DE3031734A1 - Drehventil zur druckfluessigkeitsverteilung - Google Patents

Description

Drehventil zur Druckflüssigkeitsverteilung

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Drehventil zur Verteilung von unter Druck stehenden Strömungsmitteln.

Bei der Vorbereitung von Behältern zum Einfüllen von Getränken und Nahrungsmitteln ist es üblich, auf die Behälter unter Druck eine Waschlauge zu richten, die Fremdstoffe und -materie lösen und wegschwemmen soll. Man hat Vorrichtungen zur Behälterwäsche vorgeschlagen, in denen eine Vielzahl von Strahlen der Waschlauge erzeugt wird, die die Behälter innen und außen gründlich waschen. Die Waschlaugestrahlen werden dabei normalerweise intermittierend aufgebracht, um die zum Erzeugen der Strahlen erforderliche Leistung zu senken, und um ein Verkeilen der Behälter zu vermeiden, während man gleichzeitig eine Luft-Flüssigkeit-Schrubbwirkung erhält. Eine solche Vorrichtung ist in der US-PS 3 111 131 beschrieben; sie arbeitet mit Tellerventilen und nockenbetätigten Kipphebelelementen.

Eine weitere Vorrichtung zur Steuerung der Strömung eines strömungsfähigen druckbeaufschlagten Materials ist in der US-PS 2 82 7 928 beschrieben, in der ein Drehventil betrieblich das strömungsfähige Material durch eine Anzahl von Auslässen in einer intermittierenden Strömung verteilt. Da jedoch das Material nicht unter extrem hohem Druck steht, besteht dort kein Anlaß, die destruktive Wirkung in Betracht zu ziehen, die im

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allgemeinen beim Wasserschlag auftritt.

Weiterhin lehrt die US-PS 2 6 55 929 eine Vorrichtung zum Reinigen von Flaschen, in der großen Mengen einer Reinigungsflüssigkeit schnell und kräftig in die Flaschenmündung eingespritzt werden; gleichzeitig wird ein Ausgleichsstrahl der Flüssigkeit auf das Äußere der Flaschen gerichtet, so daß die Flaschen nicht aus den Trägern gehoben werden können, die die Flaschen durch die Maschine führen. In dieser Patentschrift ist ein hohlzylindrisches Steuerventil mit einer Reihe diametral gegenüberliegender Auslaßöffnungen versehen, durch die gleichzeitig druckbeaufschlagtes Strömungsmittel freigesetzt wird, um den Ausgleichseffekt eines äußeren Strömungsstrahls zu erhalten, der einem inneren Strömungsstrahl entgegenwirkt.

Die Offenbarung in der US-PS 3 136 324 richtet sich auf eine Behälterspülvorrichtung, bei der eine Serie von Strömungskanälen in einem Gehäuse nacheinander mit einem Versorgungskanal in Verbindung gebracht wird, der wendelförmig in der Umfangsflache eines Rotors ausgebildet ist, so daß sich Flüssigkeitsstrahlen erzeugen lassen, die mit der Geschwindigkeit der durchlaufenden Behälter wandern und diese kontinuierlich, nicht pulsierend beaufschlagen.

Die US-PS 3 952 925 offenbart eine neuere Konstruktion, bei der der Wasserschlag, der beim schnellen Absperren der Strömung der Druckflüssigkeit entsteht, von einer auf Druck ansprechenden Blase mit flexibler Wandung aufgenommen wird. In dieser Anordnung nach dem Stand der Technik führt jedoch die Häufigkeit des Schließens und öffnens des Ventils zu Ermüdungserscheinungen im Material der Blase und damit auch in der Gehäuseanordnung und im Rotor.

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Diese beispielhaften Konstruktionen nach dem Stand der Technik sind nicht besonders geeignet für die sehr schnell arbeitenden Behälterreinigungsmaschinen, die sich derzeit in Benutzung befinden.

Es ist das Ziel der vorliegenden Erfindung, die Reinigungsfunktion zu verbessern durch Erzeugung einer Serie von Strahlen, die sehr schnell und mit einer Frequenz aufeinanderfolgen, die weit höher ist als mit den Einrichtungen des Standes der Technik möglich.

Die vorliegende Erfindung schafft ein Drehventil für Druckflüssigkeiten, mit dem diese sich auf eine Vielzahl von Auslässen aus einer gemeinsamen Quelle verteilen lassen. Das Ventil weist dabei ein Gehäuse, eine an das Gehäuse angeschlossene Druckflüssigkeitsversorgung, eine Vielzahl beabstandeter und zum Gehäuseäußern mündender Auslässe und einen langgestreckten Rotorkörper auf, der betrieblich im Gehäuse um die Längsausdehnungsachse drehbar gelagert ist. Dieser Körper enthält die Druckflüssigkeitsströmung steuernden Taschen, die axial entlang des Körpers beabstandet sind, wobei jede Tasche bei der Körperdrehung so bewegbar ist, daß sie eine zugehörige aus der Vielzahl von Auslaßöffnungen öffnet und schließt. Weiterhin sind die Strömungssteuertaschen um die Körperdrehachse winklig versetzt angeordnet und im Rotorkörper ausgebildet. Auf diese Weise werden die Auslaßöffnungen fortwährend geöffnet und geschlossen, während dennoch die Druckflüssigkeit mit vorbestimmtem Durchsatz strömen kann.

Nach der vorliegenden Erfindung wird der Wasserschlag unterbunden, indem man während des schnellen öffnens und Schließens der hauptsächlichen Flüssigkeitsströmungswege jederzeit eine Mindestströmung ununterbrochen aufrechterhält. Auf diese Weise

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ist keine flexible Blase mehr erforderlich, die Druckstöße und Wasserschlageffekte aufzunehmen hat, denn die Steuertaschen sind im drehenden Ventilkörper so angeordnet, daß sie entweder sich in Umfangsrichtung überlappen und die Strömung daher nie vollständig unterbrochen wird, oder daß sie eine Strömungsverbindung innerhalb des Ventilkörpers aufrechterhalten, damit sich keine Druckstöße oder Wasserschlag entwickeln können, wie sie auftritt, wenn eine Druckströmung plötzlich unterbrochen wird.

Die Fig. 1 ist eine Stirnansicht auf das Einlaßende des Gehäuses des Drehventils nach der vorliegenden Erfindung bei weggelassenem Antrieb;

Fig. 2 ist ein Längsschnitt des Gehäuses mit Drehventilanordnung auf der Ebene 2-2 der Fig. 1 bei angesetztem Antrieb;

Fig. 3 ist ein Schnitt auf der Ebene 3-3 der Fig. 2;

Fig. 4 ist ein Vertikal-Teilschnitt auf der Ebene 4-4 der Fig. 3 und zeigt die Oberfläche des mit öffnungen versehenen stationären Ventilteils;

Fig. 5 stellt einen modifizierten Rotor dar; und

Fig. 6 ist ein Schnitt durch eine Rotortasche mit dem Einsatz etwa auf der Ebene 6-6 der Fig. 5.

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Wie die Fig. 1 und 2 allgemein zeigen, weist die Drehventilanordnung ein langgestrecktes Gehäuse 10 auf, das an seinen beiden Enden durch die Lageranordnungen 11, 12 geschlossen ist. Durch den Lageradapter 12 kann die betrieblich mit dem Drehventil 14 verbundene Welle 13 nach außen vorstehen; dort läßt sich der Antrieb 15 bequem ansetzen. Das Gehäuse 10 ist mit einer Wandung 16 ausgeführt, die von der Wandung 17 einer Tankanordnung (nicht gezeigt) beabstandet liegt, die Teil einer Behälterwaschmaschine insgesamt ist (braucht hier nicht dargestellt zu werden). Durch die Wandung 17 verlaufen die Druckflüssigkeitsanschlüsse 18, deren Anzahl gleich der der zugehörigen Druckflüssigkeitsanschlüsse 19 ist, die von der Wand 16 des Gehäuses 10 auswärts abstehen. Die zueinandergehörigen Anschlüsse

18, 19 sind über Flansche sowie zwischengelegte Dichtungen (nicht gezeigt) miteinander verschraubt.

Die Fig. 2 zeigt das Gehäuse 10 mit sechs Druckflüssigkeitsauslässen 19 bis 19E. Die Fig. 3 soll als repräsentativ für die innere Anordnung der Bestandteile gelten, die zwischen dem Körper des Drehventils 14 und den zugehörigen Druckflüssigkeitsauslässen zusammenwirken - beispielsweise dem Auslaß

19. In der Fig. 3 ist im Inneren des Gehäuses 10 auf geeignete Weise ein stationärer Teil 20 angeordnet, der, wie die Fig. 4 zeigt, mit einer zylindrisch gestalteten Fläche 21 ausgebildet ist, durch die eine Reihe von öffnungen 22, 22A, 22B, 22C, 22D und 22E verläuft, die jeweils mit einer vorbestimmten Abmessung in ümfangsrichtung der Außenfläche 21 ausgeführt sind. Der stationäre Teil 20 verläuft dabei in Längsrichtung durch das Gehäuse 10 und ist oben und unten an je einer angeschweißten Platte 23 bzw. 24 befestigt. Wie die Fig. 4 zeigt, sind die öffnungen 22 bis 22E in der Fläche 21 des stationären Teils 20 mit den zugehörigen Druckflüssigkeitsauslaßanschlüssen 19, 19A, 19B, 19C, 19D und 19E fluchtend angeordnet. Die öffnungen

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22 bis 22E sind untereinander durch rippenartige Leitplattenelemente 25 an der unteren Platte 23 getrennt; weitere rippenartige Leitplattenelemente *25A liegen an der oberen Platte 24 so, daß, wenn eine der Öffnungen 22 bis 22E vollständig zum Innern des Gehäuses 10 geöffnet ist, die verbleibenden öffnungen während des Umlaufs des Rotors 14 kurzzeitig gesperrt sind.

Die vorliegende Anordnung verhindert die Druckstöße des Wasserschlags auf die in Fig. 3 und Fig. 4 gezeigte Weise. Die Fig. 4 zeigt den stationären Teil 20 im Aufriß so, daß man unmittelbar auf die öffnungen 22 bis 22E blickt. Diese Darstellung zeigt auch die Vorderkante 2OA des Teils 20, die über die gesamte Länge verläuft; zwischen der Vorderkante 2OA und jeder der öffnungen 22 bis 22E verläuft jeweils ein in Umfangsrichtung kurzer Abschnitt, der einer der öffnungen zugeordnet ist; diese Umfangsabschnitte sind bei 26, 26A, 26B, 26C, 26D und 26E gezeigt. Die eigentliche öffnung beginnt an der Absperrkante des UmfangsabSchnitts 26 bis 26E und verläuft bis zur Absperrkante 27 der öffnung 22 bzw. den Absperrkanten 27A bis 27E der anderen öffnungen.

Die Fig. 3 zeigt den Rotor 14 mit einer Serie von Taschen 28, 29, 30, 31, 32, 33 ausgeführt, die in Umfangsrichtung um den Körper des Rotors 14 und auch axial über ihn verteilt sind (Fig. 2). In der Darstellung der Fig. 3 ist die Rotortasche 33 gestrichelt umrissen dort dargestellt, wo sie zur Auslaßöffnung 22E im stationären Teil 20 und auch zum Innern des Gehäuses 10 vor der Vorderkante 2OA des stationären Teils offenliegt. Während der Rotor im Gegenuhrzeigersinn weiterdreht, läuft die nächste - durchgezogen gezeichnete Tasche 28 zur Vorderkante 2OA, währenddie Hinterkante 33A der vorigen Tasche 33 sich der Vorderkante 2OA nähert. Die Winkelüberlappung der Taschen 33, 28 ist

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ausreichend größer als die ümfangsabmessung der Abschnitte 26 des stationären Teils, daß eine Strömungsverbindung aus dem Inneren des Gehäuses zu der Tasche 28 zugeordneten Auslaßöffnung 22 vorliegt, bevor die Hinterkante 33A der Tasche 33 in Verbindung zum Gehäuseinnern sperrt. Die Druckflüssigkeit kann also weiter strömen und Wasserschlag kann sich nicht entwikkeln. Dieses Zusammenwirken der Rotortaschen mit dem wie angegeben ausgestalteten stationären Teil 20 bewirkt eine Kontinuität der Strömung in jeder der Öffnungen im stationären Teil derart, daß bei der Drehung des Rotors 14 die Strömung nie unterbrochen wird. Wie die Fig. 3 ergibt, verläuft außerdem die Vorderkante 2OA des stationären Teils über die volle Länge desselben; weiterhin liegt die Eintrittskante zu den Öffnungen 22 bis 22E vor der Kante 2OA in ümfangsrichtung im Abstand der Flächen 2§ bis 26E.

Der in Fig. 2 und 3 gezeigte Rotor 14 ist ein einteiliger massiver Körper, in dem die Vertiefungen bzw. Taschen 28, 29, 30, 31, 32, 33 ausgebildet sind. Diese Taschen sind längs der Achse des Rotors 14 verteilt und in Ümfangsrichtung in einer Anordnung beabstandet, die im wesentlichen einen Ausgleich der Wirkungen der Druckflüssigkeit auf den Rotorkörper herstellen soll. Es sei beispielsweise angenommen, daß die Tasche 33 in Strömungsverbindung mit der zugehörigen Öffnung 22E steht. Die nächste in die Strömung hineinzubewegende Tasche wäre die der Öffnung 22 zugeordnete Tasche 28. Die gleiche strömungsmäßige Zuordnung der verbleibenden Taschen mit den ihnen zugehörigen Öffnungen entsteht dann in der Reihenfolge der Taschen 30, 32, 29, 31.

Wie die Fig.3 weiterhin zeigt, liegt, wenn die Hinterkante 33A der Tasche 33 sich der Lippe 2OA des stationären Teils 20 nähert, die Vorderkante 28A der Tasche vor der Hinterkante 33A

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der Tasche 33 in einem Umfangsabstand, der größer als die Umfangsstrecke auf der Fläche 26 des stationären Teils 20 zwischen der Kante 2OA und der Absperrkante im Umfangsabschnitt 26 ist. Dieser abmessungsmäßige Zusammenhang gilt für sämtliche Taschen im Rotor 14 bezüglich ihrer zugehörigen öffnungen, so daß die jeweils nächstfolgende Tasche - beispielsweise die Tasche 30 - mit ihrer öffnung 22B bereits zusammenwirkt, bevor die Hinterkante 22B der Tasche 28 an der Kante 2OA des Teils ankommt, um die Strömung in dieser Tasche sofort abzusperren. Es ist nun einzusehen, daß bei der Drehung des Rotorkörpers 14 die Anordnung der Taschen 28 bis 33 derart ist, daß die Taschen einander überlappen, so daß zu keiner Zeit die Strömung der Druckflüssigkeit in einem der Anschlußauslässe 19 vollständig unterbrochen wird. Druckstöße oder Wasserschlag sind also auf wirkungsvolle Weise unterbunden, ohne daß dabei die erwünschte Ausgabe der Waschlauge aus den Anschlußauslässen 19 bis 19E gestört würde.·

Wie die Fig. 1 zeigt, sind in der Wandung 16 des Gehäuses 10 die Strömungsmittelanschlüsse 19 bis 19E vorgesehen, die jeweils einem Strömungsmittelanschluß 18 zugeordnet sind, wie der in Fig. 1 gezeigte. Die Anschlüsse sind einer Flanschplatte 19F zugeordnet, die mit einer passenden Flanschplatte 18F verbunden werden kann. Die jeweiligen inneren Enden der Anschlüsse 19 - 19E sind auf der Rückseite des stationären Teils 20 mit geeigneten Dichtungen 35 (vergl. Fig. 2,3) abgedichtet, während drei beabstandete Befestigungselemente 36, 37, 38 den stationären Teil 20 in der Sollage relativ zur Gehäusewandung 16 halten. Diese Elemente halten den Teil 20 auf geeignete Weise so in einer gradlinigen Anordnung, daß seine konkave Fläche 21 die zylindrische Außenfläche des Rotors 14 einwandfrei aufnehmen kann.

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Wie die Fig. 5 zeigt, ist ein modifizierter Rotorkörper 40 mit einem hohlem Innenraum 41 ausgeführt, der jederzeit in Strömung sverbindung mit sämtlichen taschenaufnehmenden öffnungen 42, 43, 44, 45, 46 , 4 7 steht, die über die Länge des Rotorkörpers 40 verteilt sind. Bei der Drehung des Rotorkörpers 40 entsteht dort, wo die Öffnungen 42, 47 über einer zugehörigen Öffnung 22 im stationären Teil 20 liegen, ein interner Druckflüssigkeitsübergang, da zwischen den Taschen eine Strömungsverbindung über das Innere des Körpers 40,nicht durch Überlappung für den Rotorkörper 14 hergestellt ist, wie in Fig. 3 gezeigt.

Die Fig. 6 zeigt eine typische Rotortasche 42 A in der Öffnung 42 des Rotors 40. Das Element ist becher- bzw. schalenförmig und enthält im Bodenteil ein Loch 42B zum Innenraum. Analog ist jede Aufnahmeöffnung 4 3 bis 4 7 mit einer entsprechenden Tasche mit einem Loch zum Innenraum versehen. Zusätzlich zu den Löchern in den becher- bzw. schalenförmigen Taschen ist der Körper 40 des Rotors, der zum Inneren des Gehäuses 10 freiliegt, mit Lüftungsöffnungen 48 versehen, die eine Druckflüssigkeitsströmung zwischen dem Gehäuse 10 und dem Rotorinnern herstellen sowie Wasserschlag unterdrücken. Dabei brauchen die Taschen im Rotor 40 nicht überlappt angeordnet zu sein; die Wirkung der überlappenden Taschen wird hier durch die Strömungsverbindung aller Taschen innerhalb des Rotors ausgeübt.

Im Text zur Fig. 1 ist darauf hingewiesen, daß diese eine Ansicht auf das Einlaßende des Gehäuses 10 zeigt. Die Einlaßöffnung ist bei 50 gezeigt; es ist jedoch einzusehen, daß sich der Einlaß für die Druckflüssigkeit aus einer geeigneten Quelle auch am anderen Ende des Gehäuses 10 oder an einer anderen zweckmäßigen Stelle in einer Seitenwandung des Gehäuses befinden könnte.

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L e e r s e 11 e

Claims (1)

BERLIN MÖNCHEN Dr ng Hans Husdike Df RUSCHKE & PARTf ER DIpI.-Ing. H«n« E Rujcr.e 0.PL-InVoWRun*.. PATENTANWÄLTE Dit"^8 J°'genRo<t Augus(e-Vilrtor.«-Stra3e -:5 ~" Pienzen.uentr«Be : «000 Borlin 33 BERLIN - MONCHE' 80TO München 60 Telefon (O 30) 8 28 33 95 Telefon {0 89) 96 03 Ii (0 30 3 28 «4 3' (0 69> 9β 72 58 τ . .~ZL (0 89) 9β 88 00 München, den 22. Aucrust 1980 Ιΐ!, „ül ·«· .4- Kabel: Quadratur MGnctwn B 1280 H BARRY-WEHMILLER COiMPANY, 4660 W. Florissant Avenue, St. Louis, Missouri 63101, V. St. A. Patentansprüche

1. Drehventil zur Verteilung einer Druckflüssigkeit aus einer gemeinsamen Quelle auf eine Vielzahl von Auslassen mit einem Gehäuse, einer an das Gehäuse angeschlossene Drückflüssigkeitsversorgung, eine Vielzahl beabstandeter und sich aus dem Gehäuse öffnender Auslaßöffnungen sowie einem langgestreckten Rotorkcrper, der betrieblich im Gehäuse um die Längsachse drehbar gelagert ist, wobei der Körper axial beabstandete Strcrr.ungssteuertaschen enthält, die durch die Drehung des Körpers jeweils in Lagen gebracht, werden kennen, in denen sie eine zugehörige Auslaßcffnung der Vielzahl schließen und öffnen, und die Strömungssteuertaschen winklig um die Drehachse des Körpers herum verteilt liegen, dadurch gekennzeichnet, da3 die Taschen in dem Rctorkörper so ausgebildet sind, daß sie die Auslaßöffnungen öffnen und schließen, während die Druckflüssigkeit mit vorbestimmten Volumen weiterströmen kann.

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BAD ORIGINAL

2. Drehventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein stationärer Teil im Gehäuse angeordnet ist und eine zylindrische Oberfläche aufweist, daß die Auslaßöffnungen sich durch diese Oberfläche des stationären Teils hindurch öffnen und daß der Rotorkörper der zylindrischen Oberfläche des stationären Teils im wesentlichen entsprechend zylindrisch ausgestaltet ist.

3. Drehventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Taschen um den Rotorkörper winklig beabstandet so angeordnet sind, daß, wenn eine Tasche sich ihrer eine Öffnung schließenden Lage nähert, eine weitere Tasche in eine Lage gerät, in der sie ihre Öffnung öffnet, um die Kontinuität der Druckflüssigkeitsströmung zwischen dem Gehäuse und der zu dessen Äußerem verlaufenden Einrichtung im wesentlichen aufrechtzuerhalten.

4. Drehventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Taschen jeweils eine Vorder- und eine Hinterkante haben und daß die Vorderkanten der Taschen vor den Hinterkanten vorbestimmter anderer der Taschen umlaufen.

5. Drehventil nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Taschen so bemessen sind, daß sie sich durch die Rotorumfangsflache öffnen und über einen Teil dessen ümfangs so verlaufen, daß sie die Umfangsausdehnung jeweils zweier anderer Taschen überlappen.

6. Drehventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotorkörper innen hohl ist und jede Tasche eine Öffnung enthält, über die sie mit dem Körperinnenraum in Strömungsverbindung steht.

7. Drehventil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß jede Tasche von einem in den Rotorkörper eingesetzten Element

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gebildet wird und eine Öffnung enthält, über die eine Strömungsverbindung zu einem zugehörigen Auslaß entstehen kann, und daß eine Öffnung zwischen jedem Element und dem Innern des Fohlzylinders vorliegt.

8. Drehventil nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotorkörper über seine gesamte, von den Taschen belegten Länge innen offen ist und daß der Körper zusätzlich zu den öffnungen in den Taschen mindestens eine Strömungsöffnung zwischen dem Gehäuse und dem hohlen Innenraum des Körpers aufweist.

9. Drehventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Taschen im Rotorkörper einander gegenseitig überlappend angeordnet sind und im wesentlichen gleiche Offenflächen aufweisen, wobei die Uberlappungsflache der Taschen etwa 31% des gesamten Flächeninhalts der Taschen ausmacht.

10. Drehventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungen der Vielzahl zu einer Linie angeordnet sind, die im wesentlichen parallel zur Drehachse des zylindrischen Rotorkörpers verläuft, und daß die Taschen im Rotorkörper axial entlang dem Rotorkörper so beabstandet sind, daß keine zwei nebeneinanderllegenden Taschen sich in einer Lage befinden, daß sie die Strömung durch nebeneinanderliegende Öffnungen steuern können.

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