist, erfolgen.
Falls das leckagehohlraumseitige Dichtungsmittel 7 einen Defekt aufweist, ge
langt das ggf. über diesen Defekt hindurchtretende Reinigungsmittel R über die
Durchlaßöffnungen 4b unmittelbar in den sich anschließenden ersten Ablaufaus
laß 4g, um von dort, ebenfalls ohne Druckbeaufschlagung des ventilgehäuseseiti
gen Dichtungsmittels 6, in die Umgebung des Doppelsitzventils abgeführt zu wer
den.
Die Fig. 2 und 2a zeigen ein sitzreinigungsfähiges Doppelsitzventil der zwei
ten Bauart, welches mit den vorgeschlagenen Merkmalen gemäß der Erfindung
ausgestattet ist und dessen Schließglieder 4 und 5, bezogen auf die bevorzugte
Einbaulage, nach unten öffnen und nach oben, in Richtung des Antriebes, aus
baubar sind. Bei der nachfolgenden Beschreibung wird nur auf die wesentlichen
Unterschiede zur ersten Bauart gemäß den Fig. 1 und 3 hingewiesen. Ein we
sentlicher Unterschied besteht darin, daß in einer die beiden Ventilgehäuseteile 1
und 2 miteinander verbindenden Verbindungsbohrung 3a* ein lösbarer Sitzring 13
mittels zweier Sitzringdichtungen 14 und 15 dichtend Aufnahme findet, in dem
innenseits die zylindrische Ventilsitzfläche 3a vorgesehen ist. An das zweite
Schließglied 5 schließt sich ein rohrförmiger Schaft 5c an, der durch das benach
barte Ventilgehäuseteil 2 in den Umgebung des Doppelsitzventils hindurchgeführt
ist und zwischen sich und einem am ersten Schließglied 4 angeordneten inneren
rohrförmigen Schaft 4f einen Ablaufauslaß 5b aufnimmt. Letzterer greift bis in die
Ausnehmung 9 hindurch, die einen Teil des Leckagehohlraumes 11 bildet, und
verbindet dadurch den Leckagehohlraum 11 mit der Umgebung des Doppelsitz
ventils. Das als Schieberkolben ausgebildete erste Schließglied 4 weist die bei
den axial beabstandeten Dichtungsmittel 6 und 7 auf, zwischen denen im Schie
berkolben 4 die Durchlaßöffnungen 4b vorgesehen sind, die die mantelflächen
seitige Umgebung des Schieberkolbens 4 schließgliedseitig über den ersten Ab
laufauslaß 4g mit der Umgebung des Ventils verbinden. Der lösbare Sitzring 13
stützt sich vorzugsweise im antriebsseitigen Ventilgehäuseteil 1 ab, wobei sein
kleinster Außendurchmesser größer als der größte Außendurchmesser des zwei
ten Schließgliedes 5 ausgeführt ist. Durch diese beiden letztgenannten Merkmale
ist die gewünschte Ausbaubarkeit der Schließglieder 4 und 5 in Richtung des An
triebes durch Öffnen des antriebsseitigen Ventilgehäuseteils 1 sichergestellt.
Man erkennt weiterhin (Fig. 2a), daß in der Offenstellung des Doppelsitzventils
der Durchtrittsquerschnitt des Doppelsitzventils im Bereich der zylindrischen
Ventilsitzfläche 3a nur durch den Querschnitt der Hohlstange 4c geschmälert ist.
Hieraus ergeben sich Vorteile gegenüber der ersten Bauart des Doppelsitzventils
gemäß den Fig. 1 und 3, bei der in der Offenstellung der entsprechende
Durchtrittsquerschnitt des Doppelsitzventils im Sitzbereich durch den relativ gro
ßen Querschnitt des rohrförmigen Schaftes 4e, der den Ablaufauslaß 4a auf
nimmt, reduziert ist.
Der Schieberkolben 4 (Fig. 2, 2a) kann auch mit einem sogenannten Druck
ausgleichskolben versehen werden, der in Richtung des Antriebes 12 aus dem
Ventilgehäuseteil 1 herausgeführt ist und die Druckkräfte auf die stirnseitige Flä
che des Schieberkolbens 4 im Bereich des Ventilgehäuseteils 1 kompensiert.
Bei den vorstehend beschriebenen Doppelsitzventil-Bauarten und ihren Ausfüh
rungsformen kann die Reinigungsmittelmenge im Zuge der Sitzreinigung auch
durch ein an sich bekanntes taktweises Ansteuern des in Frage kommenden
Schließgliedes determiniert und ggf. begrenzt werden.
Falls ein geeigneter Antrieb zur Verfügung steht, ist es darüber hinaus generell
möglich, d. h. unabhängig davon, ob das in Frage kommende Schließglied takt
weise oder einmalig spaltweit von seiner Sitzfläche angelüftet wird, das in seiner
Schließlage befindliche andere Schließglied, falls es als Schieberkolben ausge
bildet ist, in Richtung des ggf. produktführenden Ventilgehäuseteils entweder
einmalig oder oszillierend zu verschieben, so daß ein Teil der zugeordneten Sitz
fläche dadurch freigelegt und gereinigt wird (sog. Sitzreinigung durch 'Wischen').
Claims (14)
1. Sitzreinigungsfähiges Doppelsitzventil mit zwei seriell angeordneten, relativ
zueinander bewegbaren Schließgliedern, die in der Schließstellung des Ven
tils das Überströmen von Fluiden von einem Ventilgehäuseteil in ein anderes
verhindern, die sowohl in der Schließ- als auch in der Offenstellung einen
Leckagehohlraum zwischen sich begrenzen, der über einen mit einem der
Schließglieder verbundenen rohrförmigen Schaft eine Verbindung mit der
Umgebung des Ventils aufweist, mit dem als Schieberkolben ausgebildeten
ersten Schließglied, das mit einem mit radialen Dichtungsmitteln ausgestatte
ten Endabschnitt in der Schließstellung des Ventils in einer zylindrischen
Ventilsitzfläche einer die Ventilgehäuseteile miteinander verbindenden Ver
bindungsbohrung dichtend Aufnahme findet und im Zuge seiner Öffnungsbe
wegung in einer innerhalb des zweiten Schließgliedes vorgesehenen, mit der
zylindrischen Ventilsitzfläche fluchtenden Ausnehmung dichtend aufgenom
men wird, bevor das zweite Schließglied durch das erste gleichfalls in die Of
fenstellung überführt wird, und mit Schließgliedern, die unabhängig voneinan
der durch einen Teilhub jeweils spaltweit in eine Sitzreinigungstellung zwecks
Spülung ihrer Sitzflächen überführbar sind, dadurch gekennzeichnet,
- - daß der Endabschnitt des Schieberkolbens (4), bezogen auf seine Längs achse, zwei axial beabstandete radiale Dichtungsmittel (6 und 7) aufweist,
- - zwischen denen im Schieberkolben (4) Durchlaßöffnungen (4b) vorgesehen sind, die die mantelflächenseitige Umgebung des Schieberkolbens (4) schließgliedseitig mit der Umgebung des Ventils verbinden,
- - daß beide Dichtungsmittel (6, 7)
- - in der Schließstellung des Doppelsitzventils in der zylindrischen Ven tilsitzfläche (3a) dichtend Aufnahme finden und
- - in der Offenstellung in die Ausnehmung (9) verbracht werden,
- - daß in der Sitzreinigungstellung des Schieberkolbens (4) dieser um einen Teilhub entgegen seiner Öffnungsbewegung dergestalt verschoben ist, daß die Durchlaßöffnungen (4b) mit dem der freigelegten Sitzfläche benachbar ten Ventilgehäuseteil (2; 1) verbunden sind und dabei das leckagehohl raumseitige Dichtungsmittel (7 bzw. 6) des Schieberkolbens (4) in der zy lindrischen Ventilsitzfläche (3a) dichtend verbleibt,
- - und daß der erste Verbindungsweg (4g), der die Durchlaßöffnungen (4b) mit der Umgebung des Ventils verbindet, und der zweite Verbindungsweg (4h; 5b), der den Leckagehohlraum (11) mit der Umgebung des Ventils ver bindet, voneinander getrennt innerhalb des rohrförmigen Schaftes (4e; 5c) ausgeführt sind.
2. Sitzreinigungsfähiges Doppelsitzventil nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß am Schieberkolben (4) einerseits der rohrförmige
Schaft (4e) angeordnet ist, der durch das letzterem benachbarte Ventilgehäu
seteil (2) in die Umgebung des Doppelsitzventils hindurchgeführt ist und den
ersten Verbindungsweg (4g) in Form eines ringraumförmigen ersten Ab
laufauslasses aufnimmt, daß letzterer innenseits von einem mit dem Schie
berkolben (4) verbundenen inneren rohrförmigen Schaft (4f) begrenzt ist, daß
der zweite Verbindungsweg (4h) innerhalb des inneren rohrförmigen Schaftes
(4f) angeordnet ist, und daß am Schieberkolben (4) andererseits eine Ventil
stange (4c) angreift, die durch das dieser Seite benachbarte Ventilgehäuseteil
(1) hindurchgeführt und mit einem Antrieb (12) des Doppelsitzventils verbun
den ist.
3. Sitzreinigungsfähiges Doppelsitzventil nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß am zweiten Schließglied (5) einerseits der rohrförmige
Schaft (5c) angeordnet ist, der durch das letzterem benachbarte Ventilgehäu
seteil (2) in die Umgebung des Doppelsitzventils hindurchgeführt ist und den
zweiten Verbindungsweg (5b) in Form eines ringraumförmigen zweiten Ab
laufauslasses aufnimmt, daß letzterer durch das zweite Schließglied (5) bis in
die Ausnehmung (9), die einen Teil des Leckagehohlraumes (11) bildet, hin
durchgreift und den Leckagehohlraum (11) mit der Umgebung des Doppelsitz
ventils verbindet, daß der zweite Ablaufauslaß (5b) innenseits von einem mit
dem ersten Schließglied (4) verbundenen inneren rohrförmigen Schaft (4f)
begrenzt ist, daß der erste Verbindungsweg (4g) innerhalb des inneren rohr
förmigen Schaftes (4f) angeordnet ist, und daß am zweiten Schließglied (5)
andererseits eine Ventilstange (5a) angreift, die durch das dieser Seite be
nachbarte Ventilgehäuseteil (1) hindurchgeführt und mit einem Antrieb (12)
des Doppelsitzventils verbunden ist.
4. Sitzreinigungsfähiges Doppelsitzventil nach Anspruch 3, dadurch
gekennzeichnet, daß die zylindrische Ventilsitzfläche (3a) innenseits in ei
nem aus den Ventilgehäuseteilen (1, 2) lösbaren Sitzring (13) vorgesehen ist,
der außenseits in einer die Ventilgehäuseteile (1, 2) miteinander verbindenden
Verbindungsbohrung (3a*) und dort mittels einer ersten und einer zweiten
Sitzringdichtung (14, 15) dichtend Aufnahme findet, der sich im antriebsseiti
gen Ventilgehäuseteil (1) abstützt und dessen kleinster Außendurchmesser
größer als der größte Außendurchmesser des zweiten Schließgliedes ist.
5. Sitzreinigungsfähiges Doppelsitzventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, daß die Durchlaßöffnungen (4b) insgesamt min
destens einen dem Nennquerschnitt des größten an das Ventil angeschlosse
nen Rohres entsprechenden Durchtrittsquerschnitt aufweisen.
6. Sitzreinigungsfähiges Doppelsitzventil nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, daß der erste Verbindungsweg (4g) und der zweite
Verbindungsweg (4h; 5b) jeweils auf dar gesamten Länge mindestens einen
dem Nennquerschnitt des größten an das Ventil angeschlossenen Rohres
entsprechenden Durchtrittsquerschnitt aufweisen.
7. Sitzreinigungsfähiges Doppelsitzventil nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, daß die radiale Erstreckung einer Umfangswand
der Ausnehmung (9) in ihrem das leckagehohlraumseitige Dichtungsmittel
(7; 6) in der Offenstellung des Doppelsitzventils umfassenden Bereich derart
ausgestaltet ist, daß zwischen dem Dichtungsmittel (7; 6) und der Umfangs
wand der Ausnehmung (9) ein Umfangsringspalt (10) gebildet wird, der den
ersten Verbindungsweg (4g) und den zweiten Verbindungsweg (4h; 5b) mit
einander verbindet.
8. Sitzreinigungsfähiges Doppelsitzventil nach Anspruch 7, dadurch
gekennzeichnet, daß der Umfangsringspalt (10) über einen zwischen der
Ventilstange (4c; 5a) und einer diese umgebenden Hohlstange (5a; 4c) gebilde
ten Ringspalt oder über eine Verbindungsbohrung innerhalb der innenliegen
den Ventilstange (4c; 5a) mit der Umgebung des Doppelsitzventils verbunden
ist.
9. Sitzreinigungsfähiges Doppelsitzventil nach Anspruch 7 oder 8, dadurch
gekennzeichnet, daß das ventilgehäuseseitige Dichtungsmittel (6) des
Schieberkolbens (4) ein die Ausnehmung (9) umgebendes Ende des zweiten
Schließgliedes (5) radial, radial/axial oder axial dichtend kontaktiert.
10. Sitzreinigungsfähiges Doppelsitzventil nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
dadurch gekennzeichnet, daß der Schieberkolben (4) zwischen dem ventil
gehäuseseitigen Dichtungsmittel (6) und den Durchlaßöffnungen (4b) einen
zylindrischen Ansatz (4d) aufweist, der außenseits mit der zylindrischen Ven
tilsitzfläche (3a) einen Drosselringspalt bildet.
11. Sitzreinigungsfähiges Doppelsitzventil nach einem der Ansprüche 1 bis 10,
dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Schließglied (5) an seinem die
Ausnehmung (9) umgebenden Ende einen zylindrischen Ansatz (5d) aufweist,
der außenseits mit einer zweiten Ventilsitzfläche (3b) einen Drosselringspalt
bildet.
12. Sitzreinigungsfähiges Doppelsitzventil nach einem der Ansprüche 1 bis 11,
dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtungsmittel (6, 7) als diskrete Dichtun
gen ausgeführt sind.
13. Sitzreinigungsfähiges Doppelsitzventil nach einem der Ansprüche 1 bis 11,
dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtungsmittel (6, 7) durch Beschichtung
oder Ummantelung des mantelflächenseitigen Endabschnittes des Schieber
kolbens (4) mit einem geeigneten Dichtungsmaterial realisiert werden.
14. Sitzreinigungsfähiges Doppelsitzventil nach einem der Ansprüche 1 bis 11,
dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens der Endabschnitt des Schieber
kolbens (4) beiderseits der Durchlaßöffnungen (4b) ganzheitlich aus einem
geeigneten Dichtungsmaterial ausgeführt ist.
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