DE69921224T2

DE69921224T2 - Doppelsitzventil mit aufblasbarer Membran

Info

Publication number: DE69921224T2
Application number: DE1999621224
Authority: DE
Inventors: Jean Bonnefous; Bruno Maraud; Thierry Picot
Original assignee: Defontaine SA
Current assignee: Defontaine SA
Priority date: 1998-04-21
Filing date: 1999-04-02
Publication date: 2005-10-27
Anticipated expiration: 2019-04-03
Also published as: DK0952376T3; US6089255A; EP0952376B1; ATE280345T1; CA2269037C; EP0952376A1; FR2777626A1; DE69921224D1; FR2777626B1; CA2269037A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Doppelklappenventil.
Die Anmelderin hat ein Klappenventil mit einer Kammer geschaffen, die mit zwei Querleitungen in Verbindung steht. Zwei übereinander angeordnete Klappen sind in der Kammer um eine senkrecht zu den zwei Querleitungen bewegliche gemeinsame Achse bewegbar. Der untere Teil der Kammer weist einen ersten Sitz für die obere Klappe und einen in einem gewissen Abstand von dem ersten Sitz angeordneten zweiten Sitz für die untere Klappe auf.
Das Gehäuse des Ventils weist eine zweite Kammer auf, die unter den zwei vorgenannten Sitzen angeordnet ist, in welcher eine dritte Leitung mündet. Die Klappen sind jeweils an einem Ausgleichselement abgestützt, das zwischen einer Position, in welcher die Klappe in dichter Weise an dem zugehörigen Sitz anliegt, und einer Position, in welcher die Klappe in Abstand zu dem Sitz liegt, beweglich ist. Darüber hinaus weist das Ausgleichselement der unteren Klappe einen Innenkanal auf, der in einen Raum zwischen den zwei Klappen mündet.
Die zwei Klappen können bei der Reinigung des Ventils unabhängig voneinander verschoben werden, indem für jede ein Anschlag vorgesehen wird.
Der in dem Ausgleichselement der unteren Klappe ausgebildete Innenkanal ermöglicht es, die Reinigungsflüssigkeit hin zu einem Sammelelement abzuziehen.
Das obige Klappenventil zeigt folgenden Nachteil:
Wenn sich zwei Klappen in Schließposition im Anschlag an ihren Sitz befinden, gibt es zwischen den zwei Sitzen einen Raum, der mit dem in dem Ausgleichselement der unteren Klappe ausgebildeten Kanal kommuniziert.
Bei der Öffnung der Klappen verschwindet der obige Raum. Jedoch wird während eines sehr kurzen Augenblicks und bevor die Klappen ihre volle Öffnungsposition erreichen, der zwischen den zwei Klappen vorhandene Raum mit dem vorgenannten Kanal in Verbindung gesetzt.
Daraus ergibt sich dann eine Leckage der durch das Ventil hindurch gehenden Flüssigkeit durch den obigen Kanal.
Die GB-A-2 064 724 offenbart darüber hinaus ein Klappenventil mit einem Gehäuse, das eine Kammer aufweist, die mit zwei Querleitungen kommumiziert, wobei zwei übereinander angeordneten Klappen in der Kammer (2) um eine zu den zwei Querleitungen senkrechte gemeinsame Achse beweglich sind, wobei der untere Teil der Kammer einen ersten Sitz für die obere Klappe aufweist und einen zweiten Sitz, der in einem gewissen Abstand zu dem ersten Sitz angeordnet ist, für die untere Klappe, wobei das Gehäuse des Ventils eine zweite Kammer aufweist, die unter dem ersten vorgenannten Sitz angeordnet ist, in welchem eine dritte Leitung mündet, wobei die Klappen jeweils durch ein Ausgleichselement abgestützt werden, das zwischen einer Position, in welcher die Klappe in dichter Weise an dem entsprechenden Sitz anstößt, und einer Position, in welcher die Klappe von dem Sitz entfernt liegt, beweglich sind, wobei das Ausgleichselement der unteren Klappe einen Innenkanal aufweist, der in den Raum zwischen den zwei Klappen mündet, wobei dieser Raum ein Dichtungselement aufweist, welches eine Kammer, in welche ein Drucklufteinlass mündet, schließt, derart, dass das Dichtungselement sich in dichter Weise auf die untere Klappe legen kann, um den Zugang für Druckluft zu verschließen.
Das Ziel der vorliegenden Erfindung ist, die genannten Nachteile zu beseitigen, indem das Ventil mit einem Mittel ausgestattet wird, welches ermöglicht, jede Leckage einer Flüssigkeit bei der Verstellung der Klappen aus ihrer Schließposition in ihre Öffnungsposition durch den vorgenannten Kanal zu vermeiden.
Gemäß der Erfindung ist das Klappenventil dadurch gekennzeichnet, dass:

– die Ausgleichselemente und somit die Klappen jeweils unabhängig voneinander axial beweglich sind, und
– das Dichtungselement eine Membran aus elastischem Material ist, die bei Öffnung der Klappen durch Luftzuführung aus der Kammer gebläht wird, um dann die Dichtigkeit auf der unteren Klappe sicher zu stellen.

Auf diese Weise genügt es, um jegliche Leckage von Flüssigkeit bei der Verstellung der Klappen in Richtung der Öffnungsposition zu vermeiden, Druckluft in die Kammer zwischen den zwei Klappen einzublasen, um die Membran zu blähen und die geforderte Dichtigkeit zu realisieren.
Es wird auch empfohlen, dass die Verstellung der Ausgleichselemente in Bezug zueinander und die Luftversorgung aus der Kammer über den Lufteinlass in der Weise koordiniert werden, dass die elastische Membran den Eingang des Kanals bei der Verstellung der Klappen in Richtung ihrer Öffnungsposition und wenn sich die obere Klappe und die untere Klappe einander axial annähern und jeweils von dem ihnen zugehörigen Sitz in Abstand liegen, verschließt.
Gemäß einer vorteilhaften Version der Erfindung ist die durch die elastische Membran verschlossene Kammer in der unteren Oberfläche der oberen Klappe ausgebildet, wobei wenigstens eine der Enden der Membran an der oberen Klappe befestigt ist.
Gemäß einer ersten Version der Erfindung sind die zwei Enden der Membran an der oberen Klappe befestigt.
Gemäß einer weiteren Version der Erfindung ist das Ende der Membran an dem Ausgleichselement der unteren Klappe nahe der oberen Oberfläche derselben befestigt.
In DE-A-3 017 084 umfasst das Ventil zwei relativ zueinander ortsfeste Klappen, und die Membran dazwischen (selbst wenn sie an der oberen Klappe befestigt ist) verschließt nicht den in der unteren Klappe ausgebildeten Innenkanal.
Gemäß einer weiteren Charakteristik der Erfindung ist der Druckluftzugang, der in der durch die Membran verschlossenen Kammer mündet, vorzugsweise mit einem axialen Kanal verbunden, der in dem Ausgleichselement der unteren Klappe ausgebildet ist.
Auch werden vorzugsweise die Klappen durch Federn in einer geschlossenen Position in Anlage an ihrem zugehörigen Sitz gehalten, die an die oberen Enden der Ausgleichselemente der Klappen angreifen, wobei das obere Ende des Ausgleichselements der unteren Klappe einen Kolben trägt, der in einer Zylinderkammer beweglich ist, wobei ein Zugang der Druckluft in einem Raum vorgesehen ist, der unter dem Kolben liegt, um diesen in Richtung der Öffnungsposition der Klappen zu verschieben.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich auch aus der nachfolgenden Beschreibung.
In den beigefügten Zeichnungen sind beispielhaft und nicht beschränkend:
1 eine Ansicht im axialen Schnitt eines Klappenventils gemäß der Erfindung, das mit einer ersten Version der blähbaren Membran ausgestattet ist,
2 eine teilweise axiale Schnittansicht, welche eine zweite Version der blähbaren Membran zeigt,
3 eine teilweise axiale Schnittansicht ist, die eine dritte Version der blähbaren Membran zeigt,
4 eine teilweise axiale Schnittansicht ist, die eine vierte Version der blähbaren Membran zeigt,
5 eine teilweise Schnittansicht ist, die eine fünfte Version der blähbaren Membran zeigt,
6 eine teilweise Schnitansicht ist von einer Version des Klappenventils gemäß der Erfindung, die mit einer elastischen Membran versehen ist, die durch einen Kolben belastet wird.
In der Ausführungsform aus 1 umfasst das Klappenventil ein Gehäuse 1 mit einer Kammer 2, die mit zwei Querleitungen 3 kommuniziert.
Zwei übereinander angeordnete Klappen 4, 5 sind in der Kammer 2 beweglich um eine gemeinsame Achse X-X', senkrecht zu den zwei Querleitungen 3.
Der untere Teil der Kammer 2 umfasst einen ersten Sitz 6 für die obere Klappe 4 und einen zweiten Sitz 7 für die untere Klappe 5, der in einem gewissen Abstand zu dem ersten Sitz 6 angeordnet ist.
Darüber hinaus umfasst das Gehäuse 1 des Ventils eine zweite Kammer 8, die unter den zwei vorgenannten Sitzen 6, 7 angeordnet ist, in welcher eine dritte Leitung 9 mündet.
Die Klappen 4, 5 sind jeweils durch ein Ausgleichselement 10, 11 abgestützt, das zwischen einer Position beweglich ist, in welcher die Klappe 4, 5 in dichter Weise an dem zugehörigen Sitz 6, 7 anschlägt (siehe linker Teil in 1), und einer Position, in welcher die Klappe von dem Sitz entfernt ist (siehe rechter Teil in 1).
Die 1 zeigt andererseits, dass das Ausgleichselement 11 der unteren Klappe 5 einen Innenkanal 12 umfasst, der in einen Raum 13 mündet, der zwischen den zwei Klappen 4, 5 liegt.
Gemäß der Erfindung umfasst der Raum 13 zwischen den zwei Klappen 4, 5 eine Membran 14 aus elastischem Material, welche eine Kammer 15, in welcher ein Druckluft-Zugang 16 mündet, verschließt, derart, dass die Membran 14 sich aufblähen kann und sich in dichter Weise auf der unteren Klappe 5 anlegen kann, um den Kanaleingang 12 zu verschließen, wie dies im rechten Teil in 1 angegeben ist.
In 1 ist auch zu sehen, dass die Kammer 15, die durch die elastische Membran 14 verschlossen ist, in der inneren Oberfläche der oberen Klappe 4 ausgebildet ist, und dass eines der Enden der Membran 14 an der oberen Klappe 4 befestigt ist.
Darüber hinaus tragen die zwei Enden der Membran 14 Endstücke 16, 18, die in Hohlkehle 19, 20 eingefügt sind.
In dem Beispiel in den 1 und 2 sind die zwei Enden der Membran 14, 14a an der oberen Klappe 4 befestigt.
In dem Beispiel in 1 bildet eines 18 der Endstücke der Membran 14 eine Dichtungsstelle zwischen dem Ausgleichselement 10 der oberen Klappe 4 und dem Ausgleichselement 11 der unteren Klappe 5.
In den Beispielen der 3, 4, 5 ist eines der Enden der Membran 14b, 14c, 14d an dem Ausgangselement 11 der unteren Klappe 5 nahe seiner oberen Oberfläche befestigt.
In dem Beispiel in 4 umfasst die Membran 14c eine Wulst 21, die auf der oberen Oberflächen der unteren Klappe 5 anschlägt, wenn die Membran 14c durch Druckluft gebläht wird.
In dem Beispiel in 5 ist die Wulst 22 so ausgebildet, dass sie in dichter Weise zwischen dem unteren Rand 4a der oberen Klappe 4 und dem oberen Rand der unteren Klappe 5 eingefügt wird, wenn die Membran 14d durch Druckluft gebläht wird.
Die 1 zeigt andererseits, dass der Druckluft-Zugang 16, der in die durch die Membran 14 verschlossenen Kammer 15 mündet und mit einem axialen Kanal 16a verbunden ist, der in dem Ausgleichselement 11 der unteren Klappe 5 ausgebildet ist.
Darüber hinaus werden die Klappen 4, 5 durch Federn 23, 24, die an den oberen Enden der Ausgleichselemente 10, 11 der Klappen 4, 5 angreifen, in einer geschlossenen Position im Anschlag an ihren zugehörigen Sitz, 6, 7 gehalten.
Das obere Ende des Ausgleichselement 11 der unteren Klappe trägt einen Kolben 15, der in der zylindrischen Kammer 26 beweglich ist.
Ein Druckluft-Zugang 27 ist in einem Raum 28 vorgesehen, der unter dem Kolben 25 liegt, um diesen in Richtung der Öffnungsposition der Klappen 4, 5 zu verschieben.
In 1 ist auch zu sehen, dass der axiale Kanal 16a, der in dem Ausgleichselement 11 der unteren Klappe 5 ausgebildet ist, an dem oberen Ende dieses Ausgleichselements in den Raum 28 mündet, in welchem der Druckluft-Zugang 27 mündet.
Auf diese Weise, bringt, wenn Druckluft die Verschiebung des Kolbens 25 in Richtung der Öffnungsposition der Klappen 4, 5 steuert, Druckluft in den Kanal 16a und dann in die Kammer 15 ein und bläht die Membran 14.
Nun wird die Funktionsweise des Klappenventils erläutert, das gerade beschrieben wird.
Um die Öffnung der Klappen 4, 5 zu steuern, wird Druckluft durch die Öffnung 27, die in den Raum 28 mündet, eingeleitet.
Die Druckluft verschiebt den Kolben 25 gegen die Wirkung der Feder 23. Die Verschiebung des Kolbens 25 setzt das Ausgleichselement 11 der unteren Klappe 5 in Bewegung. Durch den Einfluss der Feder 24 folgen das Ausgleichselement 10 und die zugehörige Klappe 4 der Verschiebung des Ausgleichselements 11 und der Klappe 5.
Die in den Raum 28 eingeleitete Druckluft dringt aufgrund des Kanals 16 in den radialen Kanal 16b und dann in den Kanal 16a ein, der in die Kammer 15 mündet.
Die Druckluft veranlasst bei Füllung der Kammer 15 das Blähen der Membran 14, wodurch sich diese in dichter Weise an der oberen Oberfläche der unteren Klappe 5 anlegt.
Auf diese Weise gibt es keine Leckage eines Produktes aus dem Kanal 12 bei Verschiebung der Klappen 4, 5 in Richtung ihrer Öffnungsposition.
Um die Verbindungsstellen der Klappen 4, 5 zu reinigen, ist es möglich, einen Stoß dieser Klappen auf ihren Sitz 6, 7 auszuführen.
So reichte es, um den Stoß der unteren Klappe 5 auszuführen, Druckluft in die Öffnung 29 einzublasen, was die Verschiebung des Kolbens 30 hervor ruft, der das Ausgleichselement 11 der Klappe 5 mit zieht.
Ebenso reicht es, um den Stoß der oberen Klappe 4 auszuführen, Druckluft in die Öffnung 31 einzublasen, was die Verschiebung des Kolbens 32 hervor ruft, der das Ausgleichselement 10 der Klappe 5 mit zieht.
In der Ausführungsform in 6 ist die Kammer 32 durch eine elastische Membran 14e verschlossen. Unterhalb dieser Kammer 32 ist ein Kolben 33 verschiebbar aufgenommen, der mit einem Ende 34 in Kontakt mit der elastischen Membran 14e steht.
Der Druckluft-Zugang 35 mündet an dem Ende der Kammer 32 gegenüber der Membran 14e.
Wie durch 6 dargestellt ist, hat der Kolben 33 einen im Wesentlichen U-förmigen Abschnitt, wobei die Basis 34 des U's in Kontakt mit der Membran 14e steht, und zwar durch eine gerundete Oberfläche, die in dem dargestellten Beispiel sphärisch ist.
Der Kolben 33 ist vorzugsweise aus Polytetrafluorethylen.
Die Funktionsweise des Klappenventils gemäß 6 ist identisch mit derjenigen gemäß 1.
Bei der Öffnung der Klappen 4, 5 kommt Druckluft in die Kammer 32. Jedoch steuert die Druckluft, anstelle direkt auf die Membran 14e einzuwirken, die Verschiebung des Kolbens 33, wodurch sich die Membran 14e verformt und gegen die Klappe 5 gedrückt wird.
Aufgrund seiner Form wirkt der Kolben 33 wie ein Multiplikator, so dass die Membran 14e unter einem höheren Druck belastet wird, als demjenigen, der in der Kammer 32 ohne den Kolben 33 vorhanden ist.
Daraus ergibt sich eine Verbesserung der Dichtigkeit zwischen den Klappen 4 und 5.

Claims

Ventilklappe mit einem Gehäuse (1), mit einer Kammer (2), die mit zwei Querleitungen (3) in Verbindung steht, zwei übereinander angeordneten Klappen (4, 5), die in der Kammer (2) um eine gemeinsame Achse (X-X') senkrecht zu den zwei Querleitungen (3) beweglich sind, wobei der untere Teil der Kammer (2) einen ersten Sitz (6) für die obere Klappe (4) und einen in einem gewissen Abstand von dem ersten Sitz (6) angeordneten zweiten Sitz (7) für die untere Klappe (5) aufweist, wobei das Gehäuse (1) des Ventils eine zweite Kammer (8) aufweist, die unter den zwei vorgenannten Sitzen (4, 5) angeordnet ist, in welcher eine dritte Leitung (9) mündet, wobei die Klappen (4, 5) jeweils an einem Ausgleichselement (10, 11) abgestützt sind, das beweglich ist zwischen einer Position, in welcher die Klappe (4, 5) in dichter Weise an dem zugehörigen Sitz (6, 7) anliegt, und einer Position, in welcher die Klappe (4, 5) in Abstand zu dem Sitz (6, 7) liegt, wobei das Ausgleichselement (11) der unteren Klappe (5) einen Innenkanal (12) aufweist, der in einen Raum (13) zwischen den zwei Klappen (4, 5) mündet, wobei der Raum (13) zwischen den zwei Klappen (4, 5) ein Dichtungselement (14, 14a, 14b, 14c, 14d) aufweist, welches eine Kammer (15) schließt, in welcher ein Zugang (16) für Druckluft mündet, derart, dass das Dichtungselement sich in dichter Weise auf die untere Klappe (5) legen kann, um den Eingang des Kanals (12) in dichter Weise zu verschließen, wobei das Ventil dadurch gekennzeichnet ist, dass: – die Ausgleichselemente (10, 11) und somit die Klappen (4, 5) jeweils unabhängig voneinander axial (XX') beweglich sind, und – das Dichtungselement (14, 14a, 14b, 14c, 14d) eine Membran aus elastischen Material ist, die bei Öffnung der Klappen durch Luftzuführung aus der Kammer (15) aufgebläht wird, um dann die Dichtigkeit auf der unteren Klappe (5) sicherzustellen.
Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verschiebung der Ausgleichselemente (10, 11) gegeneinander und die Luftzufuhr aus der Kammer (15) über den Luftzugang (16) in der Weise koordiniert sind, dass die elastische Membran (14, 14a, 14b, 14c, 14d) den Eingang des Kanals (12) schließt, bei der Verschiebung der Klappen in Richtung ihrer Öffnungsposition und während die obere Klappe (4) und die untere Klappe (5) sowohl axial zueinander hingerückt als auch aus dem ihnen jeweils zugehörigen Sitz (6, 7) weggerückt sind.
Ventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kammer (15), die durch die elastische Membran (14, 14a, 14b, 14c, 14d) geschlossen ist, in der inneren Oberfläche der oberen Klappe (4) ausgebildet ist, wobei wenigstens eines der Enden der Membran (14, 14a, 14b, 14c, 14d) an der oberen Klappe (4) befestigt ist.
Ventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die zwei Enden der Membran (14, 14a, 14b, 14c, 14d) Endstücke (17, 18) tragen, die in Hohlkehlen (19, 20) eingefügt sind.
Ventil nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die zwei Enden der Membran (14, 14a) an der oberen Klappe (4) befestigt sind.
Ventil nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass eines (18) der Endstücke der Membran (14) eine Dichtungsstelle zwischen dem Ausgleichselement (10) der oberen Klappe (4) und dem Ausgleichselement (11) der unteren Klappe (5) bildet.
Ventil nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass eines der Enden der Membran (14b, 14c, 14d) an dem Ausgleichselement (11) der unteren Klappe (5) nahe der oberen Oberfläche derselben befestigt ist.
Ventil nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Membran (14c, 14d) eine Wulst (21, 22) aufweist, die an der oberen Oberfläche der unteren Klappe (5) anliegt, wenn die Membran (14c, 14d) durch Druckluft aufgebläht ist.
Ventil nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Wulst (22) so ausgebildet ist, dass diese in dichter Weise zwischen dem unteren Rand (4a) der oberen Klappe (4) und dem oberen Rand der unteren Klappe (5) eingeführt wird, wenn die Membran (14d) durch Druckluft aufgebläht wird.
Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckluft-Zugang (16), der in der Kammer (15) mündet, die durch die Membran (14, 14a, 14b, 14c, 14d) verschlossen ist, mit einem axialen Kanal (16a) zu verbunden ist, der in dem Ausgleichselement (11) der unteren Klappe (5) ausgebildet ist.
Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Klappen (4, 5) durch Federn (23, 24) in einer geschlossenen Position in Anlage an ihrem zugehörigen Sitz (6, 7) gehalten werden, die an die oberen Enden der Ausgleichselemente (10, 11) der Klappen angreifen, wobei das obere Ende des Ausgleichselements (11) der unteren Klappe (5) einen Kolben (25) trägt, der in einer Zylinderkammer (26) beweglich ist, wobei ein Zugang (27) für Druckluft in einem Raum (28) vorgesehen ist, der unter dem Kolben (25) liegt, um diesen in Richtung der Öffnungsposition der Klappen (4, 5) zu verschieben.
Ventil nach den Ansprüchen 10 und 11, dadurch gekennzeichnet, dass der axiale Kanal (16a), der in dem Ausgleichselement (11) der unteren Klappe (5) ausgebildet ist, am oberen Ende dieses Ausgleichselements in dem Raum (28) mündet, in welchem der Zugang für die Druckluft (27) mündet, derart, dass, wenn Druckluft die Verschiebung des Kolbens (25) in Richtung der Öffnungsposition der Klappen (4, 5) steuert, Druckluft in den Kanal (16a) und die Kammer (15) eindringt und die Membran (14, 14a, 14b, 14c, 14d) aufbläht.
Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass im Inneren der Kammer ein Kolben in verschiebbarer Weise aufgenommen ist, dessen eines Ende in Kontakt mit der elastischen Membran steht, wobei der Zugang für die Druckluft an dem Membran entgegengesetzten Ende der Kammer mündet.
Ventil nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben einen im wesentlichen U-Querschnitt aufweist, wobei die Basis des U in Kontakt mit der Membran steht.
Ventil nach einem der Ansprüche 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Ende des Kolbens, dass sich in Kontakt mit der Membran befindet, abgerundet ist.