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GEBIET DER
ERFINDUNG
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Die
Erfindung betrifft eine Ventilanordnung der aus der US-A 3 133 723
und US-A 4 339 110 bekannten Art.
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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Ventilanordnungen
werden in vielen verschiedenen Industrien und in vielen verschiedenen Anwendungen
genutzt. Manche Anwendungen erfordern eine Sterilisation, wie zum
Beispiel in der medizinischen Industrie oder der Nahrungsmittelindustrie, und
andere nicht, wie zum Beispiel in der Erdölindustrie, der Pulverprodukt-Verteilungsindustrie,
der Abwasser-Industrie, bestimmten chemischen Industrien oder einer
beliebigen Anzahl verschiedener Industrien. Bei einer Anwendung
sind Schüttgut-
bzw. Massengut-Behälter
zum Lagern und Transportieren von Produkten geringer Dichte in einem
enormen Bereich von Größen und
Formen erhältlich.
Bei einer Form beinhalten solche Behälter einen relativ unnachgiebigen äußeren Behälter oder
ein Behältnis
aus Wellpappe oder dergleichen und einen flexiblen versiegelten
inneren Beutel oder Behälter.
Wie angemerkt, wird, wenn Nahrungsmittel oder andere von Menschen
zu verbrauchende Güter
gelagert und transportiert werden, ein Inneres des inneren Behälters typischerweise
sterilisiert oder anderweitig aseptisch behandelt, um eine Kontamination
zu vermeiden.
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Im
Allgemeinen ist der innere Beutel oder der Behälter solcher Massengut-Behälter aus
einem solchen Material gebildet, dass die im Beutel gehaltenen Materialien
nicht nachteilig beeinflusst werden. Nachdem der innere Beutel oder
Behälter
gefüllt
ist, wird er in dem äußeren Behälter angeordnet.
Ist er richtig gefüllt
und verschweißt
bzw, versiegelt, enthält der
Beutel keine Luft, welche das Produkt während der Lagerung beschädigen oder
anderweitig nachteilig beeinflussen kann. Eine aseptische Ventilanordnung
wird typischerweise in betriebsmäßiger Kombination
mit dem inneren Beutel angeordnet und erstreckt sich zu einer Außenseite
des äußeren Behälters zur
Massenaufnahme bzw. Mengenbevorratung und Produktverteilung nach
Belieben. Es ist auch bekannt, die Ventilanordnung zum Befüllen des
inneren Beutels mit Produkt zu verwenden.
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Wie
Fachleute schätzen
werden, kann die in funktionsfähiger
Kombination mit dem inneren Behälter
angeordnete Ventilanordnung unzählige
Ausgestaltungsformen annehmen. Es genügt, zu sagen, dass solch eine
Ventilanordnung ein Ventilgehäuse beinhaltet,
welches ein Einlassende und ein Auslassende definiert. Das Einlassende
des Ventilgehäuses ist
betriebsmäßig mit
dem inneren Beutel verbunden. Ein Ventilelement, dessen Position
die Produktströmung
aus dem Behälter
regelt, ist in betriebsmäßiger Kombination
mit dem Ventilkörper
oder – gehäuse angeordnet.
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Wenn
der Massengut-Behälter
verwendet wird, um Lebensmittelunbedenklichkeitsprodukte zu lagern
und zu transportieren, werden spezielle und wichtige Anliegen, welche
die Ventilanordnung betreffen, vorgebracht. Die Ventilanordnung
muss beispielsweise aus einem Material gefertigt sein, welches in
der Lage ist, den Sterilisationsprozeduren zu widerstehen. Entsprechend
werden viele solcher Ventilanordnungen aus rostfreiem Stahl gefertigt, welcher
sowohl korrosionsresistent ist als auch relativ hohen Temperaturen
widerstehen kann, wodurch die Sterilisationsvorgänge erleichtert werden. Darüber hinaus
muss das Ventil aus einem Material gefertigt werden, welches die
Befestigung eines solchen Ventilgehäuses wie durch Wärmeschweißen, Schallschweißen, Klebemittel
oder andere geeignete und allgemein bekannte Mittel auf einfache
Weise erlaubt.
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Nach
der Leerung werden sowohl der innere Behälter oder Beutel als auch die
Ventilanordnung oft entsorgt. Entsprechend muss die Ventilanordnung
für den
Hersteller ökonomisch
sein. Wie geschätzt
werden wird, sind Ventile aus rostfreiem Stahl relativ teuer in
der Herstellung und werden folglich nicht nach einer einzigen Verwendung
weggeworfen oder entsorgt.
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Zusätzlich,
und von einem ergonomischen Standpunkt aus betrachtet, ist es wünschenswert, dass
die Ventilanordnung arbeitet, ohne eine großes Maß manueller Anstrengung zu
erfordern. In dieser Hinsicht ist, und insbesondere wenn das Produkt, welches
durch die Ventilanordnung gelangt, eine Flüssigkeit ist, das Ventilelement
typischerweise relativ zu der Innenfläche des Ventilgehäuses abgedichtet,
um die Strömung
des Produkts durch die Ventilanordnung zu blockieren. Besonders
ist bekannt, dass Ventilanordnungen, welche normalerweise als „Drosselventil" bezeichnet werden,
eine Dichtungsvorrichtung aufweisen, welche sich umfangsmäßig um das Ventilelement
herum und zwischen dem Ventilelement und der Innenfläche des
Gehäuses,
gegen welches das Ventilelement abgedichtet ist, erstreckt. Die Anstrengung,
die erforderlich ist, um solche Ventile zu bedienen, kann jedoch
beträchtlich
sein. Entsprechend eignen sich solche Ventile ergonomisch nicht für eine leichte
Bedienbarkeit.
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Folglich
gibt es Bedarf an und ein anhaltendes Verlangen nach einer Ventilanordnung,
welche sich für
unzählige
verschiedene Anwendungsformen anbietet, einschließlich, aber
nicht darauf beschränkt,
der Befestigung an einem inneren Beutel einer Behälteranordnung,
welche wirtschaftlich herzustellen ist und welche ergonomisch günstig bedienbar
ist, während
sie eine Dichtung zwischen dem Ventilelement und dem Ventilgehäuse aufrecht
erhält.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Im
Hinblick auf das oben Angeführte
und in Übereinstimmung
mit der gegenwärtigen
Erfindung, wird eine Ventilanordnung geliefert, welche sich mit den
Problemen und Nachteilen befasst, welche mit bisher bekannten Ventilanordnungen
verbunden waren, während
sie gleichzeitig für
Verbesserungen im Fachgebiet der Ventilanordnungen sorgt. Selbstverständlich ist,
obwohl die Ventilanordnung gemäß der gegenwärtigen Erfindung
in Verbindung mit ihrer Verwendung für einen wie oben beschriebenen
Schüttgut-
bzw. Massengut-Behälter
beschrieben und veranschaulicht ist, die Ventilanordnung der gegenwärtigen Erfindung
zum Gebrauch bei anderen Anwendungen in der Lage, und der hierin
erörterte
Massengut-Behälter
ist nur als Beispiel einer solchen Anwendung gezeigt und beschrieben.
Insbesondere wird eine Ventilanordnung geliefert, wie sie in Anspruch
1 definiert ist.
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Der
Durchlass in dem Ventilkörper
kann irgendeine von unzähligen
Querschnittsformen annehmen. Bei einer bevorzugten Ausführungsform
ist eine allgemein kreisförmige
Querschnittskonfiguration für den
Ventilkörperdurchlass
vorgesehen. Ein Merkmal der Erfindung bezieht sich darauf, den Durchmesser der
Bohrung, in welcher das Ventilelement rotiert, gleich oder größer als
einen Abstand zu dimensionieren, welcher zwischen zwei beliebigen
gegenüberliegenden
Positionen gemessen ist, welche durch eine zugehörige Öffnung in dem Ventilkörperdurchlass
definiert sind.
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Der
Ventilkörper
kann aus einer Anzahl verschiedener Materialien hergestellt sein,
wie zum Beispiel Metall, nicht-metallischen Komponenten, Kunststoffen,
Verbundmaterialien oder anderen geeigneten Materialien. Bei einer
Form definiert der Ventilkörper
Anschläge
zum Beschränken
der Drehbewegung des Ventilelements zwischen offenen und geschlossenen
Positionen. Bei einer weiteren Form ist ein Einlassende des Ventilkörpers mit
einem Flansch konfiguriert, um die Befestigung des Ventilkörpers an
einer benachbarten Struktur zu erleichtern.
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Das
Ventilelement ist mit radialen Flanschen an seinen entgegen gesetzten
Enden ausgestattet, um das Ventilelement zur Drehung in der Bohrung des
Ventilkörpers
und um die zweite Achse zu montieren. Darüber hinaus ist das Ventilelement
mit einem zentralen Steg ausgestattet, der sich zwischen den Flanschen
erstreckt und relativ zu dem Außendurchmesser
der radialen Flansche dimensioniert ist. Eine Außenseite des Ventilelements
arbeitet gleitend mit einer Innenumfangsfläche des Ventilkörpers zusammen,
welche durch die Bohrung definiert ist, durch welche sich das Ventilelement
erstreckt. Wenn sich die Ventilanordnung in einem geschlossenen Zustand
befindet, ist der Ventilelementsteg angeordnet, eine Produktströmung zu
hemmen, und begünstigt,
falls gewünscht,
die Sterilisation einer Verteilungszone der Ventilanordnung. Bei
einer Form ist das Ventilelement an einer Außenseite davon angeordnet,
um die manuelle Drehung des Ventilelements zwischen geöffneten
und geschlossenen Positionen zu erleichtern.
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Eine
Struktur ist in betriebsmäßiger Kombination
mit dem Ventilkörper
und dem Ventilelement angeordnet, um das Ventilelement lösbar in
betriebsfähiger
Zuordnung zu dem Ventilkörper
zu halten. Zusätzlich
fördert,
wenn angemessen, die Struktur ferner das Sterilisieren der Ventilanordnung,
indem sie auf einfache Weise erlaubt, dass Ventilelement von dem
Ventilkörper
zu entfernen.
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Wenn
gewünscht
enthält
das Ventilelement, um das Dichtungsvermögen des Ventilelements relativ
zu dem Ventilkörper
zu steigern, ferner vorzugsweise eine Dichtungsstruktur, um eine
Produktbewegung zwischen dem Ventilelement und dem Ventilkörper zu
beschränken.
Bei einer Form beinhaltet eine solche Dichtungsstruktur eine Dichtung,
die sich in Längsrichtung
des Ventilelements und allgemein parallel zur Drehachse des Ventilelements
erstreckt. Bei einer anderen Form beinhaltet die Dichtungsstruktur
eine Dichtung, die sich um den radialen Flansch herum und zwischen
jedem radialen Flansch an dem Ventilelement und dem Ventilkörper erstreckt,
um eine Bewegung des Produkts daran vorbei zu beschränken.
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Ein
weiteres Merkmal der gegenwärtigen
Erfindung betrifft die Bereitstellung einer Ventilanordnung, welche
mit einem rotierbaren Ventilelement konfiguriert ist, welches eine
Produktströmung
durch die Ventilanordnung als eine Funktion der Stellung des Ventilelements
hemmt bzw. blockiert, und welche ausgebildet ist, die ergonomische
Bewegung des Ventilelements zwischen Stellungen zu fördern.
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Ein
weiteres Merkmal der gegenwärtigen
Erfindung betrifft die Fähigkeit,
den Ventilkörper
und das Ventilelement aus einer Vielzahl von Materialien herzustellen,
wodurch es möglich
wird, die Ventilanordnung ökonomisch
aus einem Material herzustellen, welches für die besondere Ventilanordnungsbetriebsweise
geeignet ist.
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Noch
ein weiteres Merkmal der gegenwärtigen
Erfindung betrifft eine Fähigkeit,
die Komponententeile der Ventilanordnung relativ zu einander auf einfache
Weise auseinander zu nehmen, wodurch die Zeit reduziert wird, die
erfor derlich ist, die Komponententeile effektiv zu sterilisieren
und die Austauschbarkeit der Komponententeile zwischen gleichen
Ventilanordnungen gefördert
wird.
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Noch
ein weiteres Merkmal der Erfindung betrifft die Montage des Ventilelements
im Ventilkörper zur
Drehung relativ zu einer allgemein zylindrischen Innenfläche, wodurch
Herstellungsbelange reduziert werden, während gemeinschaftlich eine
effektive Dichtung mit einem Dichtungselement erreicht wird, welches
sich allgemein parallel zu der Rotationsachse des Ventilelements
erstreckt.
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Diese
und andere Ziele, Absichten und vorteilhafte Merkmale der gegenwärtigen Erfindung
werden anhand der folgenden detaillierten Beschreibung, den Zeichnungen
und den angehängten
Ansprüchen
leichter offensichtlich.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
eine schematische Ansicht eines Behälters mit einer Ventilanordnung
zum Erreichen entweder einer Mengenbevorratung im Inneren oder einer
Verteilung des Produkts aus dem Behälter nach Belieben.
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2 ist
eine vergrößerte, teilweise
geschnittene Seitenansicht, die eine Form einer Ventilanordnung
veranschaulicht, welche Merkmale der gegenwärtigen Erfindung umfasst.
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3 ist
eine perspektivische Explosionsansicht der Ventilanordnung, welche
in 2 veranschaulicht ist.
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4 ist
eine Schnittansicht entlang der Linie 4-4 der 2.
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5 ist
eine Ansicht der Ventilanordnung im Längsschnitt, die ein Ventilelement
zeigt, welches sich in einem geöffneten
Zustand befindet.
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6 ist
eine vergrößerte fragmentarische Querschnittsansicht
eines Teils der Ventilanordnung der gegenwärtigen Erfindung.
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7 ist
eine vergrößerte Schnittansicht
des in 4 eingekreisten Bereichs.
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8 ist
eine weitere vergrößerte fragmentarische
Seitenansicht der Ventilanordnung.
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9 ist
eine fragmentarische Schnittansicht entlang der Linie 9-9 der 8.
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10 ist
eine Längsschnittsansicht
einer alternativen Form der Ventilanordnung der gegenwärtigen Erfindung.
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11 ist
eine Vergrößerung des
in 10 eingekreisten Bereichs.
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Bevor
die Ausführungsformen
der Erfindung im Detail erläutert
werden, gilt es zu verstehen, dass die Erfindung in ihrer Anwendung
nicht auf die Konstruktionsdetails und die Komponentenanordnung beschränkt ist,
welche in der folgenden Beschreibung dargelegt oder in den Zeichnungen
veranschaulicht sind. Die Erfindung ist zu anderen Ausführungsformen
in der Lage und fähig,
auf verschiedene Weisen praktiziert oder ausgeführt zu werden. Es ist ebenfalls
selbstverständlich,
dass die Phraseologie und Terminologie, welche hierin verwendet
werden, Beschreibungszwecken dienen und nicht als einschränkend betrachtet
werden sollen.
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DETAILLIERTE
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Mit
Bezug auf die Zeichnungen, in welchen gleiche Bezugszahlen gleiche
Teile über
die verschiedenen Ansichten hinweg bezeichnen, wird in 1 eine
Form eines Schüttgut-
bzw. Massengut-Behälters,
welcher allgemein durch die Bezugszahl 10 gekennzeichnet
ist, zum Halten und Transportieren verschiedener halbflüssiger oder
flüssiger Produkte
oder Substanzen gezeigt. Der Massengut-Behälter 10 beinhaltet
allgemein einen lasttragenden äußeren Behälter 12 mit
einer Reihe miteinander verbundener und vorzugsweise aus Pappe bestehender
Wände 14 und
eine Folien- oder Kunststofffolienblase oder einen inneren Behälter 16.
Der innere Behälter 16 besteht
typischerweise aus einem synthetischen Harz oder Kunststoffmaterial,
welches in Bezug auf das in den Beutel 16 gefüllte Produkt
inert ist. Die Blase oder der Beutel 16 ist in dem äußeren Behälter 12 angeordnet
und ist so geformt und dimensioniert, dass der Beutel 16 sich
bei der Füllung mit
einem Produkt im Allgemeinen den inneren Konturen der äußeren Behälterwände 14 anpasst.
Gemäß der gegenwärtigen Erfindung
ist eine Ventilanordnung, welche schematisch durch die Bezugszahl 20 bezeichnet
ist, in betriebsmäßiger Kombination mit
dem inneren Beutel 16 vorgesehen und erstreckt sich durch
eine Öffnung 18,
welche durch eine der Wände 14 am äußeren Behälter 12 definiert
ist. Wie oben bemerkt, sollte verstanden werden, dass, obwohl die
Ventilanordnung 20 zum Gebrauch mit dem Massengut-Behälter 10 beschrieben
und veranschaulicht ist, die Ventilanordnung 20 zum Gebrauch bei
anderen Anwendungen in der Lage ist, welche aseptische oder nicht-aseptische
Anwendungen beinhalten können.
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Nun
auf 2 und 3 Bezug nehmend, beinhaltet
die Ventilanordnung 20 einen Ventilkörper oder ein Gehäuse 22 und
ein Ventilelement oder ein Stellglied 24, welches zur Drehung
zwischen geschlossenen und geöffneten
Stellungen in dem Ventilkörper
oder dem Gehäuse 22 montiert
ist. Die Komponenten 22, 24 der Ventilanordnung 20 können aus einer
beliebigen Anzahl verschiedener Materialien, die für eine besondere
Anwendung geeignet sind, hergestellt werden. Das bedeutet, dass
die Komponenten 22, 24 der Ventilanordnung 20 aus
einem Material hergestellt werden können, welches aus Metallen,
Nicht-Metallen, Kunststoff oder anderen Verbundmaterialien, welche
in der Lage sind, der zugeordneten Umgebung zu widerstehen, ausgewählt ist.
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Wie
in 2 gezeigt, beinhaltet der Ventilkörper 22 ein
stromaufwärtiges
oder Einlassende 30 und ein axial ausgerichtetes stromabwärtiges oder Auslassende 32.
Bei der gezeigten Ausführungsform ist
das stromaufwärtige
Ende 30 des Ventilkörpers 22 angepasst,
sich zu einem Inneren des inneren Behälters 16 hin zu öffnen. Vorzugsweise
ist das stromaufwärtige
Ende 30 des Ventilkörpers 22 konfiguriert,
die Befestigung des Ventilkörpers
22 am inneren Behälter 16 zu
erleichtern. Zum Beispiel kann das stromaufwärtige Ende 30 des
Ventilkörpers 22 ultraschallverschweißt oder
anderweitig betriebsmäßig am inneren
Behälter 16 befestigt
werden.
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Das
stromabwärtige
Ende 32 des Ventilkörpers 22 ist
axial vom stromaufwärtigen
Ende 30 in einem ausreichenden Abstand beabstandet, wodurch dem
Ventilkörper 22 ermöglicht wird,
sich durch die äußere Wand
oder Fläche
des äußeren Behälters 12 und
darüber
hinaus zu erstrecken. Wie in 2 gezeigt,
ist das stromabwärtige
Ende 32 des Ventilkörpers
vorzugsweise mit einem allgemein kreisförmigen Flansch 34 konfiguriert,
wodurch die Fähigkeit, ein
Rohr oder einen Schlauch 35, welcher eine Klammer 37 aufweist,
an der Ventilanordnung 20 auf eine herkömmliche Weise lösbar zu
befestigen, gesteigert wird. Es sei natürlich bemerkt, dass der Flansch 34 als
Befestigungsmechanismus für
eine zugeordnete Vorrichtung in bestimmten Anwendungen nicht benötigt wird.
Es wird zum Beispiel der Fall betrachtet, dass die Ventilanordnung
der gegenwärtigen
Erfindung als In-Line-Ventil,
wie zum Beispiel als In-Line-IV-Ventil zum Gebrauch auf medizinischem Gebiet
genutzt werden kann. Bei solchen In-Line-Anwendungen kann der Flansch 34 notwendig
oder nicht notwendig sein.
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Wie
in 3 veranschaulicht ist, ist der Ventilkörper 22 mit
einer Bohrung oder einem Durchlass 36 ausgestattet, welcher
sich sowohl zu dem stromaufwärtigen
als auch stromabwärtigen
Ende 30 bzw. 32 öffnet und durch welchen das
Produkt strömt.
Die Bohrung oder der Durchlass 36 definiert eine verlängerte erste
Achse 38. Bei der veranschaulichten Ausführungsform
weist die Durchbohrung oder der Durchlass 36 eine allgemein
kreisförmige
Querschnittskonfiguration zwischen den entgegen gesetzten Enden 30, 32 und
einen Durchmesser D (siehe auch 4) auf,
welcher sich zwischen zwei diametral angeordneten Punkten an einer
Randkante 40 erstreckt. Es sollte jedoch geschätzt werden,
dass die Bohrung oder der Durchlass 36 andere Querschnittskonfigurationen
als die Veranschaulichten aufweisen kann, ohne den Gedanken und
den Umfang der gegenwärtigen
Erfindung zu schmälern
oder davon abzuweichen.
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Wie
in 3 und 4 veranschaulicht ist, ist der
Ventilkörper 22 ferner
mit einer zweiten Bohrung 46 zwischen den stromaufwärtigen und
stromabwärtigen
Enden 30 bzw. 32 des Ventilkörpers 22 ausgestattet
und definiert eine zweite Achse 48, die sich allgemein über und
vorzugsweise senkrecht oder lotrecht zu der ersten Achse 38 erstreckt.
Darüber
hinaus sind die Achsen 38 und 48, welche durch den
Durchlass 36 bzw. die Bohrung 46 definiert werden,
in allgemein koplanarem Verhältnis
in Bezug auf einander angeordnet. Wie gezeigt definiert die zweite Bohrung
oder Öffnung 46 eine
allgemein zylinderartige Innenfläche 47 im
Ventilgehäuse 22.
Es wird festgestellt, dass der Durchmesser der Bohrung 46,
innerhalb welchem das Ventilelement 24 rotiert, so dimensioniert
ist, dass er gleich oder größer als
eine Distanz ist, welche zwischen zwei beliebigen diametral gegenüberliegenden
Stellen gemessen ist, welche an der Randkante 40 des Durchlasses 36 in
einer Ebene definiert sind, welche sich mit der Achse 38 schneidet
und sich allgemein parallel zur Achse 48 in dem Teil des
Durchlasses 36 erstreckt, welcher mit dem stromaufwärtigen Ende 30 kommuniziert.
Anders ausgedrückt
ist, um den Durchlass 36 zu schließen, so dass kein Produkt durch
ihn hindurch gelangen kann, das Ventilelement 24 bemessen
und konfiguriert, um mit der Innenfläche 47 des Ventilkörpers 22 zusammen
zu wirken, um so den Durchlass 36 zu schließen.
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Wie
in 4 veranschaulicht, definiert der Ventilkörper 22 ein
Paar zylindrischer Sitze 50 und 52, die relativ
zu einander axial ausgerichtet sind und welche sich hin zu entgegen
gesetzten Seiten des Ventilkörpers 22 öffnen. Das
Ventilelement 24 ist in der Bohrung 46 zur Drehung
um die fixierte Achse 48 montiert. Wie in 3 und 4 gezeigt,
beinhaltet das Ventilelement 24 ein Paar radialer Flansche
oder Drehzapfen 54 und 56, welche zu entgegen
gesetzten Enden der zylindrischen Sitze 50, 52 an
dem Ventilkörper 22 hin
angeordnet sind und mit diesen kombinieren, um das Ventilelement
oder das Stellglied 24 zur Drehung um die fixierte Achse 48 abzustützen. Bei
der exemplarischen Ausführungsform
sind die radialen Flansche 54, 56 durch einen
massiven (solid) Steg 58 miteinander starr verbunden, welcher
eine äußere Abmessung
aufweist, die im Wesentlichen gleich dem Durchmesser der zylinderartigen
Innenfläche 47 in
dem Ventilkörper 22 und dem äußeren Durchmesser
der radialen Flansche 54, 56 ist. Somit koppeln
bzw. kombinieren, wenn sich die Ventilanordnung 20 in einer
geschlossenen Position (4) befindet, die radialen Flansche 54, 56 und
der Steg 58 des Ventilelements 24 mit der Innenfläche 47 des Ventilkörpers 22,
um die Produktströmung
zu blockieren, und ermöglichen,
falls gewünscht,
eine Sterilisierung der Verteilzone der Ventilanordnung 20. Wenn
sich die Ventilanordnung 20 in einem geöffneten Zustand (5)
befindet, ist der Steg 58 des Ventilelements 24 jedoch
angeordnet, um eine Produktströmung
aus dem Behälter 10 (1)
durch den Durchlass 36 zwischen den Einlass- und Auslassenden 30 bzw. 32 zu
ermöglichen.
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Wie
vorgeschlagen wäre
es in bestimmten Anwendungen wünschenswert,
eine Dichtung zwischen dem Ventilelement 24 und dem Ventilkörper 22 vorzusehen.
Um einen abdichtenden Eingriff zwischen dem Ventilelement 24 und
dem Ventilkörper 22 zu
verbessern, wird vorzugsweise eine Dichtungsstruktur 60 (3)
in betriebsmäßiger Kombination mit
dem Ventilelement 24 angeordnet. Mit Bezug auf 3 und 6 beinhaltet
die Dichtungsstruktur 60 eine längliche und vorzugsweise elastomere
Dichtung 62, die sich in Längsrichtung entlang jeder Seite oder
jeden Rands des Ventilelementstegs 58 und allgemein parallel
zur Achse 48 in dichtendem Eingriff mit der Innenfläche 47 der
Bohrung 46 erstreckt. Vorzugsweise ist ein länglicher
Kanal oder ein Schlitz 64 entlang einer jeden Seite oder
eines jeden Randes des Stegs 58 vorgesehen. Wie gezeigt, öffnet sich der
Kanal 64 zur Innenfläche 47,
welche durch die Bohrung 46 definiert wird. Jede Dichtung 62 ist
fest in einen Schlitz 64 eingesetzt oder darin aufgenommen und
wirkt operativ mit dem Ventilelementsteg 58 zusammen, um
einen Produktübertritt
zwischen der Innenfläche 47 und
dem Ventilelement 24 so lange zu verhindern, wie das Ventilelement 24 in
einem geschlossenen Zustand ist.
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Bei
einer bevorzugten Ausführungsform
und mit Bezug auf die 3 und 7, beinhaltet
die Dichtungsstruktur 60 ferner eine ringförmige und
vorzugsweise elastomere Dichtung 66, welche in einem umgebenden
Verhältnis
um jeden radialen Ventilelementflansch 54, 56 (wobei
nur ein Flansch 54 in 7 gezeigt
ist) in Umlauf-Dichtungseingriff mit der Innenfläche 47 der Bohrung 46 angeordnet
ist. Bei einer Form ist ein Kanal oder ein Schlitz 68 um
jeden Ventilelementflansch 54, 56 herum vorgesehen
und öffnet
sich jeweils zu einem zylindrischen Sitz 50, 52. Jede
Dichtung 66 ist in einem Schlitz 68 aufgenommen
und wirkt betriebsmäßig mit
einem jeweiligen radialen Ventilelementflansch 54, 56 zusammen,
um ein Produkt daran zu hindern, zwischen der Fläche 47 und dem jeweiligen
Flansch 54, 56 des Elements 24 ungeachtet
der Position des Ventilelements 24 nach außen zu gelangen.
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Wie
geschätzt
werden wird, können
die länglichen
Dichtungen 62 an entgegen gesetzten Seiten des Stegs 58 zusammen
mit den ringförmigen
Dichtungen 66 als eine einteilige Dichtungsstruktur gebildet
werden. Alternativ kann die Struktur 60 in das Ventilelement 24 durch
einen bekannten und herkömmlichen Überspritzungsprozess
(overmolding process) integriert werden.
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Bei
einer Form wird das Ventilelement 24 lösbar in dem Ventilkörper 22 gehalten,
um eine Sterilisation und eine Reparatur/Wiederherstellung der Ventilanordnung 20 zu
erleichtern. Mit Bezug auf 4 und 7 erstreckt
sich der zylindrische Sitz 50 von einer Seite des Ventilkörpers 22 nach
außen und
endet in einer im Wesentlichen ebenen Fläche 70, die sich allgemein
senkrecht zur Achse 48 erstreckt. Wie unten erörtert, erstreckt
sich der zylindrische Sitz 52 ebenfalls von einer gegenüber liegenden
Seite des Ventilkörpers 22 nach
außen
und endet in einer Fläche 72.
Zwischen entgegen gesetzten Enden weist das Ventilelement 24 eine
Länge auf,
die größer ist
als die Distanz zwischen den Flächen 70 und 72 am
Ventilkörper 22.
Somit, und wie in 4 und 7 veranschaulicht,
erstreckt sich das Ventilelement 24 nach außen und über den
Ventilsitz 50 hinaus.
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Mit
Bezug auf 3 und 7, ist eine Struktur 76 in
Kombination mit dem Ventilkörper 22 und
dem Ventilelement 24 vorgesehen, um das Ventilelement 24 in
dem Ventilkörper 22 lösbar zu
halten und der Länge
nach zu positionieren. Mit der unten angeführten Ausnahme, hat das Ventilelement 24 allgemein
einen konstanten Durchmesser zwischen seinen entgegen gesetzten
Enden, was es folglich dem Element 24 ermöglicht,
sich gleitend der Länge nach
in der Bohrung 46 des Ventilkörpers 22 während der
Montage und Zerlegung der Ventilanordnung 20 zu bewegen.
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Wie
in 7 veranschaulicht ist, beinhaltet die Struktur 76 vorzugsweise
einen ringförmigen Ring 78,
welcher die lineare Verlagerung des Ventilelements 24 in
der Bohrung 46 des Ventilkörpers 22 beschränkt. Bei
einer Form wird ein ringförmiger
Kanal 80 axial außerhalb
des Kanals 68 angeordnet und öffnet sich zu dem Teil des
radialen Flansches 54, der sich axial von dem Sitz 50 nach
außen
erstreckt, um so den ringförmigen
Ring 78 zumindest teilweise darin aufzunehmen oder einzusetzen.
Der Kanal oder Schlitz 80 ist insbesondere relativ zu der
ebenen Fläche 70 des
Sitzes 50 so angeordnet, dass der Ring 78 die
Fläche 70 in
Eingriff bringt und gegen diese drückt, um eine Drehbewegung des
Ventilelements 24 zwischen Stellungen zu ermöglichen,
während
er eine lineare Verlagerung einschränkt und folglich das Ventilelement 24 in
einer ersten Richtung in der Bohrung 46 des Ventilkörpers 22 anordnet.
Wie verstanden werden sollte, ermöglicht eine Entfernung des Rings 78 aus
der betriebsmäßigen Kombination
mit dem Ventilelement 24 dem Ventilelement 24,
auf einfache Weise relativ zu dem Ventilkörper 22 nach links zu
gleiten, um eine Reparatur/Ersatz zu ermöglichen, wie in 7 gezeigt
ist.
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Es
sollte ferner geschätzt
werden, dass der Ring 78 eine beliebige von zahlreichen
Formen annehmen kann. Der Ring 78 kann zum Beispiel die Form
eines herkömmlichen
elastomeren O-Rings annehmen. Alternativ kann der Ring 78 ein
Metallschnappring sein, welcher teilweise in dem Kanal 80 aufgenommen
ist, während
er sich radial von diesem erstreckt, um einen Eingriff mit der Fläche 70 am
Ventilkörper 22 zu
ermöglichen.
Natürlich
würden
andere Ringformen oder andere herkömmliche Vorrichtungen gleichermaßen ausreichen,
um eine sichere Positionierung des Ventilelements 24 relativ
zu dem Ventilkörper 22 zu
bewirken und dennoch die Entfernung des Ventilelements 24 relativ
zu dem Ventilkörper 22 zu
ermöglichen.
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An
seinem anderen Ende ist das Ventilelement 24 vorzugsweise
konfiguriert, um betriebsmäßig mit
dem Ventilkörper 22 zur
Beschränkung
einer Längs-
oder linearen Bewegung zu kombinieren und das Ventilelement 24 in
der Bohrung 46 (3) relativ zu dem Ventilkörper 22 in
einer zweiten Richtung entgegen gesetzt zu der ersten Richtung zu
positionieren. Bei der in 8 und 9 veranschaulichten Ausführungsform
weist die Fläche 72 des
Ventilkörpers 22 eine
abgestufte Konfiguration auf. Das bedeutet, eine bogenförmiger Verlängerung 82 ragt
axial von dem Rest der Ventilkörperfläche 72 weg,
wobei zwei Schultern oder Ansätze 84 und 86 erzeugt werden,
welche bei der veranschaulichten Ausführungsform um ungefähr 90 Grad
auseinander liegen.
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An
einem seiner distalen Enden ist das Ventilelement 24 mit
einem radialen Flansch 88 ausgestattet, welcher einen Durchmesser
aufweist, welcher größer ist,
als der Durchmesser der Bohrung 46 und sich um ein äußeres ungefähr 180-Grad-Segment des Elements 24 erstreckt.
Wie anhand eines Verstehens der Struktur desselben geschätzt werden wird,
ist der Flansch 88, wenn das Element 24 in die Bohrung 46 des
Ventilkörpers 22 eingeführt wird,
angeordnet, um sich an der bogenförmigen Verlängerung 82 vorbei
zu bewegen, bis der Flansch 88 an der Fläche 72 anliegt,
wodurch eine Bewegung des Ventilelements 24 nach links
beschränkt
wird, wie in 9 zu sehen ist, wodurch das
Ventilelement 24 in der zweiten Richtung relativ zu der
Bohrung 46 und dem Ventilkörper 22 der Länge nach
angeordnet wird.
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Wie
in 8 gezeigt ist, definieren entgegen gesetzte Seiten
des Flanschs 88 zwei Schultern oder Ansätze 94 und 96,
welche ungefähr
um 180 Grad von einander angeordnet sind, und welche, wenn das Ventilelement 24 zwischen
zwei Stellungen gedreht wird, in der selben allgemeinen Ebene drehen
wie die Schultern oder Ansätze 84, 86,
welche an der Verlängerung 82 des
Ventilkörpers 22 angeordnet
sind. Folglich kombinieren die Ansätze 84, 86 am
Ventilkörper 22 funktionsmäßig mit
den Ansätzen 94 bzw. 96 am
Ventilelementflansch 88 und wirken als Anschläge, um die
Drehbewegung des Ventilelements 24 zu beschränken. Darüber hinaus
sind die Anschläge 84, 86 und 94, 96 mnemonisch
angeordnet, um den Zustand oder die Position der Ventilanordnung 20 anzuzeigen.
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Das
Ventilelement 24 ist vorzugsweise außen konfiguriert, um die manuelle
Drehung desselben zwischen geöffneten
und geschlossenen Stellungen zu erleichtern. Bei der in 8 und 9 gezeigten
Ausführungsform
ragt eine axiale Verlängerung 98 von
einem Ende des Ventilelements 24 hervor. Die Verlängerung 98 ist
vorzugsweise mit der Achse 48 ausgerichtet und zum lösbaren Eingriff durch
ein geeignetes Werkzeug, wie zum Beispiel einen Schraubenschlüssel oder
dergleichen, konfiguriert, um eine Drehbewegung (turning movement) des
Elements 24 zwischen den Stellungen zu fördern. Natürlich kann
die Verlängerung 98 gleichermaßen so konfiguriert
sein, dass ein abnehmbarer Handgriff einfach und leicht genutzt
werden kann, um eine Drehbewegung des Elements 24 zwischen
offenen und geschlossenen Positionen zu begünstigen.
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Eine
weitere Form oder Ausführungsform ventilanordnungsumfassender
Prinzipien (principals) der gegenwärtigen Erfindung ist in 10 veranschaulicht.
Diese alternative Form der Ventilanordnung ist allgemein durch die
Bezugszahl 120 bezeichnet. Die Elemente dieser alternativen
Form einer Ventilanordnung, welche identisch oder funktionsmäßig analog
zu den Elementen oder Komponenten der oben erläuterten Ventilanordnung 20 sind, werden
durch Bezugszahlen bezeichnet, welche identisch mit den oben verwendeten
sind, mit der Ausnahme, dass diese Ausführungsform der Ventilanordnung
Bezugszahlen in der Einhunderter-Reihe nutzt.
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Wie
in 10 gezeigt, ist das stromaufwärtige Ende 130 des
Ventilkörpers 122 der
Ventilanordung 120 konfiguriert, um die Befestigung einer
Anschlussplatte oder Scheibe 131 daran zu begünstigen.
Bei der veranschaulichten Ausführungsform
definiert das stromaufwärtige
Ende 130 des Ventilkörpers 122 einen
Flansch 133, welcher sich radial von dem Ventilkörper 122 nach
außen
erstreckt. Der Flansch 133 beinhaltet einen ringförmigen inneren Ring 135 und
einen ringförmigen äußeren Ring 137, welche
relativ zu der Achse 138 des Ventilkörpers 122 in verschiedenen
radialen Abständen
beabstandet sind, und welche einen ringförmigen offenen Kanal oder Schlitz 139 dazwischen
definieren. Beide Ringe 135 und 137 sind insbesondere
zu radialer Biegung in der Lage, kehren jedoch zu einer vorbestimmten,
gegebenen Position zurück,
nachdem sie flexibel bewegt wurden.
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Wie
gezeigt, ist die Anschlussplatte oder Scheibe 131 bemessen,
um radial nach außen über die
Grenze des Ventilkörpers 122 hervor
zu ragen, wodurch eine geeignete Befestigung der Ventilanordnung 120 an
dem Behälter 10 (1)
erleichtert wird. Die Anschlussplatte oder Scheibe 131 definiert
eine Öffnung 141,
welche mit dem Durchlass 136 im Ventilkörper 122 ausgerichtet
ist. Vorzugsweise ist, und um die Produktströmung durch den Durchlass 136 zu begünstigen,
die Öffnung 141 allgemein
gleich wie die Bohrung 136 im Ventilkörper 122 bemessen.
Ein abstehender oder hervor ragender ringförmiger innerer Ring 145 umgibt
die Öffnung 141 mit
einem äußeren ringförmigen Ring 147,
welcher relativ zu dem inneren Ring 145 konzentrisch angeordnet
ist, um einen offenen ringförmigen
Kanal oder Schlitz 149 dazwischen zu definieren. Die radiale
Breite des ringförmigen
Kanals 149 an der Scheibe 131 ist allgemein gleich
der radialen Breite des ringförmigen
inneren Rings 135 am Ventilkörper 122. Vorzugsweise
hat der äußere ringförmige Ring 147 an
der Scheibe 131 eine radiale Breite, welche allgemein gleich
der radialen Breite des ringförmigen
Kanals oder Schlitzes 139 am Ventilkörper 122 ist.
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Geeignete
Verriegelungsmittel sind an dem Ventilkörper 122 und der Anschlussplatte
oder Scheibe 131 vorgesehen, durch welche die Teile zusammen
befestigt werden. Eine Form eines verriegelnden Mittels zum Feststellen
des Ventilkörpers 122 und
der Scheibe 131 in einem verriegelten Verhältnis, ist
in 11 veranschaulicht. Wie gezeigt, definiert eine
ringförmige
Innenfläche 151 des äußeren ringförmigen Rings 137 am
Ventilkörperflansch 133 eine ringförmige Einkerbung
oder Nut 155, welche bemessen und konfiguriert ist, um
einen ringförmigen Vorsprung 157 aufzunehmen,
welcher sich radial von dem äußeren ringförmigen Ring 147 an
der Scheibe 131 nach außen erstreckt. Wie geschätzt werden wird,
führt ein
Hineindrängen
des Rings 147 an Scheibe 131 in den Schlitz 139 am
Ventilkörper 122 dazu,
dass die Verriegelungsmittel sich relativ zu einander verbinden,
wobei der Ventilkörper 122 und
die Scheibe 131 in verriegeltem Verhältnis befestigt werden. Natürlich würden, und
wie geschätzt
werden wird, andere Formen von Verriegelungsmitteln ebenso ausreichen.
Darüber
hinaus können
auch andere Verriegelungsmittel zwischen dem inneren ringförmigen Ring
135 am Ventilkörper 122 und
dem inneren ringförmigen
Ring 145 an der Scheibe 131 vorgesehen sein.
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Wie
geschätzt
werden wird, sorgt die Ventilanordnung gemäß einem Aspekt der gegenwärtigen Erfindung
entweder für
Schüttgut-
bzw. Massengut-Aufnahme oder Verteilung nach Belieben einer beliebigen
Anzahl verschiedener Materialien, Substanzen oder Produkte, wie
zum Beispiel Produktmischungen niedriger Dichte, während, falls
gewünscht,
eine sterile Umgebung in einer Verteilzone der Ventilanordnung aufrecht
erhalten wird. Ein Merkmal der gegenwärtigen Erfindung betrifft die
Fähigkeit,
die Ventilanordnung aus irgendeinem mehrerer verschiedener Materialien
herzustellen. Die Ventilanordnung kann als eine dauerhafte Vorrichtung
eines nachfolgend mit massenhaft transportierten Substanzen gefüllten Behälters ausgebildet
sein, und ermöglicht,
in Abhängigkeit
des Materials, aus dem die Ventilanordnung gefertigt ist, dass der
Behälter
anstatt wiederverwertet entsorgt wird, wodurch folglich die Transportkosten
für solche
Materialien erheblich reduziert werden, indem der arbeitsintensive
Aspekt, der mit den Sterilisationsvorgängen für jeden Behälter verbunden ist, reduziert
wird.
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Unabhängig vom
zur Herstellung der Ventilanordnung verwendeten Material, sind die
Komponenten der Ventilanordnung der gegenwärtigen Erfindung einfach ersetzbar
und wieder verwendbar. Eine Entfernung des Ventilelements oder des
Stellgliedes aus der Ventilanordnung wird auf einfache Weise als durchgängige Struktur 76 erreicht.
Darüber
hinaus ist die Struktur 76 von einem Äußeren der Ventilanordnung leicht
zugänglich,
wodurch die Zeit und die Anstrengung, die erforderlich sind, um
die Ventilanordnung zu warten, reduziert werden.
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Ein
Merkmal der gegenwärtigen
Erfindung bezieht sich darauf, den Durchmesser der Bohrung 46 gleich
oder größer als
einen Abstand zu bemessen, welcher zwischen zwei beliebigen entgegen
gesetzten Stellen, welche an einer Randkante des Einlassendes des
Durchlasses 36 definiert ist. Solch ein Ventilanordnungsdesign
bietet verschiedene Vorteile für
die gegenwärtige
Erfindung. Zum ersten ermöglicht
solch ein Design, dass das drehbare Ventilelement mit Rändern ausgebildet
wird, welche relativ zu einer Innenfläche des Ventilkörpers abdichten
und sich allgemein parallel zu der Ventilelementrotationsachse erstrecken.
Als solches werden eine verbesserte Kraftverteilung und keine Vorlast-Kräfte entlang der
Dichtungsränder
des Ventilelements im Vergleich zu Drosselventilen geliefert, was
folglich zu einer vorteilhaften ergonomischen Arbeitsweise der Ventilanordnung
führt.
Zum zweiten ermöglicht
solch ein Design, dass das Ventilelement eine Wischwirkung an der
Innenfläche
des Ventilkörpers
vermittelt, wenn sich das Ventilelement zwischen geschlossenen und geöffneten
Stellungen dreht. Wie durch Fachleute geschätzt werden wird, entfernt das
Vermitteln einer Wischwirkung an die Innenfläche, gegen welche das Ventilelement
abdichtet, Fremdkörper
effektiv von den abdichtenden Flächen,
welche normalerweise einen ungünstigen
Einfluss auf das Abdichtvermögen der
Ventilanordnung hätten,
wodurch folglich das Dichtvermögen
der Ventilanordnung gesteigert wird. Zum dritten erleichtert solch
ein Design die Montage/Zerlegung der Ventilanordnung. Da das Ventilelement
größer als
der Durchlass, welchen es abdichtet, bemessen ist, ist das drehbare
Ventilelement einfach ersetz- und reparierbar. Darüber hinaus
begünstigt dieses
Design die vielseitige Einsetzbarkeit und die Sterilisation der
Komponententeile der Anordnung.
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Variationen
und Modifikationen des vorgenannten liegen im Umfang der gegenwärtigen Erfindung.
Die hierin beschriebenen Ausführungsformen erläutern die
besten zum Ausführen
der Erfindung bekannten Arten und werden andere Fachleute in die Lage
versetzen, die Erfindung zu nutzen. Verschiedene Merkmale der Erfindung
werden unten dargelegt.