Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur
Realisierung eines Ventilsitzes mit einer gehäuseseitig an
geordneten Dichtung, wobei ein Schließglied und ein Verschluß
teil mit Innendurchgang nach mindestens einem der Ansprüche der
Patentanmeldung P 37 01 027. 1-12 ausgebildet sind und gehäuse
seitig eine mit dem Schließglied oder dem Verschlußteil
zusammenwirkende Dichtung vorgesehen ist.
Der Gegenstand der vorgenannten Patentanmeldung
P 37 01 027. 1-12 geht gemäß Oberbegriff des Hauptanspruchs von
einem Ventil mit Leckageraum aus, welches mit zwei Abdichtungs
stellen ausgestattet ist, die seriell angeordnet sind und in
der Schließstellung des Ventils das Überströmen von Fluiden von
einem Ventilgehäuseteil in ein anderes verhindern. Dabei ist
der Leckageraum zwischen den Abdichtungsstellen angeordnet und
über das Ventilgehäuse mit der Umgebung des Ventils verbunden.
Mit diesem sogenannten Doppelsitzventil wird die verfahrens
technische Aufgabe gelöst, neben der in der Schließstellung des
Ventils an sich bekannten Steuerung der Verbindung zwischen dem
Leckageraum und dem Innenraum der Ventilgehäuseteile, letzteren
auch in anderen Stellungen des Ventils zu steuern. Die Lösung
der verfahrenstechnischen Aufgabe gelingt dadurch, daß die
Verbindung zwischen dem Leckageraum und dem Innenraum in
anderen Stellungen als in der Schließstellung des Ventils wir
kungsmäßig in gleicher Weise wie in der Schließstellung durch
eine das Schließglied hinsichtlich seiner Wechselwirkung mit
dem Leckageraum substituierende Vorkehrung gesteuert wird.
Hinsichtlich der gegenständlichen Realisierung ist unter
anderem ein Verschlußteil vorgesehen, welches zu dem Schließ
glied relativ beweglich in Richtung dessen Bewegungsfreiheits
grades angeordnet ist und die Verbindung zwischen dem Leckage
raum und dem Innenraum der Ventilgehäuseteile steuert. Dabei
hat, zumindest in der Offenstellung des Ventils, das Verschluß
teil permanent Kontakt mit den beiden Abdichtungsstellen, wobei
diese durch ventilgehäuseseitig oder schließglied- bzw. ver
schlußteilseitig angeordnete Dichtungsmittel realisiert werden.
Zwar ist aus der vorgenannten Patentanmeldung auch eine Dich
tungsanordnung mit zwei voneinander getrennten, ventilgehäuse
seitig angeordneten Dichtungen bekannt, wobei in der die Prio
rität dieser Patentanmeldung beanspruchenden Euro-PCT-Anmeldung
(Aktenzeichen wird nachgereicht) diese beiden diskreten Dich
tungen unter anderem als Dichtungen mit kreisförmigem
Querschnitt ausgebildet sind, doch betrifft diese Anordnung
eine Dichtungsanordnung im Sitzbereich eines einen Leckageraum
aufweisenden
Doppelsitzventils. Das Verschlußteil ist dort stets und in
allen Anwendungsfällen im Zusammenwirken mit zwei Dichtungen
bzw. Abdichtungsstellen zu sehen und steuert bestimmungsgemäß
allein den zwischen den beiden Dichtungen bzw. Abdichtungs
stellen angeordneten Leckageraum.
Im allgemeinen werden Dichtungen mit kreisförmigen Querschnitt,
sogenannte O-Ringe eingesetzt, die zwar ein konstruktiv
einfaches, insbesondere jedoch bei ventilgehäuseseitiger
Anordnung ein nicht unproblematisches Dichtungselement darstel
len. Da ein als Schieber ausgebildetes Schließglied bei der
einfachsten aller Ventilfunktionen, nämlich der Auf-/Zu-
Funktion, in der Offenstellung die Dichtung verlassen muß,
liegt diese in diesem Schaltzustand des Ventils zum Innenraum
des Ventilgehäuses vollständig offen. Sie ist Strömungskräften,
Korrosion und Erosion des Strömungsmittels, zumindest auf ihrer
dem Innenraum des Ventilgehäuses zugewandten Oberfläche, unge
schützt unterworfen. Dichtungsanordnungen, die aus Gründen der
Reinigung der Dichtung eigentlich angezeigt und erwünscht wären
und bei denen die Dichtung in Richtung des Bewegungsablaufes
des Schließgliedes eine begrenzte Beweglichkeit aufweist,
lassen sich im allgemeinen nicht realisieren, da diese
Dichtungsanordnungen unter dem mechanischen Zugriff des
Strömungsmittels nicht die erforderliche mechanische Stabilität
aufweisen.
Ausgehend vom aufgezeigten Stand der Technik liegt der Erfin
dung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung
zu schaffen, wodurch es möglich wird, gehäuseseitig angeordnete
Dichtungen in den heute üblichen Ventilen, die wenigstens ein
Ventilgehäuseteil mit Zu- und Ablaufgehäuseteilen aufweisen und
die jeweils mit den verschiedenen praxisrelevanten Schalt
funktionen versehen sind, einzusetzen. Auch soll eine Ventil
vorrichtung geschaffen werden, die mehr als zwei Ventilge
häuseteile mit Zu- und Ablaufgehäuseteilen aufweist und
insbesondere mit steuerbaren Verbindungen zwischen Leckageraum
und Innenraum des Ventilgehäuses ausgebildet ist.
Die erste Aufgabe wird durch die Kennzeichenmerkmale des
Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfin
dungsgemäßen Verfahrens sind in Unteranspruch 2 bzw. 3
beschrieben. Die Kennzeichenmerkmale der Ansprüche 4 und 5
ergeben vorteilhafte Ausgestaltungen einer Ventilvorrichtung zur
Durchführung des Verfahrens.
Die zweite Aufgabe, die sich durch konsequente Anwendung des
erfindungsgemäßen Lösungsprinzips auf heute übliche Ventile
ergibt, führt darüber hinaus durch die Kennzeichenmerkmale des
Anspruchs 6 zu einer Ventilvorrichtung, die bislang in ihrem
Aufbau unbekannt war. Des weiteren ermöglicht diese neue
Ventilvorrichtung durch Anwendung der Kennzeichenmerkmale des
Anspruchs 7 oder 8 ein Verfahren, welches diese Ventilvorrich
tung mit Schaltfunktionen und Eigenschaften ausstattet, die neu
und vorteilhaft sind. Vorteilhafte Ausführungsformen der
Ventilvorrichtung zur Durchführung des vorgenannten Verfahrens
sind in den Unteransprüchen 9 bis 17 beschrieben.
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen zum einen
insbesondere darin, daß das aus der Patentanmeldung
P 37 01 027. 1-12 bekannte Wirkungsprinzip zwischen Verschluß
teil und Dichtungen konsequent auf Ventile einfachster Bauart
mit einer einzigen Auf-/Zu-Funktion einerseits und auf komplexe
Ventilvorrichtungen mit den verschiedensten Schaltfunktionen
und Eigenschaften andererseits übertragen und angewendet wird.
So ist es erstmals möglich, eine Dichtung, die begrenzt
beweglich in ihrer Nut angeordnet ist, gehäuseseitig vorzu
sehen, da in der Offenstellung des Ventils diese Dichtung durch
das Verschlußteil in einer Lage fixiert wird, die ihrer Lage in
der Schließstellung des Ventils adäquat ist. Sie wird dadurch
auch in der Offenstellung des Ventils der mechanischen
Beanspruchung durch das Strömungsmittel entzogen. Derartige
lose Dichtungsanordnungen sind aus biologischen und reini
gungstechnischen Gründen beispielsweise in den Vereinigten
Staaten von Amerika als Standardlösungen zwingend vorgesehen,
wobei dort das Problem durch die Hinnahme der vorstehend
beschriebenen mechanischen Instabilität der Dichtung oder durch
Armierung der Dichtung oder Anordnung in einem Käfig auf
bislang allseits unbefriedigende Weise gelöst wird.
Damit die Dichtung, die erfindungsgemäß in allen Stellungen des
Ventils gegenüber dem Innenraum des Ventilgehäuses abgedeckt
ist, gereinigt werden kann, ist nach einer vorteilhaften Aus
führungsform der Ventilvorrichtung gemäß der Erfindung vorge
sehen, daß das Verschlußteil vom Innenraum des Ventilgehäuses
zur Dichtung hin durchlässig ausgebildet ist. Da das Verschluß
teil keine Abdichtungsfunktion zu übernehmen hat, sondern
lediglich die Dichtung in ihrer gehäuseseitigen Lage in der
Offenstellung des Ventils fixieren soll, kann es z. B. mit einer
Vielzahl von Durchbrüchen versehen sein.
Durch eine weitere Ausgestaltung der Ventilvorrichtung gemäß
der Erfindung erreicht man die Reinigungsfähigkeit der einzigen
gehäuseseitigen Dichtung vom Innenraum des Ventilgehäuseteils
aus dadurch, daß das Verschlußteil in Richtung seiner Schaltbe
weglichkeit derart bemessen ist, daß eine räumliche Verbindung
zwischen dem Innenraum des Ventilgehäuses und den die Dich
tungen umgebenden Wandungen gegeben ist. Diese reinigungstech
nisch bedingte Bemessungsnotwendigkeit führt zu einem sehr
flach ausgebildeten Verschlußteil.
Mit der vorgeschlagenen Erfindung ist jedoch auch die Reali
sierung einer komplexen Ventilvorrichtung mit drei Ventilge
häuseteilen, fünf Anschlüssen und drei Schaltstellungen
möglich. Dabei ergibt sich bei Ausbildung des jeweiligen Sitz
bereiches mit einem Leckageraum, der zwischen zwei Dichtungen
ausmündet, eine neue, bislang unbekannte Anordnung, die eine
bis heute bei bekannten Ventilen dieser Bauart nicht realisier
bare Schaltfunktion, nämlich die gleichzeitige Schließstellung
der beiden äußeren Ventilgehäuseteile gegenüber dem mittleren
Gehäuse, ermöglicht und wobei zusätzlich zwischen zwei benach
barten Ventilgehäuseteilen jeweils ein Leckageraum ausgebildet
ist. In Anlehnung an die Klassifizierung von Ventilen in der
Pneumatik stellt dieses neue Ventil ein sogenanntes 5/3-Wege
ventil dar. Ein derartiges Ventil weist 5 Anschlüsse und
3 Stellungen auf. Je nach Bemessung der Schließglieder kann in
der mittleren Stellung, der sogenannten Grundstellung, das
mittlere Ventilgehäuseteil gegenüber den äußeren Ventilgehäuse
teilen entweder beiderseits geschlossen oder beiderseits offen
sein. In den beiden anderen Stellungen ergibt sich eine
Umschaltfunktion zwischen dem mittleren Ventilgehäuseteil und
dem jeweils geschalteten äußeren Ventilgehäuseteil. Der
Anschluß des mittleren und der äußeren Ventilgehäuseteile ist
gemäß der bekannten Nomenklatur mit 1, 2 und 4 gekennzeichnet,
während zwei weitere Anschlüsse die Bezeichnung 3 und 5 tragen.
Aus der nachfolgenden Tabelle ist ersichtlich, welchen
Schaltzustand die jeweiligen Anschlüsse 1 bis 5 in den
Stellungen A, B und C einnehmen. Ein geschlossener Anschluß ist
mit "0", ein geöffneter Anschluß mit "1" gekennzeichnet.
Schaltzustände eines 5/3-Wegeventils
gemäß Stand der Technik
Aus der vorstehenden Tabelle wird ersichtlich, daß derartige
Ventile in Grundstellung "geschlossen" oder in Grundstellung
"offen" existieren (vgl. Spalte A).
Darüber hinaus wird ersichtlich, welche Anschlüsse des
5/3-Wegeventils in der Stellung B bzw. der Stellung C mitein
ander verbunden sind.
Bei dem Gegenstand gemäß der Erfindung, bei dem es sich, wie
vorstehend bereits erläutert, hinsichtlich der Zahl der
Anschlüsse und Schaltstellungen um ein 5/3-Wegeventil handelt,
stellen die Anschlüsse 3 und 5 jeweils die Verbindung des
Leckageraumes zum Innenraum des Ventilgehäuses dar. Erfindungs
gemäß ist nun diese Verbindung sowohl in der Schließ- als auch
in der Offenstellung des Ventils stets geschlossen. Die nach
folgende Tabelle zeigt die Schaltzustände des Gegenstandes
gemäß der Erfindung in Anlehnung an die aus der Pneumatik
bekannte Nomenklatur.
Schaltzustände der Ventilvorrichtung
gemäß der Erfindung
Aus der vorstehenden Tabelle ist ersichtlich, daß beim erfin
dungsgemäßen Ventil die Anschlüsse 1, 2 und 4 (Anschluß 1 für
das mittlere Ventilgehäuseteil; Anschluß 2 bzw. 4: Anschluß der
jeweils äußeren Ventilgehäuseteile) in gleicher Weise wie beim
5/3-Wegeventil gemäß dem Stand der Technik geschaltet werden.
In Stellung B ist der Anschluß 1 auf den Anschluß 4, und in
Stellung C ist der Anschluß 1 auf den Anschluß 2 durchge
schaltet. Identität zwischen den beiden Lösungen ergibt sich
außerdem in der Schaltstellung "in Grundstellung geschlossen".
Während beim 5/3-Wegeventil gemäß dem Stand der Technik in
Stellung B Anschluß 2 mit Anschluß 3 und in Stellung C Anschluß 4
mit Anschluß 5 verbunden ist, bleiben bei der Ventilvorrichtung
gemäß der Erfindung die Anschlüsse 3 und 5 (Verbindung des
Leckageraumes des Ventilgehäuses) auch in diesen
Stellungen stets geschlossen. Betrachtet man die beiden Ventile
in ihrer Ausführung "in Grundstellung offen", so stellt man
keine Übereinstimmung fest. Während hier beim Ventil gemäß dem
Stand der Technik der Anschluß 1 geschlossen bleibt, und die
Anschlüsse 2 und 3 bzw. 4 und 5 miteinander verbunden sind,
ergibt sich beim Gegenstand gemäß der Erfindung eine Verbindung
der Anschlüsse 1, 2 und 4 miteinander, während die Anschlüsse
der Leckageräume 3 und 5 sich bestimmungsgemäß in Schließstel
lung befinden.
Aus der letztgenannten Tabelle wird ersichtlich, daß
die erfindungsgemäß vorgeschlagene Ventilvorrichtung
ein 5/3-Wegeventil darstellt, das es in dieser Aus
prägung und den vorstehend genannten Eigenschaften im
Ventilbereich, insbesondere im Bereich der Nahrungs-
und Getränkemittelindustrie nicht gab. Neben der
Funktion als Umschaltventil existiert eine Grund
stellung, in der das Ventil entweder geschlossen oder
offen ist. Darüber hinaus ist das Ventil in jedem
Sitzbereich leckagegesichert.
Ausgehend von den anwendungstechnischen Erfordernissen
kann bei der erfindungsgemäßen Ventilvorrichtung mit
drei Ventilgehäuseteilen auch, wie dies eine Ausge
staltung vorsieht, auf beide Leckageräume oder auf
einen der beiden Leckageräume verzichtet werden. Es
ergibt sich dadurch ein Mehrwege-Umschaltventil ohne
oder mit nur einer Leckagesicherung in einem der beiden
Sitzbereiche zwischen benachbarten Ventilgehäuseteilen.
Für den Fall, daß in einem Sitzbereich auf den Leckage
raum verzichtet wird, substituiert das Verschlußteil im
Sinne des erfindungsgemäßen Wirkungsprinzips das
Schließglied hinsichtlich seiner Wechselwirkung mit der
Dichtung. Aus der Aufgabe des Verschlußteils, sowohl
die Dichtungen mit dem eingeschlossenen Leckageraum zu
stützen als auch den Leckageraum gegenüber dem Innen
raum des Ventilgehäuses abzudichten, erwächst nunmehr
dem Verschlußteil allein die Aufgabe, die einzige
Dichtung in ihrer Nut zu stützen, ohne daß dabei eine
Abdichtfunktion vom Verschlußteil zu fordern ist. Daher
kann es in dieser Anwendung, wie dies eine weitere
vorteilhafte Ausführungsform gemäß der Erfindung vor
sieht, von seinem Innendurchgang zur Dichtung hin
durchlässig ausgebildet werden.
Der bislang bekannt gewordene Stand der Technik auf dem
Gebiet der sogenannten Mehrwege-Umschaltventile mit
Leckagesicherung ist beispielsweise aus der
DE-PS 20 27 792 ersichtlich. Dieses Ventil befriedigt
in seiner Reinigungs- und/oder Sterilisierungsstellung
(vergl. Spalte 5, Zeile 40ff.) die zu stellende
Mindestanforderung, daß nämlich jederzeit mindestens
zwei Abdichtungen zwischen dem zu verpackenden Füllgut
und beispielsweise einem Reinigungsmittel für die
Gefäße vorhanden sein müssen und daß der Raum zwischen
den Abdichtungen mit einem Reinigungsmittel gespült
werden muß. Gemäß der vorstehenden, aus dem Bereich der
Pneumatik entlehnten, Kennzeichnung stellt das bekannte
Ventil ein sogenanntes 4/2-Wegeventil dar, denn es
verfügt über vier Anschlüsse (drei Gehäuseanschlüsse,
ein Leckageraumanschluß) und zwei Schaltstellungen.
Eine Grundstellung, in der das Ventil vom mittleren
Ventilgehäuseteil aus, entweder beiderseits offen oder
geschlossen ist, ist nicht gegeben. Darüber hinaus
wird aus Fig. 2 der vorgenannten Druckschrift
ersichtlich, daß in der dort dargestellten Füllstellung
des Ventils nur eine einfache Abdichtung zwischen dem
mittleren Ventilgehäuseteil 3 und dem unteren Ventil
gehäuseteil 4 vorhanden ist. Während in dieser
Stellung Produkt vom oberen Ventilgehäuseteil 2 in das
mittlere Ventilgehäuseteil 3 überführt wird, kann
grundsätzlich im unteren Ventilgehäuseteil 4 Reini
gungsmittel unter Druck anstehen. Eine schadhafte
Dichtung im unteren Sitzbereich oder ein Druckstoß aus
dem unteren Ventilgehäuseteil 4 würde in diesem Falle
zu einer Vermischung von Produkt und Reinigungsmittel
führen, da der untere Sitzbereich nicht leckage
gesichert ist. Die erfindungsgemäß vorgeschlagene
Ventilvorrichtung, die bei entsprechender Bemessung
des Schließgliedes und bei Verzicht auf die Grund
stellung ohne weiteres in ein sogenanntes 5/2-Wege
ventil überführt werden kann, ergibt in Anwendung auf
das der vorgenannten Druckschrift DE-PS 20 27 792
zugrundeliegende Problem eine Lösung, bei der auch der
untere Ventilsitz leckagegesichert ist. Während allein
der Verzicht auf die Grundstellung bei der Ventilvor
richtung gemäß der Erfindung zu einem 5/2-Wegeventil
führt, das den vorgenannten Anforderungen genügt,
ergibt sich durch entsprechende längenmäßige Bemessung
des Schließgliedes die Möglichkeit, die erfindungsge
mäße Ventilvorrichtung, im Gegensatz zum bekannten
Ventil, zu einem echten 5/2-Wegeventil auszubilden, da
ohne weiteres eine Bemessung derart möglich ist, daß
das Schließglied eine Schließstellung einerseits
einnimmt, bevor es die Schließstellung andererseits
aufgibt. Beim bekannten Mehrwege-Umschaltventil ist
beim Schaltungsdurchgang in jedem Fall eine Zwischen
stellung in Kauf zu nehmen, bei der das mittlere
Ventilgehäuseteil 3 gleichzeitig mit den beiden äußeren
Ventilgehäusen 2 und 4 verbunden ist.
Bei der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Ventilvorrich
tung läßt sich das Verschlußteil oder lassen sich die
Verschlußteile zwischen den beiden Schließgliedern
anordnen. Alternativ dazu ist auch eine Lösung gege
ben, bei der sich jeweils ein Verschlußteil beider
seits eines einzigen Schließgliedes befindet. Im
erstgenannten Falle lassen sich sowohl die Schließ
glieder als auch die Verschlußteile miteinander
verbinden, so daß bei uneingeschränkter Funktion der
Ventilvorrichtung lediglich von außen zwei Antriebs
bewegungen erforderlich sind. Im zweiten Falle ergeben
sich hinsichtlich der Ausgestaltung des Antriebes einer
derartigen Ventilvorrichtung die gleichen Vorteile.
Während die vorgenannte Ventilvorrichtung uneinge
schränktes, leckagefreies Schalten ermöglicht, ergibt
sich nach einer weiteren Ausführungsform der Ventilvor
richtung gemäß der Erfindung die Möglichkeit, das
Ventil mit nur einer einzigen Antriebsbewegung zu
schalten, allerdings unter Verzicht auf das leckage
freie Schalten, d. h. bei Hinnahme einer begrenzten
Schaltleckage. Dies gelingt dadurch, daß die Ver
schlußteile mit dem Schließglied in einem Abstand fest
verbunden sind.
Eine weitere Ausführungsform der Ventilvorrichtung
gemäß der Erfindung schlägt bei innenseits zwischen
den Schließgliedern angeordneten Verschlußteilen deren
Zusammenfassung zu einer Verschlußteileinheit vor,
wobei letztere relativ beweglich zu dem Schließglied
über eine Stange verschoben wird, deren Durchführungs
stelle durch das Schließglied in einfacher Weise und
unter günstigen Bedingungen durch einen Faltenbalg
stoffschlüssig überbrückt werden kann.
Eine andere Weiterbildung der Ventilvorrichtung gemäß
der Erfindung sieht vor, daß das Schließglied in
seiner axialen Erstreckung durch teleskopartig
arbeitende Vorkehrungen verändert wird, wobei der
Abstand der Schließglieder durch ein elastisches
Verbindungselement stoffschlüssig überbrückt wird.
Durch diese Maßnahme wird es möglich, die Ventilvor
richtung mit einer ambivalenten Grundstellung auszu
statten, nämlich der Grundstellung "geschlossen" oder
der Grundstellung "offen". Die größte axiale Erstreckung
des Schließgliedes ist in der Grundstellung des
Ventils so zu bemessen, daß das Schließglied beide
Sitzbereiche unter Einbeziehung jeweils des gesamten
Leckageraumes überdeckt. In seiner kürzesten axialen
Erstreckung ist die Ventilvorrichtung in ihrer Grund
stellung vom mittleren Ventilgehäuseteil aus beider
seits offen.
Ein weiterer, nicht unwesentlicher Vorteil ergibt sich
bei der Anwendung der erfindungsgemäßen Ventilvorrich
tung dann, wenn beispielsweise ein Tankauslauf am
mittleren Gehäuseteil angeschlossen wird und die
äußeren Ventilgehäuseteile mit Leitungen verbunden
sind. Während bei herkömmlichen Anordnungen von
Mehrwege-Umschaltventilen alle Bereiche der mit
Produkt in Berührung kommenden Mehrwege-Umschaltven
tilanordnung nur dann erfaßt wurden, wenn entweder
beide Leitungen oder wenigstens die entferntere Leitung
vom Tank aus mit Reinigungsmittel beaufschlagt wurde,
so werden alle Bereiche der erfindungsgemäß vorgeschla
genen Ventilvorrichtung bereits bei einer Reinigung
einer der beiden Leitungen vom Tank aus erfaßt.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der
Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher
beschrieben.
Es zeigt:
Fig. 1 bis 3 in vereinfachter schematischer
Darstellung einen Mittelschnitt durch eine Ventilvor
richtung gemäß der Erfindung in den drei möglichen
Schaltdarstellungen (Fig. 1: in Grundstellung geschlos
sen; Fig. 2 und Fig. 3: die zwei anderen Offenstel
lungen), wobei ein einziges Verschlußteil innenseits
der beiden Schließglieder angeordnet ist;
Fig. 4 bis 6 einen Mittelschnitt durch eine andere
Ausführungsform der Ventilvorrichtung gemäß der
Erfindung, ebenfalls in den drei möglichen Schaltzu
ständen, wobei zwei Verschlußteile innenseits der
beiden Schließglieder angeordnet sind und eine feste
Verbindung aller Verschlußteile und Schließglieder
miteinander vorgesehen ist;
Fig. 7 bis 9 einen Mittelschnitt durch eine weitere
vorteilhafte Ausführungsform der Ventilvorrichtung
gemäß der Erfindung in den drei möglichen Schaltzu
ständen, wobei die Verschlußteile und Schließglieder
hinsichtlich ihrer Anzahl und Anordnung der Ausfüh
rungsform gemäß den Fig. 4 bis 6 entsprechen, jedoch
eine relative Beweglichkeit zwischen Schließgliedern
und Verschlußteilen gegeben ist;
Fig. 10 bis 12 einen weiteren Mittelschnitt durch
eine Ausführungsform der Ventilvorrichtung gemäß der
Erfindung in den drei Schaltzuständen, wobei die
Verschlußteile beiderseits eines einzigen Schließ
gliedes angeordnet und mit letzterem fest verbunden
sind;
Fig. 13 bis 15 einen Mittelschnitt durch eine
weitere vorteilhafte Ausführungsform der Ventilvor
richtung gemäß der Erfindung in den drei Schaltzu
ständen, wie sie sich aus den Fig. 10 bis 12 ergibt,
wobei eine relative Beweglichkeit der Verschlußteile
gegenüber dem Schließglied vorgesehen ist;
Fig. 16 und Fig. 17 in wesentlich vereinfachter,
schematischer Darstellung einen Mittelschnitt durch
eine andere Ausführungsform der Vorrichtung gemäß der
Erfindung in ihrer Grundstellung, wobei die axiale
Erstreckung des Schließgliedes teleskopartig veränder
bar ist (Fig. 16: außenseits der Verschlußteile
angeordnete Schließglieder; Fig. 17: innenseits der
Verschlußteile angeordnetes Schließglied);
Fig. 18 und Fig. 19 in vereinfachter schematischer
Darstellung einen Mittelschnitt durch ein Ventil mit
zwei Ventilgehäuseteilen, welches nur eine Sitzdichtung
aufweist, wobei diese in Richtung der Schaltbewegung des
Ventils über eine begrenzte axiale Beweglichkeit
verfügt (Fig. 18: Schließstellung; Fig. 19:
Offenstellung).
Liste der Bezeichnungen:
100, 200, 300 Ventilgehäuseteile
1 a Nut (Fig. 18, 19)
2 a/2 a 1 Ablauföffnung
3 Gehäuseverschlußteil
4/400/401 Schließglied
4 a/400 a Stange
4 b/400 a Öffnungen
4 c/400 c Verbindungsstege
402 erstes Schließgliedteil
403 zweites Schließgliedteil
404 erste Teleskopstange
405 zeite Teleskopstange
406 erstes elastisches Verbindungselement
407 zweites elastisches Verbindungselement
408 erste Führungsbohrung
409 zweite Führungsbohrung
5/51 Verschlußteil
501/500 Verschlußteileinheit
5 a Stange
5 b/51 b Stege
5 c/51 c Durchtrittsöffnung
52 erstes Verbindungsteil
53 zweites Verbindungsteil
54 zweite Durchtrittsöffnung
6/61 Leckageraum
70/701 erste Dichtung
71/701 zweite Dichtung
8/81 erste Abdichtungsstelle
9/91 zweite Abdichtungsstelle
12 Gehäusedichtung
13 Verbindungsmittel
15/151 Anschlußöffnung
16/161 Kanal
18/181 Sammelkanal
21/211 erster Ausgleichskolben
26/261 erster Faltenbalg
34 Faltenbalg
I/I 1 Eintritt der Reinigungsflüssigkeit
II/II 1 Austritt der Reinigungsflüssigkeit/
Leckage
V/V 1 Durchtritts- oder Rohrströmung
Fig. 1 zeigt eine Ventilvorrichtung mit einem zwischen den
beiden Schließgliedern 4 bzw. 400 innenseits angeordneten
Verschlußteil 5. Die Ventilvorrichtung mit den drei Gehäusetei
len 100, 200 und 300 befindet sich in ihrer Grundstellung, in
der sie vom mittleren Ventilgehäuseteil 200 aus beiderseits
geschlossen ist.
In den Fig. 2 und 3 sind die beiden Offenstellungen der
Ventilvorrichtungen dargestellt, wobei sich in Fig. 2 das
obere Schließglied in seiner Offenstellung befindet und das
Verschlußteil 5 dessen in der Schließstellung eingenommene Lage
gegenüber den Dichtungen 70 und 71 substituiert. Das untenlie
gende Schließglied 400 ist so bemessen, daß es in der gezeigten
Schaltstellung den untenliegenden Sitzbereich mit den Dich
tungen 701 und 711 noch nicht verlassen hat.
In Fig. 3 befindet sich das untenliegende Schließglied 400 in
seiner Offenstellung, das einzige Verschlußteil 5 hat die Lage
des Schließgliedes in dessen Schließstellung gegenüber den
Dichtungen 701 und 711 substituiert. Dabei ist das obenliegende
Schließglied 4, in gleicher Weise wie das untenliegende, derart
bemessen, daß die Ventilgehäuseteile 100 und 200 noch gegenein
ander verschlossen sind. In jedem Falle sind die Dichtungen 70
und 71 bzw. 701 und 711 entweder von dem Schließglied 4 bzw.
400 oder von dem Verschlußteil 5 berandet. Zwischen den
Dichtungen 70 und 71 befindet sich der Leckageraum 6 und
zwischen den Dichtungen 701 und 711 der Leckageraum 61. Durch
die Art der Schraffur ist in den Fig. 1 bis 3 angedeutet,
daß die Schließglieder 4 und 400 in jedem der gezeigten
Schaltzustände gleichen Abstand voneinander haben, so daß
eine Verbindung beider und eine Betätigung über eine einzige
von außerhalb der Ventilvorrichtung herangeführte, nicht
dargestellte Stange möglich ist. Das Verschlußteil 5 erfordert
einen eigenen Antrieb, dessen erforderlicher Schalthub kleiner
ist als jener für die Schließglieder. Das Verschlußteil 5 mit
seiner Durchtrittsöffnung 5 c erlaubt den vorstehend "Innen
durchgang" genannten Durchtritt der Strömung V vom mittleren
Gehäuseteil 200 zum oberen Gehäuseteil 100 oder umgekehrt.
In der in Fig. 3 dargestellten Lage des Verschlußteils 5 ist
die entsprechende Durchtrittsströmung über die Durchtritts
öffnung 5 c mit V 1 gekennzeichnet. Aufbau und Funktion der
übrigen Bauteile im Bereich der Ventilgehäuseteile 100 und 200
sind aus der Patentanmeldung P 37 01 027. 1-12 und aus der die
Priorität dieser Patentanmeldung beanspruchenden Euro-PCT-
Anmeldung (Aktenzeichen wird nachgereicht) bekannt. Dies
betrifft insbesondere ein Gehäuseverschlußteil 3, eine Gehäuse
dichtung 12 und ein Verbindungsmittel 13, eine erste und eine
zweite Abdichtungsstelle 8 bzw. 9, eine Anschlußöffnung 15,
einen Kanal 16 und einen Sammelkanal 18, eine Ablauföffnung 2 a,
aus der die mit II bezeichnete Reinigungsflüssigkeit oder die
Leckage austritt. Der Eintritt der Reinigungsflüssigkeit über
die Anschlußöffnung 15 ist mit I bezeichnet.
Der zwischen den Ventilgehäuseteilen 200 und 300 vorgesehene
Sitzbereich ist völlig identisch zu jenem zwischen dem Ventil
gehäuseteil 100 und 200 ausgebildet. Teile in diesem Sitzbe
reich wurden, im Unterschied zu gleichen Teilen im oberen Sitz
bereich, hinsichtlich ihrer Kennung durch Anfügen der Ziffer 1
an die aus den vorgenannten Patentanmeldungen bekannten
Bezeichnungen definiert. Eine Beschreibung der bekannten Anord
nung im unteren Bereich der Ventilvorrichtung erübrigt sich
daher.
Gleichwohl stellt die in den Fig. 1 bis 3 dargestellte
Ventilvorrichtung nicht einfach eine Addition von zwei an sich
aus den vorgenannten Patentanmeldungen bekannten Ventilen dar.
Abgesehen davon, daß allein die Kombination der beiden an sich
bekannten Ventile eine, wie vorstehend bereits erläutert,
völlig neue Ventilvorrichtung ausbildet, besteht der wesent
liche Unterschied gegenüber der bloßen Kombination darin, daß
ein einziges Verschlußteil 5 und miteinander gekoppelte
Schließglieder 4 und 400 vorgesehen sind, wodurch die komplexe
Ventilvorrichtung mit lediglich zwei voneinander verschiedenen
Antriebsbewegungen, die über nicht gezeigte Mittel erzeugt
werden, auskommt.
In den Fig. 4 bis 6 ist eine andere Ausführungsform der
Vorrichtung gemäß der Erfindung in den drei möglichen Schalt
zuständen, wobei letztere jenen der Fig. 1 bis 3 ent
sprechen, dargestellt. Die Ventilgehäuseteile 100, 200 und 300
und die zugeordneten Bauteile sind identisch mit jenen gemäß
der Fig. 1 bis 3. Auf eine vollständige Bezeichnung wurde
daher in diesen und den nachfolgenden Figuren verzichtet. Die
Teile 4 und 400, 6 und 61, 8 und 81, 9 und 91, 70 und 701, 71
und 711 sind zwar noch im einzelnen gekennzeichnet, brauchen
jedoch, da sie bei der Beschreibung der Fig. 1 bis 3 bereits
erläutert wurden, nicht noch einmal hinsichtlich ihrer
Bedeutung erwähnt werden. Im Unterschied zur Ausführung gemäß
den Fig. 1 bis 3 ist bei der Ausführung gemäß den Fig. 4
bis 6 neben dem Verschlußteil 5 noch ein zweites Verschlußteil
51 vorgesehen. Das Verschlußteil 5 ist beispielhaft über einen
Verbindungssteg 4 c und das Verschlußteil 51 mit einem Verbin
dungssteg 400 c mit dem jeweils zugeordneten Schließglied 4 bzw.
400 in einem Abstand s 1 fest verbunden. Da das obere Schließ
glied 4 mit dem unteren Schließglied 400 wiederum über eine
Stange 400 a fest verbunden ist, kann die dargestellte Ventil
vorrichtung über eine einzige Antriebsbewegung, die über nicht
gezeigte Mittel erzeugt wird, geschaltet werden. Die Schaltbe
wegung von der Schließ- in die jeweilige Offenstellung erfolgt
allerdings nicht leckagefrei, da zwischen dem Verschlußteil und
dem Schließglied 5, 51 bzw. 4, 400 der vorstehend erwähnte
Abstand s 1 vorgesehen ist. Die Verbindungsstege 4 c bzw. 400 c
haben neben ihrer Verbindungsfunktion die Aufgabe, bei der
Schaltbewegung von der Schließ- in die Offenstellung oder
umgekehrt die jeweils zugeordneten Dichtungen 70, 71 bzw. 701,
711 in ihrer notwendigen Lage zu fixieren. In der in Fig. 5
dargestellten Offenstellung gelangt die mit V bezeichnete
Durchtrittsströmung vom Ventilgehäuseteil 200 über die
Durchtrittsöffnung 5 c und die Öffnungen 4 b in das obere
Ventilgehäuseteil 100. In der in Fig. 6 dargestellten anderen
Offenstellung gelangt die dort mit V 1 bezeichnete Durchtritts
strömung in entsprechender Weise über eine Durchtrittsöffnung
51 c und Öffnungen 400 b, die zwischen den Verbindungsstegen 400 c
gebildet werden, vom mittleren Ventilgehäuseteil 200 in das
untere Ventilgehäuseteil 300 oder umgekehrt. Die strichpunk
tierten Linien 21 und 211 kennzeichnen mögliche Ausgleichskol
ben, mit denen die Ventilvorrichtung versehen werden kann und
die für einen völligen Druckausgleich am Schließglied 4, 400
sorgen.
Soweit bei der Ausführungsform gemäß den Fig. 7 bis 9
gleiche Bezeichnungen wie bei der Ausführungsform gemäß den
Fig. 4 bis 6 vorliegen, sind die gleichermaßen gekennzeich
neten Bauteile in Aufbau und Funktion auch völlig identisch.
Daher wird in der nachfolgenden Figurenbeschreibung auch nur
auf die Unterschiede in den Ausführungsformen hingewiesen. Die
beiden Schließglieder 4 und 400 sind über wenigstens ein exen
trisch angeordnetes zweites Verbindungsteil 53 miteinander ver
bunden. Der Antrieb des obenliegenden Schließgliedes 4, und
damit auch des untenliegenden Schließgliedes 400, erfolgt über
eine als Hohlstange ausgebildete Stange 4 a. In dieser Hohlstan
ge ist eine Stange 5 a geführt, die mit einer Verschlußteilein
heit 500 verbunden ist. Die Verschlußteileinheit 500 besteht
aus den beiden Verschlußteilen 5 und 51, die wiederum über ein
erstes Verbindungsteil 52 fest miteinander verbunden sind. Die
Verschlußteileinheit 500 ist relativ beweglich zu den Schließ
gliedern 4, 400 angeordnet und kann insgesamt um einen zwei
fachen Abstand s 2 verschoben werden. Dieser zweifache Abstand
s 2 ergibt näherungsweise einen dem Nennquerschnitt der Ventil
vorrichtung entsprechenden Öffnungsquerschnitt, wobei letzterer
jeweils in den Offenstellungen des Ventils zwischen dem Ver
schlußteil 5 bzw. 51 und dem jeweils zugeordneten Schließglied
4 bzw. 400 ausgebildet wird. Ein zwischen der Stange 5 a und dem
Schließglied 4 gebildeter, nicht näher bezeichneter Durchdrin
gungsspalt wird über einen Faltenbag 34 stoffschlüssig über
brückt. Neben den für die vorstehend bereits genannte Durch
trittsströmung V bzw. V 1 in den Verschlußteilen 5 bzw. 51 vor
gesehenen Durchtrittsöffnungen 5 c bzw. 51 c sind zwischen den
ersten Verbindungsteilen 52 zweite Durchtrittsöffnungen 54
vorgesehen, über die die vorstehend genannten Durchtritts
strömungen V und V 1 aus der Verschlußteileinheit 500 in das sie
umgebende Ventilgehäuseteil 200 oder umgekehrt jeweils
hindurchtreten können. Die dargestellte Ausführungsform reali
siert vollständig leckagefreie Schaltungsvorgänge der Ventil
vorrichtung. Es sind dazu zwei voneinander unabhängige
Antriebsbewegungen der Stangen 4 a bzw. 5 a erforderlich, die
über nicht gezeigte Mittel angesteuert sind.
Die Fig. 10 bis 12 zeigen eine weitere Ausführungsform der
Ventilvorrichtung gemäß der Erfindung. Es wird im Nachfolgenden
nur auf die Unterschiede gegenüber den vorangegangenen Figuren,
insbesondere gegenüber den Fig. 4 bis 6, hingewiesen. Ebenso
wie bei der Ausführungsform gemäß den Fig. 4 bis 6 befinden
sich die Verschlußteile 5 bis 51 in fester Verbindung gegenüber
dem Schließglied 401, das in einem einzigen Bauteil zusammen
gefaßt ist und nunmehr außenseits die Verschlußteile 5 über den
Verbindungssteg 4 c und das Verschlußteil 51 über den Verbin
dungssteg 400 c trägt. Der Abstand zwischen dem Verschlußteil 5
bzw. 51 und dem Schließglied 401 beträgt wiederum s 1. Der
übrige Aufbau der Ventilvorrichtung und seine Wirkungsweise ist
im übrigen völlig identisch mit jener gemäß den Fig. 4 bis
6. Eine weitere Beschreibung und Erläuterung erübrigt sich
daher.
Die Ausführungsform gemäß den Fig. 13 bis 15 erklärt sich
hinsichtlich ihres grundsätzlichen Aufbaues durch den
unmittelbaren Vergleich mit der Ausführungsform gemäß den
Fig. 10 bis 12 und hinsichtlich der Funktion und Arbeits
weise ihrer Verschlußteile 5 und 51 über den Vergleich mit der
Ausführungsform gemäß den Fig. 7 bis 9. Das einzige Schließ
glied 401 wird nunmehr über wenigstens eine exzentrisch
angeordnete Stange 4 a angetrieben. Der Verschlußteile 5 und 51
sind über eine Stange 5 a miteinander verbunden, die über nicht
gezeigte Mittel angesteuert wird. Jedes Verschlußteil 5 bzw. 51
ist über einen Steg 5 b bzw. 51 b mit dieser Stange verbunden.
Die Verschlußteile 5 und 51, die Stange 5 a und die Stege 5 b und
51 b bilden zusammen eine Verschlußteileinheit 501, die relativ
beweglich gegenüber dem Schließglied 401 verschoben wird.
Von der einen Offenstellung in die andere Offenstellung der
Ventilvorrichtung beträgt der erforderliche Verschiebeweg
insgesamt einen 2fachen Abstand s 2, wobei dieser in der
Offenstellung näherungsweise einen dem Nennquerschnitt der
Ventilvorrichtung entsprechenden Öffnungsquerschnitt bildet.
Eine nicht näher bezeichnete obere und untere Durchdringungs
stelle zwischen der Stange 5 a und dem Schließglied 401 wird
jeweils über einen Faltenbalg 26 bzw. 261 stoffschlüssig
überbrückt. Diese Faltenbälge 26, 261 besitzen in der
Grundstellung der Ventilvorrichtung (Fig. 13) ihre spannungs
freie Einbaulage, während sie in den Offenstellungen der
Ventilvorrichtung wechselweise gestreckt (26 in Fig. 14 und
261 in Fig. 15) bzw. gestaucht (261 in Fig. 14 und 26 in
Fig. 15) sind.
Die in den Fig. 1 bis 15 gezeigte Ventilvorrichtung kann mit
Hilfe der aus den vorstehend genannten Patentanmeldungen (P
37 01 027. 1-12 und die die Priorität dieser Patentanmeldung in
Anspruch nehmende Euro-PCT-Anmeldung) bekannten Merkmale für
Dichtungen, Leckagehohlräume, Verschlußteile und Schließglieder
sowie zugehörige Steuerteile realisiert werden.
In den Fig. 16 und 17 ist eine Ausführungsform der
Ventilvorrichtung gezeigt, in der das Schließglied 4, 400
(Fig. 16) bzw. das Schließglied 401 (Fig. 17) in seiner
axialen Erstreckung durch teleskopartig arbeitende Vorkehrungen
404, 408 bzw. 405, 409 verändert wird. Mit 404 ist eine
Teleskopstange und mit 408 eine erste Führungsbohrung
gezeichnet. In Fig. 17 tragen diese Bauteile die Bezeichnung
405 und 409. Der Abstand der Schließglieder 4 und 400 (Fig. 16)
bzw. des ersten und des zweiten Schließgliedteiles 402 und
403 (Fig. 17) wird durch ein elastisches Verbindungselement
406 bzw. 407 stoffschlüssig überbrückt.
Durch diese beiden Ausführungsformen ist es möglich, die
jeweilige Ventilvorrichtung in ihrer Grundstellung ambivalent
hinsichtlich des Schaltzustandes der beiden äußeren
Ventilgehäuseteile gegenüber dem mittleren Ventilgehäuseteil
auszustatten. Bei kurzem Abstand der Schließglieder 4, 400 bzw.
402, 403 voneinander ist die Ventilvorrichtung in ihrer Grund
stellung geschlossen, bei größtmöglichem Abstand ist sie in der
Grundstellung offen.
In den Fig. 18 und 19 ist eine Ventilanordnung dargestellt.
die das der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende Wirkungs
prinzip des Verschlußteils 5 gegenüber einer gehäuseseitigen
Dichtung anhand der einfachsten Schaltfunktion, der Auf/Zu-
Funktion, darstellt. Fig. 18 zeigt die Schließstellung des
Ventils, Fig. 19 seine Offenstellung. In der Schließstellung
des Ventils wird die Dichtung, die mit axialem Spiel in ihrer
Nut 1 a eingebettet ist, in an sich bekannter Weise durch das
Schließglied fixiert. Der Einfachheit halber wurde die zwischen
den Ventilgehäuseteilen 1 und 2 notwendige Gehäusedichtung 12
hinsichtlich ihrer Anordnung und Einbettung stark vereinfacht
dargestellt. Das Wesen der Einfindung ergibt sich aus der
Offenstellung des Ventils (Fig. 19), in der das Verschlußteil
die in der Schließstellung vom Schließglied 4 eingenommene Lage
gegenüber der Dichtung 7 substituiert hat. In keiner der
gezeigten Schaltzustände, auch nicht in den nicht dargestellten
Zwischenzuständen, ist der sogenannte "lose" Ring dem mecha
nischen Angriff des Strömungsmittels ausgesetzt.
Die Dichtung 7 und die sie umgebende Nut 1 a wird in der Offen
stellung des Ventils für Reinigungsflüssigkeit zugängig,
wenn das Verschlußteil 5 vom Innenraum des Ventilgehäuses zur
Dichtung 7 hin durchlässig ausgebildet ist. Beispielsweise kann
das Verschlußteil 5 mit einer Vielzahl von Öffnungen versehen
sein, so daß es z. B. die Form eines Käfigs besitzt.
Es können aber auch von den Stirnseiten des Verschlußteils 5
durchgehende Ausnehmungen vorgesehen werden, die den Zutritt
von Reinigungsflüssigkeit zwischen der äußeren Mantelfläche des
Verschlußteils 5 und der Dichtung 7 ermöglichen.
Wenn das Verschlußteil 5 in Richtung seiner Schaltbeweglichkeit
sehr kurz bemessen wird, so daß eine räumliche Verbindung
zwischen dem Innenraum des Ventilgehäuses und den die Dichtung 7
umgebenden Wandungen gegeben ist, dann ist in der Offenstellung
des Ventils der Zutritt von Reinigungsflüssigkeit aus dem
Innenraum des Ventilgehäuses an die Dichtung 7 und die sie
umgebende Nut 1 a möglich.