DE69707923T2

DE69707923T2 - Ventilring für ein doppelventil

Info

Publication number: DE69707923T2
Application number: DE69707923T
Authority: DE
Inventors: Bernt Ipsen
Original assignee: Micro Matic AS
Current assignee: Micro Matic AS
Priority date: 1996-12-17
Filing date: 1997-12-17
Publication date: 2002-04-04
Anticipated expiration: 2017-12-18
Also published as: JP2001506209A; CN1103318C; EP0961753A1; DE69707923D1; AU5310498A; HK1026410A1; ATE207849T1; EP0961753B1; JP4082715B2; ES2165096T3; CN1240405A; WO1998027003A1

Description

Die Erfindung betrifft einen Ventilring zum Verschließen eines Doppelventils der Art, die in einem Druckbehälter zum Verteilen einer Flüssigkeit, z. B. Bier, unter dem Druck eines Gases, z. B. CO&sub2; verwendet wird, und der im offenen Zustand einen Gasdurchgang um den Ventilring und einen Flüssigkeitsdurchgang durch die Mittelöffnung des Ventilrings aufweist.
Transportierbare Druckbehälter werden umfassend zum Verteilen von Getränken so wie Bier verwendet, die z. B. in einem Restaurant in Portionen serviert werden. Wenn der Behälter verwendet werden soll, wird sein Ventil mit einem Kopplungskopf mit Anschlüssen für eine Druckflasche oder Patrone, die ein Druckgas, normalerweise CO&sub2; enthält, und einem Zapfhahn zum Zapfen des Getränks versehen. In dem Kopplungskopf befindet sich eine Spindel zum Öffnen des Ventils durch Verschiebung mit einem Griffstück.
Damit das Getränk während Transport und Lagerung frisch gehalten werden kann, ist es erforderlich, dass der Gasdruck aufrechterhalten wird, und dass das Ventil deshalb immer völlig dicht in einem geschlossenen Zustand bleibt. Konventionelle Ventilringe werden daher aus elastomeren Materialien so wie Gummi hergestellt, die elastisch verformt werden können, um unter dem Einfluss wenigstens einer Druckfeder dicht an dem Gasdurchgang bzw. dem Flüssigkeitsdurchgang anzuliegen.
Eine sichere Abdichtung setzt voraus, das auf den Ventilring relativ große Kräfte einwirken, die das elastomere Material kaum absorbieren kann, ohne dass der Ring verbogen wird, wodurch der Gas- und/oder Flüssigkeitsdurchgang zu Lecken neigen wird, und der Ventilring aus seiner Position in dem Ventil herausgedrückt werden kann.
Das elastomere Material des genannten konventionellen Ventilrings wird deshalb durch einen plattenförmigen Verstärkungsring aus einem stabilen, festen Material, zum Beispiel Edelstahl verstärkt. Ein Befestigungsmittel wird bei der Herstellung auf den Ring aufgebracht und mit dem elastomeren Material zu einer einstückigen Einheit zusammengeformt.
Normalerweise wird ein Teil des Verstärkungsrings vollständig in dem elastomeren Material eingebettet sein, während ein anderer Teil an der Öffnung des Ventils eine freie Oberfläche zum Absorbieren der Last von der Spindel des Kopplungskopfes und dadurch zum Bewahren des weichen elastomeren Materials vor Beschädigung aufweist.
Zwischen jeder Abfüllung werden der Druckbehälter und das Ventil als ein Körper mit starken Reinigungsmaterialien bei sehr hohen Temperaturen, z. B. 130ºC gereinigt. Es hat sich in vielen Fällen herausgestellt, dass diese harte Behandlung das Befestigungsmittel zwischen dem elastomeren und festen Material verschlechtert, und dass die beiden Materialien insbesondere an denjenigen Stellen getrennt werden, wo die Oberflächen der beiden Materialien ineinander übergehen. Es ist wahrscheinlich, dass sich die auf diese Weise erzeugten Risse nach und nach so weit öffnen, dass der Ventilring nicht mehr fähig sein wird, weder den Gasdurchgang noch den Flüssigkeitsdurchgang völlig dicht zu halten.
Das Ziel der Erfindung besteht in der Schaffung eines Ventilrings der im einleitenden Absatz genannten Art, welcher, ohne beschädigt zu werden, aushält, wiederholt Reinigungsvorgängen ausgesetzt zu werden, bei denen starke Reinigungsmaterialien und hohe Temperaturen verwendet werden.
Die neuen und einzigartigen Merkmale gemäß der Erfindung, durch die dies erreicht wird, bestehen in der Tatsache, dass der Ventilring einen elastomeren ersten Ring und einen festen zweiten Ring aufweist, der an die Außenseite des ersten Rings entlang eines Teils der Oberfläche dieses ersten Rings geklemmt ist. Der als ein Verstärkungsring dienende zweite Ring wird mit dem elastomeren Material nicht lediglich durch Oberflächenverbindung verbunden, wie es der Fall bei konventionellen Ventilringen ist, sondern stattdessen durch einen rein mechanischen Eingriff zwischen den beiden Materialien. Der mechanische Eingriff ist sicher sogar gegen starke chemische Mittel und hohe Temperaturen.
Zum Sicherstellen, dass der Ventilring das Ventil wirksam dicht halten kann, kann der zweite Ring vorteilhafterweise an der Außenseite des ersten Rings entlang eines Bereichs außerhalb der aktiven Dichtungsfläche des Ventilrings befestigt werden.
Der mechanische Eingriff zwischen dem elastomeren und dem festen Material wird besonders haltbar sein, wenn die Tangenten zu der Innenseite des zweiten Rings - im Querschnitt betrachtet - an der inneren bzw. äußeren Randzone einen Winkel gleich oder kleiner als 90º bilden, und wenn das elastomere Material des ersten Rings in einem vorgespannten Zustand in einem Bereich ist, der wenigstens die Bereiche unter und/oder an den Randzonen des zweiten Rings umfasst.
Der zweite Ring kann in sich als ein Verstärkungsring für den Ventilring dienen, aber ein besonders fester und haltbarer Ventilring wird erhalten, wenn auch ein dritter Ring aus einem festen Material so wie Edelstahl vorliegt, welcher vollständig oder teilweise in dem ersten Ring eingebettet ist.
Vorzugsweise ist der dritte Ring vollständig in dem elastomeren Material eingebettet, wobei sich die innere Randzone jedoch zu dem Material hin oder aus demselben heraus um die Öffnung des elastomeren Rings erstreckt. An diesem Punkt kann die innere Randzone des zweiten Rings vorteilhaft um die innere Randzone des dritten Rings gebördelt sein, wodurch der mechanische Eingriff zwischen dem zweiten Ring und dem elastomeren Material weiter gesichert wird.
Der dritte Ring kann weiter Löcher zum Herstellen einer Brücke zwischen dem elastomeren Material auf beiden Seiten des Rings aufweisen, so dass das elastomere Material zusammengehalten wird, selbst wenn die Verbindung zwischen dem drittem Ring und dem elastomeren Material versagt.
Die Erfindung betrifft weiter ein Verfahren zum Herstellen eines Ventilrings der oben genannten Art aus einem elastomeren Ring mit einem darauf befestigten zweiten Ring und einem eingebetteten dritten Ring. Das neue und einzigartige Merkmal dieses Verfahrens besteht darin, dass der Erfindung zufolge der dritte Ring aus einem metallischen Material so wie Edelstahl hergestellt ist, dass ein Befestigungsmittel auf den dritten Ring aufgebracht wird, dass der erste Ring um den dritten Ring aus einem elastomeren Material so wie Gummi eingeformt wird, dass der zweite Ring aus einem metallischen Material so wie Edelstahl hergestellt wird, und dass der zweite Ring auf den ersten Ring geklemmt wird, und wenigstens teilweise das elastomere Material dieses Rings zusammendrückt und die innere Randzone des dritten Rings umbördelt.
Die Erfindung soll im folgenden ausführlicher erklärt werden, wobei nur exemplarische Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben sind, in der
Fig. 1 eine Querschnittansicht eines Doppelventils mit einem Ventilring ist,
Fig. 2 einen festen Verstärkungsring für Einbettung in den in Fig. 4 gezeigten Ventilring zeigt,
Fig. 3 den in Fig. 2 gezeigten Verstärkungsring eingebettet in ein elastomeres Material zeigt, dass den elastomeren Teil des Ventilrings bildet,
Fig. 4 den fertigen Ventilring zeigt, bei dem ein fester Klemmring auf die Außenseite des elastomeren Teils des Ventilrings geklemmt ist, und
Fig. 5 einen konventionellen Ventilring zeigt.
In Fig. 1 ist ein Doppelventil 1 mit einem Ventilring 2 zu sehen. Das Ventil ist lösbar in einem Verbindungsstück 3 angebracht, das auf einen transportierbaren Druckbehälter 4 geschweißt ist, welcher in der Figur nur in Fragmenten gezeigt ist.
Transportierbare Behälter dieser Art werden zum Verteilen von Getränken, so wie Bier, Cola, alkoholfreier Getränke und Wein unter Druck von CO&sub2; verwendet. Die Behälter können jedoch für viele andere Flüssigkeiten verwendet werden, wie auch das Gas ein anderes als CO&sub2; darstellen kann. Die Behälter müssen nicht transportierbar sein, sondern können ebenso gut ortsfest sein.
Das Doppelventil kann wie gezeigt geformt sein, es gibt jedoch auch viele andere Ausführungen solcher Doppelventile. Die in Fig. 1 gezeigte Ausführungsform wird daher nur in der folgenden Beschreibung zum Exemplifizieren der Erfindung verwendet, und da die Struktur an sich bekannt ist, soll sie nur in grobem Umriss beschrieben werden.
Das Ventil besteht primär aus einem Ventilkörper 5 und einem Steigrohr 6, das nur fragmentartig gezeigt ist und verschiebbar in dem Körper angebracht ist. Die linke Seite der Figur zeigt das Ventil in offener Stellung, während die rechte Seite das Ventil in geschlossener Stellung zeigt. Der Ventilring 2 ist auch in den Fig. 2, 3 und 4 in einem vergrößerten Maßstab gezeigt.
Wenn das Ventil offen ist, wie auf der linken Seite der Figur gezeigt, befindet sich ein Gasdurchgang 7 zwischen einem Ventilsitz 8 in dem Ventilkörper 5 und einer Ventilfläche auf dem Ventilring 2. Es ist darüber hinaus ein Flüssigkeitsdurchgang 10 zwischen dem Ventilstopfen 11 und einem Ventilringsitz 12 in der Mittelöffnung 13 des Ventilrings vorhanden. Wenn das Ventil geschlossen werden soll, wie auf der rechten Seite der Figur gezeigt ist, wird das Steigrohr 6 mit dem Ventilring 2 durch eine erste Druckfeder 14 verschoben, bis die Ventilfläche 9 des Ventilrings auf dem Ventilsitz 8 anliegt. Dadurch wird der Gasdurchgang 7 geschlossen. Gleichzeitig wird der Ventilstopfen 11 durch eine zweite Druckfeder 15 verschoben, um auf dem Ventilringsitz 12 anzuliegen, so dass der Flüssigkeitsdurchgang 10 auch verschlossen wird.
Wenn der Behälter 4 verwendet werden soll, wird sein Ventil 1 lösbar mit einem Kopplungskopf (nicht gezeigt) mit einer verschiebbaren, röhrenförmigen Spindel 16 angebracht, deren unterer Teil in Fig. 1 zu sehen ist. Die Spindel läuft mit ihrem unteren Teil auf dem Ventilstopfen 11 und dem Ventilring 2, die beide von ihren Sitzen 8; 12 entfernt werden, so dass das Ventil geöffnet wird, wenn die Spindel durch Betätigung eines Griffstücks (nicht gezeigt) an dem Kopplungskopf in der Figur nach unten verschoben wird.
Das Gas wird dem Doppelventil und dem Behälter über den Kopplungskopf zugeführt, der in Betrieb an eine ein Druckgas (nicht gezeigt) enthaltende Druckflasche oder Patrone angeschlossen ist. In ähnlicher Weise wird die Flüssigkeit über das Doppelventil und die röhrenförmige Spindel 16 des Kopplungskopfes herausgeleitet, wobei die Spindel an dem Platz, wo gezapft werden soll, mit einem Zapfhahn verbunden wird (nicht gezeigt).
Die Spindel 16 und die beiden Druckfedern 14 und 15 belasten den Ventilring 2 mit Kräften, die einen einfachen elastomeren Ring verbiegen würden, so dass das Ventil lecken würde. Es ist deshalb erforderlich, den elastomeren Ring mit einem festen Ring z. B. aus Edelstahl zu verstärken.
Eine solche Verstärkung ist in Fig. 5 zu sehen, welche einen konventionellen Ventilring 17 zeigt, der aus einem elastomeren Ring 18 und einem festen Ring 19 aufgebaut ist. In Verbindung mit der Herstellung dieses Ventilrings wird der feste Ring 19 mit einem Befestigungsmittel aufgebracht, um sicherzustellen, dass die Oberflächen der beiden Materialien sicher zusammengeklebt werden. Der feste Ring 9 wird dann in das Material des elastomeren Rings 18 mit einer Zunge 20 eingebettet, während ein zweiter Teil 21 des festen Rings sich entlang der Oberfläche der Öffnung 22 des elastomeren Rings erstreckt. Dieser zweite Teil 21 dient zum Absorbieren der Druckkraft der Spindel 16 der Kopplung, wenn das Ventil geöffnet werden soll. Das relativ weiche Material des elastomeren Rings 18 selbst wäre nicht stabil genug, um dieser Last standzuhalten. Die oben genannte Struktur des Ventilrings 17 bedeutet, dass die Oberflächen der beiden Ringe 18; 19 an zwei Stellen 23 und 24 ineinander übergehen. In der Praxis hat sich herausgestellt, dass die Oberflächenverbindung zwischen dem elastomeren und dem festen Material durch die harte Behandlung verschlechtert wird, der der Ventilring ausgesetzt wird, wenn er zwischen jeder Abfüllung des Behälters mit starken Chemikalien bei hohen Temperaturen gereinigt wird. Die Oberflächenverbindung zwischen den beiden Materialien kann deshalb die beiden Materialien langfristig nicht dicht miteinander verbunden halten, und an den Übergängen 23 und 24 können daher Risse entstehen, die zu Lecken des Ventils führen können.
Die oben genannten Nachteile der konventionellen Ventilringe werden mittels der speziellen Struktur des Ventilrings gemäß der Erfindung beseitigt, wie in den Fig. 2, 3 und 4 gezeigt ist.
Dieser Ventilring besteht aus einem elastomeren ersten Ring 25, einem festen zweiten Ring 26 und einem festen dritten Ring 27. Der Ventilring wird auf die folgende Weise hergestellt.
Der dritte Ring 27, gezeigt in Fig. 2, wird aus einer Platte z. B. aus Edelstahl gestanzt und auf seine Oberfläche wird ein Befestigungsmittel aufgetragen. In dem gezeigten Beispiel wird der Ring weiter mit einer Anzahl von Löchern 28 versehen.
In Fig. 3 wird der dritte Ring 27 dann in dem elastomeren Material des ersten Rings 25 eingebettet, wobei das Material typischerweise Gummi sein kann, das vulkanisiert wird. Das Elastomer auf den beiden Seiten des dritten Rings wird mit elastomerem Material verbunden, das eine Brücke durch die Löcher 28 des dritten Rings zum Verstärken der Bindung zwischen dem ersten und dritten Ring bildet. Im eingebetteten Zustand erstreckt sich die innere Randzone des dritten Rings zu der Mittelöffnung 13 des Ventilrings.
Der zweite Ring 26 wird auch aus einer Platte z. B. aus Edelstahl gestanzt. Wie in Fig. 4 gezeigt ist, wird der zweite Ring dann auf dem ersten Ring 25 befestigt, und in dem gezeigten Fall mit seiner inneren Randzone 30 um die innere Randzone 29 des dritten Rings gebördelt, um den zweiten Ring fest an dem ersten Ring zu befestigen.
Es soll festgestellt werden, dass der Ventilring 2, innerhalb des Umfang der Erfindung, auch derart angeordnet werden kann, dass der dritte Ring sich nicht frei in die Mittelöffnung 13 des Ventilrings erstreckt, und dass die innere Randzone des zweiten Rings dann lediglich in dem elastomeren Material des ersten Rings befestigt ist.
Nun beruht die Verbindung zwischen dem ersten und zweiten Ring nicht auf Oberflächenverbindungen, wie es bei konventionellen Ventilringen der Fall ist, welche durch Chemikalien und Wärme verschlechtert werden können, sondern auf einem rein mechanischen Eingriff, der unempfindlich gegen die Chemikalien und die intensive Wärme ist, die während der Reinigung des Behälters und seines Ventils zwischen jeder Abfüllung verwendet werden.
Der zweite Ring kann vorzugsweise auf dem ersten auf solche Weise befestigt werden, dass das elastomere Material wenigstens an der inneren und äußeren Randzone 30 und 31 des zweiten Rings zusammengedrückt wird. Dadurch wird der Eingriff zwischen den beiden Ringen 25 und 26 verstärkt, wodurch das zusammengedrückte elastomere Material an den festen zweiten Ring festgezogen wird.
Wie in Fig. 4 gezeigt ist, bilden die Tangenten an der Innenseite des zweiten Rings an seinen Randzonen 30 bzw. 31 einen Winkel α, der kleiner als 90º ist. Dadurch wird Verriegelung des zweiten Rings in Eingriff mit dem ersten Ring erhalten. Wenn der Eingriff auf diese Weise verriegelt wird, können die beiden Ringe 25 und 26 nicht oder nur mittels beträchtlicher Zugkräfte, welche in der Praxis nicht auftreten, auseinandergezogen werden.
Bei der in den Fig. 2, 3 und 4 gezeigten Ausführungsform des Ventilrings gemäß der Erfindung ist ein dritter Ring 27' vorhanden, der in das elastomere Material des ersten Rings 25 eingebettet und an der inneren Randzone 29 durch Umbördeln der inneren Randzone 30 des zweiten Rings 26 abgedichtet ist. Der zweite und dritte Ring 26 bzw. 27 führen kombiniert die gleichen Aufgaben wie der feste Ring 19 des konventionellen Ventilrings 17 aus, welcher sowohl den elastomeren Ring 18 verstärken als auch die Last der Spindel 16 des Kopplungskopfes absorbieren muss, wenn das Ventil geöffnet wird.
Bei einer zweiten Ausführungsform gemäß der Erfindung ist nur der zweite Ring 26 vorhanden, der dann allein zum Verstärken des elastomeren ersten Rings 25 und. Absorbieren der Last der Spindel 16 dient, wenn das Ventil geöffnet wird. Diese Struktur ist besonders einfach und preisgünstig.
Es ist im vorhergehenden festgestellt worden, dass der zweite Ring auf dem ersten Ring befestigt wird, während gleichzeitig sein elastomeres Material zusammengedrückt wird. Zur weiteren Sicherung der Verbindung zwischen den beiden Ringen kann der zweite Ring vorteilhaft mit einem Befestigungsmittel aufgebracht und auf den ersten Ring geklebt oder vulkanisiert werden.

Claims

1. Ventilring (2) zum Verschließen eines Doppelventils (1) der Art, die in einem Druckbehälter (4) zum Verteilen einer Flüssigkeit, z. B. Bier, unter Druck eines Gases, z. B. CO&sub2; verwendet wird, und der im offenen Zustand einen Gasdurchgang (7) um den Ventilring (2) und einen Flüssigkeitsdurchgang (10) durch die Mittelöffnung (13) des Ventilrings (2) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilring (2) einen elastomeren ersten Ring (25) und einen starren zweiten Ring (26) aufweist, der an die Außenseite des ersten Rings (25) entlang eines Teils der Oberfläche dieses Rings (25) geklemmt ist.

2. Ventilring (2) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Ring (26) an die Außenseite des ersten Rings (25) entlang eines Bereichs außerhalb der aktiven Dichtungsfläche des Ventilrings (2) geklemmt ist.

3. Ventilring (2) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Tangenten zu der Innenseite des zweiten Rings (26) - im Querschnitt betrachtet - an der inneren bzw. äußeren Randzone einen Winkel gleich oder kleiner als 90º bilden.

4. Ventilring (2) nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das elastomere Material des ersten Rings (25) in einem vorgespannten/zusammengedrückten Zustand in einem Bereich ist, der wenigstens die Bereiche unter und/oder an den Randzonen des zweiten Rings (26) umfasst.

5. Ventilring (2) nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, dass er einen festen dritten Ring (27) umfasst, der, vollständig oder teilweise, in dem ersten Ring (25) eingebettet ist.

6. Ventilring (2) nach jedem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, dass die innere Randzone des zweiten Rings (26) um die innere Randzone des dritten Rings (27) gebördelt ist.

7. Ventilring (2) nach jedem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, dass der dritte Ring (27) ein oder mehrere Durchgangslöcher (28) aufweist.

8. Ventilring (2) nach jedem der Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Ring (25) aus einem Elastomer so wie Gummi hergestellt ist, und dass der zweite (26) und dritte Ring (27) plattenförmig sind und aus einem metallischen Material so wie Edelstahl hergestellt sind.

9. Verfahren zum Herstellen eines Ventilrings (2) zum Verschließen eines Doppelventils (1) der Art, die in einem Druckbehälter (4) zum Verteilen einer Flüssigkeit, z. B. Bier, unter Druck eines Gases, z. B. CO&sub2; verwendet wird, und das im offenen Zustand einen Gasdurchgang (7) um den Ventilring (2) und einen Flüssigkeitsdurchgang (10) durch die Mittelöffnung (13) des Ventilrings (2) aufweist,

dadurch gekennzeichnet, dass

- ein erster Ring (25) aus einem elastomeren Material so wie Gummi geformt wird,

- ein zweiter Ring (26) aus einem metallischen Material so wie Edelstahl hergestellt wird, und

- der zweite Ring (26) auf den ersten Ring (25) geklemmt wird und wenigstens teilweise das elastomere Material dieses Rings (25) zusammendrückt.

10. Verfahren nach Anspruch 9, bei dem der Ventilring (2) einen starren dritten Ring (27) umfasst, der vollständig oder teilweise in dem ersten Ring (25) eingebettet ist,

dadurch gekennzeichnet, dass

- der dritte Ring (27) aus einem metallischen Material so wie Edelstahl hergestellt ist,

- ein Befestigungsmittel auf den dritten Ring (27) aufgebracht wird,

- der erste Ring (25) um den dritten Ring (27) aus einem elastomeren Material so wie Gummi geformt wird,

- der zweite Ring (26) aus einem metallischen Material so wie Edelstahl hergestellt wird, und

- der zweite Ring (26) auf den ersten Ring (25) geklemmt wird, und wenigstens teilweise das elastomere Material dieses Rings (25) zusammendrückt und die innere Randzone des dritten Rings (27) umbördelt.