DE202006012959U1

DE202006012959U1 - Doppelt dichtendes Ventil, insbesondere für Lebensmittel, Getränke- und die pharmazeutische Industrie

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Publication number: DE202006012959U1
Application number: DE200620012959
Authority: DE
Original assignee: KIESELMANN GmbH
Current assignee: KIESELMANN GmbH
Priority date: 2006-08-21
Filing date: 2006-08-21
Publication date: 2006-10-26
Anticipated expiration: 2016-08-22

Abstract

Doppelt dichtendes Ventil, insbesondere für die Lebensmittel-, Getränke- und die pharmazeutische Industrie,
mit einem Gehäuse (1) in welchem eine erste Kammer (2) und eine zweite Kammer (3) ausgebildet sind, welche jeweils wenigstens eine Anschlussöffnung aufweisen, mit einem Durchgang (4), welcher die erste Kammer (2) mit der zweiten Kammer (3) verbindet,
mit zwei Schließkörpern (6, 7), durch welche der Durchgang (4) verschließbar ist, wozu am Durchgang (4) und/oder im Durchgang (4) wenigstens ein Ventilsitz (5) ausgebildet ist,
mit einer hohlen ersten Stange (26), welche am ersten Schließkörper (6) befestigt ist, und mit einer zweiten Stange (27), welche am zweiten Schließkörper (7) befestigt ist und sich durch die hohle erste Stange (26) hindurch erstreckt,
mit einer Antriebseinheit (28) welche am Gehäuse (1) des Ventils angebracht ist, in welche die beiden Stangen (26, 27) hineinführen und durch welche die beiden Stangen (26, 27) und mit ihnen die beiden...

Description

Die Erfindung betrifft ein doppelt dichtendes Ventil mit den im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Merkmalen.
Aus der Firmenschrift „VARIVENT-Ventil" der GEA Tuchenhagen, 610d-00, Seiten 4 und 5 ist ein doppelt dichtendes Ventil mit einem Gehäuse bekannt, in welchem eine erste Kammer und eine zweite Kammer ausgebildet sind, welche jeweils eine oder zwei Anschlussöffnungen für den Anschluss einer Rohrleitung aufweisen, mit einem Durchgang, welcher die erste Kammer mit der zweiten Kammer verbindet, mit zwei Schließkörpern, durch welche der Durchgang verschließbar ist, wozu an einem Ende des Durchgangs und/oder im Durchgang wenigstens ein Ventilsitz ausgebildet ist, mit einer hohlen ersten Stange, welche am ersten Schließkörper befestigt ist, und mit einer zweiten Stange, welche am zweiten Schließkörper befestigt ist und sich durch die hohle erste Stange hindurch erstreckt, mit einer Antriebseinheit, welche am Gehäuse des Ventils angebracht ist, in welches die zweite Stange hineinführt und dort durch einen federbelasteten, pneumatisch betätigbaren Kolben zum Öffnen des Ventils verschiebbar ist. Auf der Antriebseinheit sitzt eine Steuereinheit, durch welche die zweite Stange hindurchführt. Daran, wie weit das Ende der Stange über die Steuereinheit hinausragt, kann man sehen, in welcher Stellung sich das Ventil befindet. Darüber hinaus gibt es in der Steuereinheit zwei Positionsschalter, die auf eine an der zweiten Stange angebrachte Markierung ansprechen und die geschlossene Stellung sowie die offene Stellung des Ventils melden.
Zwischen dem ersten und zweiten Schließkörper ist ein Leckageraum gebildet, der beim Öffnen des Ventils geschlossen wird, indem der zweite Schließkörper den ersten Schließkörper, der gegen den zweiten Schließkörper federbelastet ist, mitnimmt.
Zum Stand der Technik zählen auch doppelt dichtende Ventile, bei denen beide Schließkörper unabhängig voneinander betätigbar sind, wozu die an den beiden Schließkörpern angebrachten Stangen beide in die Antriebseinheit geführt sind, wo sie getrennt pneumatisch betätigbar sind.
Auf die in der Firmenschrift der GEA Tuchenhagen beschriebene Weise lässt sich nicht die Stellung beider Stangen überwachen. Bekannt ist eine Überwachung der Stellung der Schließkörper durch Sensoren, die im Bereich einer Laterne angeordnet sind, welche zwischen dem Gehäuse des Ventils und dem Gehäuse der Antriebseinheit vorgesehen ist und durch welche die beiden Stangen hindurchgeführt sind. Die im Bereich der Laterne angeordneten Sensoren sind durch elektrische Leitungen, welche an der Antriebseinheit außen vorbeiführen, mit der auf der Antriebseinheit angeordneten Steuereinheit verbunden. Das ist nachteilig, weil die außen liegenden Kabel einen besonderen Verkabelungsaufwand erfordern und bei Arbeiten an den Ventilen und insbesondere bei deren Reinigung hinderlich sind.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Weg aufzuzeigen, wie die Überwachung eines doppelt dichtenden Ventils der eingangs genannten Art günstiger und weniger behindernd erfolgen kann.
Diese Aufgabe wird durch ein doppelt dichtendes Ventil mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Erfindungsgemäß wird ein Ventil der eingangs genannten Art dadurch weitergebildet, dass in der Steuereinheit mehrere Positionssensoren angeordnet sind, welche auf die Position eines ersten Sensorobjektes bzw. eines zweiten Sensorobjektes ansprechen, welche sich in der Steuereinheit befinden und von denen das erste Sensorobjekt mit der ersten, hohlen Stange mitgenommen wird, wohingegen das zweite Sensorobjekt von der zweiten Stange mitgenommen wird.
Unter einem Sensorobjekt wird hier ein Objekt verstanden, auf welches die gewählten Positionssensoren selektiv ansprechen. Bei Verwendung von Reflektionslichtschranken handelt es sich um Objekte mit hinreichend reflektierender Oberfläche, bei kapazitiven Näherungssensoren handelt es sich z. B. um metallische Objekte und bei induktiven Näherungssensoren kann es sich um Magnete handeln. Besonders bevorzugt sind für Zwecke der Erfindung Hall-Sensoren, welche auf Dauermagnete als Sensorobjekte ansprechen.
Das doppelt dichtende Ventil kann als Doppelsitzventil ausgebildet sein, das ist ein Ventil, in welchem jeder der beiden Schließkörper seinen eigenen, vorzugsweise konisch ausgebildeten Sitz am Durchgang oder im Durchgang zwischen den beiden Kammern des Ventilgehäuses findet. Das Ventil kann aber auch mit nur einem einzigen, zylindrischen Sitz ausgebildet sein, welcher beiden Schließgliedern als Sitz dient; in diesem Fall spricht man von einem Doppeldichtventil. Für beide Ausführungsformen ist die Erfindung geeignet.
Die Erfindung hat wesentliche Vorteile:

• Alle für die Überwachung der Ventilstellung vorgesehenen Positionssensoren sind in der Steuereinheit des Ventils vorgesehen. Dadurch entfällt jeglicher Verkabelungsaufwand zwischen einer Laterne und einer Steuereinheit.
• Soweit eine Laterne nur für Überwachungszwecke eingesetzt werden würde, kann sie vollständig eingespart werden.
• Durch das Vermeiden einer außen liegenden Verkabelung sind die Ventile wesentlich leichter zu reinigen, z. B. auch mit Dampfstrahlern oder Druckwasserreinigungsgeräten.
• Weder bei Reinigungsarbeiten noch bei Wartungsarbeiten, z. B. beim Austausch von Ventildichtungen, können die eingesparten elektrischen Leitungen für die Positionsüberwachung beschädigt werden.
• Im Gehäuse der Steuereinheit sind die Sensoren geschützt untergebracht. Das verspricht eine lange Lebensdauer.
• Die beiden Stangen, über welche die beiden Schließkörper des Ventils betätigt werden, müssen nicht bis in die Steuereinheit geführt werden. Es genügt, dass die beiden Sensorobjekte, welche von den Stangen mitgenommen werden, auf irgendeine Weise mechanisch mit den beiden Stangen verbunden sind.

Vorzugsweise endet die erste, hohle Stange in der Antriebseinheit und ist dort mit einem ersten Mitnehmer gekoppelt. Der erste Mitnehmer hat ein erstes Ende, welches mit der ersten Stange gekoppelt ist und vorzugsweise in einem axial verlaufenden Schlitz der zweiten Stange liegt. Unter einem „axial verlaufenden Schlitz" wird hier ein Schlitz verstanden, welcher sich in Längsrichtung der Stangen erstreckt. Der erste Mitnehmer erstreckt sich von der Antriebseinheit durch einen Durchgang bis in eine an die Antriebseinheit anschließende Steuereinheit, in welcher ein zweites Ende des ersten Mitnehmers liegt. Dieses zweite Ende des ersten Mitnehmers ist mit dem ersten Sensorobjekt gekoppelt, und zwar so, dass das erste Sensorobjekt in allen Betriebszuständen des Ventils seinen Abstand vom zweiten Ende des ersten Mitnehmers gleichbleibend beibehält. Das kann dadurch sichergestellt sein, dass das erste Sensorobjekt am zweiten Ende des ersten Mitnehmers fest angebracht ist oder dauerhaft gegen das zweite Ende des ersten Mitnehmers gedrückt wird.
Diese Ausführungsform der Erfindung hat den Vorteil, dass der erste Mitnehmer, welcher mit der ersten, hohlen Stange gekoppelt ist, durch die geschlitzte zweite Stange hindurch auf direktem Wege, vorzugsweise koaxial zu den beiden Stangen, in die Steuereinheit gelangen kann. Ein weiterer Vorteil liegt darin, dass infolge der Schlitzung der zweiten Stange der erste Mitnehmer an zwei einander diagonal gegenüberliegenden Stellen mit der ersten, hohlen Stange verbunden werden kann, wodurch sich eine stabi le, Kippmomente vermeidende Verbindung zwischen der ersten Stange und dem ersten Mitnehmer ergibt.
Damit die erste, hohle Stange den ersten Mitnehmer zwangsläufig mitnimmt, ist es bevorzugt, dass das erste Ende des ersten Mitnehmers an einem in der ersten hohlen Stange ausgebildeten ersten Anschlag, insbesondere an einer Ringschulter liegt. Dieser erste Anschlag nimmt den ersten Mitnehmer mit, wenn sich die Stange in Richtung zur Steuereinheit bewegt. Bei einer Bewegung der ersten, hohlen Stange in die Gegenrichtung wird die Lage des Mitnehmers an dem in der ersten Stange gebildeten ersten Anschlag vorzugsweise durch eine Druckfeder, insbesondere durch eine Wendelfeder gesichert, welche den ersten Mitnehmer gegen den in der ersten Stange gebildeten ersten Anschlag drückt. Das andere Ende der Druckfeder kann sich am Gehäuse der Antriebseinheit abstützen; vorzugsweise stützt es sich an einem zweiten Anschlag ab, welcher an der zweiten Stange vorgesehen ist und vorzugsweise außerhalb der hohlen ersten Stange liegt. Auf diese Weise kann der Federweg der Druckfeder auf eine kurze Länge von einigen Millimetern beschränkt werden.
Besonders bevorzugt ist eine T-förmige Ausbildung des ersten Mitnehmers, wobei der Querbalken des T ein Stift ist und das erste Ende des Mitnehmers bildet, welches an dem in der hohlen ersten Stange gebildeten ersten Anschlag liegt. Der andere, axial ausgerichtete Schenkel des ersten Mitnehmers erstreckt sich bis in die Steuereinheit und verläuft zunächst ein Stück weit in dem geschlitzten Abschnitt der zweiten Stange, welcher sich vorzugsweise nicht bis zu dem vom Schließkörper entfernten Ende der zweiten Stange erstreckt. Als eine Fortsetzung des Schlitzes ist in der zweiten Stange vielmehr vorzugsweise eine axiale Bohrung vorgesehen, in welcher der axiale Schenkel des T-förmigen ersten Mitnehmers besonders Platz sparend und besonders wirksam in der gewünschten axialen Richtung geführt ist.
Der in der axialen Bohrung der zweiten Stange geführte erste Mitnehmer ist sehr schlank. Vorzugsweise trifft er mit seinem aus der Bohrung austretenden Ende auf das eine Ende eines Stößels, an dessen anderen Ende das erste Sensorobjekt angeordnet ist. Dieser Stößel ist vorzugsweise in einem zweiten Mitnehmer verschieblich angeordnet, welcher zu diesem Zweck hohl ausgebildet sein kann. Der zweite Mitnehmer, welcher vorzugsweise unmittelbar an der zweiten Stange angebracht ist, erstreckt sich bis in die Steuereinheit hinein. In dem zweiten Mitnehmer oder an dessen von der Antriebseinheit entfernten Ende befindet sich vorzugsweise das zweite Sensorobjekt. Es ist vorteilhaft, wenn die beiden Sensorobjekte beide in einem hohl ausgebildeten zweiten Mitnehmer liegen, in welchem das zweite Sensorobjekt in oder an dem zweiten Mitnehmer in gleich bleibender Lage angebracht ist, wohingegen das erste Sensorobjekt relativ zu dem zweiten Sensorobjekt verschieblich in dem zweiten Mitnehmer angeordnet ist. Auf diese Weise können die beiden Sensorobjekte unabhängig voneinander verlagert werden, wobei das erste Sensorobjekt von der hohlen ersten Stange über den ersten Mitnehmer mitgenommen wird und das zweite Sensorobjekt von der zweiten Stange über den zweiten Mitnehmer mitgenommen wird. Diese Art des Zusammenwirkens der beiden Stangen und ihrer Mitnehmer ist durch seinen koaxialen Aufbau nicht nur sehr kompakt, sondern auch sehr zuverlässig.
Vorzugsweise ist der hohle zweite Mitnehmer ein hohler Fortsatz der zweiten Stange oder eine an der zweiten Stange befestigte, sie verlängernde, hohle dritte Stange.
Zwischen den beiden Sensorobjekten ist vorzugsweise eine Druckfeder angeordnet, insbesondere eine Wendelfeder. Das hat den Vorteil, dass die beiden Sensorobjekte nicht fest angebracht werden müssen, sondern lediglich ein Widerlager benötigen, z. B. den schon erwähnten Stößel, auf welchen der erste Mitnehmer einwirkt, und einen Stopfen, welcher den hohlen zweiten Mitnehmer verschließt. Die zwischen den Sensorobjekten wirksame Druckfeder erlaubt eine Annäherung der beiden Sensorobjekte aneinander und erlaubt auch ihren einfachen Austausch, wenn der nötig werden sollte.
Doppeldichtventile und Doppelsitzventile haben zwischen ihren beiden Schließkörpern in der Regel eine Kammer, in welcher Leckageflüssigkeit gesammelt werden kann, die bei geschlossenem Ventil an einem der Schließglieder vorbei vorbei leckt. Es ist bekannt, sie aus dem Leckagesammelraum zwischen den beiden Schließgliedern nach außen abzuführen, wozu das Ventil an dieser Stelle wenigstens einen Außlass hat. Es ist auch bekannt, den Leckagesammelraum zu spülen, z. B. dadurch, dass einer der beiden Schließkörper von seinem Sitz gelüftet wird, wohingegen der andere Schließkörper auf seinem Sitz verbleibt. Durch das Lüften wird der Leckagesammelraum mit einer der beiden Ventilkammern verbunden und kann beim Spülen der Ventilkammer ebenfalls gespült werden. Diesen Vorgang des Lüftens bezeichnet man auch als „Tak ten". Beim Takten wird der jeweilige Schließkörper meistens nur um einige wenige Millimeter bewegt. Auch die Taktbewegung kann durch Sensoren überwacht werden, die in der Steuereinheit vorgesehen sind und auf die beiden Sensorobjekte ansprechen.
Die verschiedenen möglichen Ventilstellungen „Ventil geschlossen", „Ventil offen", „erster Schließkörper getaktet", „zweiter Schließkörper getaktet" können auf unterschiedliche Weise überwacht werden. So ist es möglich, jeder Ventilstellung einen eigenen Sensor zuzuordnen, der anspricht, wenn die jeweilige Ventilstellung eingenommen worden ist. Da sich bei der Betätigung des Ventils die eine oder die andere Stange nur in axialer Richtung bewegen, ist es vorteilhaft, die Sensoren in der Steuereinheit in einer Reihe hintereinander anzuordnen.
Vorzugsweise verwendet die Erfindung Näherungssensoren, insbesondere solche, die keine feste Schaltschwelle haben sondern bei Annäherung eines Sensorobjektes ein sich stetig änderndes Ausgangssignal liefern. Eine solche Ausführungsform hat den Vorteil, dass trotz fest angeordneter Näherungssensoren unterschiedliche Stellungen gemeldet werden können. Bei jedem Ventil kann man die individuell gewünschten Hübe vorgeben und durch ein Lernverfahren („teach in") die Signale fest angeordneter Sensoren ermitteln die zu einer gewählten Ventilstellung und als Referenzwerte speichern. Werden beim späteren Betrieb des Ventils die Signale der Sensoren mit den gespeicherten Signalen verglichen und wird festgestellt, dass die gefundenen Signale mit den für eine bestimmte Ventilstellung als Referenz gespeicherten Signalen übereinstimmen, dann bedeutet das, dass die bestimmte Ventilstellung erreicht wurde.
Die Meldungen der Sensoren können an eine Schaltwarte geliefert aber auch am Steuerkopf selbst angezeigt werden, insbesondere durch Aufleuchten von entsprechend bezeichneten Signallampen, z. B. von Leuchtdioden.
Vorzugsweise verwendet die Erfindung als Sensoren Hall-Sensoren, welche auf Magnete als Sensorobjekte ansprechen, insbesondere auf ringförmige Magnete.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den beigefügten Zeichnungen dargestellt.
1 zeigt ein erfindungsgemäßes doppelt dichtendes Ventil in einem Längsschnitt, jedoch mit entfernter Steuereinheit und
2 zeigt die Kombination aus Antriebseinheit und Steuereinheit des Ventils aus 1 im Längsschnitt.
Das Ventil hat ein Gehäuse 1 mit einer ersten Kammer 2 und einer zweiten Kammer 3, welche übereinander angeordnet und durch einen Durchgang 4 miteinander verbunden sind, welcher einen zylindrischen Ventilsitz 5 für zwei Schließkörper 6 und 7 bildet.
Die erste Kammer 3 hat z. B. wenigstens einen Anschlussstutzen 8. Die zweite Kammer 3 hat z. B. zwei einander diagonal gegenüberliegende Anschlussstutzen 9 und 10. An die Anschlussstutzen 9 und 10 können Rohrleitungen angeschlossen werden.
Nach unten hin schließt an das Gehäuse 1 ein Stutzen 11 an, welcher mittels einer Klammer 12 an einem Flansch 13 des Gehäuses 1 befestigt ist. Der Stutzen 11 hat Verbindung mit der zweiten Kammer 3.
Nach oben hin schließt an das Gehäuse 1 ein zylindrisches Rohrstück 18 mit zwei Flanschen 14 und 15 an, von denen der untere Flansch 14 durch eine Klammer 16 mit einem Flansch 17 des Gehäuse 1 fest verbunden ist. Dadurch hat das Rohrstück 18 Verbindung mit der ersten Kammer 2.
Der erste Schließkörper 6 ist hohl und setzt sich über einen hohlen taillierten Abschnitt 19 in einen zylindrischen Abschnitt 20 fort, welcher verschieblich im Rohrstück 18 geführt ist. Im Bereich des Flansches 17 ist die erste Kammer 2 durch eine den zylindrischen Abschnitt 20 umgebende Dichtung 21 abgedichtet, welche vor einer Lagerbuchse 22 angeordnet ist, welche den zylindrischen Abschnitt 20 führt.
An den zweiten Schließkörper 7 schließt nach unten hin ein zylindrisches Rohr 23 an, welches bis in den Stutzen 11 ragt und gegenüber diesem durch eine Dichtung 24 abgedichtet ist, welche vor einer Lagerbuchse 25 liegt, welche im Bereich des Flansches 13 angeordnet ist.
Für die Betätigung des Ventils sind eine erste Stange 26 und eine zweite Stange 27 vorgesehen. Die erste Stange 26 ist hohl und fest mit dem zylindrischen Abschnitt 20 des ersten Schließkörpers 6 verbunden, beispielsweise dadurch, dass die erste Stange 26 in den Abschnitt 20 hineingeschraubt ist. Die zweite Stange 27 geht vom zweiten Schließkörper 7 aus und erstreckt sich koaxial durch die erste Stange 26 hindurch, in welcher sie geführt ist. Beide Stangen 26 und 27 führen abgedichtet in die Antriebseinheit 28 hinein, welche ein zylindrisches Gehäuse 29 hat. Die Antriebseinheit 28 ist an dem oberen Flansch 15 des Rohrstücks 18 befestigt. Im Gehäuse 29 ist ein erster Kolben 30 gegen die Rückstellkraft einer ersten Wendelfeder 31 verschieblich gelagert. Ein Dichtring 32 dichtet den ersten Kolben 30 gegenüber der Umfangswand des Gehäuses 29 ab. In einer zylindrischen Ausnehmung des ersten Kolbens 30 ist ein zweiter Kolben 34 verschieblich angeordnet, welcher durch einen Dichtring 35, welcher in einer am Umfang des zweitens Kolbens 34 vorgesehenen Ringnut liegt und ihm gegenüber den ersten Kolben 30 abdichtet. Durch ein Drosselrückschlagventil 33 können der erste Kolben 30 und der zweite Kolben 34 von oben mit Druckluft beaufschlagt werden. Der zweite Kolben 34 ist am oberen Ende der ersten Stange 26 befestigt. Der erste Kolben 30 ist auf der ersten Stange 26 zwischen dem zweiten Kolben 34 und einem auf der Außenseite der ersten Stange 26 vorgesehenen Anschlag 36 verschiebbar. Durch eine im ersten Kolben 30 vorgesehene, von unten nach oben durchgehende Bohrung 73 kann der zweite Kolben 34 aus der in 1 und 2 dargestellten Stellung gegenüber dem ersten Kolben 30, welcher durch die Wendelfeder 31 an eine Zwischenwand 41 gedrückt wird, angehoben werden, indem durch einen Druckluftanschluss 74 der Antriebseinheit die Kammer, welche die erste Wendelfeder 31 enthält, unter Druck gesetzt wird.
In einer an das Gehäuse 29 angesetzten gesonderten Kammer ist ein dritter Kolben 38 vorgesehen, welcher an seinem Umfang mit einem Dichtring 39 versehen und mit kurzem Hub verschiebbar ist. Der dritte Kolben 38 hat einen Fortsatz 40 in Gestalt eines kurzen Rohrstückes, welcher durch die Zwischenwand 41 hindurchgeführt ist, welche zwischen der Kammer 37 und der die ersten beiden Kolben 30 und 34 enthaltene Kammer der Antriebseinheit 28 vorgesehen ist.
Im oberen Abschnitt der ersten Stange 26 befindet sich eine von ihrem oberen Ende ausgehende erweiterte axiale Bohrung 42, welche an einer Ringschulter 43 endet, wel che einen Anschlag für einen ersten Mitnehmer 44 bildet, welcher aus einem axial verlaufenden stiftförmigen Schenkel 45 und einem Querstift 46 besteht, welche zusammengenommen ein T-förmiges Gebilde darstellen. Die Enden des Querstiftes 46 stecken in einer Lochscheibe 47, welche an der Ringschulter 43 liegt. Uni den ersten Mitnehmer 44 in der ersten Stange 26 unterbringen zu können, ist die zweite Stange 27 in der Umgebung des Querstiftes 46 mit einem Schlitz 48 versehen, welcher sich in Richtung der Längsachse der zweiten Stange 27 erstreckt und diametral durchgehend ausgebildet ist. Der Schlitz 48 erstreckt sich nicht bis zum oberen Ende der zweiten Stange 27, sondern setzt sich in eine axiale Bohrung 49 fort, welche sich vom Schlitz 48 bis zum oberen Ende der zweiten Stange 27 erstreckt. Auf das obere Ende der zweiten Stange 27 ist eine hohle dritte Stange 50 gesteckt und fest mit ihr verbunden. Zwischen dem unteren Ende der dritten Stange 50 und einer auf der Außenseite der zweiten Stange 27 ausgebildeten Ringschulter ist eine Scheibe 51 eingespannt, bis zu welcher sich der Fortsatz 40 des dritten Kobens 38 erstreckt. Zwischen den Scheiben 51 und 46 ist eine zweite Wendelfeder 71 eingespannt, welche als Druckfeder wirkt.
In der dritten Stange 50 ist zwischen einer innen liegenden Ringschulter 52 und einem Stopfen 53, welcher das obere Ende der dritten Stange 50 verschließt, von unten nach oben aufeinander folgend ein Stößel 54, ein erster ringförmiger Dauermagnet 55, eine als Druckfeder ausgebildete dritte Wendelfeder 56, ein zweiter ringförmiger Dauermagnet 57 und ein Distanzstück 58 angeordnet. Am unteren Ende des Stößels 54 stößt das obere Ende des ersten Mitnehmers 44 an, welches aus dem oberen Ende der zweiten Stange 27 herausragt. Die Anordnung aus der hohlen dritten Stange 50, dem Stopfen 53 und dem Distanzstück 58 bildet einen zweiten Mitnehmer, welcher den zweiten Magnet 57 mitnimmt, wohingegen der erste Mitnehmer 44 über den Stößel 54 den ersten Magnet 55 mitnimmt.
Die dritte Stange 50 verläuft überwiegend in einer Steuereinheit 59, welche sich in einem Gehäuse 60 befindet, welches auf dem Gehäuse 61 befestigt ist, in welchem sich der dritte Kolben 38 befindet. In der oberen Endwand des Gehäuses 61 ist in einem Durchgang ein Gleitlager 62 für die dritte Stange 50 ausgebildet und neben dem Gleitlager 62 ein O-Ring 63 zur Abdichtung angeordnet. Der dritte Kolben kann von einem an der Steuereinheit 59 vorgesehenen Druckluftanschluss (nicht dargestellt) durch eine in der oberen Abschlusswand des Gehäuses 61 vorgesehene Bohrung 75 beaufschlagt werden und wird durch die zweite Wendelfeder 71 zurückgestellt.
In dem Gehäuse 60 der Steuereinheit 59 erstreckt sich parallel zur dritten Stange 50 ein Träger 64, auf welchem sich Näherungssensoren 65 bis 70 befinden, insbesondere Hall-Sensoren, welche auf die Lage der Magnete 55 und 57 ansprechen. Die Näherungssensoren 65 bis 70 sind wie auf einem Lineal in untereinander gleichen Abständen angeordnet.
1 zeigt das Ventil in seiner geschlossenen Stellung. In dieser Stellung hat der erste Kolben 30 an der Zwischenwand 41 angeschlagen, der zweite Kolben 34 hat am ersten Kolben 30 angeschlagen und der dritte Kolben 38 hat an der oberen Abschlusswand des Gehäuses 61 angeschlagen, wie es in den 1 und 2 dargestellt ist.
Zum Öffnen des Ventils werden beide Schließkörper 7 und 8 nach unten aus ihrem Sitz 5 herausbewegt, und soweit verschoben, bis sich die Mitte des taillierten Abschnittes 19 in der Mitte des Durchganges 4 befindet. Dadurch werden die erste, hohle Stange 26 und mit ihr der erste Schließkörper 6 nach unten bewegt, welcher auf den zweiten Schließkörper 7 trifft und einen zwischen den beiden Schließkörpern 6 und 7 bestehenden Spalt 72 schließt. Der erste Schließkörper 6 wird von der ersten Stange 26 weiter nach unten bewegt und nimmt den zweiten Schließkörper 7 mit. Dabei werden beide Magnete 55 und 57 mitgenommen. Das Schließen erfolgt in umgekehrter Richtung.
Soll der erste Schließkörper 6 getaktet, d. h., ein wenig aus seinem Sitz 5 nach oben herausbewegt werden, dann wird der zweite Kolben 34 pneumatisch nach oben bewegt, bis er an der Scheibe 51 anschlägt. Dabei wird der erste Mitnehmer 44 mitgenommen und hebt den ersten Magnet 55 an, wobei die zweite Wendelfeder 71 und die dritte Wendelfeder 56 zusammengedrückt werden. Das Schließen des ersten Schließkörpers 6 erfolgt in umgekehrter Richtung durch Entlüften der Kammer, in welcher sich die erste Wendelfeder 31 befindet.
Soll der zweite Schließkörper 7 getaktet, d. h., ein Stück weit nach unten aus seinem Sitz herausbewegt werden, dann wird die zweite Stange 27 durch den dritten Kolben 38 nach unten bewegt, bis dieser an der Zwischenwand 41 anschlägt. Dabei werden die dritte Stange 50 und mit ihr der zweite Magnet 57 mitgenommen. Auch bei diesem Taktvorgang werden die zweite Wendelfeder 71 und die dritte Wendelfeder 56 zusammengedrückt.
Die Näherungssensoren 65 bis 70 haben keine definierte Schaltschwelle, sondern erzeugen ein sich stetig mit dem Abstand von den Magneten 55 und 57 veränderliches Ausgangssignal. In einem Lernvorgang werden die Ausgangssignale der z. B. sechs Näherungssensoren 65 bis 70 gelernt, welche in vorgegebenen Ventilstellungen auftreten. Dazu wird jede der vorgegebenen Ventilstellungen einmal eingestellt und danach werden die Ausgangssignale, welche von den sechs Näherungssensoren 65 bis 70 geliefert werden, gespeichert. Die sechs gespeicherten Signale bilden zusammengenommen ein Signalmuster, welches für die Ventilstellung charakteristisch und für die unterschiedlichen Ventilstellungen unterschiedlich ist. Im späteren Betrieb des Ventils werden die von den Sensoren 65 bis 70 gelieferten Signale mit den gespeicherten Signalen verglichen und jedes Mal dann, wenn ein von den Sensoren 65 bis 70 geliefertes Signalmuster mit einem gespeicherten Signalmuster übereinstimmt, steht fest, dass die zu dem Signalmuster gehörende Ventilstellung eingenommen wurde.
Ein Vorteil dieser Vorgehensweise liegt darin, dass ohne Änderung des mechanischen Aufbaus und ohne Verstellung der Lage der Näherungssensoren 65 bis 70 ein und dieselbe Steuereinheit 59 für unterschiedliche Ventile mit unterschiedlichen Ventilstellungen eingesetzt werden kann, was eine erhebliche Verminderung des Aufwands, der Lagerhaltung und der Logistik und eine flexible Anpassung der Steuereinheit 59 an unterschiedliche oder geänderte Steuerungsaufgaben ermöglicht.

1: Gehäuse
2: erste Kammer
3: zweite Kammer
4: Durchgang
5: Ventilsitz
6: erster Schließkörper
7: zweiter Schließkörper
8: Anschlussstutzen
9: Anschlussstutzen
10: Anschlussstutzen
11: Stutzen
12: Klammer
13: Flansch an 1
14: Flansch an 13
15: Flansch an 13
16: Klammer
17: Flansch an 1
18: Rohrstück
19: taillierter Abschnitt
20: zylindrischer Abschnitt
21: Dichtung
22: Lagerbuchse
23: Rohr
24: Dichtung
25: Lagerbuchse
26: erste Stange
27: zweite Stange
28: Antriebseinheit
29: Gehäuse von 1
30: erster Kolben
31: erste Wendelfeder
32: Dichtring
33: Drosselrückschlagventil
34: zweiter Kolben
35: Dichtring
36: erster Anschlag, auf 26
37: Kammer
38: dritter Kolben
39: Dichtring
40: Fortsatz von 38
41: Zwischenwand
42: erweiterte Bohrung in 26
43: Ringschulter in 26
44: erster Mitnehmer
45: axialer Schenkel
46: Querstift
47: Lochscheibe
48: Schlitz in 27
49: Bohrung in 27
50: dritte Stange
51: Scheibe, zweiter Anschlag
52: Ringschulter in 50
53: Stopfen
54: Stößel
55: erster Magnet
56: dritte Wendelfeder
57: zweiter Magnet
58: Distanzstück
59: Steuereinheit
60: Gehäuse von 59
61: Gehäuse für 38
62: Gleitlager
63: O-Ring
64: Träger
65: Näherungssensor
66: Näherungssensor
67: Näherungssensor
68: Näherungssensor
69: Näherungssensor
70: Näherungssensor
71: zweite Wendelfeder
72: Spalt zwischen 6 und 7
73: Bohrung in 30
74: Druckluftanschluss
75: Bohrung in 61

Claims

Doppelt dichtendes Ventil, insbesondere für die Lebensmittel-, Getränke- und die pharmazeutische Industrie, mit einem Gehäuse (1) in welchem eine erste Kammer (2) und eine zweite Kammer (3) ausgebildet sind, welche jeweils wenigstens eine Anschlussöffnung aufweisen, mit einem Durchgang (4), welcher die erste Kammer (2) mit der zweiten Kammer (3) verbindet, mit zwei Schließkörpern (6, 7), durch welche der Durchgang (4) verschließbar ist, wozu am Durchgang (4) und/oder im Durchgang (4) wenigstens ein Ventilsitz (5) ausgebildet ist, mit einer hohlen ersten Stange (26), welche am ersten Schließkörper (6) befestigt ist, und mit einer zweiten Stange (27), welche am zweiten Schließkörper (7) befestigt ist und sich durch die hohle erste Stange (26) hindurch erstreckt, mit einer Antriebseinheit (28) welche am Gehäuse (1) des Ventils angebracht ist, in welche die beiden Stangen (26, 27) hineinführen und durch welche die beiden Stangen (26, 27) und mit ihnen die beiden Schließkörper (6, 7) nach Wahl einzeln oder gemeinsam bewegbar sind, mit einer die Antriebseinheit (28) steuernder Steuereinheit (59), welche auf der Antriebseinheit (28) angebracht ist, und mit Sensoren (65–70) zum Überwachen der Ventilstellung, dadurch gekennzeichnet, dass in der Steuereinheit (59) mehrere Sensoren (65–70) angeordnet sind, welche auf die Lage eines ersten Sensorobjektes und/oder eines zweiten Sensorobjektes (55, 57) ansprechen, welche sich in der Steuereinheit (59) befinden und von denen das erste Sensorobjekt (55) mit der ersten, hohlen Stange (26) mitgenommen und das zweite Sensorobjekt (57) von der zweiten Stange (27) mitgenommen wird.
Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die hohle erste Stange (26) in der Antriebseinheit (28) endet, dass mit der ersten Stange (26) ein erster Mitnehmer (44) gekoppelt ist, welcher ein erstes, mit der ersten Stange (26) gekoppeltes Ende (46) hat, welches in einem axial verlaufenden Schlitz (48) der zweiten Stange (27) liegt, und ein zweites Ende hat, mit welchem das erste Sensorobjekt (55) unter Beibehaltung seines Abstandes vom zweiten Ende des ersten Mitnehmers (44) gekoppelt ist, und dass an der zweiten Stange (27) ein zweiter Mitnehmer (50, 53, 58) angebracht ist, welcher in die Steuereinheit (59) ragt und das zweite Sensorobjekt (57) mitnimmt.
Ventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Ende (46) des ersten Mitnehmers (44) an einem in der ersten Stange (26) ausgebildeten ersten Anschlag (47) liegt.
Ventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Anschlag (47) eine Ringschulter ist.
Ventil nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine sich an einem an der zweiten Stange (27) vorgesehenen zweiten Anschlag (51) abstützende Druckfeder (71) das erste Ende (46) des ersten Mitnehmers (44) gegen den ersten Anschlag (36) drückt.
Ventil nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Mitnehmer (44) T-förmig ausgebildet ist, wobei der Querstift (46) des T das erste Ende des Mitnehmers (44) bildet.
Ventil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Schlitz (48) vor dem Ende der zweiten Stange (27) endet und sich in eine Bohrung (49) der zweiten Stange (27) fortsetzt, in welcher der axiale Schenkel (45) des T-förmigen ersten Mitnehmers (44) geführt ist.
Ventil nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Mitnehmer (44) auf das eine Ende eines Stößels (54) trifft, an dessen anderem Ende das erste Sensorobjekt (55) angeordnet ist.
Ventil nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Mitnehmer (50) hohl ist und das zweite Sensorobjekt (57) fest an seinem von der Antriebseinheit (28) entfernten Ende oder in dem zweiten Mitnehmer (50) angebracht ist.
Ventil nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Mitnehmer (50) ein hohler Fortsatz der zweiten Stange (27) oder eine an der zweiten Stange (27) befestigte, sie verlängernde hohle dritte Stange ist.
Ventil nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Sensorobjekt (55) verschieblich in dem hohlen zweiten Mitnehmer (50) angeordnet ist.
Ventil nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den beiden Sensorobjekten (55, 57) eine Druckfeder (56), insbesondere eine Wendelfeder angeordnet ist.
Ventil nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für die Überwachung jeder definierten Ventilstellung wenigstens ein Sensor vorgesehen ist.
Ventil nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoren (65–70) in einer Reihe angeordnet sind.
Ventil nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoren (65–70) in untereinander gleichen Abständen angeordnet sind.
Ventil nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoren (65–70) fest angeordnet sind.
Ventil nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoren (65–70) Näherungssensoren sind.
Ventil nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoren (65–70) keine feste Schaltschwelle haben.
Ventil nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorobjekte (55, 57) Magnete, insbesondere ringförmige Magnete sind.
Ventil nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoren (65, 70) Hall-Sensoren sind.
Ventil nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (59) einen Speicher hat oder mit einem Speicher verbunden ist, in welchem die Ausgangssignale mehrerer oder aller Sensoren (65–70) für vorgegebene Ventilstellungen gespeichert sind, und dass eine Vergleichseinrichtung vorgesehen ist, welche die aktuellen Signale der Sensoren (65–70) mit den für die vorgegebenen Ventilstellungen gespeicherten Ausgangssignale vergleicht und Übereinstimmungen meldet.