DE60132216T2

DE60132216T2 - Axialventil

Info

Publication number: DE60132216T2
Application number: DE60132216T
Authority: DE
Inventors: Loyd C. Byron SINDEL; Walter L. Moraga CONNOLLY; Luther Thomas Mountain View HOOBYAR
Original assignee: Aseptic Controls Investment Co
Current assignee: Aseptic Controls Investment Co
Priority date: 2000-08-17
Filing date: 2001-08-16
Publication date: 2008-12-18
Anticipated expiration: 2021-08-17
Also published as: US6416038B1; WO2002014720A1; EP1313972B1; CA2423416C; ES2300351T3; AU2001283423A1; EP1313972A1; ATE382813T1; CA2423416A1; EP1313972A4; DE60132216D1

Description

Die Erfindung betrifft eine Inlineprozessventilanordnung.
Inlineprozessventilanordnungen gibt es bereits. Gegen solche Inlineprozessventile bestehen insofern Einwände als sie aufgrund von eingeschlossenem Material häufig Quellen von Verunreinigungen sind. Sie sind schwierig zusammenzubauen, auseinanderzubauen und zu reinigen. Solche Ventile verwenden eine Flachplattenmembran, welche auf ein Wehr hinabdrückt, um das Strömen in der Mitte des Körpers des Ventils zu unterbrechen. Bei einem solchen Ventil hat es sich als schwierig erwiesen, beständige Dichtungen zu erhalten. Es besteht daher eine Notwendigkeit für ein neues und verbessertes Inlineprozessventil und dessen Anordnung.
DE-A-4024726 offenbart ein wehr-freies Membranventil zum Steuern eines Flüssigkeitsstroms. Das Ventil umfasst ein Gehäuse mit koaxialen Einlass- und Auslassöffnungen an der entgegengesetzten Seite einer konischen Kammer. Eine flache elastomere Membran ist darin gehalten, welche zusammen mit einem Betätigungsmechanismus, der in der Lage ist, die Membran zu dehnen, um eine Dichtungsfläche zu bilden, einen Flüssigkeitsfluss zwischen einer Einlass- und einer Auslassöffnung blockiert.
US 2963266 beschreibt ein Membranventil, welches für die Steuerung des Flüssigkeitsflusses verwendet wird und einen zylindrischen Ventilkörper umfasst, der einen Durchlass definiert, welcher eine konische Kammer schneidet. Eine Membran wird durch einen Betätigungsmechanismus bewegt, um ihn in Kontakt mit der in der konischen Kammer definierten Auflagefläche zu bringen.
Allgemein ist es ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Inlineprozessventil vorzusehen, bei welchem gute, beständige Dichtungen erzielt werden können, die normalen Betriebsdrücken strömender Flüssigkeiten widerstehen.
Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, ein Ventil der oben beschriebenen Art vorzusehen, bei welchem kein eingeschlossenes Material vorliegt.
Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, ein Ventil der oben beschriebenen Art vorzusehen, bei welchem ein gerader Durchfluss durch das Inlineventil vorliegt.
Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, ein Ventil der oben beschriebenen Art vorzusehen, welches leicht zu reinigen ist.
Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, ein Ventil der oben beschriebenen Art vorzusehen, welches leicht montiert und demontiert werden kann.
Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, ein Ventil der oben beschriebenen Art vorzusehen, welches leicht zu warten ist.
Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, ein Ventil der oben beschriebenen Art vorzusehen, welches kostengünstig hergestellt werden kann.
Eine Inlineprozessventilanordnung gemäß der Erfindung ist in Anspruch 1 beschrieben. Bevorzugte Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.
Zusätzliche Ziele und Merkmale der Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung deutlich, in welcher die bevorzugten Ausführungsformen zusammen mit den beiliegenden Zeichnungen detailliert vorgestellt werden.
1 ist eine Seitenrissansicht einer die vorliegende Erfindung integrierenden Inlineprozessventilanordnung, wobei bestimmte Teile weggebrochen sind.
2 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht entlang der Linie 2-2 aus 1.
3 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht des in 1 gezeigten Ventilkörpers.
4 ist eine Darstellung, welche ein Lippendetail des in 2 gezeigten Ventilkörpers zeigt.
5 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie 5-5 in 3.
6 ist eine isometrische Winkelansicht des Ventilkörpers in 3, wobei einige Teile weggebrochen sind.
Allgemein umfasst die Inlineprozessventilanordnung der vorliegenden Erfindung einen Ventilkörper aus festem Material mit einer Durchbohrung, welche kreisförmig im Querschnitt ist und einen Strömungsdurchlass bildet, der sich entlang einer Längsachse erstreckt. Die Durchbohrung weist eine untere bogenförmige Fläche auf. Eine konusförmige Aussparung ist in dem Körper geformt und umfasst eine vertikale Mittelachse, welche orthogonal zu der Längsachse verläuft. Die konusförmige Aussparung öffnet sich in den Strömungsdurchlass und umfasst eine halbkugelförmig gerundete Nase, welche im Allgemeinen mit der unteren Fläche des Strömungsdurchlasses übereinstimmt. Eine ringförmige Schulter ist in dem Körper gebildet und umfasst neben dem Strömungsdurchlass eine geneigte Lippe, die die konusförmige Aussparung umgibt. Eine konusförmige Membran aus flexiblem Material ist in der konusförmigen Aussparung angeordnet und zwischen einer Offenstellung und einer Geschlossenstellung bezüglich des Strömungsdurchlasses beweglich. Die konusförmige Membran bildet in einer Geschlossenstellung eine Dichtung mit der Lippe und eine kontinuierliche Dichtung über die konische Fläche der Membran. Die konusförmige Membran umfasst einen Außenrand. Eine Klemme ist vorgesehen, um den Außenrand der Membran an die Schulter des Körpers zu klemmen, um eine flüssigkeitsdichte Dichtung zu bilden. Ein Betätigungsmittel ist an der Membran befestig, um die Membran zwischen der Offenstellung und der Geschlossenstellung hin und her zu bewegen.
Genauer umfasst die Inlineprozessventilanordnung 11 der vorliegenden Erfindung einen Ventilkörper 12, welcher aus einem geeigneten Material gebildet ist, welches für aseptische Verfahren verwendet werden kann. Ein als besonders zufriedenstellend erkanntes Material ist rostfreies 316L, welches ein rostfreier Schmiedestahl ist, der zum Schweißen geeignet ist. Bei der vorliegenden Erfindung, bei der ein integraler Körper vorgesehen ist, bei welchem kein Schweißen erforderlich ist, muss nicht notwendigerweise schweißbares Material verwendet werden. Für spezielle Adaptierungen der Ventilanordnung 11 können zusätzliche Öffnungen erwünscht sein und diese können durch Schweißen hinzugefügt werden. In solchen Fällen sollte 316L für den Ventilkörper 12 verwendet werden. Der Ventilkörper 12 der vorliegenden Erfindung ist aus einem bearbeiteten Stabstahl gebildet, welcher eine Außenfläche aufweist, die im Allgemeinen zylindrisch ist. Der Ventilkörper 12 ist mit einer durchgängigen Bohrung 13 versehen, welche im Querschnitt kreisförmig und frei von Unterbrechungen ist und einen Strömungsdurchlass bildet, der sich entlang einer Längsachse 14 durch den Ventilkörper 12 erstreckt. Die Durchbohrung 13 weist eine untere bogenförmige Fläche 16 auf, welche verwendet wird, um eine Dichtung zu bilden, wie nachfolgend beschrieben wird.
Eine konusförmige Aussparung oder ein Loch 17 (siehe 3) ist in dem Körper 12 gebildet und erstreckt sich in den Körper hinein zu der unteren bogenförmigen Fläche 16 entlang einer zentralen vertikalen Achse 14. Die konusförmige Aussparung 17 öffnet sich in den durch die Durchbohrung 13 vorgesehenen Strömungsdurchlass und endet in einer halbkugelförmig gerundeten Nase oder Spitze 19, welche mit der unteren bogenförmigen Fläche 16 des durch die Durchbohrung 13 gebildeten Strömungsdurchlasses übereinstimmt. Um sicherzustellen, dass keine Beschädigung der Durchbohrung vorliegt, wird die Nase oder halbkreisförmige Spitze 19 der konusförmigen Aussparung 17 um 0,002'' nach oben verlagert. Dies vermeidet jeglichen Abrieb der Durchbohrung während der Bearbeitung der konusförmigen Aussparung 17 an dem Ventilkörper 12. Die Durchbohrung 13 erstreckt sich durch die konusförmige Aussparung 17 und bildet oval geformte Öffnungen 21 und 22 an entgegengesetzten Seiten der konischen oder konusförmigen Aussparung (siehe 6).
Der Ventilkörper 12 ist mit Verlängerungen 23 mit einem verringerten Durchmesser an entgegengesetzten Enden versehen, durch welche sich die Durchbohrungen 13 erstrecken. Muffen 24 vom konventionellen Typ sind an den äußeren Enden der Verlängerungen 23 vorgesehen und sind dafür ausgelegt, durch ein konventionelles Mittel mit konventionellen Klemmen (nicht gezeigt) an Rohre geklemmt zu werden.
Der Ventilkörper 12 ist mit einer ringförmigen Dichtungsfläche in der Form einer ringförmigen Hauptschulter 26 (siehe 3) gebildet, welche eine sich nach innen erstreckende Lippe 27 umfasst, die direkt neben der konusförmigen Aussparung 17 liegt und von welcher sich die konusförmige Aussparung nach unten erstreckt. Eine detaillierte Ansicht der Schulter 26 und der Lippe 27 ist in 4 gezeigt. Wie dort gezeigt, erstreckt sich die Schulter 26 in einem geeigneten Winkel wie beispielsweise 25° zur Horizontalen, während sich die Lippe 27 in einem Winkel von 15° zu der Horizontalen bezüglich der Längsachse der Durchbohrung 13 erstreckt. Eine Tangente, die von dem Radius der abgerundeten Nase oder Spitze 19 zu dem inneren Rand der Lippe 27 verlängert wird, bildet einen Winkel für die Fläche der konusförmigen Aussparung 17. Wie in 4 gezeigt, erstreckt sich die konusförmige Aussparung 17 in einem Winkel wie beispielsweise 41,28° für ein ½'' Ventil und von 58,44° für ein 2'' Ventil bezüglich der Längsachse der Durchbohrung 13. Der obere Rand der konusförmigen Aussparung 17 fällt mit dem inneren Rand der Lippe 27 zusammen.
Als Beispiel kann bei einem ½'' Inlineventilkörper die Nase 19 einen Radius von 0,185'' aufweisen, die Schulter 26 kann eine Länge über die Horizontale von 0,164'' aufweisen, wohingegen die Lippe 27 eine Länge über die Horizontale von 0,031'' aufweist. Der Übergang zwischen der Neigung der konischen Fläche 17 und der Neigung der Lippe 27 kann einen geeigneten Radius aufweisen, wie beispielsweise 0,005''. Die Lippe 27 kann in vertikaler Richtung eine Abmessung von 0,009'' aufweisen, während die Schulter 26 in vertikaler Richtung eine Abmessung von 0,076'' aufweisen kann. Das äußere Ende der Schulter 26 erstreckt sich zu einer zylindrischen Aussparung 31 mit einer geeigneten Abmessung, beispielsweise 1,397''. Die Aussparung 31 erstreckt sich aufwärts durch eine Muffe in Form eines integralen Flanschs 32, der mit einer nach oben zeigenden ringförmigen Aussparung 33 versehen ist.
Eine konusförmige Membran 41 ist in der konusförmigen Aussparung 17 angeordnet. Sie ist so dimensioniert, dass ein enger Sitz in der konusförmigen Aussparung 17 möglich ist. Die konusförmige Membran 41 ist aus einem geeigneten flexiblen Material, wie beispielsweise einem medizinischem Kunststoff oder Gummi gebildet. Die Membran 41 ist mit einer äußeren konischen Fläche 42 versehen, welche eine Kontur aufweist, die im Allgemeinen der Kontur der konusförmigen Aussparung 17 entspricht. Sie ist ferner mit einer inneren konischen Fläche 43 versehen, welche in einem geringeren Winkel geneigt ist als die äußere konische Fläche 42, um eine zunehmende Wanddicke für die Membran 41 in einer nach unten verlaufenden Richtung zu einer halbkreisförmigen Nase 44 hin vorzusehen.
Man hat herausgefunden, dass diese größere Dicke wünschenswert ist, um ein Knittern der äußeren konischen Fläche 42 während und nach dem Bewegen der Membran zwischen einer Geschlossenstellung und einer Offenstellung zu vermeiden. So ist die Dicke des Materials beispielsweise von 1/8'' auf ungefähr 3/16–5/16'' vergrößert worden. Dies sieht eine größere Festigkeit der Membran vor, um ein Knittern oder Falten der Membran zu verhindern. Typischerweise entspricht der Radius der Nase dem Radius der Durchbohrung 13, wie beispielsweise 0,935'' bei einem 2'' Ventil.
Beispielsweise kann die äußere konische Fläche 42 an einem sich nach außen erstreckenden Abschnitt 42a eine geeignete Neigung, wie beispielsweise 28°, aufweisen. Dies stellt sicher, dass es einen Anfangskontakt zu der ringförmigen Lippe 27 gibt, welche die 15° Neigung aufweist. Ein Anfangskontakt an dieser Stelle, dort wo die konusförmige Aussparung 17 in die Durchbohrung 13 verläuft, stellt sicher, dass kein Hohlraum von dieser Lippe nach innen zeigt. Beim Einrichten der Neigung ist es wünschenswert, dass die Neigung bezüglich der 25° Hauptschulter 26 um 3° verändert ist, um diesen Anfangskontakt sicherzustellen. Der Unterschied der Neigung kann 2–4° betragen.
Ein fester Metalleinschub 51 ist in die Nase 44 der Membran 41 eingegossen. Dieser Einschub 51 hat eine untere halbkreisförmige Fläche 52, die durch einen halbkreisförmigen Kopf 53 vorgesehen ist, der in die Gummimembran 41 eingebettet ist und verwendet wird, um Kräfte vorzusehen, welche gleichmäßig über die halbkreisförmige Nase 44 verteilt sind, um die Gummimembran gleichmäßig gegen den Boden oder die untere bogenförmige Fläche 16 der Durchbohrung 13 zu drücken. Der Einschub 51 ist auch mit einer Schulter 54 versehen, welche einen kleineren Durchmesser aufweist als der größte Durchmesser des Kopfes 53 und sich nach oben in den Eingriff mit einem Quetschring 56 erstreckt.
Der Quetschring 56 ist aus einem geeigneten festen Material, wie beispielsweise Aluminium gebildet und ist in der konischen Aussparung angeordnet, welche durch die innere konische Fläche 43 in der Membran 41 gebildet ist. Er ist mit einer konischen Fläche 57 versehen, welche im Allgemeinen in Größe und Winkel der inneren konischen Fläche 43 entspricht. Der Quetschring 56 weist eine untere planare Fläche 58 auf, welche die Schulter 54 des Einschubs 51 eingreift. Der Quetschring 56 ist mit einer Bohrung 61 versehen. Der Quetschring 56 ist ferner mit einer zylindrischen Aussparung 62 versehen, welche einen wesentlich größeren Durchmesser aufweist als die Bohrung 61, welche einen Betätigungsschaft 64 aufnimmt. Der Betätigungsschaft 64 ist mit einer integral gewundenen Verlängerung 64a versehen, die sich durch die Bohrung 61 erstreckt und in eine gewundene Bohrung 65 in dem Einschub 51 gewunden ist, um eine sicher gewundene Verbindung zwischen dem Einschub 51, dem Schaft 64 und dem Quetschring 56 zu bilden und gleichzeitig den Quetschring 56 in der Membran 41 zu sichern. Wirken Kräfte auf den nachfolgend beschriebenen Betätigungsschaft 64, so wirken die Kräfte auf den festen Quetschring 56, welcher ebenfalls Kräfte über die innere konische Fläche 43 verteilt und eine gleichmäßige Verteilung der Quetschkräfte auf die äußere konische Fläche 42 der Membran 41 bewirkt, um gleichmäßige Dichtungsdrücke vorzusehen, wie nachfolgend beschrieben.
Die Membran 41 ist mit einem Teil 41a größerer Dicke in der Nähe der Schulter 26 und der Lippe 27 versehen, um sicherzustellen, dass damit für eine gute Dichtung gesorgt ist, wie nachfolgend beschrieben. Sie ist ferner mit einem sich nach oben erstreckenden Teil 41b und einem sich horizontal erstreckenden Teil 41c versehen. Der sich horizontal erstreckende Teil 41c ist mit oberen und unteren ringförmigen Teilen 66 und 67 versehen, welche integral damit gebildet sind. Der ringförmige Teil 67 ist dafür ausgelegt, in die ringförmige Aussparung 33 zu passen.
Es ist ein Mittel zum Bilden eines Dichtungseingriffs zwischen dem Teil 41c der Membran 41 und der Muffe oder dem integralen Flansch 32 und einer zylindrischen Hülle 71 vorgesehen, welche mit einem sich nach außen erstreckenden Flansch 72 versehen ist, in welchem eine nach unten zeigende, halbkreisförmige Aussparung 73 gebildet ist, welche dafür ausgelegt ist, den ringförmigen Teil 66 des Teils 41c der Membran 41 aufzunehmen und darüber zu passen. Eine Klemme 76 vom konventionellen Typ sichert den Flansch 72 an der Muffe oder dem integralen Flansch 32, um eine luftdichte und flüssigkeitsdichte Abdichtung zwischen dem Ventilkörper 12 und der Membran 41 zu bilden. Die Hülle 71 ist mit einer ringförmigen, sich nach unten erstreckenden Zunge 78 versehen, welche den Teil 41a der Membran eingreift und dazu dient, den Teil 41a an der ringförmigen Schulter 26 und an der ringförmigen Lippe 27 durch Vorsehen einer örtlichen Druckklemme an der Membran in diesem ringförmigen Bereich lokal festzuklemmen. Die Hülle 71 ist auch mit einer zylindrischen Aussparung 79 versehen, welche das obere Ende des Quetschrings 56 aufnimmt. Diese Aussparung 79 ist mit der Atmosphäre durch ein Belüftungsrohr 80 verbunden.
Wie gezeigt, erstreckt sich der Betätigungsschaft 64 nach oben durch die Hülle 71. Der Betätigungsschaft ist in einer Führung 81 angebracht, welche in einer zylindrischen Aussparung 82 in der Hülle 71 vorgesehen ist. Das obere Ende der Führung 81 greift eine obere Dichtungsanordnung 83 ein, umfassend einen Dichtungsring 84, welcher eine innere und eine Äußere O-Ring-Dichtung 86 und 88 umfasst. Ein Haltering 87 greift das untere Ende der Führung 81 ein und hält es vor Ort.
Eine Keilhülle 91 ist in einer in der Hülle 71 vorgesehenen zylindrischen Aussparung 92 angeordnet. Die Keilhülle 91 ist mit einer Keilnut 93 versehen, die sich in Längsrichtung erstreckt und die verschiebbar einen Keil 94 aufnimmt, der in den Schaft 64 passt. Ein Stift 96 ist vorgesehen, welcher durch eine Presspassung an dem unteren Ende der Keilhülle 91 gesichert ist und in einem Loch 97 in der Hülle 71 sitzt, welche dazu dient eine Drehung der Keilhülle 91 bezüglich der Hülle 71 zu verhindern.
Der Schaft 64 ist mit einem Abschnitt 64b mit verringertem Durchmesser versehen, in welchem Trapezgewinde 101 an dem oberen Ende vorgesehen sind. Eine Schaftnut 102 ist in der Hülle 71 zwischen oberen und unteren Axiallageranordnungen 103 und 104 eingepasst. Die Lageranordnungen 103 und 104 und die Schaftnut 102 werden durch einen Federring 106 vor Ort gehalten.
Ein Griff 111, der dafür ausgelegt ist, durch die menschliche Hand bedient zu werden, ist an der Schaftnut 102 durch eine Einstellungsschraube 112 befestigt. Die Einstellungsschraube 112 erstreckt sich durch ein Loch 113 in dem Griff 111 und durch ein Loch 114 in der Schaftnut 102, um kraftschlüssig und in Reibungseingriff die Trapezgewinde 101 einzugreifen, um einen kraftschlüssigen Eingriff sicherzustellen. Ein ringförmiger Nocken 116 aus einem elastischen Material ist in einer ringförmigen Aussparung 117 vorgesehen, die sich nach unten durch die untere Fläche des Griffs direkt neben der Hülle 71 öffnet und die Hülle 71 eingreift um zu verhindern, dass Wasser, Schmutz oder äußere Verunreinigungen in die Ventilanordnung 11 gelangen.
Wie zu erkennen ist, ist der Schaft 64 dafür ausgelegt, durch den Griff 111 zu ragen. Wenn sich das Ventil in der Geschlossenstellung befindet, erstreckt sich der Schaft 64 nach außen, nahezu bündig mit der oberen Fläche des Ventils. Wenn das Ventil geöffnet ist, ragt der Schaft durch die vollständige Bewegung des Schafts 64 bei der Bewegung zur Offenstellung heraus.
Betrieb und Verwendung der Inlineprozessventilanordnung 11 werden nun wie folgt beschrieben. Wir gehen davon aus, dass das Inlineventil in einer Leitungsinstallation in einem pharmazeutischen Werk angebracht ist. Wir gehen ferner davon aus, dass die Ventilanordnung 11 in einer Geschlossenstellung ist und dass nun die Notwendigkeit eines stromabwärtigen Flüssigkeitsflusses eintritt. Um die Ventilanordnung zu öffnen, greift der Bediener den Griff 111 und dreht den Griff gegen den Uhrzeigersinn. Der Bediener kann den Öffnungsumfang dadurch bestimmen, dass er die Länge des Schafts 64 beobachtet, die über den Griff hinausragt. Falls notwendig und erwünscht, kann der Bediener den Griff 111 bedienen bis er sich in einer vollständig geöffneten Stellung befindet, in welchem Fall der Boden der Bohrung 62 des Quetschrings 56 auf das Ende der Hülle 71 am Punkt 118 trifft. So dient der Quetschring als ein physikalischer Anschlag, um eine weitere Drehung des Griffs 111 zu verhindern. Während des Öffnens des Ventils kommt es zu einer Ausrichtung des Gummis, das die Membran 41 bildet. Die Membran 41 überbrückt weiterhin den Hohlraum zwischen der konischen Fläche des Quetschrings 56 und dem Führungsabschnitt der Hülle, welche den Quetschring umgibt. In Verbindung mit der vorliegenden Erfindung hat man herausgefunden, dass bei einer vollständigen Öffnung der Ventilanordnung 11 keine sichtbare Überlappung an der äußeren konischen Fläche der Membran stattfindet oder mit anderen Worten auf der Produktflussseite der Membran, um so die Möglichkeit einer Reinigung zu gewährleisten.
Auch wenn sich das Ventil in einer vollständig offenen Stellung befindet, wird weiterhin eine Dichtung zwischen dem Abschnitt 41a, der Schulter 26 und der ringförmigen Lippe 27 gebildet. Die Dichtung wird nicht beeinträchtigt, da der Abschnitt 41a durch die abhängige Zunge 78 vor Ort gehalten wird. Ein Biegen der Membran 41 erfolgt von der Lippe 27 nach innen. Befindet sich die Ventilanordnung der vorliegenden Erfindung in der Offenstellung, findet ein im Wesentlichen ungehinderter Fluss durch den Strömungsdurchlass in der Durchbohrung 13 statt, da sich nur ein kleiner Teil des unteren Endes der konischen Membran 41 in den Strömungsdurchlass erstreckt.
Wir gehen nun davon aus, dass es erwünscht ist, die Ventilanordnung 11 in ihrer Offenstellung zu schließen. Um dies zu tun, dreht der Bediener den Griff 111 im oder gegen den Uhrzeigersinn, was den Schaft 64 und die Membran 41 nach unten bewegt, sodass die äußere konische Gummifläche der Membran in Kontakt mit den ovalen Öffnungen 21 und 22 und dem Boden der Durchbohrung 13 gebracht wird. Wie hier zuvor erläutert wurde, bewirkt der Quetschring 56 zusammen mit dem Einschub 51 im Wesentlichen gleichmäßig verteilte Schließkräfte, die durch die konische Fläche der Membran 41 auf die entsprechende konische Fläche wirken, die durch die konusförmige Aussparung 17 in dem Ventilkörper 12 gebildet ist. Auf diese Weise ist eine wirksame Dichtung um jede ovale Öffnung 21 und 22 herum erzeugt, welche, wenn die Ventilanordnung 11 geschlossen wird bevor das Strömen beginnt, verhindert, dass durch die Leitungen fließende Flüssigkeit in den konischen Bereich des Ventilkörperhohlraums fließt. So wird jedes in den konischen Hohlraum gelangende Ende der Durchbohrung 13 abgedichtet. Gleichzeitig ist eine andere kontinuierliche Dichtung um die ringförmige Schulter 26 und die ringförmige Lippe herum gebildet. Wie zuvor betont, erzeugt die erhabene Lippe 27 örtliche Dichtungen an der Gummimembran 41 und stellt sicher, dass eine primäre Dichtung an dem innersten Ende der inneren Lippe gebildet wird, wodurch verhindert wird, dass ein flüssiges Produkt in die Außenränder der Schulterdichtung gelangt.
Dieser Eingriff der konusförmigen Membran mit den Flächen kann durch den Bediener leicht gefühlt werden, wenn es zumindest zu einem geringen Widerstand bei der Drehung des Griffs 111 kommt. Wenn der Bediener dann sicherstellen möchte, dass eine gute Dichtung vorliegt, muss er nur den Griff 111 mit einem geeigneten Drehmoment drehen, wie beispielsweise mit 75 Zoll/Pfund.
Aufgrund der konischen Gestalt der Membran kommt es zu keiner Abflachung der Membran durch wiederholtes Öffnen und Schließen des Ventils. Für das Ventil der vorliegenden Erfindung gilt, dass ein zuverlässiges wiederholtes Abdichten während des Schließens des Ventils erzielt werden kann. Es gibt kein Leck und kein Kontaminierungsrisiko, da kein Produkt in dem Ventil eingeschlossen werden kann. Das Ventil weist eine Konstruktion auf, die leicht gewartet und gereinigt werden kann. Es handelt sich ferner um eine Konstruktion, die leicht und ökonomisch hergestellt werden kann. Obgleich die Ventilanordnung 11 für die Verwendung durch einen manuellen Bediener beschrieben worden ist, wird darauf hingewiesen, dass sie automatisch bedient werden kann, wie beispielsweise durch eine pneumatisch gesteuerte Bedienung.

Claims

Inlineprozessventilanordnung, umfassend einen Ventilkörper (12) aus festem Material mit einer Durchbohrung (13), welche kreisförmig im Querschnitt und frei von Unterbrechungen ist und einen Strömungsdurchlass bildet, der sich durch den Ventilkörper (12) entlang einer Längsachse erstreckt und eine untere bogenförmige Fläche (16) umfasst, eine konusförmige, in dem Körper (12) geformte Aussparung (17), die eine vertikale Mittelachse aufweist, welche orthogonal zu der Längsachse verläuft, wobei sich die konusförmige Aussparung (17) in den Strömungsdurchlass öffnet und eine halbkugelförmig gerundeten Nase (19) umfasst, welche im Allgemeinen mit der unteren Fläche (16) des Strömungsdurchlasses übereinstimmt, eine ringförmige Dichtungsfläche (26, 27), die die konusförmige Aussparung (17) umgibt und direkt angrenzend an die konusförmige Aussparung (17) angeordnet ist, eine konusförmige Membran (41) aus flexiblem Material, welche in der konusförmigen Aussparung (17) angeordnet ist und zwischen einer Offenstellung und einer Geschlossenstellung bezüglich des Strömungsdurchlasses beweglich ist, wobei die Membran (41) einen Abschnitt (42a) umfasst, der eine Initialberührung mit der Dichtungsfläche (26, 27) hat bevor die Membran in Berührung mit der Wand der Aussparung (17) kommt, wenn sich die Membran zur Geschlossenstellung bewegt, Mittel (76), um einen Außenrand (41c) der Membran (41) an den Ventilkörper (12) zu klemmen, um eine flüssigkeitsdichte und luftdichte Abdichtung zwischen der Membran (41) und dem Ventilkörper (12) zu bilden, und an der Membran (41) befestigte Betätigungsmittel (111, 64), um die Membran (41) zwischen der Offenstellung und der Geschlossenstellung zu bewegen, dadurch gekennzeichnet, dass die ringförmige Dichtungsfläche (26, 27) eine geneigte ringförmige Schulter (26) und eine sich nach innen erstreckende geneigte Lippe (27) umfasst, welche bezüglich der Längsachse in einem kleineren Winkel geneigt ist als die Schulter (26).
Ventilanordnung nach Anspruch 1, ferner dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel zum Klemmen des Außenrands der Membran (41) an den Körper eine abhängende ringförmige Zunge (78) umfasst, welche einen Abschnitt (41a) eingreift, um die Membran (41) gegen die Dichtungsfläche (26, 27) zu klemmen.
Ventilanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, ferner dadurch gekennzeichnet, dass sich der Strömungsdurchlass (13) in die konische Aussparung (17) öffnet, um oval geformte Öffnungen (21, 22) an gegenüber liegenden Seiten der konischen Aussparung zu bilden, und dadurch dass die Membran (41) in der Geschlossenstellung eine Dichtung bezüglich der oval geformten Öffnungen (21, 22) und der unteren Fläche (16) des Strömungsdurchlasses bildet.
Ventilanordnung nach Anspruch 3, ferner dadurch gekennzeichnet, dass die Membran (41) Dichtungen rund um die oval geformten Öffnungen (21, 22) bildet.
Ventilanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, ferner dadurch gekennzeichnet, dass die Membran (41) einen halbkugelförmig gerundeten Nasenabschnitt (19) umfasst, welcher an der unteren Fläche (16) der Durchbohrung (13) angreift.
Ventilanordnung nach Anspruch 5, ferner dadurch gekennzeichnet, dass die Membran (41) eine innere und eine äußere konische Fläche (43, 42) aufweist, wobei die innere konische Fläche (43) in einem kleineren Winkel geneigt ist als die äußere konische Fläche (42), um eine zunehmende Wanddicke der Membran (41) in einer Richtung zu dem Nasenabschnitt (44) der Membran (41) hin vorzusehen.
Ventilanordnung nach Anspruch 5 oder Anspruch 6, ferner gekennzeichnet durch einen festen Einsatz (53), welcher in den Nasenabschnitt (44) der Membran hineingeformt ist, wobei der Einsatz (53) eine gekrümmte Außenfläche aufweist, welche im Allgemeinen der Krümmung des Nasenabschnitts (44) der Membran (41) entspricht, wodurch, wenn auf die Membran ein Verschlussdruck ausgeübt wird, Druckkräfte gleichmäßig auf den Nasenabschnitt verteilt werden, wenn eine Verschlusskraft auf die Membran (41) ausgeübt wird.
Ventilanordnung nach Anspruch 7, ferner gekennzeichnet durch eine aus festem Material gebildete Druckschale (56), die in der Membran (41) angeordnet ist und eine Außenfläche (57) aufweist, welche im Allgemeinen der Innenfläche (43) der Membran (41) entspricht, wodurch Druckkräfte im Wesentlichen gleichmäßig über die konische Fläche der Membran verteilt werden, wenn Kräfte auf die Druckschale ausgeübt werden.