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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein verbessertes Ventil mit Verschlusskörper mit
Dichtungsmittel aus Elastomer, das insbesondere für die Agro- und
Lebensmittelindustrie und die gesundheitstechnische bzw. sanitäre Industrie
vorgesehen ist.
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Die
für die
vorstehenden Industriegebiete vorgesehenen Ventile müssen derart
entworfen sein, dass jegliche Gefahr einer Verschmutzung der von diesen
Ventilen beförderten
Flüssigkeit
durch Bakterien, die zum Wachstum im Inneren dieser Ventile fähig sind,
vermieden wird.
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Bekannt
sind Verschlusskörper-Ventile,
die einen Verschlusskörper
in Form eines beweglichen Kolbens in einem zylinderförmigen Sitz
aufweisen, wobei dieser Verschlusskörper aus einem Stück mit einer
Steuerstange ist, die sich in die Achse des zylinderförmigen Sitzes
erstreckt, wobei der äußere Umfang
des Verschlusskörpers
ein Dichtungsmittel aus Elastomer trägt, das die Dichtigkeit zwischen
diesem Verschlusskörper
und dem zylinderförmigen
Sitz verwirklicht.
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Bei
diesem Ventil-Typ wird das wulstförmige Dichtungsmittel aus Elastomer
zahlreich bzw. mit kraftvollen Mitteln in einer Vertiefung mit trapezförmigen Querschnitt
bzw. Abschnitt angebracht, die in dem Verschlusskörper verwirklicht
ist. Diese Anordnung weist zahlreiche Nachteile auf.
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Unter
diesen Nachteilen ist der wichtigste, dass die Gefahr besteht, dass
das durch das Ventil beförderte
Produkt sich zwischen die Vertiefung und das Dichtungsmittel lagert,
was das Wachstum von Bakterien begünstigen kann.
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Außerdem besteht
ebenso die Gefahr, dass ein derartiges Wachstum von Bakterien hinter
dem Dichtungsmittel im Falle einer (mechanischen, chemischen, thermischen
oder andersartigen) Beschädigung
des Letzteren stattfindet.
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Die
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines
Ventils mit Verschlusskörper, das
nicht die vorstehenden Nachteil aufweist und darüber hinaus andere Vorteile
bereitstellt.
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Die
Erfindung strebt daher ein Ventil mit Verschlusskörper an,
enthaltend einen Verschlusskörper in
Form eines beweglichen Kolbens in einem zylinderförmigen Sitz,
wobei dieser Verschlusskörper
aus einem Stück
mit einer Steuerstange ist, die sich in die Achse des zylinderförmigen Sitzes
erstreckt, wobei der äußere Umfang
des Verschlusskörpers
ein wulstförmiges
Dichtungsmittel aus Elastomer trägt,
das die Dichtigkeit zwischen diesem Verschlusskörper und dem zylinderförmigen Sitz
verwirklicht.
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Erfindungsgemäß ist dieses
Ventil dadurch gekennzeichnet, dass der Verschlusskörper umfasst, zwei
Verschlusskörperelemente,
die durch Pressmittel axial aneinander befestigt sind, wobei jedes
dieser zwei Elemente eine ringförmige
Vertiefung mit einem Abschnitt bzw. Querschnitt enthält, der
im Wesentlichen in Form eines Kreisbogens ist, der gegen die Vertiefung
offen ist, die von dem anderen Element getragen wird, wobei das
wulstförmige
Dichtungsmittel aus Elastomer zwischen den zwei ringförmigen Vertiefungen
gelagert ist und zwischen diese durch die Pressmittel gepresst ist.
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Das
wulstförmige
Dichtungsmittel, das zwischen den zwei ringförmigen Vertiefungen angeordnet
ist, verformt sich bei der Annäherung
der zwei Verschlusskörper-Elemente
und nimmt beim Zusammendrücken
eine Form, die komplementär
zu der Form dieser Vertiefungen ist, an.
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Auf
diese Weise füllt
das wulstförmige
Dichtungsmittel bei der Pressung der zwei Verschlusskörper-Elemente
die zwei gegenüberstehenden
Vertiefungen vollständig
an. Das Dichtungsmittel kann sich außerdem in radialer Weise zum
Inneren und zum Äußeren in
Bezug auf diese Vertiefungen hin verformen.
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Die
Gefahr eines Eindringens des beförderten
Produkts zwischen das Dichtungsmittel und den Verschlusskörper wird
eliminiert.
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Aufgrund
dieser Tatsache wird dadurch, dass kein leerer Raum zwischen den
jeweiligen Oberflächen
des wulstförmigen
Dichtungsmittels und der ringförmigen
Vertiefungen belassen wird, wobei auf diese Weise eine perfekte
Dichtigkeit zwischen diesem Dichtungsmittel und den Vertiefungen
vermittelt wird, jegliche Gefahr eines Wachstums von Bakterien vermieden;
weiterhin ist die zwischen dem Verschlusskörper und dem Sitz erhaltene
Dichtigkeit verbessert.
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Gemäß einer
vorteilhaften Ausführungsform der
Erfindung ist nach Einbau des Dichtungsmittels und Pressung der
zwei Verschlusskörperelemente eines
gegen das andere zwischen den zwei Oberflächen im Hinblick auf die zwei
Verschlusskörperelemente
bzw. gegenüber
den zwei Verschlusskörperelementen,
ein Raum vorhanden, in dem sich das Dichtungsmittel verformen kann.
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Vorzugsweise
sind die zwei Verschlusskörperelemente
durch eine Gewindestange axial aneinander befestigt, die von einem
der Elemente getragen wird, die in ein Innengewinde geschraubt ist,
das in dem anderen Element verwirklicht ist.
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Ebenso
sind vorzugsweise die zwei Verschlusskörperelemente ausreichend gegeneinander gepresst,
sodass sich das Dichtungsmittel verformt, um zu dem leeren Raum
und zu der Außenseite
der Peripherie der zwei Verschlusskörperelemente hervorzuspringen,
um sich in dichter Weise gegen den zylinderförmigen Sitz ansetzen zu können.
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Gemäß einer
vorteilhaften Ausführungsform der
Erfindung weisen die Verbindungsränder zwischen jeder ringförmigen Vertiefung
und der Oberfläche,
benachbart zu dem Verschlusskörperelement, eine
im Wesentlichen runde bzw. abgerundete Form auf.
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Auf
diese Weise wird ein Zusammendrücken des
Dichtungsmittels während
der Pressung der zwei Verschlusskörper-Elemente bei seiner Verformung erfolgen,
wobei eine perfekte Dichtigkeit nicht nur bei jeder der Vertiefungen,
sondern ebenso bei den Verbindungsrändern zwischen jeder ringförmigen Vertiefung
und der benachbarten Oberfläche
des entsprechenden Verschlusskörper-Elements
sichergestellt wird.
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Auf
diese Weise kann man aufgrund der Pressung den Auflagerdruck des
Dichtungsmittels gegen den zylinderförmigen Sitz steuern, um optimale
Bedingungen an Dichtigkeit, an Reibung des Dichtungsmittels auf
dem Sitz, an einfacher Handhabbarkeit und verringerter Abnutzung
des Dichtungsmittels zu verwirklichen.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform der
Erfindung trägt
das Verschlusskörperelement, das
demjenigen gegenüberliegt,
das die Steuerstange trägt,
eine hohle Stange, deren Inneres durch mindestens eine Öffnung mit
dem leeren Raum in Verbindung steht, der zwischen den zwei Oberflächen im Hinblick
auf die zwei Verschlusskörperelemente,
angeordnet ist.
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Auf
diese Weise kann im Falle einer Beschädigung des Dichtungsmittels
oder einer Undichtigkeit das von dem Ventil beförderte Produkt in den zwischen
den zwei Verschlusskörper-Elementen
enthaltenen Raum, anschließend
in das Innere der hohlen Stange, eindringen und derart ins Äußere entleert werden.
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Im
Falle einer Undichtigkeit besteht auf diese Weise keine Gefahr,
dass ein Wachstum von Bakterien hinter dem Dichtungsmittel erfolgt.
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Andere
Besonderheiten und Vorteile der Erfindung werden noch aus der folgenden
Beschreibung klar werden.
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In
den beigefügten,
als nicht-begrenzende Beispiele bereitgestellten Zeichnungen, worin:
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1 eine
Axialschnittansicht eines erfindungsgemäßen Ventils mit Verschlusskörper ist;
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2 eine
Schnittansicht in vergrößertem Maßstab des
Verschlusskörpers
vor Pressung des wulstförmigen
Dichtungsmittels ist;
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3 eine
zu 2 analoge Ansicht ist, nach Pressung des wulstförmigen Dichtungsmittels;
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4 eine
zu 1 analoge Ansicht ist, welche ein Ventil mit doppeltem
Verschlusskörper zeigt,
wobei einer dieser Verschlusskörper
erfindungsgemäß ausgebildet
ist;
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5 eine
zu 4 analoge Ansicht ist, welche ein Ventil mit doppeltem
Verschlusskörper zeigt,
das aus drei Verschlusskörper-Elementen
gebildet ist, wobei die zwei Verschlusskörper erfindungsgemäß ausgebildet
sind;
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6 eine
vergrößerte, teilweise
Ansicht eines Details von 2 ist, die
eine andere Ausführungsform
der Erfindung zeigt, wobei das Dichtungsmittel aus Klarheitsgründen in
der Figur nicht dargestellt ist;
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7 eine
zu 6 ähnliche
Ansicht ist, wobei das Dichtungsmittel durch die zwei Verschlusskörper-Elemente
gepresst ist.
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Bei
der Ausführung
von 1 weist das Ventil mit Verschlusskörper einen
Verschlusskörper 1 in Form
eines beweglichen Kolbens in einem zylinderförmigen Sitz 2 auf.
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Dieser
Verschlusskörper 1 ist
aus einem Stück
mit der Steuerstange 3, die sich in die Achse X-X' des zylinderförmigen Sitzes 2 erstreckt.
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Diese
Stange 3 wird durch eine Betätigungseinrichtung 4 betätigt.
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Der äußere Umfang
des Verschlusskörpers 1 trägt ein wulstförmiges Dichtungsmittel 5 aus
Elastomer, das die Dichtigkeit zwischen diesem Verschlusskörper 1 und
dem zylinderförmigen
Sitz 2 verwirklicht.
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Erfindungsgemäß umfasst
der Verschlusskörper 1 zwei
Verschlusskörperelemente 6, 7,
die durch Pressmittel axial aneinander befestigt sind.
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Jedes
dieser zwei Elemente 6, 7 enthält (siehe 2, 3)
eine ringförmige
Vertiefung 8, 9 mit einem Abschnitt bzw. Querschnitt
in Form eines Kreisbogens, der gegen die Vertiefung 8, 9 offen
ist, die von dem anderen Element getragen wird.
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Das
wulstförmige
Dichtungsmittel 5 aus Elastomer ist zwischen den zwei ringförmigen Vertiefungen 8, 9 gelagert
und zwischen diese durch die Pressmittel gepresst.
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Der
Durchmesser des wulstförmigen
Dichtungsmittel 5 wird in Abhängigkeit von den Abmessungen
der zwei ringförmigen
Vertiefungen 8, 9 gewählt, damit das wulstförmige Dichtungsmittel 5 nach Pressung
der zwei Verschlusskörper-Elemente 6, 7 vollständig das
zwischen diesen zwei ringförmigen Vertiefungen 8, 9 enthaltene
Volumen ausfüllt.
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Aus 3 ist
ersichtlich, dass nach Anbringung des Dichtungsmittels 5 und
Pressung der zwei Verschlusskörper-Elemente 6, 7 eines
gegen das andere zwischen den zwei Oberflächen 6a, 7a im Hinblick
auf die zwei Verschlusskörperelemente 6, 7 ein Raum 10 vorhanden
ist, in den sich das wulstförmige Dichtungsmittel 5 verformen
kann.
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In
dem gezeigten Beispiel sind die zwei Verschlusskörperelemente 6, 7 durch
eine Gewindestange 11 axial aneinander befestigt, die von
dem Element 7 getragen wird, die in ein Innengewinde 12 geschraubt
ist, das in dem anderen Element 6 verwirklicht ist.
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In
der in 3 dargestellten Stellung sind die zwei Verschlusskörperelemente 6, 7 ausreichend
gegeneinander gepresst, sodass sich das wulstförmige Dichtungsmittel 5 verformt,
um zu dem leeren Raum 10 und zu der Außenseite der Peripherie 6b, 7b der zwei
Verschlusskörperelemente 6, 7 hervorzuspringen,
um sich in dichter Weise gegen den zylinderförmigen Sitz 2 ansetzen
zu können.
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Aus 1 ist
ebenso ersichtlich, dass das Verschlusskörperelement 7, das
demjenigen gegenüberliegt,
das die Steuerstange 3 trägt, eine hohle Stange 13 trägt. Das
Innere dieser Stange 13 steht durch die Öffnungen 14 mit
dem leeren Raum 10 in Verbindung, der zwischen den zwei
Oberflächen 6a, 7a im
Hinblick auf die zwei Verschlusskörperelemente 6, 7 angeordnet
ist.
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In
der in 4 dargestellten Ausführungsform enthält das Ventil
zwei Verschlusskörper 15, 16. Der
Verschlusskörper 15 ist
von klassischer Bauart. Er enthält
ein Dichtungsmittel 17, das in Verschluss-Stellung auf
den Rand des zylinderförmigen Sitzes 18 auflagert.
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Der
andere Verschlusskörper 16 umfasst zwei
Elemente 19, 20 zwischen denen mit Pressung ein
Dichtungsmittel 21 montiert ist. Der Verschlusskörper 16 weist
eine Struktur auf, die zu der konform ist, die in den 1 bis 3 dargestellt
ist.
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Die
Steuerstange 22 des Verschlusskörpers 16 mit zwei
Elementen 19, 20 ist auf eine verschiebbare Weise
in der Steuerstange 23 des Verschlusskörpers 15 montiert.
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Bei
der in 5 dargestellten Ausführungsform ist das zweite Verschlusskörperelement 24 ein Zwischenelement,
das durch axiale Verschraubung mit dem ersten Verschlusskörperelement 6 verbunden
ist. Dieses Zwischenelement 24 ist durch axiale Verschraubung
mit einem dritten Verschlusskörperelement 7 verbunden,
das eine ringförmige
Vertiefung aufweist, die zu der Vertiefung offen ist, die von dem Zwischenelement 24 getragen
wird.
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Ein
wulstförmiges
Dichtungsmittel 25 aus Elastomer ist zwischen den zwei
obigen bzw. vorstehenden Vertiefungen gelagert und zwischen diese
infolge der axialen Verschraubung des Zwischenelements 24 in
Bezug auf das dritte Element 7 gepresst.
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In
diesem Beispiel trägt
das dritte Element 7 eine hohle Stange 13, deren
Inneres in Verbindung mit dem leeren Raum 10 steht, der
zwischen den zwei Oberflächen
in Bezug auf Zwischenelement 24 und das dritte Element 7 bzw.
gegenüber
dem Zwischenelement 24 und dem dritten Element 7 angeordnet
ist.
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Ebenso
weist das Zwischenelement 24 Öffnungen auf, die mit dem leeren
Raum in Verbindung stehen, der zwischen diesem Zwischenelement 24 und
dem ersten Verschlusskörper-Element 6 enthalten
ist.
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In
der Ausführungsform
von 6 und 7 weist jeder der Verbindungsränder 81, 82, 91, 92 zwischen
jeder ringförmigen
Vertiefung 8, 9 und der Oberfläche 6a, 7a,
die zu dem entsprechenden Verschlusskörperelement 6, 7 benachbart
ist, eine im Wesentlichen runde bzw. abgerundete Form auf.
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Wie
in 7 dargestellt, passt sich in der zusammengedrückten Stellung
des wulstförmigen Dichtungsmittels 5 nach
Pressung der zwei Verschlusskörper-Elemente 6,7 das
wulstförmige
Dichtungsmittel 5 in perfekter Weise den Formen der ringförmigen Vertiefungen 8, 9 und
der benachbarten Oberflächen 6a, 7a auf
einer radialen Entfernung an, die deutlich größer als die radiale Abmessung
der ringförmigen
Vertiefungen 8, 9 ist, was eine ausgezeichnete
Dichtigkeit garantiert.
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Die
Hauptvorteile der Ventile mit Verschlusskörper 1, die beschrieben
wurden, sind wie folgt:
- 1. Der erste Vorteil
ist die Tatsache, dass bei einer Verwendung das durch das Ventil
beförderte
Produkt sich nicht zwischen den Verschlusskörper und das Dichtungsmittel
lagern kann, da kein Platz vorhanden ist, wobei folglich keine Gefahr einer
bakteriellen Infektion mehr besteht. Dieser Vorteil folgt aus der
Tatsache, dass das Dichtungsmittel zwischen die Vertiefungen der
zwei Verschlusskörper-Elemente
gepresst ist, wobei diese Vertiefungen vollständig angefüllt werden.
- 2. Der zweite Vorteil beruht auf der Tatsache, dass der zentrale
Bereich der Halb-Vertiefungen
nicht verschlossen ist und zum Äußeren des
Ventils durch die Schräge
eines speziell angeordneten Kanals mündet: Wenn in Folge eines Überdrucks das
beförderte
Produkt durch die Dichtigkeitsbarriere durchgeht, die durch das
wulstförmige
Dichtungsmittel und die zwei Halb-Vertiefungen gebildet ist, so
würde auf
diese Weise das Produkt sofort ins Äußere entleert und folglich
könnte
kein bakterielles Wachstum hinter dem Dichtungsmittel erfolgen.
Dies ist bei Ventilen nicht der Fall, die derzeit über diese
Neuerung nicht verfügen.
- 3. Der dritte Vorteil beruht auf der Tatsache, dass das Dichtungsmittel,
wenn die Pressung der Halb-Vertiefungen einmal erfolgt ist, nicht
in seiner Vertiefung "eingeschlossen" ist, und durch sein
visko-elastisches Verhalten sich bei Handhabung des Verschlusses
des Ventils leicht zum Inneren des Verschlusskörpers hin verschieben kann,
wobei auf diese Weise die Reibung zwischen dem Dichtungsmittel und
dem Körper
des Ventils verringert wird. Als günstige Folgen ergeben sich
ein verringerter Handhabungsaufwand und eine größere Lebensdauer der Dichtigkeit.
- 4. Der vierte Vorteil folgt aus dem Dritten. Tatsächlich sind
die Ventile in der Agro- und Lebensmittelindustrie und der gesundheitstechnischen
Industrie gewöhnlich
zwischen 1 °C
und 150 °C
in Betrieb. Die für
die wulstförmigen
Dichtungsmittel verwendeten Materialien weisen Ausdehnungskoeffizienten
auf, die denen von metallischen Materialien von Körpern und Verschlusskörpern der Ventile
stark überlegen
sind. Ohne eine Möglichkeit
zur Ausdehnung zum Zentrum des Verschlusskörpers, die durch diese Neuerung
geboten wird, wird die Handhabung des Ventils schwierig, bei erhöhter Temperatur
sogar unmöglich:
das wulstförmige
Dichtungsmittel wird bei seiner Ausdehnung in eine geschlossene
Vertiefung eine Keilwirkung aufweisen und das Ventil blockieren. Wenn
das Ventil überdies
mehrere Male bei einer erhöhten
Temperatur gehandhabt worden ist, so wird die vorzeitige Abnutzung
des reibenden Bereichs des wulstförmigen Dichtungsmittels zu
einer Undichtigkeit des Ventils bei niedriger Temperatur auf Grund
mangelnder Kompression des wulstförmigen Dichtungsmittels führen. Die
beschriebene Neuerung stellt unter Vermeidung der vorstehend beschriebenen
Keilwirkung eine regelmäßige und
konstante Funktionsweise über
einen Temperaturbereich von 1 °C
bis 150 °C
sicher.
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Klar
ist, dass die Erfindung nicht auf das gerade beschriebene Beispiel
beschränkt
ist, und dass ohne den Schutzbereich der Erfindung zu verlassen zahlreiche
Modifikationen an diesem vorgenommen werden können.