DE3841301C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Reinigung einer Abdichtung für eine in einem Armaturengehäuse hauptsächlich axial bewegbar geführte Stange nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Aus der US PS 43 25 401 ist ein Aseptik-Ventil bekannt, dessen Vorrichtung zur Reinigung der Abdichtung der in dem Armaturen­ gehäuse hauptsächlich axial bewegbar geführten Stange im we­ sentlichen nach den Merkmalen des Oberbegriffs des Abspruchs 1 ausgebildet ist. Bei diesem bekannten Ventil wird das frische Reinigungsmittel dem innenliegenden Teilraum zugeführt, über eine Verbindung in den außenliegenden Teilraum eingeleitet und von dort über den Anschluß für Reinigungsmittel aus dem Ventil abgeführt. Der die Stange unmittelbar umschließende innen­ liegende Teilraum befindet sich zwar zwischen den beiden Stangendichtungen, ohne allerdings bis unmittelbar an diese Dichtungen heranzureichen. Bei dem bekannten Aseptik-Ventil ist weder sichergestellt, daß die in dem innenliegenden Teilraum strömende Reinigungsflüssigkeit auf die Stangendichtungen un­ mittelbar auftrifft, noch ist auf Grund der gewählten Geometrie der Teilräume und ihrer Verbindung eine nährungsweise drucklose Beaufschlagung der Stangendichtungen, wie dies sicherheits­ technische Überlegungen unter bestimmten Betriebsbedingungen (Produktfahrt) nahelegen, sichergestellt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Abdichtung der einleitend gekennzeichneten Gattung derart weiterzubilden, daß die beiden Stangendichtungen direkt vom Reinigungsmittel bespült werden und ihre Beaufschlagung nahezu drucklos erfolgt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß sich der innenliegende Teilraum unmittelbar von der ersten bis zur zweiten Stangendichtung erstreckt, daß ein Überlauf-Ringspalt die beiden Teilräume in der Nachbarschaft der ersten Stangen­ dichtung miteinander verbindet, daß die Achse der Einlauf­ öffnung unter einem Wickel gegen die radiale Richtung orien­ tiert ist, und daß der Durchtrittsquerschnitt des innenlie­ genden Teilraumes um ein Vielfaches größer als der Querschnitt der Einlauföffnung ist.

Durch die unmittelbare Zuführung des Reinigungsmittels zum innenliegenden Teilraum wird dieser reinigungstechnisch kri­ tischste Bereich mit dem frischen Reinigungsmittel beauf­ schlagt. In der bevorzugten Einbaulage der Stange, nämlich der senkrechten, durchströmt das Reinigungsmittel aufsteigend den innenliegenden Teilraum, trifft auf die Dichtung an dessen Ende, um dann umgelenkt und gegebenenfalls mit abgereinigtem Material beladen, nach unten über den außenliegenden Teilraum abzuströmen. Durch die tangentiale Geschwindigkeitskomponente des in den innenliegenden Teilraum eintretenden Reinigungsmit­ telstrahles überlagert sich der axialen Strömungsbewegung eine rotative Komponente, so daß das Reinigungsmittel sowohl den innenliegenden als auch den außenliegenden Teilraum spiralför­ mig durchströmt. Durch die rotative Strömungskomponente wird sichergestellt, daß alle Bereiche der Abdichtung, der innen­ liegende und außenliegende Teilraum, gleichermaßen zuverlässig und lageunabhängig durchströmt werden, und daß das durch die Teilräume bevorratete Reinigungsmittelvolumen im Rahmen der vorgesehenen mittleren Verweilzeit vollständig ausgetauscht wird. Die Stange kann daher auch ohne weiteres waagerecht angeordnet sein, wobei ihre spiralförmige Umströmung alle Bereiche der vorgenannten Teilräume zwangsläufig erfaßt. Da die dem Reinigungsmittel beim Eintritt in den innenliegenden Teilraum innewohnende Energie im wesentlichen nur in kineti­ scher Energie vorliegt, ist von vornherein sichergestellt, daß das Reinigungsmittel nicht unter Druck an den Dichtungen ansteht. Damit der Transport des Reinigungsmittels durch die Teilräume unter diesen Bedingungen strömungsmechanisch gelingt, ist weiterhin vorgesehen, daß die Geschwindigkeit des Reini­ gungsmittels auf seinem Strömungsweg durch entsprechende Querschnittserweiterung abnimmt. Durch die dadurch bedingte Druckerhöhung können die geringen, aber dennoch unvermeidbaren Druckverluste des Strömungsmittels auf dem Wege durch die Teilräume kompensiert werden, ohne daß der in die Abdichtung eintretende Reinigungsmittelstrahl einen nennenswerten statischen Überdruck aufweist.

Durch die unter einem Winkel gegen die radiale Richtung orien­ tierte Einlauföffnung wird eine eindeutige Umströmung der Stange erreicht. Eine reine tangentiale Orientierung der Ein­ lauföffnung ist nicht erforderlich, wird jedoch erfindungsgemäß auch nicht ausgeschlossen. Durch die beträchtliche Quer­ schnittserweiterung vom Querschnitt der Einlauföffnung auf den Durchtrittsquerschnitt des innenliegenden Teilraumes erreicht man, daß letzterer über die dem Reinigungsmittelstrahl innewohnende kinetische Energie ohne nennenswerte Druckdiffe­ renz spiralförmig durchströmt wird. Gaseinschlüsse und gegebenenfalls abzureinigendes Material werden durch die Spiralströmung bis in den Bereich des Überlauf-Ringspaltes einwandfrei ausgetragen. Das über den Überlauf-Ringspalt rota­ tiv nach außen abströmende Reinigungsmittel reißt Gasblasen und abzureinigendes Material mit sich und spült diese Beimengungen über den außenliegenden Teilraum, dessen Durchtrittsquerschnitt gegenüber den vorangehenden abermals vergrößert ist, einwand­ frei aus.

Nach einer vorteilhaften Ausführungsform der Vorrichtung ist weiterhin vorgesehen, den Durchtrittsquerschnitt des innen­ liegenden Teilraumes im Bereich seiner Einlauföffnung größer als in dem nachgeordneten Bereich auszubilden. Der Übergang zum querschnittkleineren nachgeordneten Bereich kann dann stetig oder unstetig ausgeformt sein. Durch diese Maßnahme wird, in noch stärkerem Maße als bereits durch die Hauptaus­ führung gegeben, sichergestellt, daß der statische Druck hinter der Einlauföffnung im Bereich des innenliegenden Teilraumes nur unwesentlich gegenüber dem statischen Druck in der Einlauföff­ nung ansteigt. Dieser Effekt resultiert aus dem wirkungsmäßig schlechten Druckumsatz, der an dieser Stelle jedoch gewünscht ist, der unstetigen Querschnittserweiterung.

Es ist von Vorteil, wie dies eine weitere Ausführungsform der Vorrichtung vorsieht, wenn die axiale Erstreckung des innen­ liegenden Teilraumes gleich oder 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 unmittelbar durch den innenliegenden Teilraum hindurch, verschleppt werden kann.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der einzigen Figur der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend erläutert.

Die Figur zeigt einen Mittelschnitt durch eine Ausführungsform der Abdichtung in Verbindung mit einer in ihr angeordneten Stange 1. Letztere ist im Ausführungsbeispiel als Druckaus­ gleichskolben eines unter Produktdruck nahezu kräftefrei beweg­ baren Schließgliedes ausgebildet, welches in der Figur nicht dargestellt ist. Derartige Druckausgleichskolben besitzen den relativ großen Querschnitt des Schließgliedes und stellen im Bereich ihrer Armaturengehäusedurchführung besonders hohe Anforderungen an die Reinigung ihrer Abdichtung. Die erfin­ dungsgemäße Abdichtung ist jedoch auch für alle anderen haupt­ sächlich axial bewegbar geführte Stangen mit beliebigen Durch­ messern gleichermaßen geeignet. Ein Armaturengehäuse 2a, welches nur zu einem Teil abgebildet ist, weist im Bereich der Durchführung der Stange 1 einen Flansch 2b auf. Ein Gehäusever­ schlußteil 3 ist über einen Gehäuseflansch 3i und mittels geeigneter Verbindungsmittel 10 mit dem Flansch 2b des Arma­ turengehäuses 2a verbunden. Das Gehäuseverschlußteil 3 ist einerseits über eine Gehäusedichtung 8 im Armaturengehäuse 2a abgedichtet, und es hat andererseits die Aufgabe, die haupt­ sächlich axial bewegbare Stange 1 zwischen einem Innenraum 2 des Armaturengehäuses 2a und dessen Umgebung abzudichten und zu führen. Die Abdichtung der Stange 1 erfolgt über zwei in einem axialen Abstand voneinander angeordnete Stangendichtungen 6 und 7, die in einer oberen bzw. unteren Gehäusebegrenzung 3g bzw. 3h angeordnet sind. Die Führung der Stange 1 im Gehäusever­ schlußteil 3 besorgt ein unterhalb der zweiten Stangendichtung 7 in der unteren Gehäusebegrenzung 3h angeordneter Führungsring 9. Die erste und zweite Stangendichtung 6 bzw. 7 begrenzen in Verbindung mit der von den beiden Stangendichtungen umschlosse­ nen Stange 1 einen nicht näher bezeichneten Ringraum, der an den Innenraum 2 des Armaturengehäuses 2a angrenzt. Ein Umlenkteil 3d, das im Bereich der zweiten Stangendichtung 7 mit der Wandung des Gehäuseverschlußteils 3 verbunden ist, teilt den vorgenannten Ringraum in einen innenliegenden Teilraum 3a und einen außenliegenden Teilraum 3b. Beide Teilräume 3a und 3b sind im Bereich der ersten Stangendichtung 6 über einen Überlauf-Ringspalt 3c miteinander verbunden. An ihrem, dem Überlauf-Ringspalt 3c abgewandten Ende weisen die Teilräume 3a und 3b jeweils einen Anschluß für die Zu- bzw. Abfuhr von Reinigungsmittel auf. Hierzu ist am innenliegenden Teilraum 3a eine Einlauföffnung 3e vorgesehen, die unter einem Winkel gegen die radiale Richtung orientiert und mit einem Zulaufrohr 4 verbunden ist. Der außenliegende Teilraum 3b besitzt an dem vorgenannten Ende eine Auslauföffnung 3f, die sich in ein Ablaufrohr 5 fortsetzt. Der Durchtrittsquerschnitt des innen­ liegenden Teilraumes 3a ist im Bereich seiner Einlauföffnung 3e zunächst größer als in dem nachgeordneten Bereich ausgebildet. Der Zweck dieser Maßnahme wurde vorstehend erläutert. Der Übergang zwischen den unterschiedlichen Durchtrittsquerschnit­ ten ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel näherungsweise stetig ausgeformt.

Durch die erfindungsgemäße Ausbildung des Gehäuseverschluß­ teils 3 ergeben sich zwei hintereinandergeschaltete, miteinan­ der verbundene Teilräume 3a und 3b, die infolge der gewählten Anordnung von Ein- und Auslauföffnung 3e bzw. 3f hintereinander und jeweils vollständig durchströmt werden.

In der dargestellten senkrechten Einbaulage der Stange 1 werden die Vorteile der erfindungsgemäßen Abdichtung in besonderer Weise deutlich. Das Reinigungsmittel wird über das Zulaufrohr 4 zugeführt und gelangt über die Einlauföffnung 3e mit einer tangentialen Geschwindigkeitskomponente in den innenliegenden Teilraum 3a. Die zweite Stangendichtung 7 wird dabei unmittel­ bar bespült. Infolge der tangentialen und der zwangsläufig sich einstellenden axialen Geschwindigkeitskomponente erfolgt eine spiralförmige Umströmung der Stange 1, wobei Gasblasen und gegebenenfalls abzureinigendes Material vom Reinigungsmittel in den oberen Bereich des innenliegenden Teilraumes 3a gespült werden. Die erste Stangendichtung 6 wird nunmehr über einen nicht dargestellten Ringspalt an ihrer Kontaktstelle zur Stange 1 mit Reinigungsmittel bespült. Am oberen Ende des innenliegen­ den Teilraumes 3a erfolgt nun eine Umlenkung der Strömung über den Überlauf-Ringspalt 3c, der den außenliegenden Teilraum 3b mit dem innenliegenden Teilraum 3a verbindet.

Das Reinigungsmittel strömt im außenliegenden Teilraum 3b abwärts und verläßt diesen über die Auslauföffnung 3f und das Ablaufrohr 5. Die Durchtrittsquerschnitte vergrößern sich in Richtung des Strömungsweges des Reinigungsmittels gesehen, so daß keine nennenswerte Druckerhöhung im Bereich der ersten Stangendichtung 6 erforderlich ist, um das Reinigungsmittel über den Überlauf-Ringspalt 3c und durch den anschließenden außenliegenden Teilraum 3b zu transportieren. Die dem Reini­ gungsmittel beim Eintritt in den innenliegenden Teilraum 3a innewohnende kinetische Strömungsenergie kann so bemessen werden, daß diese für eine sichere Durchströmung des innenlie­ genden Teilraumes 3a ausreicht, ohne daß ein nennenswerter statischer Überdruck gegenüber der Umgebung des Gehäusever­ schlußteils 3 erforderlich ist.

In der vorgenannten senkrechten Einbaulage der Stange 1 verbleibt nach Beendigung der Reinigung eine Restmenge an Rei­ nigungsmittel oder Sterilflüssigkeit im innenliegenden Teilraum 3a, da das Umlenkteil 3d die Wirkung eines Wehres besitzt. Dadurch ist die Stange 1 auf ihrer gesamten Länge innerhalb des innenliegenden Teilraumes 3a benetzt. Produkt, welches aus dem Innenraum 2 infolge der Schaltbewegung der Stange 1 in den innenliegenden Teilraum 3a möglicherweise verschleppt wird, kann dort nicht antrocknen und bleibt in der Reinigungsphase leicht abspülbar. Darüber hinaus ergibt sich durch die Benetzung der Stange 1 im Bereich ihrer Abdichtung eine verminderte Schaltkraft infolge eines reduzierten Reibungskoef­ fizienten zwischen den Stangendichtungen 6 und 7 und der Stange 1.

Die in der erfindungsgemäß dargestellten Abdichtung gezeigten Stangendichtungen 6, 7 weisen eine Form auf, die sich hinsicht­ lich ihrer Abstreifwirkung als besonders vorteilhaft herausge­ stellt hat. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf diese Dichtungsform beschränkt. Es kann auch jede andere Dichtungsform, die geeignet ist, eine hauptsächlich axial bewegbare Stange abzudichten, Verwendung finden.

Claims (3)

1. Vorrichtung 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 in einem axialen Abstand voneinander zwei Stangendichtungen im Armaturengehäuse vorgesehen sind, zwischen denen ein die Stange umschließen­ der Ringraum angeordnet ist, der an den Innenraum des Arma­ turengehäuses angrenzt und der sich aus zwei hintereinander geschalteten, miteinander verbundenen, vollständig durch­ strömten Teilräumen zusammensetzt, von denen der außenlie­ gende Teilraum einen größeren Durchtrittsquerschnitt als der innenliegende besitzt, und die an ihrem einer Verbindungs­ stelle abgewandten Ende jeweils einen Anschluß für Reini­ gungsmittel aufweisen, wobei die Zufuhr des Reinigungsmit­ tels unmittelbar über eine Einlauföffnung in den innenlie­ genden Teilraum erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß sich der innenliegende Teilraum (3a) unmittelbar von der ersten bis zur zweiten Stangendichtung (6 bzw. 7) erstreckt, daß ein Überlauf-Ringspalt (3c) die beiden Teilräume (3a und 3b) in der Nachbarschaft der ersten Stangendichtung (6) miteinander verbindet, daß die Achse der Einlauföffnung (3e) unter einem Winkel gegen die radiale Richtung orientiert ist, und daß der Durchtritts­ querschnitt des innenliegenden Teilraumes (3a) um ein Vielfaches größer als der Querschnitt der Einlauföffnung ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchtrittsquerschnitt des innenliegenden Teil­ raumes (3a) im Bereich seiner Einlauföffnung (3e) größer als in dem nachgeordneten Bereich ausgebildet ist, und daß der Übergang zwischen den Bereichen unterschiedlichen Durchtrittsquerschnittes stetig oder unstetig ausgeformt ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die axiale Erstreckung des innenliegenden Teilrau­ mes (3a) gleich oder größer als der maximale Hub der Stange (1) ausgebildet ist.