DE3131459C2

DE3131459C2 - Schlauchquetschventil

Info

Publication number: DE3131459C2
Application number: DE3131459A
Authority: DE
Inventors: Erich Ing. 8062 Kumberg Kleinhappl; Hermann Dipl.-Ing.Dr. Graz Marsoner
Original assignee: Individual
Current assignee: Avl AG
Priority date: 1980-08-11
Filing date: 1981-08-08
Publication date: 1983-12-22
Also published as: US4369951A; ATA411980A; AT376025B; DE3131459A1

Abstract

Bei einem Schlauchquetschventil, mit einem Ventilkopf, in welchem ein Schlauch in Längsrichtung geführt und in Querrichtung mittels eines elektromagnetisch betätigbaren Klemmbolzens absperrbar ist, ist zur schlauchschonenden Erhöhung der Lastspielzahl vorgesehen, daß der Übergang von der den Schlauch führenden Längsnut zur Quernut für den Klemmbolzen mit Abrundungen versehen ist, deren Radien zumindest annähernd dem Schlauchradius entsprechen. Weiters ist der Klemmbolzen so betätigt, daß die von ihm ausgeübte Schließkraft asymptotisch von Null gegen das Ende der Schließbewegung ansteigt.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Schlauchquetschventil mit einem Ventilkopf, in welchem ein Schlauch in Längsrichtung ge.ührt und in Querrichtung mittels eines elektromagnetisch betätgbarer, Klemmbolzens absperrbar ist, wobei der V-ntilkopf, in Richtung der Schlauchachse gesehen, eine Längs- Jt mit im wesentlichen U-förmigen Querschnitt und im Bereich des Klemmbolzens eine zumindest annähernd bis zum Grund der Längsnut reichende Quernut aufweist

Schlauchquetschventile sind wegen des Wegfalles der Notwendigkeit, das eigentliche Abschlußorgan bzw. dessen Betätigung gegen die Umgebung bzw. bei aggressiven oder besonders rein zu haltenden Fördermedien gegen dieses selbst abzudichten, sehr weir verbreitet. Insbesondere bei Analysengeräten werden derartige Ventile sehr häufig zur Steuerung von in elastischen Schläuchen transportierten Flüssigkeiten sowie Gasen verwendet, wobei ein bestimmter durch den Schlauch dargestellter Probenweg entweder verschlossen oder freigegeben wird.

Es sind Schlauchquetschventile bekannt, bei denen der zu verschließende Schlauch mit Hilfe eines zumeist runden, quer zum Schlauch liegenden Klemmbolzens, der durch einen Elektromagneten betätigt wird, gegen eine flache Unterlage gequetscht und damit verschlossen werden kann. Diese bekannten Ventile haben den wesentlichen Nachteil, daß der Schlauch im Bereich des Klemmbolzens in Richtung quer zu seiner Achse nicht in seiner Lage fixiert ist und sich daher sehr leicht durch Bewegungen beim Quetschvorgang aus dem Bereich des querliegenden Klemmbolzens bewegen kann, wodurch der Versehlußmeehanismus unwirksam wird.

Zur Vermeidung dieses seitlichen Ausweichens des Schlauches sind Schlauchquetschventile der eingangs genannten Art im Handel bekanntgeworden, bei denen der Schlauch z. B. auf einem kreisförmigen Ventilkopf in einer Längsnut geführt ist und für den Klemmbolzen eine diese Längsnut kreuzende Quernut vorgesehen ist. Bei dieser bekannten Ausführung kann der Schlauch zwar beim Quetschen durch den Klemmbolzen s-itlich nicht mehr ausweichen, aufgrund der Verformung des Schlauches bei der Quetschung im Bereich der Kreuzung zwischen Längsnut und Quernut ist jedoch bereits nach wenigen hundert Lastspielen eine Beschädigung des Schlauches an den Kanten der kreuzförmig verlaufenden Nuten festzustellen, die binnen kurzer Zeit zum Leckschneiden des Schlauches führt. Die Kanten im Kreuzungsbereich der Nuten sind zwar üblicherweise leicht abgerundet, wirken jedoch im Zusammenhang mit ίο der über den Elektromagneten schlagartig aufgebrachten Schließkraft so, daß ein Ausweichen der gequetschten Teile des Schlauches in die umgebenden Bereiche der Längs- bzw. Quernut weitgehend verhindert und somit die Elastizität des Schlauches in diesem kleinen Quetschbereich weit überfordert wird.

Aus der US-PS 41 40 041 ist eine Vorrichtung zum schnellen Verschließen eines z.B. aus rosisicherem Stahl hergestellten Rohres bekannt, welche Vorrichtung durch Pulverkraft betrieben wird. Diese Vorrichtung, die auf das zu verschließende Rohr aufgesetzt wird, besitzt zwei Schließbacken mit etwa halbkreisförmigem Querschnitt. Der Schließvorgang selbst läßt sich nicht rückgängig machen.

Es werden bei dieser bekannten Vorrichtung mittels .'5 einer Treibladung aus Nitroglyzerin oder Nitrozellulose die beiden Schließbacken in einem Zeitraum von weniger als 10 Millisekunden mit einem unmittelbar nach der Zündung sehr hohem Druck, der danach abfällt, gegeneinander bewegt, wobei die Pulvergase am Ende des Schließvorganges entweichen; sonst könnte die Vorrichtung nicht zerlegt und wiederverwendet werden. Diese Vorrichtung gehört einer anderen Gattung an als das eingangs angeführte Schlauchquetschventil und besitzt nicht vergleichbare Merkmale. Die US-PS 35 12 748 beschreibt ein Schlauchquetschventil für Schläuche aus Gummi oder Kunststoff, doch gehört dieses Ventil einer anderen Gattung an als das eingangs angeführte Ventil, da der Schlauch zwischen zwei Klemmbacken mit kreisbogentörmigem Längs-■»o schnitt zusammengeklemmt wird. Dabei wird in den Schlauch im Bereich der beiden Klemmbacken ein poröser Einsatz aus Gummischaum oder Kunststoffschaum eingesetzt. Dieser Einsatz soll den Schlauch schonen und auch über ein großes Zeitintervall eine ⁴^ genaue Steuerung der Durchflußmenge in der Zeiteinheit ermöglichen. An ein vollständiges Absperren des Schlauches ist offensichtlich nicht gedacht, ein Verschließen und Freigeben des Schlauchquerschnittes ist nicht vorgesehen. Die Verstellung der beiden Klemm- V) backen bei dem bekannten Ventil erfolgt von Hand, was es praktisch unmöglich macht, die Schließkraft optimal verlaufen zu lassen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Schlauchquetschventil der eingangs genannten Art so zu verbessern, daß mit einfachen Mitteln der Schlauch so weit geschont wird, daß eine praktisch unbegrenzte Lastspielzahl ohne wesentliche Abnützungserscheinungen am Schlauch erreichbar ist, wobei gleichzeitig ein seitliches Abrutschen des Schlauches hintangehalten ω wird.

Dies wird gemäß der vorliegenden Erfindung dadurch erreicht, daß der abgerundete Übergang von der Längsnut zur Quernut einen Radius aufweist, der zumindest annähernd dem Schlauchradius entspricht, und daß die Längsnut am Ende der Abrundungen eine gegenüber dem Außendurchmesser des Schlauches vergrößerte Breite von etwa 110% des Schlauchaußcndurchmessers hat. Durch die Abrunduneen am Über-

gang von der Längsnut zur Quernut ist es im Zusammenhang mit der nach einer asymptotischen Oberfunktion aufgebrachten Schließkraft dem Schlauch möglich, während des Schließvorganges, also während der Quetschung des Schlauches, aus dem unmittelbaren Quetschungsbereich an der Kreuzung zwischen Längsnut und Quernut nach beiden Seiten in die Nuten hinein zumindest so weit auszuweichen, daß die elastische Verformung des jchlauchmaterials auf einen größeren Bereich aufgeteilt und somit eine unzulässige Beanspruchung an dieser Stelle vermieden wird. Es ist also trotz verhinderter Querbewegung des Schlauches insgesamt gesichert, daß keine Beschädigung des Schlauches, weiche Reparaturzeit erfordern würde, auftreten kann.

Prinzipiell wäre es möglich gewesen, die Längsnut im Bereich der Quetschzone an der Kreuzung mit der Quernut in ihrer Breite zu erweitern, damit der Schlauch genügend zusätzlichen Raum zur Ausdehnung zur Verfugung hätte: Jedoch hat es sich in unerwarteter Weise gezeigt, daß es wesentliche Vorteile bringt, wenn zusätzlich die Längsnut am Ende der Abrundungen zur Quernut eine gegenüber dem Außendurchmesser des Schlauches nur geringfügig vergrößerte Breite^ eben von etwa 110% des Schlauchdurchmessers, besitzt.

Besonders vorteilhaft ist es zur Schonung des Schlauches, wenn die Längsnut ausgehend von dem Bereich vergrößerter Breite bis zu den jeweiligen Enden der Längsnut divergierende Seitenwände aufweist. Auf diese Weise ausgebildete Schlauchquetschventile erlauben, wie sich in Versuchen gezeigt hat, mehrere Millionen Lastspiele ohne jegliche die Funktion beeinträchtigende Beschädigung des gequetschten Schlauches.

Anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen von Schlauchquetschventüen wird die Erfindung im folgenden nüher erläutert. Die

Fig. 1 und 2 zeigen Schlauchquetschventile gemäß dem bekannten Stand der Technik, die

F i g. 3 und 4 Ausführungsformen nach der vorliegenden Erfindung und die

Fig. 5 und 6 Kraft/Zeit-Diagramme der am Klemmbolzen wirkenden Schließkraft.

Das bekannte Schlauchquetschventil nach Fig. 1 weist einen Klemmbolzen 1 auf, der in Richtung der Achse 2 mittels eines hier nicht dargestellten Elektromagneten so gegen eine Unterlage 3 drückbar ist, daß ein Schlauch 4 in seinem Querschnitt im Bereich des Klemrnbolzens 1 absperrbar ist. Durch das Fehlen jeder seitlichen Führung des Schlauches 4 auf der Unterlage 3 ist es dem Schlauch 4 zwar möglich, bei Aufbringen der Schließknift über den in Richtung der Achse 2 nach unten bewegten Klemmbolzen 1 an der Quetschstelle nach beiden Seiten auszuweichen, jedoch kann gerade diese uneingeschränkte seitliche Ausweichmöglichkeit bei rasch aufeinanderfolgenden Schließ- bzw. Öffnungsvorgängen dazu führen, daß der Schlauch 4 seitlich aus dem Bereich des Klemmbolzens 1 ausweicht und es zu keiner Absperrung des Schlauches mehr kommen kann.

Das seiüliche Ausweichen des Schlauches 4 wird bei dem in F i g, 2 dargestellten, bekannten Ausführungsbeispiel eines Schlauchquetschventiles dadurch verhindert, daß anstelle einer glatten Unterlage für den Schlauch 4 ein Ventilkopf 5 vorgesehen ist. der scheibenförmig ausgebildet ist und in Richtung der Achse des Schlauches 4 eine l.ängsnut 6 mit im wesentlichen U-förmigem Querschnitt aufweis:. Der Ventilkopf 5 ist neben der /ur seitlichen Führung des Schlauches 4 dienenden Längsnut 6 noch mit einer Quernut 7 versehen, welche im Bereich des wiederum in Richtung der Achse 2 gegen den Schlauch 4 drückbaren Klemmbolzens 1 angeordnet ist und zumindest annähernd bis zum Grund der Längsnut 6 reicht. Mit dieser bekannten Ausführung ist zwar das seitliche Ausweichen des Schlauches 4 aus dem Wirkungsbereich des Klemmbolzens 1 unterbunden, jedoch kommt es aufgrund der Ausführung des Kreuzungsbereiches zwischen Längsnut 6 und Quernut 7 zu einer starken

ίο Beanspruchung des Schlauches 4 in diesem Bereich, welche sich vor allen Dingen auch im Zusammenhang mit der bei diesen bekannten Schlauchquetschventüen üblichen Art der über den nicht dargestellten Schließmagneten schlagartig aufgebrachten Schließkraft in einer vorzeitigen Beschädigung des Schlauches 4 äußert, da das Ausweichen des gequetschten Schlauchumfanges im Bereich der Kreuzungsstelle zwischen den beiden Nuten weitgehend unterbunden ist.

Der in Fig. 3 dargestellte Ventilkopf 8 eines Schlauchquetschventiis gemäß der rfindung weist ebenfalls eine Längsnut 9 und eine Qu'rnut iO auf, welche im Zusammenhang mit der Schlauchführung und -quetschung die gleiche Funktion haben wie die zu Fig.2 besprochenen Nuten 6 und 7. Im Bereich der Kreuzurifrsstelle zwischen Längsnut 9 und Quernut 10 sind hier jedoch Abrundungen 11 mit einem Radius, der etwa dem Schlauchradius entspricht, vorgesehen, welche es im Zusammenhang mit der in Fig. 5 dargestellten zeitlichen Charakteristik de,- über den hier nicht dargestellten Klemmbolzen aufgebrachten Schließkraft P dem ebenfalls nicht dargestellten, in der Längsnut 9 geführten Schlauch ermöglichen, im Quetschbereich nach beiden Seiten auszuweichen, womit die Deformation des elastischen Schlauches bei

Ji der Quetschung durch den Klemmbolzen auf einen größeren Bereich aufgeteilt wird und zu keinen Beschädigungen des Schlauches führen kann.

Die auf den Klemmbolzen wirkende Schließkr.<ft P steigt gemäß F i g. 5 nach einer asymptotischen

Übergangsfunktion von Null zu einer Zeit /, die dem Begir.ji der Schließbewegung des Klemmbolzens entspricht, gegen das Ende der Schließbewegung hin an und bleibt sodann bis zu der in Fig.5 mcht mehr dargestellten Entlastung des Elektromagneten, also dem

⁴> Wiederöffnendes Ventils,gleich.

Es hat sich gezeigt, daß der in Zusammenhang mit den Fig.3 und 5 besprochene schlauchschonende Effekt erfindungsgemäß optimiert werden kann, indem ein Ventilkopf gemäß Fig.4 vorgesehen wird. Hier ist die

"'" Längsnut 9' zusätzlich zu der an den Abrundungen W zur Quernut 10' gegenüber dem Außendurchmesser des hier nicht dargestellten Schlauches nur geringfügig, vorzugsweise auf etwa 110% des Schlauchaußendurchmessers, vergrößerten Breite mit von diesem Bereich

" ausgehenden bis zu d'.tn beiden Enden des Ventilkopfes 8' divergierenden Seitenwänden ausgeführt. Durch diese Ausführung der Längsnut 9' wird der Schlauch im Bereich des Klernmbolzens sehr gut seitlich fixiert, wobei das Ausweichen des gequetschten Schlauchum-

^b0 Fanges in die Quernut möglich bleibt und nach den Enden des Ventilkopfes zu auch in die sich verbreiternde Längsnut 9' selbst ermöglicht wird.

In Fig. 6 ist eine weitere Variante der Aufbringung der Schließkraft P dargestellt. Bis zum Erreichen der

·" maximalen Schließkrah P* steigt diese ebenfalls wie in Fig. 5 nach einer asymptotischen Übergangsfunktion an. wird jedoch nach dem Erreichen der für ein schnelles Schließen des Schlauchquetschventiles bemessenen

maximalen SehlieUkraft /'* nach einer weiteren Übcrgangsfiinktion auf eine lliilfle /'zurückgenommen, die nur für das Dichtbleiben des Schlauches sorgt. Durch die nach Ijide der Schließbewegung erfolgende Rücknahme der über den Klcmmbolzcn auf den Schlauch wirkenden Quetschkraft um etwa '/, bis '/..der bei der Schließbewegung maximal auftretenden Schließkraft wird durch Verringerung der Oueischdauer der Schlauch noch mehr geschont und auch die Stromabnahme für ilen Klektromagnetcn /ur Heta'tigung des Klcmmbolzi-ns in wirtschaftlicher Weise reduziert.

Mit einem eifinduiigsgenuiß ausgebildeten Schlauchquetschventil ist es möglich, den elastischen Sehlauch bei der Ventilbetätigung so weit zu schonen, daß — insbesonders mit den Ausführungen nach Γ i g. 4 und b — Lastspielzahlen von mehreren Millionen ohne weiteres erreichbar sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Schlauchquetschventil mit einem Ventilkopf, in welchem ein Schlauch in Längsrichtung geführt und in Querrichtung mittels eines elektromagnetisch betätigbaren Klemmbolzens absperrbar ist, wobei der Ventilkopf, in Richtung der Schlauchachse gesehen, eine Längsnut mit im wesentlichen U-förmigen Querschnitt und im Bereich des Klemmbolzens eine zumindest annähernd bis zum Grund der Längsnut reichende Quernut aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der abgerundete Obergang (11, 11') von der Längsnut (9, 9') zur Quernut (10, 10') einen Radius aufweist, der zumindest annähernd dem Schlauchradius entspricht, und daß die Längsnut (9, 9') am Ende der Abrundungen (11, 11') eine gegenüber dem Außendurchmesser des Schlauches vergrößerte Breite von etwa 110% des Schlauchaußendurchmessers hat.

2. Schteishquetschventil nach Anspruch !, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsnut (9') ausgehend von dem Bereich vergrößerter Breite bis zu den jeweiligen Enden der Längsnut (9') divergierende Seilenwände aufweist.