DE3719107A1 - Durchflussventil - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum zeitweisen Absperren von flüssigkeitsführenden Leitungen, insbesondere am Ausgang von Kolbendoseuren zu positionierender, mehr­ teiliger Ventilkörper mit darin eingespannter, zylinder­ förmiger Dichtung aus elastischem Material, sowie im Ventilkörper mehrere an eine Druckmittelquelle anschließbare und am Dichtzylinder endende Radialbohrungen ausgebildet sind.

Derartige Vorrichtungen werden unter anderem eingesetzt, um den Auslaß von Kolbendoseuren und ähnlichen Zuteilein­ richtungen zu regeln. Bei Kolbendoseuren, die beispielsweise zum Zuteilen und Bemessen der Füllung von Milchbehältnissen dient, werden Vorrichtungen benötigt, die eine Zerstörung des die Vorrichtung passierenden Produktes verhindern und die dennoch schnell und genau schließen sowie öffnen. Bekannt ist eine als Düse bezeichnete Vorrichtung, DE-OS 32 10 738.2, bei der sich in dem Düsenkörper eine im wesentlichen zylinderförmige Dichtung aus elastischem Material befindet, deren innere Umfangsflächen mit der des Durchflußkanals bündig verläuft und im Bereich von deren äußeren Umflächen mehrere den Düsenkörper radial durchsetzende Kanäle münden, die an eine Druckmittelquelle anschließbar sind. Der Düsenkörper besteht aus zwei Außen­ teilen und einem Mittelteil, wobei die Dichtung mit ring­ förmigen Ansätzen in entsprechend gestaltete Ausnehmungen der Außenteile und/oder des Mittelteils eingespannt ist. Bei Beaufschlagung der zylinderförmigen Dichtung mit Druckluft wird der Mantel in diesem Bereich so verformt, daß sich der vorhandene Durchflußquerschnitt schließt. Aufgrund der punktförmigen Zuführung der Druckluft durch die genannten, radial verlaufenden Kanäle kommt es zu einer schnellen Verformung und Verengung des Durchfluß­ querschnittes, allerdings in der Regel, ohne diesen Durchflußquerschnitt vollständig wirksam zu verschließen. Dies liegt darin, daß durch die beispielsweise von drei Kanälen ausgehende Verformung die Wandung der zylinder­ förmigen Dichtung mittig unter Belassung einer kleinen bis kleinsten Öffnung gegeneinander stößt. Dadurch kommt es zu kleinen Dosierfehlern bzw. dazu, daß in diesem kleinen Rest Durchflußquerschnitt abzufüllendes Gut verbleibt, das dann anschließend mit der neuen Füllung weiterbefördert wird. Da der jeweils verbleibende geringe Durchflußquerschnitt nicht immer gleich ist, treten die geschilderten Fehler auf.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein schnell arbeitendes, den Durchflußquerschnitt vollständig ver­ schließendes und hygienisch vollwertiges Ventil zu schaffen.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zwei einander gegenüberliegende Radialbohrungen vorgesehen sind, deren dem Dichtzylinder zugeordnete Enden Schlitze und deren der Druckmittelzuleitung zugeordneter Bereich einen Kolbenraum bilden, und daß ein darin verschieblich angeordneter Kolben eine plattenförmige Kolbenstange aufweist.

Eine derartige Vorrichtung führt zu einem vollständigen Verschließen des Durchflußquerschnittes, ohne daß dabei irgendwie geformte Rückstaubkanten entstehen. Durch das Zusammenpressen des Dichtzylinders zwischen den Kolbenstangen ist der angestrebte vollständige Abschluß gewährleistet und dabei gleichzeitig sichergestellt, daß durch die genaue Führung des Kolbens bzw. der Kolbenstange der Verschluß auch jeweils im genau gleichen Bereich erreicht wird. Dadurch kann es zu Meßfehlern nicht mehr kommen, ganz davon abgesehen, daß aufgrund der geschilderten Ausführung ein sehr schnell schaltendes Ventil geschaffen ist, das aufgrund des beibehaltenen Dichtzylinders sicher­ stellt, daß das zuzuteilende Gut mit dem Zylinder bzw. Teilen des Zylinders überhaupt nicht in Berührung kommt. Durch die bündige Führung zwischen Zuleitung und Durchfluß­ ventil bzw. insbesondere des Dichtzylinders ist darüber hinaus eine gleichmäßige Führung des zuzuteilenden bzw. zu dosierenden Gutes gegeben.

Nach einer zweckmäßigen Ausbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß die beiden Kolbenräume über eine Ringaus­ nehmung miteinander und mit der Druckmittelzuleitung verbunden sind. Diese Ausbildung sichert, daß beide Kolben gleichmäßig und auch gleichzeitig mit dem Druckmittel beaufschlagt werden, so daß ein gleichmäßiges verformen des Dichtzylinders bzw. zusammenfahren des Dichtzylinders immer zu erreichen ist.

Hohe Standzeiten und ein vollständig dichtes System werden dadurch erreicht, daß der Dichtzylinder am oberen und unteren Ende in dem dreiteiligen Ventilkörper einge­ spannt ist und daß die Bohrung des Ventilkörpermittelteils im Bereich der plattenförmigen Kolbenstange seitlich erweitert ist. Durch die seitliche Erweiterung wird der notwendige Raum geschaffen, der für das Verformen des Dichtzylinders durch die Kolbenstange vorzugeben. Der Ventilkörper wird praktisch glatt gedrückt, wobei durch die besondere Formgebung der Kolbenstangen ein vollständiges Abschließen gesichert ist.

Der für das Verformen des Dichtzylinders notwendige Raum wird dadurch einfach und in der jeweils zweckmäßigen Ausbildung bzw. dem zweckmäßigen Volumen beschaffen, in dem im Ventilkörpermittelteil im Bereich der plattenförmigen Kolbenstange eine in deren Querrichtung verlaufende Axial­ sackbohrung ausgebildet und über einen Schraubbolzen verschlossen ist.

Damit steht ein auch im Volumen gleichförmiger Raum zur Verfügung, der das Verformen und auch Rückverformen des Dichtzylinders erleichtert und der ggf. an eine gesonderte Druckmittelzuleitung angeschlossen werden kann, um das Rückverformen des Dichtzylinders ggf. zu beeinflussen bzw. zu beschleunigen. Ein gleichförmiges Verformen und Rückver­ formen wird dabei insbesondere dadurch gewährleistet, daß die durch die Axialsackbohrung geschaffene Erweiterung beidseitig des Dichtzylinders gleich groß ausgebildet ist. Damit steht auf beiden Seiten des Dichtzylinders ein gleich großer Raum zur Verfügung, so daß auch dadurch eine ungleichmäßige Verformung des Dichtzylinders unterbunden ist.

Ein wirksamer und dichter Abschluß der Leitung wird dabei sichergestellt, indem die wirksame Länge der platten­ förmigen Kolbenstangen dem Radius des Dichtzylinders entsprechend ausgebildet ist. Wird dabei der Innenradius des Dichtzylinders genommen, so würde praktisch je nach Höhe des zugeführten Druckmittels eine Verformung des Dichtzylinders eintreten. Dies ist nicht erwünscht, so daß in der Regel der Außenradius herangezogen wird. Dies sichert, daß die Innenwand des Dichtzylinders beim Ausfahren der Kolben mit den Kolbenstangen dicht aneinander zu liegen kommen, so daß weiteres Dosiergut nicht mehr passieren kann.

Um eine wirksame Abdichtung über den gesamten Bereich zu sichern, ist es zweckmäßig, daß die plattenförmigen Kolbenstangen etwas breiter als der halbe Umfang des Dichtzylinders ausgebildet ist. Damit stehen die platten­ förmigen Kolbenstangen seitlich beim zusammengedrückten und verschlossenen Dichtzylinder über diesen vor, so daß bis in den Randbereich in eine gleichmäßige Beeinflussung und Verformung des Dichtzylinders gewährleistet ist.

Eine Verletzung des Dichtzylinders wird wirksam dadurch verhindert, daß die plattenförmigen Kolbenstangen am freien Ende abgerundete Kanten aufweisen. Dadurch wird weiter erreicht, daß jeweils nur eine linienförmige Berührungs­ kante vorhanden ist, wobei aufgrund der genauen Führung des Kolbens und der Kolbenstange sichergestellt ist, daß diese schmalen Kanten jeweils genau gegenüberliegen und so den Dichtkörper zwischen sich zusammendrücken. Zweck­ mäßigerweise stehen dabei die beiden Kolbenstangen ganz geringfügig übereinander, wodurch ein Zusammenpressen und damit Beschädigen der Dichtzylinderwände unterbunden ist. Hohe Standzeiten für den Dichtzylinder sind so zu erreichen, ohne daß die Wirksamkeit der Vorrichtung dadurch nachteilig verändert würde.

Um sicherzustellen, daß beim Öffnen der Vorrichtung für das Dosiergut auch der volle Querschnitt zur Verfügung steht, ist vorgesehen, daß die Innenwand des Ventilkörper­ mittelteils an den Schlitzen eine rinnenförmige Ringnut aufweist. Der Kolben wird dadurch über seine Kolbenstange durch die sich rückverformenden Wände des Dichtzylinders zurückgedrückt, wobei die Ringnut absichert, daß das Zurückdrücken praktisch bis an bzw. über die Innenwand des Ventilkörpermittelteils hinaus erreicht ist.

Das gleichzeitige Ansprechen beider Kolben mit den plattenförmigen Kolbenstangen ist vorteilhaft zu erreichen, indem der Kolben gegen die Rückwand der Radialbohrung bzw. des Kolbenraumes über eine Feder abgestützt ist. Damit ist jeweils eine gleiche Stabposition für beide Kolben geschaffen, da sie über die gleiche ausgebildeten Federn immer im gleichen Abstand zur Rückwand des Kolbenraums gehalten sind. Das einströmende Druckmittel kann damit voll in den Druckmittelraum bzw. Kolbenraum einströmen und dann den Kolben gleichförmig verschieben, so daß die Kolbenstangen mit ihren abgerundeten Kanten gegeneinander fahren, um dabei den Dichtzylinder zusammenzupressen.

Die Erfindung zeichnet sich insbesondere dadurch aus, daß eine Vorrichtung zum zeitweisen Absperren von flüssig­ keitsführenden Leitungen geschaffen ist, die daß genaue Dosieren von Flüssigkeiten oder fließfähigen Massen erleichtert und sichert, die ein sehr schnelles Schließen und Öffnen einer derartigen Vorrichtung ermöglicht und die zugleich sicherstellt, daß keine Anströmkanten oder ähnliches vorhanden sind, so daß das Dosiergut vorteilhaft unbeeinflußt bleibt. Trotzdem auf sich drehende oder verschiebende Teile für den eigentlichen Abschluß vollständig verzichtet wird, ist eine wirksame und schnelle Abdichtung des Durch­ flußquerschnittes gegeben. Die Dreh- oder Verschiebeteile bleiben aus diesem Querschnitt heraus und werden in einen Bereich gebracht, wo sie eben keinen direkten Kontakt mit dem Dosiergut mehr haben können. Eine vorteilhafte hygiene­ freundlichkeit ist so gewährleistet.

Weitere Einzelheiten und Vorteile des Erfindungsgegen­ standes ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der zugehörigen Zeichnung, in der ein bevorzugtes Ausführungs­ beispiel mit den dazu notwendigen Einzelheiten und Einzel­ teilen dargestellt ist. Es zeigen:

Fig. 1 ein Durchflußventil im Längsschnitt und

Fig. 2 das Durchflußventil gemäß Fig. 1 im Querschnitt.

Das Durchflußventil (1) gemäß den beiden Figuren dient der Verbindung der Leitung (2) bzw. wird in diese eingeschaltet, wobei der geschaffene Durchflußquerschnitt zweckmäßigerweise übereinstimmt.

Der Ventilkörper (3) besteht aus den miteinander zu verbindenden Ventilkörperoberteil (4), Ventilkörpermittelteil (5) und Ventilkörperunterteil (6). Diese Dreiteilung des Ventilkörpers (3) erleichtert das Einspannen des Dicht­ zylinders (7), wie Fig. 1 verdeutlicht.

Etwa mittig des Dichtzylinders (7) weist das Ventil­ körpermittelteil (5) Radialbohrungen (8, 9) auf, die gleich bemessen und entsprechend bestückt sind. Durch diese Radialbohrungen (8, 9) wird ein über die Druckmittel­ zuleitung (12) herangeführtes Druckmittel auf den Dicht­ zylinder (7) so wirksam, daß die Bohrung (10) verschlossen wird. Dazu wird der Dichtzylinder (7), der bei Fig. 1 an der Innenwand (11) des Ventilkörpermittelteils (5) anliegt, entsprechend verformt. Erläuterungen dazu werden weiter hinten gegeben.

Die Radialbohrung (8 bzw. 9) ist jeweils zu einem Kolbenraum (15) erweitert, indem der Kolben (17) hin- und hergeschoben werden kann und zwar durch Zuführung des Druckmittels über die Druckmittelzuleitung (12). Dabei ist jeweils im Bereich der Rückwand (16) ein Raum vorgehalten, indem hier eine Feder (18) zwischen der Rückwand (16) und dem Kolben (17) eingesetzt ist. Beim Zurückdrücken des Kolbens (17) läuft dieser gegen die Feder (18), so daß immer ein entsprechend großer Kolbenraum hinter dem Kolben (17) verbleibt. Die Kolbenstange (20) des Kolbens (17) ist ihrerseits plattenförmig ausgebildet und in der zu einem Schlitz (19) erweiterten Radialbohrung (8 bzw. 9) zusätzlich geführt.

Die Kanten (21) der Kolbenstange (20) sind abgerundet, wie insbesondere Fig. 1 verdeutlicht ein ausreichendes Zurückdrücken der Kolbenstange (20) beim Öffnen des Durch­ flußventils (1) wird zusätzlich gewährleistet, indem in der Innenwand (11) eine Ringnut (22) vorgesehen ist. Diese Ringnut (22) bildet das trichterförmige Ende der Radialbohrung (8 bzw. 9). Dabei reicht es, wenn diese trichterförmige Ringnut gar nicht einmal ringförmig ausgebildet ist, sondern vielmehr nur an ein oder besser zwei Punkten als eine Art halbkugelförmige Ausnehmung vorgesehen ist, wobei jeweils sichergestellt sein muß, daß in diesem Bereich die Kolbenstange (20) austritt.

Der Kolbenraum (15) ist im Bereich der Rückwand (16) über Dichtringe (23) abgedichtet, so daß sich diese Kammer leicht als Ringausnehmung (24) ausbilden läßt, so daß nur eine Druckmittelzuleitung (12) benötigt und gleichzeitig sichergestellt wird, daß beide Kolben (17) gleichzeitig und auch gleichförmig mit Druckmittel beaufschlagt werden.

Durch die Verschraubung (25, 26) werden die drei Teile des Ventilkörpers (3) wirksam miteinander verbunden. Fig. 2 verdeutlicht, daß insgesamt vier derartige Verschraubungen (25) benötigt bzw. vorgesehen sind.

Das wirksame Verspannen des Dichtzylinders (7) zwischen Ventilkörperoberteil (4) und Ventilkörpermittelteil (5) bzw. Ventilkörperunterteil (6) wird dadurch gesichert, daß der Dichtzylinder (27) an beiden Enden (28, 29) einen Ringansatz (30) aufweist, der in entsprechende Ausnehmungen im Ventilkörperoberteil (4) bzw. Ventilkörperunterteil (6) angepaßt eingesetzt werden kann, so daß durch Anbringen der Verschraubung (25, 26) ein vollständiges und wirksames Einspannen des Dichtzylinders (7) gegeben ist.

Fig. 2 zeigt einen Querschnitt des Durchflußventils (1) etwa im Bereich der Radialbohrung (8, 9). Deutlich werden die Verschraubungen (25, 26), mit dem das Ventilkörper­ mittelteil (5) zwischen dem Ventilkörperoberteil (4) und dem Ventilkörperunterteil (6) eingespannt wird. Dabei wird gleichzeitig der Dichtzylinder (7) festgelegt, wie weiter oben erläutert wurde. Das gleichmäßige Verformen nach Dichtzylinder (7) auf beiden Seiten beim Verschieben der Kolben (17) mit ihrer Kolbenstange (20) wird durch die besondere Ausbildung einer Axialsackbohrung (32) in diesem Bereich sichergestellt. Fig. 2 verdeutlicht, daß beim Verformen des Dichtzylinders (7) zwischen den beiden plattenförmigen Kolbenstangen (20) die Bereiche (37, 38) zu den Enden der Axialsackbohrung (32) ausweichen können. Die Axialsackbohrung (32) ist am freien Ende über einen Schraubbolzen (33) verschlossen. Dieser Schraubbolzen (33) weist eine Ausnehmung (39) auf, die der Spitze (40) der Axialsackbohrung (32) entspricht. Damit ist gleichzeitig auch eine Erweiterung (34) geschaffen, in die hinein sich der Dichtzylinder (7) bei Beanspruchung durch die Kolben­ stangen (20) verformen kann. Die so geschaffenen Erweiterungs­ kammern (35, 36) beidseitig des Dichtzylinders (7) sind gleichvolumig, wodurch das gleichförmige Auseinanderschieben des Dichtzylinders (7) zusätzlich gewährleistet ist.

Beim Betrieb des Durchflußventils (1) kann bei der aus Fig. 1 und 2 ersichtlichen Stellung Dosiermasse durch die Bohrung (10) hindurch passieren, ohne daß sich eine Änderung des Durchflußquerschnitts ergibt. Wird nun Druck­ mittel über die Druckmittelzuleitung (12) herangeführt, so wird der Kolben (17) mit seiner plattenförmigen Kolbenstange (20) gegen den Dichtzylinder (7) verschoben, wobei das Verschieben beider Kolbenstangen (20) zur gleichen Zeit erfolgt. Dadurch ist sichergestellt, daß die Wände des Dichtzylinders (7) genau mittig gegeneinander stoßen und dabei den Durchflußquerschnitt wirksam verengen bzw. verschließen. Die genaue Führung des Kolbens (17) erfolgt einmal durch den entsprechend ausgebildeten Kolbenraum (15) sowie durch die geführte Kolbenstange (20), die sich im Schlitz (19) verschieben kann. Liegt nun der Dichtzylinder (7) mit seiner Wand gegeneinander, so ist eine vollständige Abdichtung geschaffen, weil die Breite der Kolbenstangen (20) das Ausbeulen des aus flexiblen Material bestehenden Dichtzylinders (7) berücksichtigen bzw. auffangen. Ein vollständiger Abschluß ist so gegeben.

Soll das Durchflußventil (1) nun geöffnet werden, so ist es lediglich notwendig, die Druckmittelzufuhr zu stoppen und dafür Sorge zu tragen, daß in diesem Bereich Normaldruckverhältnisse sich einstellen. Die Dosiermasse, die nun den Ventilkörper (3) passiert, sorgt dafür, daß die Kolbenstangen (20) zurückgedrückt werden, der vollständige Durchflußquerschnitt steht dann kurzfristig zur Verfügung und das Dosiergut kann passieren.

Claims (10)

1. Vorrichtung zum zeitweisen Absperren von flüssigkeitsführenden Leitungen, insbesondere am Ausgang von Kolbendoseuren zu positionierender, mehrteiliger Ventilkörper mit darin eingespannter, zylinderförmiger Dichtung aus elastischem Material, wobei im Ventilkörper mehrere an eine Druckmittelquelle anschließbare, und am Dichtzylinder endende Radialbohrungen ausgebildet sind, dadurch gekennzeichnet,
daß zwei einander gegenüberliegende Radialbohrungen (8, 9) vorgesehen sind, deren dem Dichtzylinder (7) zugeordnete Enden Schlitze (19) und deren der Druckmittelzuleitung (12) zugeordneter Bereich einen Kolbenraum (15) bilden,
und daß ein darin verschieblich angeordneter Kolben (17) eine plattenförmige Kolbenstange (20) aufweist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Kolbenräume (15, 15′) über eine Ringausnehmung (24) miteinander und mit der Druckmittelzuleitung (12) verbunden sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtzylinder (7) am oberen und unteren Ende (28, 29) in dem dreiteiligen Ventilkörper (3) eingespannt ist und daß die Bohrung (10) des Ventilkörpermittelteils (5) im Bereich der plattenförmigen Kolbenstangen (20) seitlich erweitert ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß im Ventilkörpermittelteil (5) im Bereich der platten­ förmigen Kolbenstange (20) eine in deren Querrichtung verlaufende Axialsackbohrung (32) ausgebildet und über einen Schraubbolzen (33) verschlossen ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die wirksame Länge der plattenförmigen Kolbenstangen (20) dem Radius des Dichtzylinders (7) entsprechend ausgebildet ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die plattenförmigen Kolbenstangen (20) etwas breiter als der halbe Umfang des Dichtzylinders (7) ausgebildet sind.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die plattenförmigen Kolbenstangen (20) am freien Ende abgerundete Kanten (21) aufweisen.

8. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenwand (11) des Ventilkörpermittelteils (5) an den Schlitzen (19) eine rinnenförmige Ringnut (22) aufweist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (17) gegen die Rückwand (16) der Radial­ bohrung (8, 9) bzw. des Kolbenraums (15) über eine Feder (18) abgestützt ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 3 und Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die durch die Axialsackbohrung (32) geschaffene Erweiterung (34) beidseitig des Dichtzylinders (7) gleich groß ausgebildet ist.