DE4033491A1 - Bodenablassventil fuer einen behaelter - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Bodenablaßventil der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art.

In der Labor- und Verfahrenstechnik werden Reaktions­ gefäße benutzt, die zumeist aus Glas bestehen und die am Boden ein Bodenablaßventil zum Ablassen der Flüssig­ keit aufweisen. Dabei ist wichtig, daß die gesamte Flüssigkeit aus dem Reaktionsgefäß abgelassen werden kann und daß weder am Gefäßboden noch in dem Auslaß­ stutzen Flüssigkeitsreste verbleiben. Es ist bekannt, in dem Stutzen eines Glasbehälters ein Bodenablaßventil vorzusehen, das einen Stempel aufweist, welcher gegen einen am Behälterboden vorgesehenen Ventilsitz stoßen und diesen verschließen kann. Von dem Stutzen führt ein seitlicher Abgang ab. Der Stempel erstreckt sich in dem geradlinig verlaufenden Stutzen hinaus über den seit­ lichen Abgang hinweg. Es ist wichtig, den Endbereich des Stutzens abzudichten, damit bei geöffnetem Ventil die Flüssigkeit ausschließlich in den Abgang hinein abläuft und nicht in den Endbereich des Stutzens gelangt.

DE 34 31 701 beschreibt ein Glasventil, bei dem ein Stempel gegen einen Ventilsitz drücken kann. Zur Ab­ dichtung des Betätigungsmechanismus des Ventils ist eine durch axialen Druck aufweitbare Klemmvorrichtung vorgesehen, die beim Aufschrauben einer äußeren Kappe gepreßt wird und die die Aufgabe hat, ein Lecken des Ventils zu vermeiden. Diese Klemmvorrichtung bildet lediglich eine Dichtung, die nur bei der Montage gepreßt wird und anschließend in gepreßtem Zustand installiert bleibt.

DE 38 18 529 beschreibt ein Ventil, dessen Stempel durch Drehen eines Drehgriffs axial bewegbar und gegen einen Ventilsitz preßbar ist. Der Stempelkörper ist gegen das Ventilgehäuse mit einer radial aufweitbaren Klemmvorrichtung abgedichtet, die durch Drehen eines zusätzlichen Griffstücks gespannt werden kann. Dadurch wird der Stempel gegen das Ventilgehäuse zusätzlich abgedichtet. Die Klemmvorrichtung befindet sich in axialem Abstand von dem seitlichen Abgang, so daß ein Totraum gebildet wird, aus dem eingedrungene Flüssig­ keit nicht ablaufen kann.

Die bekannten Bodenablaßventile haben sämtlich den Nachteil, daß sie bei Temperaturschwankungen ihre Dichtfunktion nicht zuverlässig ausüben können. Wird das Ventil bei relativ hohen Temperaturen im Glas­ behälter geschlossen, so hat der relativ lange Stempel eine durch Wärmedehnung erhöhte Länge. Kühlt sich das Reaktionsgefäß ab, so verringert sich infolge der thermischen Schrumpfung die Stempellänge und das Ventil wird undicht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Boden­ ablaßventil der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art zu schaffen, das im Schließzustand seine Dichtfunktion zuverlässig wahrnimmt, insbesondere auch bei hohen Temperaturschwankungen.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß mit den im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmalen.

Bei dem erfindungsgemäßen Bodenablaßventil ist eine Federvorrichtung vorgesehen, die den Stempel in Rich­ tung auf den Ventilsitz spannt. Wird das Ventil durch Drehen des Drehgriffs geschlossen, so gelangt zunächst der Stempel in Anlage am Ventilsitz. Danach ist ein weiteres Drehen des Drehgriffs möglich, wobei die Federvorrichtung gespannt und der Stempel zunehmend fester gegen den Ventilsitz gedrückt wird. Selbst bei unterschiedlichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten zwischen dem Glas des Stutzens und dem Stempel des Ventils erfolgt durch die Federvorrichtung selbsttätig ein Längenausgleich, so daß sichergestellt ist, daß der Stempel gegen den Ventilsitz gedrückt gehalten wird. Damit ist die Abdichtfunktion in der Schließstellung des Ventils gewährleistet. Um den Stempel rotatorisch vom Drehgriff zu entkoppeln, ist ein Axialdruck-Dreh­ lager vorgesehen, über das die Federvorrichtung am Drehgriff oder am Stempel abgestützt ist. Die Federvor­ richtung überträgt somit keine Drehkräfte zwischen dem Drehgriff und dem Stempel, so daß sie nicht tordiert wird. Dies ist insbesondere dann wichtig, wenn die Klemmvorrichtung im Spannzustand ist. Ein axiales Verstellen des Ventilstempels ist auch bei gespannter Klemmvorrichtung möglich. Dagegen würde die Klemmvor­ richtung einer Drehung des Stempels eine erhebliche Kraft entgegensetzen. Infolge des Drehlagers wird die für die Ventilbetätigung benötigte Handkraft verringert und es wird ferner vermieden, daß Stempel und Feder­ vorrichtung Torsionskräften ausgesetzt werden.

Die Klemmvorrichtung dichtet den Kanal des Stutzens vorzugsweise unmittelbar unter dem Abgang ab. Hier befindet sich ein zylindrischer Dichtungsabschnitt, dessen ringförmige Oberkante mit Gefälle in den Abgang übergeht. Die Klemmvorrichtung hat eine solche axiale Erstreckung, daß sie sich in jeder Betriebsstellung des Stempels im Bereich der Oberkante des Dichtungsab­ schnitts befindet. Auf diese Weise wird bei allen Betriebsstellungen des Ventilstempels der Betätigungs­ teil des Ventils von der Klemmvorrichtung so abge­ dichtet, daß sich keine Flüssigkeitsreste darin ab­ setzen können.

Das erfindungsgemäße Ventil ist insbesondere für Glas­ behälter geeignet, aber auch für Behälter aus Kunst­ stoff und generell für solche Behälter, die an einem Auslaufstutzen ein angeformtes Gewinde haben.

Im folgenden wird unter Bezugnahme auf die einzige Figur der Zeichnung ein Ausführungsbeispiel der Erfin­ dung näher erläutert.

In der Zeichnung ist ein Längsschnitt des Bodenablaß­ ventils dargestellt.

Das Bodenablaßventil ist am Boden eines Glasbehälters 10 vorgesehen, bei dem es sich um ein Reaktionsgefäß handeln kann. Die Bodenöffnung 11 liegt an der tiefsten Stelle des Behälters 10 und unterhalb der Bodenöffnung 11 schließt sich der Ventilsitz 12 an, der an dem Glas­ behälter ausgebildet ist. Vom Ventilsitz 12 führt ein geradliniger Stutzen 13 nach unten, dessen Kanal 14 einen gegenüber dem Ventilsitz 12 vergrößerten Durch­ messer hat. Von dem Kanal 14 zweigt ein seitlicher Abgang 15 ab. Unterhalb dieser Abzweigung bildet der Kanal 14 einen zylindrischen Dichtungsabschnitt 16 von verringertem Querschnitt und hoher Maßhaltigkeit. Die ringförmige Oberkante 17 des Dichtungsabschnitts 16 geht mit Gefälle in den Abgang 15 über.

Das äußere Ende des Stutzens 14 weist einen Gewinde­ abschnitt 18 auf. Der gesamte Stutzen 13 einschließlich des Abgangs 15 und des Gewindeabschnitts 18 ist ein­ stückig mit dem Glasbehälter 10 gefertigt. Der Stutzen 13 bildet das Ventilgehäuse des Bodenablaßventils.

Auf das Außengewinde des Gewindeabschnitts 18 ist ein rohrförmiger Drehgriff 19 aufgeschraubt, der ein ent­ sprechendes Innengewinde aufweist. Dieser Drehgriff ist mit einem aufgeschraubten Sicherungsring 20 und einem darin befindlichen Klemmring 21 gesichert. Durch Drehen des Sicherungsringes 20 in der einen Richtung kann der Drehgriff 19 an dem Stutzen 13 so fixiert werden, daß er nicht mehr gedreht werden kann und durch Drehen des Sicherungsringes 20 in der anderen Richtung wird diese Verklemmung freigegeben, so daß der Drehgriff 19 gedreht werden kann.

Am unteren Ende ist der rohrförmige Drehgriff 19 mit einer lösbaren Kappe 22 verschlossen, die bis zum Endanschlag in ein Innengewinde 23 des Drehgriffs eingeschraubt ist und das untere Ende des Drehgriffs bildet. Diese Kappe 22 weist eine axiale Durchgangs­ öffnung 24 auf.

Im Inneren des Stutzens 13 verläuft über dessen gesamte Länge der Stempel 25, dessen oberes Ende als Ventil­ körper 26 zum abdichtenden Verschließen des Ventil­ sitzes 12 ausgebildet ist. Der Stempel 25 besteht aus einem ersten Abschnitt 25a, der in den Drehgriff 19 hineinragt, einem zweiten Abschnitt 25b, der bis zum Ventilsitz 12 reicht, und der zwischen den beiden Abschnitten angeordneten Klemmvorrichtung 26. Beide Abschnitte 25a und 25b sind hohl und in ihrem längs­ laufenden Kanal erstreckt sich eine Stange 27, die in der Nähe des Ventilsitzes 12 gegen einen Anschlag 30 des zweiten Abschnitts 25b stößt. Am rückwärtigen Ende der Stange 27 befindet sich ein Flansch 28, der gegen das Ende des Stempelabschnitts 25a drückt und der eine Eingriffsvorrichtung 29 aufweist, an der durch die Öffnung 24 der Kappe 22 hindurch ein Werkzeug angesetzt werden kann, um die Stange 27 zu drehen und die Klemm­ vorrichtung zu verstellen.

Die Klemmvorrichtung 26 weist einen hülsenförmigen Spannkörper 31 auf, durch den die Stange 27 hindurch­ geht. Der Spannkörper 31 steht über ein erstes Gewinde 32 mit einem Innengewinde 33 des hohlen Stempelab­ schnitts 25a in Eingriff und er ist ferner über ein am entgegengesetzten Ende vorgesehenes zweites Gewinde 34 fest in ein Innengewinde 35 des zweiten Stempelab­ schnitts 25b eingeschraubt. Der Spannkörper 31 befindet sich also in Längsrichtung zwischen den beiden Ab­ schnitten 25a und 25b und er ist über das zweite Gewinde 34 drehfest mit dem Stempelabschnitt 25b ver­ bunden. Das Spannen der Klemmvorrichtung 26 geschieht dadurch, daß der Stempelabschnitt 25a relativ zu der Spannvorrichtung 26 verdreht werden kann, während diese in dem Dichtungsabschnitt 16 reihend festgehalten wird. Wird der Spannkörper 31 in den Abschnitt 25a hinein­ gedreht, so wird die Klemmvorrichtung gespannt.

Die Klemmvorrichtung 26 weist zahlreiche auf dem Spann­ körper 31 angeordnete elastomere Ringe 37 auf, die aus einem Fluorelastomeren bestehen. Diese Ringe 37, die in axialer Richtung hintereinander angeordnet sind und den Spannkörper 31 umgeben, weiten sich bei axialer Zusammenpressung radial auf. Das eine Ende des Stapels von Ringen 37 ist durch einen Flansch 38 des Spann­ körpers abgestützt und gegen das andere Ende drückt ein Ring 39, der am Ende des Stempelabschnitts 25a abge­ stützt ist und der den Gewindeabschnitt 32 umgibt, ohne damit in Gewindeeingriff zu stehen.

Der zweite Stempelabschnitt 25b besteht aus Polytetra­ fluoräthylen. Von seinem rückwärtigen Ende erstreckt sich eine dem Abschnitt 25b einstückig angeformte Haut 40 über den Spannkörper 31 und die elastischen Ringe 37 sowie ferner über die gesamte Länge des unteren Stempelabschnitts 25a. Diese Haut 40 aus PTFE ist chemisch weitestgehend resistent, elastisch, tempe­ raturbeständig und sie hat eine hohe Gleitfähigkeit.

Das rückwärtige Ende des Stempels 25 ist in dem Dreh­ griff 19 durch eine Stempelauflage 41 fixiert, die einen Anschlag für einen sphärischen Kopf 42 am Ende des Abschnitts 25a bildet. Infolge des sphärischen Kopfes 42 kann sich der Stempel 25 etwaigen Fehlaus­ richtungen des Stutzens 13 selbsttätig anpassen.

Im Inneren der Kappe 22 befindet sich ein Axialdruck- Drehlager 45, das im vorliegenden Fall als Wälzlager (Kugellager) ausgebildet ist und an dem über einen Zentrierring 43 die Federvorrichtung 44 abgestützt ist. Die Federvorrichtung besteht im vorliegenden Fall aus einer Schraubenfeder. Es können aber auch andere Federn, z. B. Tellerfedern, Gasdruckfedern u. dgl. ver­ wendet werden. Die Federvorrichtung 44 drückt gegen den Flansch 28 der Stange 27. Dieser Flansch 28 dient gleichzeitig als Zentrierring für die Federvorrichtung 44 und als Anschlag für das Ende des Stempelabschnitts 25a. Die Stange 27 weist in der Nähe ihres rückwärtigen Endes einen nach entgegengesetzten Seiten abstehenden querverlaufenden Stift 47 auf, der in Längsschlitze 48 am Ende des Stempelabschnitts 25a hineinragt und diesen Stempelabschnitt rotatorisch mit der Stange 27 koppelt.

Die Kappe 22 ist auf dem Drehgriff 19 gegen Verdrehung gesichert, beispielsweise mit einem Splint 46.

Das Bodenablaßventil arbeitet wie folgt: Der Stempel 25 mit der integrierten Klemmvorrichtung 26 und der Stange 27 bildet zusammen mit dem Drehgriff 19 eine Einheit, die von unten her gegen den Stutzen 13 des Glasbehäl­ ters gesetzt wird, wobei der Stempel 25 in das Innere des Stutzens eindringt. Dabei wird der Drehgriff über den Gewindeabschnitt 18 des Stutzens 13 geschoben und anschließend gedreht. Wenn die Klemmvorrichtung 26 sich voll im Dichtungsabschnitt 16 befindet, kann mit einem Werkzeug, z. B. einem Schraubendreher, durch die Öffnung 24 und die Federvorrichtung 44 hindurch die Eingriffs­ vorrichtung 29 erreicht und die Stange 27 gedreht werden, wodurch die Klemmvorrichtung 26 aufgeweitet wird, so daß sie sich eng und abdichtend gegen den Dichtungsabschnitt 16 legt. Dann wird das Aufschrauben des Drehgriffs 19 auf den Gewindeabschnitt 18 fort­ gesetzt, bis das obere Ende des Stempels 25 gegen den Ventilsitz 12 stößt. Nun wird der Drehgriff 19 noch weiter auf den Gewindeabschnitt 18 aufgeschraubt, wobei die Federvorrichtung 44 zusammengedrückt wird. Die Drehbewegung des Drehgriffs 19 wird infolge des Dreh­ lagers 45 nicht auf den Stempel 25 übertragen, so daß der Stempel sich beim Spannen nicht dreht. Auch die Federvorrichtung 44 dreht sich nicht mit dem Drehgriff mit. Nachdem die Federvorrichtung 44 gespannt ist, kann der Drehgriff durch Feststellen des Sicherungsringes 20 am Stutzen 13 fixiert werden.

Der Stempelabschnitt 25a wird durch die gegen den Anschlag 30 drückende Stange 27 von der Federvorrich­ tung 44 elastisch gegen den Ventilsitz 12 gedrückt. Etwaige Längenänderungen des Stempels haben keine Undichtigkeiten oder übermäßige Materialbeanspruchungen zur Folge, da diese Längenänderungen durch die Feder­ vorrichtung ausgeglichen werden.

Zum Öffnen des Ventils wird der Drehgriff 19 auf dem Gewindeabschnitt 18 zurückgeschraubt, wodurch zunächst die Federvorrichtung 44 entspannt und danach der Stempel 25 durch die Stempelauflage 41 zurückgezogen wird. Damit entfernt sich der Stempel vom Ventilsitz und Flüssigkeit kann durch die Öffnung 11 in den Stutzen 13 hinein ablaufen. An der Oberkante 17 des Dichtungsabschnitts 16 erfolgt durch die Klemmvorrich­ tung 26 eine Abdichtung. Da die Oberkante 17 zum Abgang 15 hin Gefälle hat, fließt sämtliche Flüssigkeit in den Abgang 15 hinein. Es bilden sich daher keine Flüssig­ keitsnester.

Claims (9)

1. Bodenablaßventil für einen Behälter, insbesondere einen Glasbehälter (10), der am Boden einen rohrförmigen Stutzen (13) mit seitlichem Abgang (15) und auf dem Stutzen (13) einen Gewinde­ abschnitt (18) aufweist, mit einem auf den Gewindeabschnitt (18) aufschraubbaren Drehgriff (19), der einen sich durch den Stutzen hindurch bis zu einem am Behälterboden vorgesehenen Ventil­ sitz (12) erstreckenden Stempel (25) abstützt, und einer am Stempel (25) vorgesehenen Klemmvorrich­ tung (26), die radial aufweitbar ist und unterhalb des seitlichen Abgangs (15) den Spalt zwischen dem Stempel (25) und dem Stutzen (13) abdichten kann, dadurch gekennzeichnet, daß eine an dem Drehgriff (19) abgestützte Feder­ vorrichtung (44) den Stempel (25) in Richtung auf den Ventilsitz (12) spannt und daß die Feder­ vorrichtung (44) an dem Drehgriff (19) oder am Stempel (25) über ein Axialdruck-Drehlager (45) angreift.

2. Bodenablaßventil nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Axialdruck-Drehlager (45) ein Wälzlager ist.

3. Bodenablaßventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kanal (14) des Stutzens (13) unmittelbar unterhalb des Abgangs (15) einen verengten zylindrischen Dichtungsabschnitt (16) aufweist, dessen ringförmige Oberkante (17) mit Gefälle in den Abgang (15) übergeht, und daß die Klemmvorrichtung (26) eine solche axiale Er­ streckung hat, daß sie sich in jeder Betriebs­ stellung des Stempels (25) im Bereich der Ober­ kante (17) des Dichtungsabschnitts (16) befindet.

4. Bodenablaßventil nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Betätigungs­ vorrichtung für die Klemmvorrichtung (26) einen Spannkörper (31) aufweist, der mit einem dem Ventilsitz (12) abgewandten ersten Abschnitt (25a) des Stempels (25) über ein erstes Gewinde (32) in Eingriff steht, und daß die Klemmvorrichtung (26) zwischen einem Flansch (38) des Spannkörpers (31) und dem ersten Abschnitt (25a) des Stempels axial komprimierbar ist.

5. Bodenablaßventil nach Anspruch 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Spannkörper (31) über ein zweites Gewinde (34) mit einem dem Ventilsitz (12) zugewandten zweiten Abschnitt (25b) des Stempels (25) verbunden ist.

6. Bodenablaßventil nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehgriff (19) am Ende durch eine lösbare Kappe (22) verschlossen ist, die das Axialdruck-Drehlager (45) enthält.

7. Bodenablaßventil nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß eine Stange (27) zum Betätigen der Spannvorrichtung (26) durch eine Öffnung (24) des Drehgriffs (19), das Drehlager (45) und die Federvorrichtung (44) hindurch mit einem Werkzeug zum Drehen zugänglich ist.

8. Bodenablaßventil nach einem der Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet, daß der Stempel (25) in einem längslaufenden Kanal eine von der Feder­ vorrichtung (44) in Richtung auf den Ventilsitz (12) gespannte Stange (27) enthält, deren Ende gegen einen Anschlag (30) in einem dem Ventilsitz (12) zugewandten Abschnitt (25b) des Stempels (25) drückt.

9. Bodenablaßventil nach Anspruch 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Stange durch den hülsenförmigen Spannkörper (31) hindurchragt und mit dem ersten Abschnitt (25a) des Stempels (25) drehfest ge­ koppelt ist.