DE3524947C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und Mittel zur Reinigung einer Abdichtung für eine in einem Armaturengehäuse hauptsäch­ lich axial bewegbar geführte Stange, insbesondere für Arma­ turen, an die hohe sanitäre Ansprüche gestellt werden, wobei zwei Dichtungen, die in einem axialen Abstand voneinander im Armaturengehäuse angeordnet sind, in Verbindung mit der von den beiden Dichtungen umschlossenen Stange eine Kammer begrenzen, die an den Innenraum des Armaturengehäuses angrenzt und mit Reinigungsmittel beaufschlagbar ist.

Eine Dichtungsanordnung der einleitend gekennzeichneten Gattung ist beispielsweise aus der EP 00 39 319 bekannt. Der in dem Armaturengehäuse 1 bzw. 2 bewegbar geführte Ventilkörper 9 bzw. 8 ist mit einer nicht näher bezeichneten Hohlstange ver­ bunden, die jeweils in Verbindung mit zwei im Armaturengehäuse angeordneten Dichtungen 24, 25 bzw. 28, 29 eine nicht näher bezeichnete Kammer begrenzen, welche mit einem Einlaß und Auslaß 26, 27 bzw. 30, 31 für Waschflüssigkeit versehen ist.

Bei dem bekannten Ventil haben die Ventilstangen aus Gründen des Druckausgleichs einen Durchmesser, der annähernd dem Durch­ messer der Schließglieder entspricht. Bedingt durch diese großen Durchmesser sind die abzudichtenden Stangen- und Dich­ tungsumfänge entsprechend groß. Entsprechend groß sind auch die aus den Armaturengehäuseteilen 1 bzw. 2 über die Stangen in den Dichtungsbereich verschleppten Produktmittelreste, da keine der heute bekannten Dichtungen über eine hundertprozentige Abstreifwirkung verfügt. Die in die Kammer zwischen den Dichtungen 24, 25 bzw. 28, 29 verschleppten Produktmittelreste sind bei der bekannten Anordnung zwar über die Reinigungsmit­ telanschlüsse 26, 27 bzw. 30, 31 so vollständig auswaschbar, daß sie bei den nachfolgenden Schaltvorgängen nicht wieder in die Armaturengehäuseteile 1 bzw. 2 rücktransportiert werden. Dieses trifft allerdings nicht für Produktmittelreste zu, die sich während des in der Kammer durchgeführten Reinigungsvor­ ganges auf den relativ großen Kontaktflächen zwischen der Dichtung 24 bzw. 29 und der jeweils zugeordneten Ventilstange befinden. Diese, die Armaturengehäuse 1 bzw. 2 von der jeweils zugeordneten Kammer abdichtenden, Dichtungen sind besonders kritisch, da die dorthin verschleppten Produktmittelreste bei den nachfolgenden Schaltvorgängen unmittelbar in den Produkt­ raum rücktransportiert werden und dort zu einer unerwünschten bzw. bei hohen sanitären Ansprüchen zu einer unzulässigen Rekontamination führen können.

Diese Schwachstelle bei der Reinigung einer Abdichtung für eine in einem Armaturengehäuse bewegbar geführte Stange ist der Fachwelt bekannt. Daher wurde vorgeschlagen, während des in der Kammer durchgeführten Reinigungsvorganges die jeweils zugeord­ nete Ventilstange eine oszillatorische Bewegung ausführen zu lassen. Dieser Vorschlag nutzt die Erkenntnis, daß die Abstreifwirkung einer Stangendichtung nicht hundertprozentig ist, so daß ein sehr dünner Reinigungsmittelfilm auf der Ven­ tilstange in den Dichtungsbereich, insbesondere in den Bereich der Kontaktfläche zwischen Dichtung und Ventilstange, transpor­ tiert wird. Es liegt auf der Hand, daß eine derartige Vorge­ hensweise bei der Reinigung einer Abdichtung mit hoher Wahr­ scheinlichkeit unzureichend ist. Außerdem kann diese Vorge­ hensweise bereits im Ansatz nicht befriedigen, da die Bemü­ hungen des mit der Abdichtung befaßten Fachmannes einerseits darauf gerichtet sind, daß die Abstreifwirkung der Dichtung nahezu hundertprozentig ist, daß andererseits aber zur Sicherstellung einer ausreichenden Reinigung an der Kontakt­ fläche zwischen Dichtung und Ventilstange auf die Ausbildung eines Reinigungsmittelfilmes spekuliert wird.

Zwar wurde im Zusammenhang mit der Abdichtung von Kurbelwellen (vgl. US 35 75 426) vorgeschlagen, den Raum zwischen zwei Lippendichtungen, die einen zylindrischen Kragen der Kurbelwelle umschließen, mit Druckluft zu beaufschlagen. In Folge dieser Zuführung von Druckluft werden die beiden Dich­ tungen gleichzeitig vom Kragen angehoben, so daß das zur Reini­ gung der Kontaktfläche zwischen Dichtung und Kragen zugeführte Fluid beiderseits abströmen kann. Beide Dichtungen haben demzu­ folge in diesem Betriebszustand eine Durchlaßfunktion. Schon aus diesem Grunde ist die Übertragung des vorgenannten Reinigungs­ prinzips aus einem gattungsfremden Anwendungsgebiet auf den Anmeldungsgegenstand nicht zulässig. Eine diesbezügliche Übertragung würde bedeuten, daß die Reinigungsflüssigkeit in die Umgebung des Armaturengehäuses austritt. Vielmehr muß die dem Innenraum zugewandte Dichtung bzw. erste Dichtungsstelle eine Durchlaßfunktion aufweisen, und die zweite Dichtung bzw. die zweite Dichtungsstelle hat in diesem Betriebszustand stets Sperrfunktion zu übernehmen. Aber auch die Grundanforderungen, die an die bekannte Dichtungsanordnung und an jene des Anmeldungsgegenstandes zu stellen sind, sind grundverschieden. Die Dichtungen der bekannten Anordnung sind mit ihren Lippen stets auf der gleichen Stelle des Kragens positioniert, der ausschließlich innerhalb der Dichtungen rotiert. Im Gegensatz hierzu geht der Anmeldungsgegenstand von einer im Armaturengehäuse hauptsächlich axial bewegbar geführten Stange aus, wobei neben der Dichtwirkung aufgrund der Anpressung durch die Dichtungen zusätzlich in jedem Falle eine Abstreif­ wirkung durch diese Dichtungen gegeben sein muß.

Ebenfalls aus einem gattungsfremden Anwendungsgebiet (vgl. FR 15 90 865) ist ein in einem Zylinder axial beweglich geführter Kolben, der beiderseits wechselweise mit einem Fluid beauf­ schlagbar ist, bekannt. Eine mit dem Kolben verbundene Stange ist durch das Zylindergehäuse hindurchgeführt und wird dort mittels zweier Lippendichtungen, die einen Abstand voneinander haben und eine Kammer begrenzen, abgedichtet. Zwar würde sich die innen liegende Lippendichtung beim Abheben unter Druckbe­ aufschlagung von der Stange in Richtung des Innenraumes defor­ mieren, wobei mit der anderen Lippendichtung mit Hilfe der nach innen gerichteten Lippe durch den Überdruck eine verstärkte Dichtwirkung erzielt würde, wenn nicht über Kanäle eine perma­ nente Verbindung zwischen dem Innenraum und der Kammer zwischen den beiden Dichtungen bestünde. Eine von außerhalb des bekann­ ten Gegenstandes in die Kammer zwischen den Dichtungen hinein­ geführte Reinigungsleitung ist nicht vorgesehen. Eine derartige Maßnahme ergäbe auch keinen Sinn, da das auf diesem Wege zuge­ führte Reinigungsfluid über die vorgenannten Kanäle in den Innenraum abströmen würde, ohne die kritische Kontaktfläche zwischen der innen liegenden Lippendichtung und der Stange zu passieren.

Die vorliegende Erfindung verfolgt das Ziel, neben der von den beiden Dichtungen begrenzten Kammer auch die Kontaktfläche zwischen der Stange und der Dichtung bzw. der Dichtungsstelle, die den Innenraum des Armaturengehäuses von der Kammer abdich­ tet, vollständig und sicher zu reinigen.

Das gesetzte Ziel wird dadurch erreicht, daß bei Überschreiten eines bestimmten Reinigungsmittelüberdruckes in der Kammer gegenüber dem Innenraum einerseits die den Innenraum von der Kammer abdichtende erste Dichtung bzw. erste Dichtungsstelle derart radial und/oder axial aufgeweitet wird, daß das Reini­ gungsmittel aus der Kammer in den Innenraum strömt, und daß andererseits die Abdichtwirkung der zweiten Dichtung bzw. der zweiten Dichtungsstelle erhalten bleibt bzw. verstärkt wird.

Durch das gewünschte Öffnen der kritischen Dichtungsstelle bei Überschreiten eines bestimmten Reinigungsmittelüberdruckes ist in jedem Falle eine vollständige und sichere Reinigung dieser Stelle gewährleistet. Darüber hinaus ist, ebenso wie bei der bekannten Lösung, eine Reinigung der Kammer im Durchfluß mög­ lich, falls der Reinigungsmitteldruck den zur Aufweitung der in Frage kommenden Dichtung notwendigen Betrag nicht übersteigt.

Zur Ausführung des Verfahrens werden erfindungsgemäße Mittel vorgeschlagen, die dadurch gekennzeichnet sind, daß die den Innenraum von der Kammer abdichtende erste Dichtung bzw. erste Dichtungsstelle eine in Richtung des Innenraumes deformierbare Geometrie aufweist, durch die in Relation zum Überdruck in der Kammer gegenüber dem Innenraum die Abdichtwirkung gegenüber der Stange aufgehoben wird, daß die zweite Dichtung bzw. zweite Dichtungsstelle derart vorgespannt bzw. ausgebildet ist, daß bei Überdruck in der Kammer gegenüber der Umgebung des Armatu­ rengehäuses ihre Abdichtwirkung gegenüber der Stange erhalten bleibt bzw. verstärkt wird, und daß die Kammer mit einer Zulei­ tungseinrichtung für Reinigungsflüssigkeit versehen ist.

Da die den Innenraum von der Kammer abdichtende erste Dichtung eine in Richtung des Innenraumes allein vom Differenzdruck zwischen der Kammer und dem Innenraum des Armaturengehäuses abhängig deformierbare Geometrie aufweist, sind sowohl das vor­ geschlagene Verfahren als auch die Mittel zu seiner Ausfüh­ rung auch auf jene Anwendungsfälle anwendbar, bei denen im Innenraum des Armaturengehäuses gegenüber dessen Umgebung Unterdruck herrscht. In diesem Falle ist die in Richtung des Innenraumes des Armaturengehäuses deformierbare Dichtungsgeome­ trie so zu bemessen, daß diese im normalen Betrieb, das heißt vor oder nach dem Reinigungsvorgang im Dichtungsbereich, infolge Unterdruckbildung im Innenraum des Armaturengehäuses nicht deformiert werden kann.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfin­ dungsgemäßen Mittel ist vorgesehen, daß der Abstand der Dich­ tungsstellen größer als der maximale Hub der Stange ausgebildet ist. Dadurch wird sichergestellt, daß beim Schaltvorgang der Stange mit maximalem Hub kein Produkt aus dem Innenraum des Armaturengehäuses in den Außenbereich der Armatur, also unmit­ telbar durch die Kammer hindurch, verschleppt werden kann.

Um die Sicherheit gegen Verschleppung von Produkt aus dem Innenraum des Armaturengehäuses in dessen Außenbereich weiter zu erhöhen, sieht eine weitere Ausgestaltung der Mittel gemäß der Erfindung vor, daß der Abstand der Dichtungsstellen größer als der doppelte maximale Hub der Stange ausgebildet ist. Durch diese Maßnahme wird auch die Möglichkeit einer mittelbaren Ver­ schleppung von Produktmittelresten zunächst vom Innenraum des Armaturengehäuses in die Kammer und anschließend von dort in den Außenbereich der Armatur weiter begrenzt. Die gleiche Aus­ sage trifft für den umgekehrten Verschleppungsweg zu, nämlich von der Umgebung der Armatur zunächst in die Kammer und anschließend von der Kammer in den Innenraum des Armaturen­ gehäuses. Durch die erfindungsgemäße Ausbildung des Abstandes zwischen den Dichtungsstellen wird eine Überschneidung jener Bereiche vermieden, die durch den Einwirkungsbereich der einerseits mit dem Innenraum und andererseits mit der Umgebung des Armaturengehäuses in Verbindung stehenden Stange gegeben sind.

Eine andere Weiterbildung der erfindungsgemäßen Mittel sieht vor, daß die Kammer in einer einstückigen Dichtung ausgebildet und über wenigstens einen Zuleitungskanal mit ihrer äußeren Oberfläche verbunden ist. Dadurch werden die gesamte Dichtungsanordnung und die Dichtungsmontage stark vereinfacht.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung darge­ stellt und werden nachfolgend erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen Mittelschnitt durch eine erste Ausführungsform der in bezug auf die Stange lediglich linksseitig dargestellten Mittel zur Ausführung des erfindungs­ gemäßen Verfahrens und

Fig. 2 eine der Fig. 1 entsprechende Darstellungsform durch eine zweite Ausführungsform der Mittel zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, wobei die Dichtung einstückig ausgebildet ist.

Das Armaturengehäuse 2 a (Fig. 1) begrenzt einen Innenraum 2, in den eine bewegbar geführte Stange 1 hineingeführt ist. Zwei Dichtungen 7 und 8, die im Abstand a voneinander angeordnet sind, umschließen die Stange 1. Die erste Dichtung 7 ist in einem Deckel 3 angeordnet, der über eine Gehäusedichtung 9 im Armaturengehäuse 2 a abgedichtet ist. Ein Führungsteil 5, das die zweite Dichtung 8 aufnimmt, begrenzt die erste Dichtung 7 und wird selbst über einen Flansch 4 eines Laternengehäuses 4 a auf den Deckel 3 gepreßt. Die Verbindung zwischen dem Armatu­ rengehäuse 2 a und dem Flansch 4 erfolgt über nicht dargestellte Verbindungsmittel, wie beispielsweise geteilte Spannringe.

Die Dichtungen 7 und 8 begrenzen in Verbindung mit der Stange 1, dem Deckel 3 und dem Führungsteil 5 eine ringförmige Kammer 6. Letztere ist über einen Kanal für Reinigungsmittel 5 a, der innerhalb des Führungsteils 5 ausgebildet ist und in einen Reinigungsmittelanschluß 5 b ausmündet, mit der Umgebung des Armaturengehäuses 2 a verbunden. Über den Reinigungsmittelan­ schluß 5 b kann der Kammer 6 Reinigungsmittel R zugeführt werden. Die erste Dichtung 7 verfügt über eine erste Dich­ tungsstelle 7 a, die eine in Richtung des Innenraumes 2 defor­ mierbare Geometrie aufweist.

In einer zweiten Ausführungsform (Fig. 2) ist die Kammer 6 in einer einstückigen Dichtung 7 ausgebildet. Ihre den Innenraum 2 gegen die Stange 1 abdichtende erste Dichtungsstelle 7 a und ihre zweite Dichtungsstelle 7 b haben einen Abstand a voneinan­ der. Die erste Dichtungsstelle 7 a weist eine in Richtung des Innenraums 2 deformierbare Geometrie auf, während die zweite Dichtungsstelle 7 b bei Überdruck in der Kammer 6 gegenüber der Umgebung des Armaturengehäuses 2 a gegen die Stange 1 angepreßt wird. Der Kanal für Reinigungsmittel 5 a innerhalb des Führungs­ teils 5 mündet in einen Zuleitungskanal 7 c innerhalb der ersten Dichtung 7. Durch diese Ausbildung ist eine Verbindung zwischen dem nicht dargestellten Reinigungsmittelanschluß 5 b und der Kammer 6 sichergestellt.

Durch Bemessung des Abstandes a der Dichtungsstellen 7 a, 8 bzw. 7 a, 7 b (Fig. 1 bzw. Fig. 2) nach der Bedingung a < H, wobei mit H der maximale Hub der Stange 1 bezeichnet ist, wird eine unmittelbare Verschleppung von Produktmittelresten aus dem Innenraum 2 in den Außenbereich des Armaturengehäuses 2 a sicher vermieden.

Durch Bemessung des Abstandes a nach der Bedingung a < 2H wird eine Überschneidung jener Bereiche vermieden, die durch den Einwirkungsbereich der einerseits mit dem Innenraum 2 und andererseits mit der Umgebung des Armaturengehäuses 2 a in Verbindung stehenden Stange 1 gegeben sind. Es ergibt sich zwischen den vorgenannten Bereichen eine Sicherheitszone, so daß einerseits auch eine mittelbare Verschleppung von Produkt­ mittelresten aus dem Innenraum 2 zunächst in die Kammer 6 und von dort in die Umgebung des Armaturengehäuses 2 a oder anderer­ seits der Transport von Verunreinigungen aus der Umgebung des Armaturengehäuses 2 a in umgekehrter Richtung weitestgehend aus­ geschlossen ist.

Die Reinigung der Kammer 6 und der ersten Dichtungsstelle 7 a erfolgt bei Überschreiten eines bestimmten Reinigungsmittel­ druckes in der Kammer 6 gegenüber dem Innenraum 2, wobei in Relation zum Überdruck in der Kammer 6 gegenüber dem Innenraum 2 die erste Dichtungsstelle 7 a derart radial und/oder axial aufgeweitet wird, daß das Reinigungsmittel R aus der Kammer 6 in den Innenraum 2 strömt (vgl. Fig. 1). Die erste Dichtungs­ stelle 7 a ist hinsichtlich ihrer auf die Stange 1 einwirkenden Vorspannung derart bemessen, daß bei Unterdruckbildung innerhalb des Innenraumes 2 gegenüber der Umgebung des Armaturengehäuses keine Besaugung des Innenraumes 2 durch die Kammer 6 erfolgen kann. Als konkrete Bemessungsvorschrift gilt, daß die erste Dichtungsstelle 7 a so vorgespannt ist, daß sie einen unter Vakuum (Absolutdruck gleich null) stehenden Innenraum 2 sicher gegen die Kammer 6 abdichtet, in der Reinigungsflüssigkeit R bei Atmosphärendruck ansteht. Zur radialen und/oder axialen Auf­ weitung der ersten Dichtungsstelle 7 a im Falle einer Reinigung wird zweckmäßigerweise eine Druckdifferenz vorgesehen, die um ein Mehrfaches größer ist als jene Druckdifferenz (1 bar), die beim Vakuumbetrieb des Armaturengehäuses 2 a auftritt.

Es bleibt festzuhalten, daß bei Ausbildung eines Reinigungs­ mittelaustritts an der Kammer 6 auch deren Reinigung in an sich bekannter Weise im Durchfluß möglich ist, wobei abhängig von dem Überdruck in der Kammer 6 und der Bemessung der Dichtung kein Übertritt von Reinigungsmittel aus der Kammer 6 in den Innenraum 2 auftritt.

Claims (5)

1. Verfahren zur Reinigung einer Abdichtung für eine in einem Armaturengehäuse hauptsächlich axial bewegbar geführte Stange, insbesondere für Armaturen, an die hohe sanitäre Ansprüche gestellt werden, wobei zwei Dichtungen, die in einem axialen Abstand voneinander im Armaturengehäuse angeordnet sind, in Verbindung mit der von den beiden Dichtungen umschlossenen Stange eine Kammer begrenzen, die an den Innenraum des Armatu­ rengehäuses angrenzt und mit Reinigungsmittel beaufschlagt ist, dadurch gekennzeichnet, daß

• bei Überschreiten eines bestimmten Reinigungsmittelüber­ druckes in der Kammer (6) gegenüber dem Innenraum (2) einerseits die den Innenraum (2) von der Kammer (6) abdichtende erste Dichtung (7) bzw. erste Dichtungsstelle (7 a) derart radial und/oder axial aufgeweitet wird, daß das Reinigungs­ mittel aus der Kammer (6) in den Innenraum (2) strömt, und daß andererseits die Abdichtwirkung der zweiten Dichtung (8) bzw. der zweiten Dichtungsstelle (7 b) erhalten bleibt bzw. verstärkt wird.

2. Mittel zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

• die den Innenraum (2) von der Kammer (6) abdichtende erste Dichtung (7) bzw. erste Dichtungsstelle (7 a) eine in Richtung des Innenraumes (2) deformierbare Geometrie aufweist, durch die in Relation zum Überdruck in der Kammer (6) gegenüber dem Innenraum (2) die Abdichtwirkung gegenüber der Stange (1) aufgehoben wird, daß die zweite Dichtung (8) bzw. zweite Dichtungsstelle (7 b) derart vorgespannt bzw. ausgebildet ist, daß bei Überdruck in der Kammer (6) gegenüber der Umgebung des Armaturengehäuses (2 a) ihre Abdichtwirkung gegenüber der Stange (1) erhalten bleibt bzw. verstärkt wird, und daß die Kammer (6) mit einer Zuleitungseinrichtung (5, 5 a, 5 b bzw. 5, 5 a, 7 c) für Reinigungsflüssigkeit versehen ist.

3. Mittel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß

• der Abstand (a) der Dichtungsstellen (7 a, 8 bzw. 7 a, 7 b) größer als der maximale Hub (H) der Stange (1) ausgebildet ist.

4. Mittel nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß

• der Abstand (a) der Dichtungsstellen (7 a, 8 bzw. 7 a, 7 b) größer als der doppelte maximale Hub (H) der Stange (1) ausgebildet ist.

5. Mittel nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß

• die Kammer (6) in einer einstückigen Dichtung (7) ausgebildet und über wenigstens einen Zuleitungskanal (7 c) mit ihrer äußeren Oberfläche verbunden ist.