DE2609791C3

DE2609791C3 - Automatisch reinigbarer, ferngesteuerter Doppelsitz-Rohrleitungsschalter als Vorrichtung zur wahlweisen, ferngesteuerten Kupplung von stationär verlegten Rohrleitungen

Info

Publication number: DE2609791C3
Application number: DE19762609791
Authority: DE
Inventors: Guenter 2059 Buechen Worczinski
Original assignee: Fa Otto Tuchenhagen & Co Kg 2059 Buechen GmbH
Current assignee: Fa Otto Tuchenhagen & Co Kg 2059 Buechen GmbH
Priority date: 1976-03-10
Filing date: 1976-03-10
Publication date: 1980-04-30
Also published as: DE2609791B2; DE2609791A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Doppelsitz-Rohrleitungsschaiter 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 TeIi · hub am anderen dichtend zur Anlage kommt und diesen bei der weiteren Öffnungsbewegung gleichfalls in die Offenstellung überführt, die sowohl in der Schlicßwie auch in der Offenstellung einen Hohlraum zwischen sich einschließen, und mit einem zwischen den Ventilsitzen geteilten Ventilgehäuse, dessen Vcntilgehäuseteile über eine Ventilgehäusekupplung miteinander verbind- bzw. voneinander trennbar sind.

Automatisch rcinigbarc, ferngesteuerte Doppelsitz-Rohrlcitungsschalter 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 Gefahf bedeutet und daher mit Sicherheit verhindert werden muß. Gleichzeitig ermöglichen sie in bestimmten Ausführungsformen eine automatische Reinigung des Hohlraums zwischen den Vcntiltellcrn sowohl in ihrer Schließ- als auch in ihrer Offenstellung.

Eine heute bereits zur Stancliirdausriistimg \< >n Nahrungsmittclbetricben zahlender Doppelsitz-Rohrlcitungsschalter in der letztgenannten Ausfiihrungsform ist beispielsweise in der DIi-PS 2 (IOI 5'W beschrieben. Weitere Ausführungsfoi inen ohne automatische Reinigung finden sich in der FR-PS 1 167249 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 funktioneilen Anforderungen eine unteilbare, ortsfeste Armatur innerhalb eines Rohrleitungssystems dar. Sie besitzen in einem Gehäuse zwei voneinander unab-

lü hängige, 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 de-

i_S terminieren, und zwar dergestalt, daß an sämtlichen Sammel-, Verzweigungs- 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-Rohrieitungsschalter schaltbar, verbunden sind;

- geringe Flexibilität der schaltbaren Fließwege jo 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, verj-, fahrenstechnisch 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 DE-OS 1 806516 ist vorgeschlagen worden, das Ventilgehäuse in der Ebene zwischen den in Schließstellung befindlichen Tellern zu teilen, wobei 4-, der eigentliche Schaltvorgang der Ventilteller im Anschluß an die starre Kupplung der beiden Vcntilgehäusctcile erfolgt.

Die beider. Ventilgehäuseteile, dort Aufsatzkopf und Ventil genannl, verfügen über voneinander unab-,·, hängig 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:

I. Aufsetzen des Aufsatzkopfes auf das Ventil.
-,i 2. Formschlüssige Verbindung der Verschlußglieder mittels einer Verschraubung bei gleichzeitiger kraftschlüssiger Verbindung des Aufsatzkopfes mit dem Ventil.

3. Öffnungsbewegung der Verschlußglieder durch _Wi einen extern anzusteuernden Druckmittelmotor.

Der wesentliche Nachteil des bekannten Rnhrleilungsschaltcrs besteht darin, daß er /wei voneinander unabhängig arbeitende Hubeinrichtungen besitzt, die die F.inhaltung der obengenannten manuell zu tiiti-,,-, genden Schrittfolge bedingen. Weiterhin ist nicht sichergestellt, daß tier Druckmittclmntnr nicht vor der Kupplung des Aufsiit/ki'pl'es mit dem Ventil in Betrieb genommen wird. Außerdem besteht die Mög-

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

Der Erfindung liegt 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 Kupplungsfeder vorgespannt und d'.rch einen an der Ventilspindel angreifenden, die Ventilteller bewegenden, in einem Arbeitszylinder angeordneten Arbeitskolben verschiebbar ist.

Der vorgeschlagene Doppelsitz-Rohrleitungsschalter 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 Richtunger des Raums geführte Bewegung ausführen. Die zeitliche Abfolge siner Kopplung mit diversen ortsfesten Ventilghäuse-Unterteilen und das Schalten der Ventilteller erfolgt wahlwise entsprechend dem vcrfahrenstchnisch vorgegebenen Programm entweder ferngesteuert oder manuell. Das Schalten eines bestimmten Rohrleitungsweges mi^: einem derartigen Doppclsitz-Rohrleitungsschalter 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-Rohrleitungsschaltcrs 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 3« den unteren Ventilteller 3 auf seine Vemil-Sitzfläche la drückt. Das Vcntilgehause-Untertcil 1 verjüngt sich in den zeichnerisch dargestellten Rohrleitungsanschluß E und besitzt eine zur Zentrierungseinrichtung Ah des Ventilgehäuse-Oberteils 2 passende Zer.irierungsflache Ic. Überden 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 Ventilspindel-Bohrung 3b mit dem Reinigungsmittel-Eintritt R-E₁ und dem -Austritt R-A₁.

ίο Das obere Laternengehäuse 10 verbindet oen Arbeitszylinder 8 mit dem Ventilgehäuse-Oberteil 2, das über den oberen Ventilteller 6 in Verbindung mit der oberen Ventilspindel 6a unter Zwischenschaltung der Kupplungsfeder 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 -nittels der oberen Feder 11 auf seine obere Ventü-^itzfläche Aa gedruckt. In der dargestellten Ausführungsform des Doppelsitz-Rohrleitungsschalters ist die obere Ventilspindel 6a mit einer durchgehenden Ventilspindel-Bohrung 6b versehen, mit dem Reinigungsmittel-Eintritt R-E) 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 ausgesiat-

w 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 Kupplungs-Ringspalt la, die obere Ventilspindel 6a, über

J3 den oberen Ringspalt Ib dichtend und in axialer Richtung verschiebbar aus dem Ventilgehäuse-Obertei! 2 herausgeführt. Der Arbeitszylinder 8 besitzt einen Anschluß e für das zur Verwendung kommende Arbeitsfluid.

Die Wirkungsweise der in der Zeichnung dargesteMten Ausführungsform des Doppelsitz-Rohrleitungsschalters wird nachfolgend beschrieben:

Nach der koaxialen Positionierung des Ventilgehäuse-Oberteils 2 (erster Schritt) über dem Ventilgehäuse-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 6rf wirkende Kraft (Produkt aus Fläche 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-Untert JiI ϊ zu. Die ausreichend vorgespannte Kupplungsfej der 12 sorgt während dieser Abwärtsbewegung f ü;· die aus sichcrheitstechnischen Gründen notwendige Schließkraft zwischen oberem Ventilteller 6 und oberer Ventil-Sitzflächc Aa. Die Endlage der Ventilgehäuse-Kupplung Λ ist erreicht, wenn sie über ihre

_W) Zentrierungseinrichtung Ab im Zusammenwirken mit der Zentfiefüngsfliiche Ic des Ventilgehäuse-Untertcils 1 koaxial zentriert auf diesem aufsit7t. Die Dichtbzw. Kopplungskraft wird von der Kupplungsfeder 12 aufgebracht, die leckagefreie Dichtung besorgt der in

„-, die Vcntilgehäuse-Xupplung 4 eingelegte Dichtring 13

Bei weiterer Abwärtsbewegung des Arbeitskolbiuv f)d, der oberen Ventilspindel 6o und des oberen Ven-

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tiltellersö hebt letzterer zunächst von seiner Ventil-Sitzflächc Aa ab und kommt danach mit seiner TeI-lcrdichtung 6e auf dem unteren Ventilteller 3 dichtend zur Anlage. Gegen die den unteren Ventilteller 3 zunächst noch auf seine Sitzfläche 1« 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 dii· Ventilspindcl-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-Obcrteil 2 und -Unterteil 1 vollzieht sich sinngemäß in umgekehrter Reihenfolge. Das unter Druck stehende Arbeitsfluid 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 Aa. 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

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ner 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 -Oberteil 2 in der Offcnstcllung des unteren und obc rcn Ventiltellers 3 und 6 eine hinreichend groß Dicht- bzw. Kuppluiigskraft entwickelt und außerdcn in der Ruhelage der Ventilgehäuse-Kupplung 4 di s erforderliche Schließkraft des oberen Ventiltellcrs aufseineroberen Ventil-Sitzfläche 4a aufbringt. Di obere Feder 11 ist so zu bemessen, daß sie bei völlige Entlastung des Arbeitskolbens 6d vom Arbeitsfluß in der Lage ist, die Ventilgehäuse-Kupplung 4 gege

ίο die Kraft der vorgespannten Kupplungsfeder 12 in di Ruhestellung im Ventilgehäuse-Oberteil 2 zu brin gen.

In der dargestellten Ausfunrungsforni des Doppel sitz-Rohrleitungsschalters erfolgt die Reinigungsmit

ΙΊ tel-Zufuhr von oben über den Reinigungsmittel-Ein tritt R-E₁. Das flüssige Reinigungsmittel verläßt di Ventilspindel-Bohrung6/>, mittels des Strömungsvcr teilers 6c gleichmäßig über den Umfang verteilt, übe den ringspaltförmigen Reinigungsmittel-Austritt R Ay Der Reinigungsvorgang beginnt beispielsweis während des Aufsetzungsvorganges in der Annähe rungsphase von Ventilgehäuse-Kupplung 4 und -Un terteil 1. Dabei kann das flüssige Reinigungsmitte teilweise über den Ringspalt zwischen der Zentrie

r> rungsfläche Ic und der Zentrierungseinrichtung 4/ nach außen austreten und dadurch die peripheren Be reiche der Trennebenen, die nach der Kopplung fü das flüssige Reinigungsmittel nicht mehr erreichba sind, reinigen. Nachdem der obere Ventilteller 6 mi

ίο seiner Tellerdichtung 6e auf dem unteren Ventiltel ler 3 dichtend zur Anlage gekommen ist, tritt das flüs sige Reinigungsmittel vollständig über den Reini gungsmittel-Eintritt R-E₁ in die Ventilspindel-Boh rung 3b ein und verläßt diese über den Reinigungs

is mittel-Austritt R-A₁. Eine Reinigung des von unteren und oberen Ventilteller 3 und 6 gebilde ten Hohlraumes kann auch in der Offenstellung de Doppelsitz-Rohrleitungsschalters vorgenommen wer den.

Prinzipiell kann das flüssige Reinigungsmittel aucl in umgekehrter Richtung durch den Doppelsitz Rohrleitungsschalter gefahren werden. Für eine ein

Ventilgehäuse-Oberteil 2 und eine Reinigungsmit tel-Abfuhr über den ortsfesten Reinigungsmittel Austritt R-A₁ gegebenenfalls ins Freie spricht der ge ringere Konstruktionsaufwand.

Hierzu I Blatt Zeichnungen

Claims

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Patentanspruch:

Doppelsitz-Rohrleitungsschalter mit zwei voneinander unabhängigen, relativ zueinander durch eine Ventilspindel bewegbaren, durch je eine Feder gegen den zugehörigen Ventilsitz vorgespannten Ventiltellem, 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, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilgehäuse-Oberteil (2) in der Ebene senkrecht zur Längsachse der Ventilspindel (6a) geführt gegenüber dem stationär angeordneten Ventilgehäuse-Unterteil (1) verschiebbar ist und daß die Ventilgehäuse-Kupplung (4) im Ventilgehäuse-Oberteil (2) in Richtung der Längsachse der Ventilspindel (6a) abgedichtet verschiebbar geführt ist, den Ventilsitz (4a) für den oberen Ventilteller (6) trägt, gegen diese*: 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 Arbeitskolben (6d) verschiebbar ist.