DE202017102605U1

DE202017102605U1 - Ventilkombination

Info

Publication number: DE202017102605U1
Application number: DE202017102605.1U
Authority: DE
Original assignee: Sartorius Stedim Biotech GmbH
Current assignee: Sartorius Stedim Biotech GmbH
Priority date: 2017-05-03
Filing date: 2017-05-03
Publication date: 2017-05-23
Anticipated expiration: 2027-05-04

Abstract

Ventilkombination (1) für eine Sicherheitsentlüftung eines Druckfluids, mit einem Trennventil (2) zwischen einer Druckfluidleitung (5) und einer Befüllleitung (6) und einem Entgasungsventil (3) zwischen der Druckfluidleitung (5) und einer Entgasungsleitung (7), wobei das durch Druckbeaufschlagung schaltbare Trennventil (2) über ein in einer Druckfluid-Versorgungsleitung (8) angeordnetes Pilotventil (4) schaltbar ist, wobei das durch Druckbeaufschlagung schaltbare Entgasungsventil (3) über ein in einer Druckfluid-Versorgungsleitung (8) angeordnetes Pilotventil (4) schaltbar ist, wobei das Trennventil (2) bei unterbrochener Druckbeaufschlagung geschlossen und das Entgasungsventil (3) bei unterbrochener Druckbeaufschlagung geöffnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckfluid-Versorgungsleitungen (8) des Trennventils (2) und des Entgasungsventils (3) parallel geschaltet sind und dem Trennventil (2) und dem Entgasungsventil (3) zu deren gleichzeitiger Steuerung ein gemeinsames Pilotventil (4) vorgelagert ist.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Ventilkombination für eine Sicherheitsentlüftung eines Druckfluids, mit einem Trennventil zwischen einer Druckfluidleitung und einer Befüllleitung und einem Entgasungsventil zwischen der Druckfluidleitung und einer Entgasungsleitung, wobei das durch Druckbeaufschlagung schaltbare Trennventil über ein in einer Druckfluidversorgungsleitung angeordnetes Pilotventil schaltbar ist, wobei das durch Druckbeaufschlagung schaltbare Entgasungsventil über ein in einer Druckfluidversorgungsleitung angeordnetes Pilotventil schaltbar ist, wobei das Trennventil bei unterbrochener Druckbeaufschlagung geschlossen und das Entgasungsventil bei unterbrochener Druckbeaufschlagung geöffnet ist.
Stand der Technik
Aus dem Stand der Technik (siehe 4) ist üblicherweise eine Ventilkombination und ein Verfahren zum Steuern und pneumatischen Betätigen der Ventilkombination für eine Sicherheitsentlüftung eines Druckfluids, nämlich Druckluft, mit einem Trennventil zwischen einer Druckfluidleitung und einer Befüllleitung und einem Entgasungsventil zwischen der Druckfluidleitung und einer Entgasungsleitung bekannt. Das durch Druckbeaufschlagung schaltbare Trennventil ist über ein in einer Druckfluidversorgungsleitung angeordnetes erstes Pilotventil schaltbar, während das ebenfalls durch Druckbeaufschlagung schaltbare Entgasungsventil über ein in einer Druckfluidversorgungsleitung angeordnetes zweites Pilotventil schaltbar ist. Dabei ist das Trennventil bei unterbrochener Druckbeaufschlagung geschlossen und das Entgasungsventil ist bei unterbrochener Druckbeaufschlagung geöffnet.
Nachteilig bei der bekannten Ventilkombination ist, dass zwei Pilotventile benötigt werden. Dies ist zum einen mit erhöhten Fertigungskosten verbunden und ist insbesondere problematisch an den Stellen, wo nur die Ansteuerung eines Pilotventils möglich ist, z.B. aus Platzgründen oder um möglichst geringe elektrische Energie in einen Bereich einzutragen, z.B. in explosionsgefährdeten Bereichen.
Aufgabenstellung
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die bekannte Ventilkombination sicherer, platzsparender und kostengünstiger zu gestalten.
Darlegung der Erfindung
Die Aufgabe wird in Verbindung mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1 dadurch gelöst, dass die Druckfluidversorgungsleitungen des Trennventils und des Entgasungsventils parallel geschaltet sind und dem Trennventil und dem Entgasungsventil zu deren gleichzeitiger Steuerung ein gemeinsames Pilotventil vorgelagert ist.
Durch die Parallelschaltung der Druckfluidversorgungsleitungen können sowohl das Trennventil als auch das Entgasungsventil über ein gemeinsames, elektrisch ansteuerbares Pilotventil gleichzeitig und pneumatisch geschaltet werden. Dadurch wird ein Pilotventil platzsparend und sicher gegenüber der bekannten Ventilkombination eingespart. Aus Sicherheitsgründen ist das Trennventil bei unterbrochener Druckbeaufschlagung geschlossen und das Entgasungsventil ist bei unterbrochener Druckbeaufschlagung geöffnet. Damit wird sichergestellt, dass die Ventile bei vollständigem Druckluftausfall ihrer eigentlichen Funktion Trennen bzw. Entlüften nachkommen.
Bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind zwischen dem Pilotventil und dem Entgasungsventil in einer Parallelschaltung ein Drosselventil und ein Rückschlagventil angeordnet. Das dem Entgasungsventil vorgelagerte Rückschlagventil schließt bevorzugt entgegen der Flussrichtung des Druckfluids, beispielsweise Druckluft, in der Druckfluidversorgungsleitung. Weiterhin sind zwischen dem Pilotventil und dem Trennventil in einer Parallelschaltung ein Drosselventil und ein Rückschlagventil angeordnet. Das dem Trennventil vorgelagerte Rückschlagventil schließt bevorzugt in Flussrichtung des Druckfluids in der Druckfluidversorgungsleitung.
Die beiden Drosselventile und die beiden Rückschlagventile haben den Zweck, dass das Trennventil beim Füllvorgang nach dem Entgasungsventil geöffnet wird, d.h. die Druckbeaufschlagung erfolgt erst nach Schließen des Entgasungsventils. Umgekehrt wird bei Wegnahme der Druckbeaufschlagung zuerst das Trennventil geschlossen und dann das Entgasungsventil geöffnet.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Pilotventil als ein impulsgesteuertes Piezoventil ausgebildet. Durch die Ausbildung als impulsgesteuertes Piezoventil weist das Pilotventil gegenüber einem dauerbestromten Ventil einen geringeren Energieeintrag auf, was insbesondere in explosionsgefährdeten Bereich von Vorteil ist.
Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung bilden die Ventile mit ihren Leitungen einen Ventilblock. Dies unterstützt eine vereinfachte, schnelle und kostengünstige Montage.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Trennventil über die Befüllleitung mit einem mit dem Druckfluid zu befüllenden Behälter verbunden. Das Entgasungsventil ist über eine Entgasungsleitung ebenfalls mit dem Behälter verbunden. Da entweder das Entgasungsventil oder das Trennventil geschlossen ist, kann die Befüllleitung einerseits zwischen Trennventil und Behälter zur Befüllung und andererseits zwischen Behälter und Entgasungsventil zur Entgasung des Behälters genutzt werden.
Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist in Entgasungsrichtung nach dem Entgasungsventil in der Entgasungsleitung ein Sammelbehälter angeordnet.
Die erfindungsgemäße Ventilkombination kann insbesondere für Integritäts- und Lecktestgeräte verwendet werden.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden speziellen Beschreibung und den Zeichnungen.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Es zeigen:
1: ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Ventilkombination als Ventilblock und
2: ein Blockschaltbild einer weiteren erfindungsgemäßen Ventilkombination mit einem Behälter,
3: ein Blockschaltbild einer weiteren erfindungsgemäßen Ventilkombination mit einem Behälter und einem zusätzlichen Sammelbehälter und
4: ein Blockschaltbild einer Ventilkombination nach dem Stand der Technik.
Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen
Eine Ventilkombination 1 für eine Sicherheitsentlüftung besteht im Wesentlichen aus einem Trennventil 2, einem Entgasungsventil 3, einem Pilotventil 4, einer Druckfluidleitung 5, einer Befüllleitung 6, einer Entgasungsleitung 7 und einer Druckfluid-Versorgungsleitung 8.
Das Trennventil 2 trennt oder verbindet je nach Schaltstellung die Druckfluidleitung 5 mit der Befüllleitung 6. Das Entgasungsventil 3 verbindet oder trennt entsprechend dem Ausführungsbeispiel der 1 je nach Schaltstellung die Druckfluidleitung 5 mit der Entgasungsleitung 7. In der Befüllleitung 6 fließt ein Druckfluid in Befüllungsrichtung 16, während es in der Entgasungsleitung 7 in Entgasungsrichtung 17 fließt.
Entsprechend dem Ausführungsbeispiel der 2 trennt oder verbindet in Abhängigkeit seiner Schaltstellung das Trennventil 2 die Druckfluidleitung 5 mit der Befüllleitung 6, die beispielsweise zu einem Behälter 11 führt. Entsprechend verbindet oder trennt das Entgasungsventil 3 je nach Schaltstellung die mit dem Behälter 11 verbundene Befüllleitung 6 mit der Entgasungsleitung 7, dies bedeutet, dass in Abhängigkeit von den Schaltstellungen der Ventile 2, 3, nämlich bei geschlossenem Trennventil 2 und bei geöffnetem Entgasungsventil 3, die Befüllleitung 6 zwischen dem Behälter 11 und dem Entgasungsventil 3 als Entgasungsleitung 7‘ genutzt wird.
Der Behälter 11 kann beispielweise als ein Container oder ein Filtergehäuse oder als ein Bag mit mindestens einer flexiblen Wandung ausgebildet sein.
Aus einer Druckfluidquelle 13 kann das Druckfluid beispielsweise über eine in der Druckfluid-Versorgungsleitung 8 angeordnete Druckreduzierung 12 und über das Pilotventil 4 zu den Ventilen 2, 3 weitergeleitet werden um diese zu Schalten. Durch die Druckreduzierung 12 können auf der Steuerdruckseite in der Druckfluid-Versorgungsleitung 8 niedrigere Drücke eingestellt werden als auf der Mediendruckseite in der Druckfluidleitung 5 und damit auch in der Befüllleitung 6. Beispielsweise reicht ein Steuerdruck von 3 bar in der Druckfluid-Versorgungsleitung 8 aus, um einen Mediendruck von 8 bar in der Druckfluidleitung 5 schalten zu können.
Entsprechend dem Ausführungsbeispiel der 3 bildet der auf der Entgasungsseite des Entgasungsventils 3 angeordnete Sammelbehälter 14 eine zum Befüllen oder Entgasen vorgesehene Auffangvorrichtung, die beispielweise als ein relativ starrer Container oder ein sogenannter „Bag“ (als Behälter mit mindestens einer flexiblen Wand) oder als ein Filtergehäuse ausgebildet ist. Der Sammelbehälter 14 kann aber auch als eine Wiederaufbereitungsvorrichtung für Fluide ausgebildet sein.
Zwischen Trennventil 2 und Behälter 11 kann dem Behälter 11 ein Filter 15 vorgelagert sein. Es ist aber auch möglich, zwischen Behälter 11 und dem Entgasungsventil 3 einen Filter 15 anzuordnen.
Das Trennventil 2 und das Entgasungsventil 3 sind pneumatisch schaltbare Ventile, die durch eine Druckbeaufschlagung über die Druckfluid-Versorgungsleitung 8 schaltbar sind. Die Druckbeaufschlagung erfolgt über das gemeinsame Pilotventil 4, das elektrisch steuerbar ist. Entsprechend dem Ausführungsbeispiel von 1 ist das Pilotventil 4 als ein impulsgesteuertes Piezoventil ausgebildet.
Bei unterbrochener Druckbeaufschlagung ist das Trennventil 2 geschlossen (normal geschlossen) und das Entgasungsventil 3 geöffnet (normal, geöffnet).
Zwischen dem Pilotventil 4 und dem Trennventil 2 sind in einer Parallelschaltung ein verstellbares Drosselventil 9 und ein Rückschlagventil 10 angeordnet. Zwischen dem Pilotventil 4 und dem Entgasungsventil 3 sind in einer Parallelschaltung ein verstellbares Drosselventil 9‘ und ein Rückschlagventil 10‘ angeordnet.
Das dem Trennventil 2 vorgelagerte Rückschlagventil 10 schließt in Flussrichtung des Druckfluids in der Druckfluid-Versorgungsleitung 8, während das dem Entgasungsventil 3 vorgelagerte Rückschlagventil 10‘ entgegen der Flussrichtung des Druckfluids in der Druckfluid-Versorgungsleitung 8 schließt.
Zum Befüllen wird das Pilotventil 4 von einer nicht dargestellten Steuerung in seine Öffnungsstellung geschaltet. Dabei wird durch die Druckbeaufschlagung zuerst das Entgasungsventil 3 geschlossen und im zeitlichen Anschluss das Trennventil 2 geöffnet. Entsprechend wird durch schließen des Pilotventils 4 oder bei Druckausfall zuerst das Trennventil 2 geschlossen und im zeitlichen Abstand das Entgasungsventil 3 geöffnet.
Die 4 zeigt den Stand der Technik, wobei gleiche Teile Bezugszeichen entsprechend 1 aufweisen.
Als Druckfluide kommen vorzugsweise Gase zum Einsatz. Vorzugsweise werden Gase oder Gasgemische verwendet, welche keine oder zumindest vernachlässigbare chemische Reaktionen mit den Materialen eingehen, mit denen sie in Kontakt kommen. Beispiele für geeignete Druckfluide sind Stickstoff, Kohlendioxid, Helium, Argon, Schwefelhexafluorid oder Gemische aus den genannten Fluiden.
Natürlich stellen die in der speziellen Beschreibung diskutierten und in den Figuren gezeigten Ausführungsformen nur illustrative Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung dar. Dem Fachmann ist im Lichte der hiesigen Offenbarung ein breites Spektrum von Variationsmöglichkeiten an die Hand gegeben.
Bezugszeichenliste

1: Ventilkombination
2: Trennventil
3: Entgasungsventil
4: Pilotventil
5: Druckfluidleitung
6: Befüllleitung
7, 7‘: Entgasungsleitung
8: Druckfluid-Versorgungsleitung
9, 9‘: Drosselventil
10, 10‘: Rückschlagventil
11: Behälter
12: Druckreduzierung
13: Druckfluidquelle
14: Sammelbehälter
15: Filter
16: Befüllungsrichtung
17: Entgasungsrichtung
18: Flussrichtung v. 8

Claims

Ventilkombination (1) für eine Sicherheitsentlüftung eines Druckfluids, mit einem Trennventil (2) zwischen einer Druckfluidleitung (5) und einer Befüllleitung (6) und einem Entgasungsventil (3) zwischen der Druckfluidleitung (5) und einer Entgasungsleitung (7), wobei das durch Druckbeaufschlagung schaltbare Trennventil (2) über ein in einer Druckfluid-Versorgungsleitung (8) angeordnetes Pilotventil (4) schaltbar ist, wobei das durch Druckbeaufschlagung schaltbare Entgasungsventil (3) über ein in einer Druckfluid-Versorgungsleitung (8) angeordnetes Pilotventil (4) schaltbar ist, wobei das Trennventil (2) bei unterbrochener Druckbeaufschlagung geschlossen und das Entgasungsventil (3) bei unterbrochener Druckbeaufschlagung geöffnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckfluid-Versorgungsleitungen (8) des Trennventils (2) und des Entgasungsventils (3) parallel geschaltet sind und dem Trennventil (2) und dem Entgasungsventil (3) zu deren gleichzeitiger Steuerung ein gemeinsames Pilotventil (4) vorgelagert ist.
Ventilkombination nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Pilotventil (4) und dem Entgasungsventil (3) in einer Parallelschaltung ein Drosselventil (9‘) und ein Rückschlagventil (10‘) angeordnet sind.
Ventilkombination nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das dem Entgasungsventil (3) vorgelagerte Rückschlagventil (10‘) entgegen der Flussrichtung (18) des Druckfluids in der Druckfluid-Versorgungsleitung (8) schließt.
Ventilkombination nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Pilotventil (4) und dem Trennventil (2) in einer Parallelschaltung ein Drosselventil (9) und ein Rückschlagventil (10) angeordnet sind.
Ventilkombination nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das dem Trennventil (2) vorgelagerte Rückschlagventil (10) in Flussrichtung (18) des Druckfluids in der Druckfluid-Versorgungsleitung (8) schließt.
Ventilkombination nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Pilotventil (4) als ein impulsgesteuertes Piezoventil ausgebildet ist.
Ventilkombination nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventile (2, 4, 9, 9‘, 10, 10‘) mit ihren Leitungen (5, 6, 7, 8) einen Ventilblock bilden.
Ventilkombination nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilkombination (1) für Integritäts- und Lecktestgeräte verwendet wird.
Ventilkombination nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Trennventil (2) über die Befüllleitung (6) mit einem mit dem Druckfluid zu befüllenden Behälter (11) verbunden ist und dass das Entgasungsventil (3) über eine Entgasungsleitung (7‘) mit dem Behälter (11) verbunden ist.
Ventilkombination nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass bei geschlossenem Trennventil (2) und bei geöffnetem Entgasungsventil (3) die Befüllleitung (6) zwischen dem Behälter (11) und dem Entgasungsventil (3) als Entgasungsleitung (7‘) genutzt wird.
Ventilkombination nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass in Entgasungsrichtung (17) nach dem Entgasungsventil (3) in der Entgasungsleitung (7) ein Sammelbehälter (14) angeordnet ist.