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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Rückschlagventil, insbesondere
ein Tellerrückschlagventil gemäß dem
Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Rückschlagventile
sind im Stand der Technik hinreichend bekannt. Man vergleiche beispielsweise die
FR-A-2685051 oder
die
EP 1 132 668 A1 .
Rückschlagventile besitzen kegelförmig ausgeformte
Ventilteller, die über eine Feder in den Ventilsitz gedrückt werden.
Bei solchen federbelasteten Rückschlagventilen wird der
Ventilteller in einer Richtung durch die Feder geschlossen und in
Gegenrichtung vom strömenden Fluid freigegeben. Solche
Ventile werden in der Lebensmittelindustrie sowie in der pharmazeutischen
und chemischen Industrie eingesetzt, um Produkt- oder Prozessleitungen
entgegen der Flussrichtung zur Vermeidung eines Rückflusses
zu verschließen. Dabei werden hohe Anforderungen an die
Hygiene der einzelnen Anlagenbestandteile gestellt. Häufig
werden klebrige, viskose oder sirupartige Flüssigkeiten
verwendet, die sich bei Benutzung des Ventils in oftmals schwer
zugänglichen Bereichen des Ventilbaukörpers und
der Einbauteile (z. B. Spindel, Kegel) ablagern können.
Die Hubbewegung des Kolbens bzw. der Ventilspindel trägt
dazu bei, dass die Flüssigkeit oder das Fluid im Ventilspindelkanal
verteilt wird. Mit der Zeit bilden sich Ablagerungen oder Biofilme,
welche zu Abrasionen der Ventilbauteile führen. Die Prozessprodukte
stellen ferner ideale Nährbedingungen für Mikroorganismen
in den Biofilmen dar. Diese können sich weiter vermehren und
in den Prozesskreislauf gelangen. Das Gleiche gilt auch für
Stoffwechselprodukte solcher Mikroorganismen. Ablagerungen im Spindelgang
führen zu einem Verschleiß der Ventilbauteile.
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Im
nächsten Stand der Technik, der G 8207124 U1, ist ein solches,
in der Lebensmittelindustrie einsetzbares Rückschlagventil
beschrieben. Ziel war es bei dieser Ausführung, ein Verkleben
des Ventiltellers im Führungsdeckel zu vermeiden, um in seinem
konischen Ventilsitz ein Verkanten und damit Undichtigkeiten zu
verhindern. Zur Schaffung eines sicheren abdichtenden Ventilsitzes
ist vorgesehen, dass die im Ventilteller eingekammerte Flachdichtung
im geschlossenen Ventilzustand einer vom Ventilgehäuse
gebildeten ringförmigen schmalen Sitzkante aufliegt. Dadurch
sollen die Dichtungseigenschaften des Ventiltellers sowie seine
sichere Führung trotz großer Spielpassung des
Führungsschaftes erreicht werden. Völlig unberücksichtigt
bleibt jedoch bei dieser Ausführungsform das mögliche
Eindringen von klebrigen oder sirupartigen Flüssigkeiten und
Fluiden in den Führungskanal des Führungsschaftes
bzw. der Ventilspindel. Auch bei dieser Konstruktion können
sich Ablagerungen oder Biofilme im Ventilspindelkanal ausbilden
und zu den oben erwähnten Nachteilen führen.
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Im
Hinblick auf die G 8207124 U1 ist es daher Aufgabe der vorliegenden
Erfindung, ein Rückschlagventil anzugeben, bei dem der
Spindelgang vor einem produktseitigen Eindringen von Flüssigkeiten
oder Fluiden geschützt wird.
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Diese
Aufgabe wird gelöst durch ein Rückschlagventil
mit den Merkmalen des Anspruchs 1.
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Bei
dem erfindungsgemäßen Rückschlagventil
ist vorgesehen, dass der Spindelgang und die Spiralfeder durch einen
in axialer Richtung komprimierbaren Balg vor einem Eindringen von
Flüssigkeit oder Fluid geschützt werden. Der Balg
ist an seinem oberen Ende mit dem Führungsteil und an seinem unteren
Ende mit dem Verschlusselement, d. h. dem Ventilteller abdichtend
verbunden, vorzugsweise verschweißt. Die Spiraldruckfeder,
die Ventilspindel und der Spindelgang werden vor einem Eindringen
von Flüssigkeit oder Verkleben geschützt.
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Der
Balg besteht vorzugsweise aus lamellenartig übereinander
angeordneten Metallringen. Auch andere Materialien wie Teflon oder
Kunststoff sind denkbar. Die einzelnen Lamellen sind vorzugsweise
im Inneren hohl. Durch die lamellenartige Ausgestaltung zieht sich
der Balg bei der Aufwärtsbewegung des Ventiltellers zusammen.
Dadurch kann er seine Länge entsprechend der axialen Ausrichtung verändern.
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Vorzugsweise
umfasst die Spiraldruckfeder die Ventilspindel von außen.
In einer weiteren Ausführungsform ist die Spiraldruckfeder
jedoch in der Ventilspindel selbst integriert und wird von einem
in den Spindelgang fassenden Abschlussstück oben und unten
gehalten. Die Feder kann entsprechend der Länge des Abschlussstücks
in der Vorspannung variiert werden. Im Ventilsitz befinden sich
vorzugsweise umlaufende O-Ring-Dichtungen, auf die der Ventilteller
abdichtend aufgesetzt wird.
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In
einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass der
Spindelgang mit einer Leckagebohrung im Verbindungssteg des Führungsteils
kommunizierend verbunden ist. Vorzugsweise ist vorgesehen, dass
am Ende der Leckagebohrung ein Leckagesensor angeordnet ist. Falls
der Balg undicht werden oder Flüssigkeit oder Fluid auf
andere Weise in den Balginnenraum oder Spindelgang gelangen sollte,
so wird diese Flüssigkeit oder dieses Fluid über die
Leckagebohrung herausgeleitet und kann schließlich vom
Leckagesensor detektiert werden. Auf diese Weise ist es möglich,
ein "undichtes" Ventil, das den Hygieneanforderungen in der Lebensmittelherstellung
nicht mehr entspricht, zu identifizieren und auszutauschen. Natürlich
ist es auch möglich, eine Leckage visuell ohne Leckagesensor
zu erfassen.
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In
einer weiteren Ausführungsform ist eine manuelle oder pneumatische
Anliftung der Ventilspindel vorgesehen. Dazu ist im Verbindungssteg des
Führungsteils eine Aufnahme vorgesehen, bei der ein Hubkolben
mit Schubstange über eine Rückstellfeder geführt
wird. Der Hubkolben wird entweder pneumatisch oder manuell betätigt.
Dadurch können die Ventilspindel gezielt angehoben und
der Ventilteller nach oben gedrückt werden. Das Ventil
kann dann auch entgegen der funktionsmäßigen Fließrichtung für
Reinigungs- und Sterilisationszwecke durchströmt werden.
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Das
erfindungsgemäße Rückschlagventil hat den
Vorteil, dass Ablagerungen und Biofilme, insbesondere im Spindelgang,
verhindert werden. Dadurch wird die Lebensdauer des Ventils und
einzelner Ventilbestandteile erhöht und die Gefahr einer
Produktkontamination verringert. Abrasionen, welche durch Ablagerungen
der Prozessflüssigkeit ausgelöst werden, werden
verhindert.
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Die
Erfindung wird in den nachfolgenden Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen
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1 eine
erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Rückschlagventils mit einer außen geführten
Spiraldruckfeder,
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2 eine
zweite Ausführungsform mit einer in der Ventilspindel integrierten
Spiraldruckfeder,
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3 eine
weitere Ausführungsform mit pneumatischer oder manueller
Anliftung der Ventilspindel,
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4 eine
Ausführungsform mit Leckagebohrung und Leckagesensor.
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In 1A erkennt man den erfindungsgemäßen
Ventilaufbau. Das Rückschlagventil besteht aus einem Ventilgehäuse 4,
an dessen Unterseite sich der Ventilsitz 5 befindet. Zur
Einbindung des Ventils in das Rohr befinden sich Flansche 1, 6 oben
und unten am Ventil. An den Übergängen sind Dichtungen 19 vorgesehen,
die verhindern sollen, dass Flüssigkeit und/oder Fluid
in die Übergangsbereiche der einzelnen Ventilkomponenten
eintreten oder aus dem Ventilinnenraum in die Umgebung austreten.
Der Ventilteller 7 sitzt im geschlossenen Zustand auf im Ventilsitz 5 integrierten
O-Ring-Dichtungen 13. Der Ventilteller 7 ist mit
der Ventilspindel 11 verbunden. Diese wird in einer Buchse 10 im
Spindelgang 12 geführt. Eine Spiraldruckfeder 8 sorgt
für den Verschluss durch den Ventilteller 7. An
der Außenseite ist der Balg 9 vorgesehen. Dieser
besteht aus einzelnen, übereinander angeordneten Lamellen,
welche sich bei der Hubbewegung des Ventilspindelkörpers komprimieren
lassen. Der Balg 9 dichtet den Spindelgang 12 sowie
die Ventilspindel 11 mit Spiraldruckfeder 8 zum
Produktraum ab. Dadurch wird verhindert, dass Flüssigkeit
oder Fluid in den Spindelgang 12 oder Balginnenraum mit
den Einbauteilen gelangt. Auf der anderen Seite ist der Balg 9 mit
dem Führungsteil 17 verbunden, auf der anderen
Seite mit dem Ventilteller 7.
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In
der gezeigten Ausführungsform ist ferner eine Leckagebohrung 3 gezeigt.
Falls der Balg 9 undicht werden und Flüssigkeit
oder Fluid in den Spindelgang 12 gelangen sollte, entweicht
diese(s) über die Leckagebohrung 3.
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In 1B erkennt
man das erfindungsgemäße Rückschlagventil
in Draufsicht. Der Spindelgang 12 befindet sich in dem
zentralen Führungsteil 17.
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In 2A ist die Spiraldruckfeder 8 im
Ventilspindelkörper 11 integriert. Die Spiraldruckfeder 8 wird über
ein Abschlussstück 35 gespannt. Der Balg 9 verschließt
die Ventilspindel 11 sowie den Zugang zum Spindelgang 12.
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In 3 ist
eine Anliftungsvorrichtung 30 für die Ventilspindel 11 vorgesehen.
In einem Gehäuse 21 befindet sich eine Rückstellfeder 20,
welche mit einem Hubkolben 22 mit Schubstange verbunden
ist. Die Ventilspindel 11 kann entweder pneumatisch oder
manuell für Reinigungs- oder Sterilisationszwecke angehoben
werden.
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In 4 ist
eine Möglichkeit gezeigt, wie ein undichter Balg 9 und
damit ein auszutauschendes Ventil nachgewiesen werden kann. An der
Außenseite des Führungsteils 17 ist am
Verbindungssteg 2 ein Leckagesensor 40 vorgesehen,
welcher mit der Leckagebohrung 3 kommuniziert. Sollte der
Balg 9 undicht sein, so gelangt Flüssigkeit oder
Fluid in den Spindelgang 12 und von diesem in die Leckagebohrung 3.
Die Flüssigkeit oder das Fluid kann über den Leckagesensor 40 detektiert
werden. Vorzugsweise wird dann ein Alarm ausgelöst.
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Weitere
Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen
beschrieben.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - FR 2685051
A [0002]
- - EP 1132668 A1 [0002]