DE2609791B2

DE2609791B2 - Automatisch reinigbarer, ferngesteuerter Doppelsitz-Rohrieitungsschalter ab Vorrichtung zur wahlweisen, ferngesteuerten Kupplung von stationär verlegten Rohrleitungen

Info

Publication number: DE2609791B2
Application number: DE19762609791
Authority: DE
Inventors: Guenter 2059 Buechen Worczinski
Original assignee: FA OTTO TUCHENHAGEN 2059 BUECHEN
Current assignee: FA OTTO TUCHENHAGEN 2059 BUECHEN
Priority date: 1976-03-10
Filing date: 1976-03-10
Publication date: 1979-06-13
Also published as: DE2609791A1; DE2609791C3

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Doppelsitz-Rohrleitungsschalter mit zwei voneinander unabhängigen, relativ zueinander durch eine Ventilspindel bewegbaren, durch je eine Feder gegen den zugehörigen Ventilsitz vorgespannten Ventiltellern, deren einer beim öffnungsvorgang; nach einem bestimmten Teilhub am anderen dichtend zur Anlage kommt und diesen bei der weiteren Öffnungsbewegung gleichfalls in die Offenstellung überführt, die sowohl in der Schließwie auch in der Offenstellung einen Hohlraum zwischen sich einschließen, und mit einem zwischen den Ventilsitzen geteilten Ventilgehäuse, dessen Ventilgehäuseteile über eine Ventilgehäusekupplung miteinander verbind- bzw. voneinander trennbar sind.

Automatisch reinigbare, ferngesteuerte Doppelsitz-Rohrleitungsschalter haben insbesondere in der Nahrungsmittelindustrie Eingang gefunden. Sie werden dort vorzugsweise an solchen Rohrleitungsstellen eingesetzt, an denen die Vermischung durch einen Rohrleitungsschalter voneinander getrennter Medien eine Gefahr bedeutet und daher mit Sicherheit verhindert werden muß. Gleichzeitig ermöglichen sie in bestimmten Ausführungsformen eine automatische Reinigung des Hohlraums zwischen den Ventiltellern sowohl in ihrer Schließ- als auch in ihrer Offenstellung.

Eine heute bereits zur Standardausrüstung von Nahrungsmittelbetrieben zählender Doppelsitz-Rohrleitungsschalter in der letztgenannten Ausführungsform ist beispielsweise in der DT-PS 2001599 beschrieben. Weitere Ausführungsformen ohne automatische Reinigung finden sich in der FR-PS 1167 249 und im Prospekt DL 23-12a der Fa. Dreyer, Rosenkranz & Droop AG.

Alle diese Doppelsitz-Rohrleitungsschalter sind zwar demontierbar, stellen jedoch im Hinblick auf ihre Wirkungsweise und den ihnen zugeordneten funktionellen Anforderungen eine unteilbare, ortsfeste Armatur innerhalb eines Rohrleitungssystems dar. Sie besitzen in einem Gehäuse zwei voneinander unabhängige, relativ zueinander bewegbare Ventilteller, wobei jeder auf seinen eigenen Ventilsitz arbeitet. Jede verfahrenstechnisch erforderliche Trennung oder Zusammenführung, jeder vorgeplante Fließweg eines Fluides ist durch die Rohrleitungsführung zu determinieren, und zwar dergestalt, daß an sämtlichen Saiiimel-, Verzweigung- und Kreuzungsstellen der Rohrleitungen komplette Doppelsitz-Rohrleitungsschalter angeordnet werden. Einige wesentliche Nachteile eines solchen Systems sind:

— hohe Investitionskosten durch eine Vielzahl kompletter, ortsfester Doppelsitz-Rohrleitungsschalter;

- längeres Rohrleitungssystem insgesamt;

— komplizierte Sicherheits- und Verriegelungsschaltungen, da eine Vielzahl von stationär verlegten Rohrleitungen permanent miteinander, zwar durch Doppelsitz-Rohrlekungsschaltcr schaltbar, verbunden sind;

- geringe Flexibilität der schakbaren Fließwege des Rohrleitungssystems läßt kaum verfahrenstechnisch bedingte Änderungen in der Prozeßführung zu.

So stellt sich im Anlagenbau aus diesen bekannten Nachteilen partiell, nicht generell, das Problem, verfahrenstechnisch vorgegebene komplizierte Fließwege bei weitestgehender Flexibilität und höchstmöglicher Sicherheit der Gesamtanordnung nicht zuletzt durch Beibehaltung des Wirkungsprinzips des klassischen Doppelsitz-Rohrleitungsschalters, durch ein möglichst einfaches Rohrleitungssystem zu realisieren.

In der DT-OS 1806516 ist vorgeschlagen worden, das Ventilgehäuse in der Ebene zwischen den in Schließstellung befindlichen Tellern zu teilen, wobei der eigentliche Schaltvorgang der Ventilteller im Anschluß an die starre Kupplung der beiden Ventilgehäuseteile erfolgt.

Die beiden Ventilgehäuseteile, dort Aufsatzkopf und Ventil genannt, verfugen über voneinander unabhängig arbeitende Hubeinrichtungen. Das Schalten des Transportweges für Flüssigkeiten vom Ventil zum Ansatzkopf muß in drei manuell zu tätigenden Schritten erfolgen, deren Reihenfolge genau einzuhalten ist:

1. Aufsetzen des Aufsatzkopfes auf das Ventil.

2. Formschlüssige Verbindung der Verschlußglieder mittels einer Verschraubung bei gleichzeitiger kraftschlüssiger Verbindung des Aufsatzkopfes mit dem Ventil.

3. Öffnungsbewegung der Verschlußglieder durch einen extern anzusteuernden Druckmittelmotor.

Der wesentliche Nachteil des bekannten Rohrleitungsschalters besteht darin, daß er zwei voneinander unabhängig arbeitende Hubeinrichtungen besitzt, die die Einhaltung der obengenannten manuell zu tätigenden Schrittfolge bedingen. Weiterhin ist nicht sichergestellt, daß der Druckmittelmotor nicht vor der Kupplung des Aufsatzkopfes mit dem Ventil in Betrieb genommen wird. Außerdem besteht die Mög-

lichkeit, daß durch Klemmen beim kraftschlüssigen Zusammenführen des Aufsatzkopfes mit dem Ventil das Verschlußglied vorzeitig von seinem Sitz abgehoben wird.

Der Erfindung Hegt die Aufgabe zugrunde, die zwei voneinander unabhängig arbeitenden Hubeinrichtungen zu vermeiden und einen Doppelsitz-Rohrleitungsschalter unter Beibehaltung des bekannten Wirkungsprinzips anzugeben, mit dem auch komplizierte Fließwege bei weitestgehender Flexibilität und höchstmöglicher Sicherheit durch ein einfaches Rohrleitungssystem realisiert werden können.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß das Ventilgehäuseoberteil in der Ebene senkrecht zur Längsachse der Ventilspindel geführt gegenüber dem stationär angeordneten Ventilgehäuseunterteil verschiebbar ist und daß die Ventilgehäusekupplung im Ventilgehäuseoberteil in Richtung der Längsachse der Ventilspindel abgedichtet verschiebbar geführt ist, den Ventilsitz für den oberen Ventilteller trägt, gegen diesen durch eine am Ventilgehäuseoberteil abgestützte Kuppiungsfeder vorgespannt und durch einen an der Ventilspindel angreifenden, die Ventilteller bewegenden, in einem Arbeitszylinder angeordneten Arbeitskolben verschiebbar ist.

Der vorgeschlagene Doppelsitz-Rohrleitungsschaiter tritt immer nur dort gleichermaßen ganzheitlich gegenständlich und funktional in Erscheinung, wo gerade eine Schaltaufgabe zu erfüllen ist. Er bsteht aus zwei relativ zueinander im allgemeinsten Fall in den drei Richtungen des Raumes bewegbaren Gehäuseteilen. Das Ventilgehäuse-Unterteil, mit einem Ventilteller und -sitz ausgestattet, ist ortsunveränderlich an den späterhin notwendig werdenden Verzweigungs-, Sammlungs- oder Kreuzungspunkten einer Rohrleitung angeordnet. Das Ventilgehäuse-Oberteil, ebenfalls mit einem Ventilteller und -sitz und mit mindestens einem Rohrleitungsanschluß versehen, kann im allgmeinsten Fall eine in jeweils den drei Richtungen des Raums geführte Bewegung ausführen. Die zeitliche rtbfolge siner Kopplung mit diversen ortsfesten Ventilghäuse-Unterteilen und das Schalten der Ventilteller erfolgt wahlwise entsprechend dem verfahrenstchnisch vorgegebenen Programm entweder ferngesteuert oder manuell. Das Schalten eines bestimmten Rohrleitungsweges mit einem derartigen Doppelsitz-Kohrleitungsschalter vollzieht sich in drei Schritten:

1. Positionieren des Ventilgehäuse-Oberteils über dem in Frage kommenden -Unterteil;

2. Aufsetzen des Ventilgehäuse-Oberteils auf dem -Unterteil;

3. Schalten des gekoppelten Doppelsitz-Rohrleitungsschalters.

Ein Ausführungsbeispiel des Doppelsitz-Rohrleitungsschalters ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.

Die einzige Figur zeigt den vollständigen Doppelsitz-Rohrleitungsschalter, wobei sich das Ventilgehäuse-Oberteil 2 in koaxialer Position über dem Ventilgehäuse-Unterteil 1 befindet. Das untere Laternengehäuse 7 verbindet das Ventilgehäuse-Unterteil 1 mit dem Federgehäuse 5, in dem die untere Feder 9 über den Federteller 3c in Verbindung mit der unteren Ventilspindel 3a den unteren Ventilteller 3 auf seine Ventü-Sitzfläche la drückt. Das Ventilgehäuse-Unterteil 1 verjüngt sich in den zeichnerisch dargestellten Rohr!,, itungsanschluß E und besitzt eine zur Zentnerungseinrichtung Ab des Ventilgehäuse-Oberteils 2 passende Zentrierungsfläche Ic. Über den unteren Ringspalt Ib wird die untere Ventilspindel 3a dichtend aus dem Ventilgehäuse-Unterteil 1 herausgeführt. In der dargestellten Ausführungsform des Doppelsitz-Rohrleitungsschalters besitzt die untere Ventilspindel 3a eine durchgehende Ventüspindel-Bohrung 3b mit dem Reinigungsmittel-Eintritt R-E₂ und dem -Austritt R-A₂.

ίο Das obere Laternengehäuse 10 verbindet den Arbeitszylinder 8 mit dem Ventilgehäuse-Oberteil 2, das über den oberen Ventilteller 6 in Verbindung mit der oberen Ventilspindel 6a unter Zwischenschaltung der Kuppiungsfeder 12, die ihren Festpunkt über den Bund Ic erhält, mit der Ventilgehäuse-Kupplung 4 verspannt ist. Die Ventilgehäuse-Kupplung 3 ist an ihrem unteren Ende mit einer Zentriereinrichtung Ab und einem Dichtring 13 ausgestattet. Der obere Ventilteller 6 wird mit dem mit der oberen Ventilspindel 6a verbundenen Arbeitskolben 6d mittels der oberen Feder 11 auf seine obere Ventil-S^: iiläche Aa gedruckt. In der dargestellten Ausfühi ungsform des Doppelsitz-Rohrleitungsschalters ist die obere Ventilspindel 6ß mit einer durchgehenden Ventilspindel-Bohrung 6b versehen, mit dem Reinigungsmitiel-Eintritt E-E₁ einerseits und dem -Austritt R-A₁ am oberen Ventilteller 6 andererseits. Der obere Ventilteller 6 ist auf der zum unteren Ventilteller 3 hingewandten Seite mit einer Tellerdichtung 6e ausgestat-

id tet. Im Reinigungsmittel-Austritt R-A₁ befindet sich ein Strömungsverteiler 6c. Das Ventilgehäuse-Oberteil 2 mündet in den Rohrleitungsanschluß B. Die Ventilgehäuse-Kupplung 4 wird über den Kupp-Iungs-Ringspalt la, die obere Ventilspindel 6a, über

j-, den oberen Ringspalt Ib dichtend und in axialer Richtung verschiebbar aus dem Ventilgehäuse-Oberteil 2 herausgeführt. Der Arbeitszylinder 8 besitzt einen Anschluß e für das zur Verwendung kommende Arbeitsfluid.

4Ii Die Wirkungsweise der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsform des Doppelsitz-Rohrleitungsi chalters wird nachfolgend beschrieben:

Nach der koaxialen Positionierung des Ventilgehäuse-Oberteils 2 (erster Schritt) über dem Ventilge-

4-, häuse-Unterteil 1 wird über eine nicht näher erklärte externe Steuereinrichtung der Arbeitszylinder 8 über den Anschluß emit Arbeitsfluid beschickt (Einleitung des zweiten Schrittes). Sobald die dadurch auf den Arbeitskolben 6d wirkende Kraft (Produkt aus Fläche

-,ο des Arbeitskolbens 6d und Druck des Arbeitsfluides) größer als die ihr entgegen gerichtete Kraft der oberen Feder 11 wird, bewegen sich der Arbeitskolben 6a und der obere Ventilteller 6 auf das Ventilgehäuse-Unterteil 1 zu Die ausreichend vorgespannte Kupplungsfe-

-,-, der 12 sorgt während dieser Abwärtsbewegung für die aus sicherheitstechrischen Gründen netwendige Schließkraft zwischen oberem Ventilteller 6 und oberer Ventil-Sitzfläche Aa. Die Endlage der Ventilgehäuse-Kupplung 4 ist erreicht, wenn sie über ihre

„o Zentrierungseinrich.dng46 im Zusammenwirken mit der Zentrierungsfläche Ic des Ventilgehäuse-Unterteils 1 koaxial zentriert auf diesem aufsitzt. Die Dichtbzw. Kopplungskraft wird von der Kuppiungsfeder 12 aufgebracht, die leckagefreie Dichtung besorgt der in

h-, die Ventilgehäuse-Kupplung 4 eingelegte Dichtring 13.

Bei weiterer Abwärtsbewegung des Arbeitskolbcns 6d, der oberen Ventilspindel 6a und des oberen Ven-

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tiiteilers 6 hebt letzterer zunächst von seiner Ventii-Sitzfläche 4a ab und kommt danach mit seiner Tellerdichtung 6e auf dem unteren Ventilteller 3 dichtend zur Anlage. Gegen die den unteren Ventilteller 3 zunächst noch auf seine Sitzfläche la drückende vorgespannte Feder 9 werden nun der obere und der untere Ventilteller 3 und 6 von der Schließ- in die Offenstellung überführt. Der gesamte Rohrleitungsweg im Doppelsitz-Rohrleitungsschalter zwischen den Rohrleitungsanschlüssen B und E ist nun vollständig geöffnet. In der Offenstellung des geschalteten Doppelsitz-Rohrleitungsschalters fungiert die Ventilspindel-Bohrung 3b, die in dieser Stellung den vom unteren und oberen Ventilteller 3 und 6 gebildeten Hohlraum mit der Atmosphäre verbindet, als Kontroll- und Ablaufleitung für Leckmedium.

Das Entkoppeln von Ventilgehäuse-Oberteil 2 und -Unterteil 1 vollzieht sich sinngemäß in umgekehrter

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-Oberteil 2 in der Offenstellung des unteren und oberen Ventiltellers 3 und 6 eine hinreichend große Dicht- bzw. Kupplungskraft entwickelt und außerdem in der Ruhelage der Ventilgehäuse-Kupplung 4 die erforderliche Schließkraft des oberen Ventiltellers 6 auf seiner oberen Ventil-Sitzfläche Aa aufbringt. Die obere Feder 11 ist so zu bemessen, daß sie bei völliger Entlastung des Arbeitskolbens 6d vom Arbeitsfluid in der Lage ist, die Ventilgehäuse-Kupplung 4 gegen die Kraft der vorgespannten Kupplungsfeder 12 in die Ruhestellung im Vcntilgchäuse-Oberteil 2 zu bringen.

In der dargestellten Ausführungsform des Doppelsitz-Rohrleitungsschalters erfolgt die Reinigungsmittel-Zufuhr von oben über den Reinigungsmittel-Eintritt R-E_y Das flüssige Reinigungsmittel verläßt die Ventilspindel-Bohrung6/>, mittels des Strömungsverteilers 6c gleichmäßig über den Umfang verteilt, über

Hpn rinirenaltförmiapn Rpinionnocmittpl-AiictriH Q.

verläßt über den Anschluß e den Arbeitszylinder 8. Die Entspannung des Arbeitsfluids kann beispielsweise in zwei Phasen erfolgen:
Erste Phase: teilweise Entspannung des Arbeitsfluids bis zur Schließstellung des unteren und oberen Ventiltellers 3 und 6 auf ihren Ventilsitzen la und 4a. Das Ventilgehäuse-Unterteil 1 und das -Oberteil 2 bleiben in dieser Phase dichtend und kraftschlüssig miteinander verbunden.

Zweite Phase: vollständige Entspannung des Arbeitsfluids, wobei der obere Ventilteller 6 durch weiteres Hochfahren bis zur Anlage des Arbeitskolbens 6d am Arbeitszylinder 8 die Ventilgehäuse-Kupplung 4 in ihre Ruhelage überführt und dadurch die Trennung zwischen Ventilgehäuse-Unterteil 1 und -Oberteil 2 vollzieht.

Anschließend kann das Ventilgehäuse-Oberteil 2 in eine neue Position gebracht werden. Die untere Feder 9 ist so zu bemessen und vorzuspannen, daß in der Schließstellung des unteren Ventiltellers 3 auf seiner Ventil-Sitzfläche la eine hinreichend große Schließkraft vorhanden ist. Die Kupplungsfeder 12 ist so zu bemessen und vorzuspannen, daß sie während der Kupplung von Ventilgehäuse-Unterteil 1 und A₁. Der Reinigungsvorgang beginnt beispielsweise während des Aufsetzungsvorganges in der Annäherungsphase von Ventilgehäuse-Kupplung 4 und -Unterteil 1. Dabei kann das flüssige Reinigungsmittel teilweise über den Ringspalt zwischen der Zentrierungsfläche Ic und der Zentrierungseinrichtung 4 b nach außen austreten und dadurch die peripheren Bereiche der Trennebenen, die nach der Kopplung für das flüssJire Reinigungsmittel nicht mehr erreichbar sind, reinigen. Nachdem der obere Ventilteller 6 mit seiner Tellerdichtung 6e auf dem unteren Ventilteller 3 dichtend zur Anlage gekommen ist, tritt das flüssige Reinigungsmittel vollständig über den Reinigungsmittel-Eintritt R-E₁ in die Ventilspindel-Bohrung 3b ein und verläßt diese über den Reinigungsmittel-Austritt R-A₂. Eine Reinigung de? vom unteren und oberen Ventilteller 3 und 6 gebildeten Hohlraumes kann auch in der Offenstellung des Doppelsitz-Rohrleitungsschalters vorgenommen werden.

Prinzipiell kann das flüssige Reinigungsmittel auch in umgekehrter Richtung durch den Doppelsitz-Rohrleitungsschalter gefahren werden. Für eine einzige Reinigungsmittel-Zufuhr über das bewegliche Ventilgehäuse-Oberteil 2 und eine Reinigungsmittel-Abfuhr über den ortsfesten Reinigungsmittel-Austritt R-A₂ gegebenenfalls ins Freie spricht der geringere Konstruktionsaufwand.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

Doppelsitz-Rohrleitungsschalter mit zwei voneinander unabhängigen, relativ zueinander durch eine Ventilspindel bewegbaren, durch je eine Feder gegen den zugehörigen Ventilsitz vorgespannten Ventiltellern, deren einer beim Öffnungsvorgang nach einem bestimmten Teilhub am anderen dichtend zur Anlage kommt und diesen bei deir weiteren Öffnungsbewegung gleichfalls in die Offenstellung überführt, die sowohl in der Schließ ·■ wie auch in der Offenstellung einen Hohlraum zwischen sich einschließen, und mit einem zwischen den Ventilsitzen geteilten Ventilgehäuse., i"> dessen Ventilgehäuseteile über eine Ventilgehäusekupplung miteinander verbind- bzw. voneinander trennbar sind, dadurch gekennzeichnet,, daß das Ventilgehäuse-Oberteil (2) in der Ebene: senkrecht zur Längsachse der Ventilspindel (6a) geführt gegenüber dem stationär angeordneten Ventilgehäuse-Unterteü (1) verschiebbar ist und daß die Ventilgehäuse-Kupplung (4) im Ventilgehäuse-Oberteil (2) in Richtung der Längsachse der Ventilspindel (6a) abgedichtet verschiebbar ge- 2"> führt ist, den Ventilsitz (4a) für den oberen Ventilteller (6) trägt, gegen diesen durch eine am Ventilgehäuseoberteil (2) abgestützte Kupplungsfeder (12) vorgespannt und durch einen an der Ventilspindel (6a) angreifende, die Ventilteller (3, 6) bewegenden, in einem Arbeitszylinder (8) angeordneten A/beitskoIben (6d) verschiebbar ist.