DE9313613U1 - Doppelsitzventil - Google Patents

Description

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147V90 7.9.1993 Doppelsitzventil

Die Neuerung betrifft ein Doppelsitzventil mit zwei seriell angeordneten, relativ zueinander bewegbaren Schließgliedern nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Für Doppelsitzventile in ihrer unterschiedlichsten Ausprägung haben sich im Laufe ihrer langjährigen Fortentwicklung eine Reihe von Eigenschaften ergeben, von denen einige unabdingbar und die anderen zumindest wünschenswert sind. Ohne diese Eigenschaften in die eine oder andere Kategorie einzuordnen, seien sie nachstehend kurz umrissen:

- selbsttätige Ableitung der anfallenden Schaltleckage und/oder anderer Leckagen aus dem Leckagehohlraum in die Umgebung des Doppelsitzventils (nachfolgend kurz mit Drainage" bezeichnet);

- antriebsseitige Demontage der Innenteile des Ventils;

- gehäusefester Sitz (die Ventilsitze können bei der ge meinsamen Demontage des Antriebs und der Ventilinnenteile im Gehäuse verbleiben) oder austauschbare Sitzflächen;

- freie Wahl der Dichtungsmittel der Schließglieder hinsichtlich ihrer Wirkungsrichtung in Bezug auf die zugeordnete Sitzfläche (nachfolgend werden die Dichtungsmittel bei radial dichtenden Schließgliedern mit "radialen Dichtungsmitteln" bezeichnet, im Gegensatz zu axial dichtenden Schließgliedern, sogenannten Sitztellern, mit "axialen Dichtungsmitteln", bei denen diese vorzugsweise in axialer Richtung wirken);

- Sitzreinigungsfähigkeit durch Anliften der Schließglieder;

- leckagearmes oder -freies Schalten;

- Druckentlastung des Leckagehohlraumes beispielsweise beim Anliften der Schließglieder zum Zwecke der Sitzreinigung;

- Erfüllung der Forderung des US-amerikanischen "SA-Standard", daß der Leckagehohlraum mit einem der Nennweite des größten an das Ventil angeschlossenen Rohres entsprechenden Querschnitt drainierbar mit der Atmosphäre verbunden sein soll.

Es haben sich im wesentlichen zwei Grundbauarten der Doppelsitzventile entwickelt, nachfolgend mit A und B bezeichnet, von denen bislang nur Grundbauart A in einer der aus der WO93/16306 bekannten Ausführungsformen in der Lage ist, sämtliche vorgenannten Eigenschaften in sich zu vereinigen.

Die Grundbauart B zeichnet sich im wesentlichen aus durch Drainage des Leckagehohlraums und Öffnungsbewegung nach unten. Eine typische Ausgestaltung dieser Bauart mit axialen Dichtungsmitteln ist in der DE 26 43 273 B2 beschrieben. Das Ventil verfügt über einen gehäusefesten Sitz, die Ventilinnenteile sind daher zwangsläufig nur nach unten, also auf der dem Antrieb abgewandten Seite ausbaubar, der Antrieb befindet sich auf der Oberseite des Ventils. Die Drainage erfolgt über ein Ablaufrohr mit relativ großem Durchtrittsquerschnitt. Der Drainageauslauf kann im Hinblick auf die 3A-Forderung aber nicht konsequent genutzt werden, weil darin Antriebselemente (Ventilstange, Stangenlagerung, Feder, Federwiderlager
und Verbindungsstege) untergebracht sind. Darüber hinaus erfordert dieses bekannte Ventil für den Ausbau der Ventilinnenteile nach unten deren Trennung vom Antrieb und eine entsprechende Ausbauhöhe, die nicht in allen Anwendungsfällen gegeben ist.

Um bei der aus der DE 26 43 273 B2 bekannten Grundbauart B trotz Verwendung axialer Dichtungsmittel eine antriebsseitige Demontage der Ventilinnenteile, d.h. eine Demontage nach oben zu verwirklichen, wurde das Doppelsitzventil der einleitend gekennzeichneten Gattung vor-

geschlagen (DE 30 30 989 Al) . Dieses unterscheidet sich von jenem gemäß DE 26 43 273 B2 u.a. durch einen lösbaren Sitzring, welcher über Stützstangen mit dem in Einbaulage oberen Flansch des oberen Ventilgehäuseteils verbunden ist.

Falls bei der Grundbauart B leckagearmes bzw. -freies Schalten gefordert wird, ist das obere, unabhängig angetriebene Schließglied mit radialen Dichtungsmitteln auszubilden. Dies erfordert zwingend die Anordnung eines Druckausgleichskolbens an diesem Schließglied, damit bei Druckschlägen im Ventilgehäuseteil ein Aufdrücken des Schließgliedes aus seiner Schließlage heraus verhindert wird. Sofern auch das untere Schließglied radial dichtend ausgebildet wird, so ist auch hier ein Druckausgleichskolben vorzusehen. Dieser greift durch das untere Ventilgehäuseteil hindurch und ist aus diesem in die Umgebung herausgeführt. Bei einer derartigen Schließgliedkonfiguration ist dann zwar eine antriebsseitige Demontage der Ventilinnenteile möglich, falls beide Schließglieder auf eine gemeinsame zylindrische Ventilsitzfläche arbeiten, jedoch bleibt die 3A-Forderung bei den bisherigen Ausführungen auch bei dieser Grundbauart unerfüllt (vgl. US 4 655 253), da die großvolumigen Innenräume der beiden Druckausgleichskolben auch hier für die Unterbringung von Antriebselementen genutzt werden.

Die Möglichkeit, bei einem Doppelsitzventil der Grundbauart B den Drainageauslauf im unteren Schließglied im Sinne einer weitestgehenden Erfüllung der 3A-Forderung auszugestalten, wurde erstmals in der DE 41 18 874 Al dargelegt. Dieser Drainageaustritt kann, da nach unten gerichtet, die Funktion der Leckageraum-Drainage und, da mit einem freien Querschnitt in Größenordnung der Ventilnennweite ausgelegt, auch der Leckageraum-Druckentlastung erfüllen. Letztere muß beispielsweise während der Sitzreinigung wirksam werden, die zunehmend bei Dopppel-

sitzventilen gefordert wird und an Bedeutung gewinnt, oder nach Aufdrücken der Schließglieder infolge von Druckschlägen. Die bei Doppelsitzventilen durch Anliften der Schließglieder hervorgerufenen Druckspitzen im Leckagehohlraum wurden bislang unterschätzt oder gar nicht zur Kenntnis genommen. Das aus der WO93/16306 bekannte Doppelsitzventil bildet zur Zeit die einzige Ausnahme.

Leider ist der Anwendung von radialen Dichtungsmitteln bei Doppelsitzventilen beider Bauarten immer noch eine technologische Grenze dergestalt gesetzt, daß abrasive, zur Kristallbildung neigende und/oder heiße Medien unter hohem Druck nur mit axialen Dichtungsmitteln sicher zu beherrschen sind. Darüber hinaus ist es in zahlreichen Anwendungsfällen wünschenswert, den Vorteil der antriebsseitigen Ausbaubarkeit der Ventilinnenteile bei der Bauart B beizubehalten und gleichzeitig dem größeren Schließglied die Funktion eines Rückschlagventils zu geben.

Die vorliegende Neuerung hat sich daher die Aufgabe gestellt, das Doppelsitzventil der einleitend gekennzeichneten Gattung (Grundbauart B) so weiterzuentwxckeln, daß auch bei diesem unter Aufrechterhaltung seiner Prinzipvorzüge, wie einfache antriebsseitige Demontage der Ventilinnenteile und Übernahme der Funktion eines Rückschlagventils durch das größere Schließglied, die Forderung nach einem nicht nur drainierbaren, sondern auch druckentlasteten Leckagehohlraum und eine verbesserte Reinigung des Leckagehohlraumes und der angrenzenden Ventilsitzflächen unter allen denkbaren Betriebsbedingungen erfüllt werden kann. Der Neuerung liegt insbesondere die Aufgabe zugrunde, beim Anliften der Schließglieder zum Zwecke der Sitzreinigung zu verhindern, daß im Leckagehohlraum Druckspitzen auftreten bzw. diese gegebenenfalls auf eine tolerierbare Größe zu begrenzen.

Diese Aufgabe wird durch Anwendung der Kennzeichenmerkmale des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des vorgeschlagenen Doppelsitzventils sind Gegenstand der Unteransprüche.
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In der Praxis hat bei Doppelsitzventilen die sogenannte Sitzreinigung durch Anliften der Schließglieder zunehmend an Bedeutung gewonnen, ohne daß die Konstruktions- und Bemessungskriterien für den Leckagehohlraum und den Drainageablauf revidiert wurden. Es wurde bislang nicht erkannt oder in seiner Bedeutung für die gesamte Sicherheitsphilosophie des Doppelsitzventils unterschätzt, daß es durch Anliften der Schließglieder im Zuge der Sitzreinigung zu einem unzulässigen Druckaufbau im Leckagehohlraum kommen kann, weil der Drainageauslauf die eintretenden Flüssigkeitsmengen nicht ohne Differenzdruck gegenüber dem Ziel des Flüssigkeitstransportes ableiten kann.

Die Neuerung setzt nun bei der Erkenntnis an, daß bei sinnvoller Nutzung der Tatsache, daß die Sitzreinigung durch Anliften stets nur pulsierend, d.h. in gesteuerten kurzzeitigen Takthüben der Schließglieder erfolgt, so daß Reinigungsflüssigkeit zwar mit großer Momentanleistung, aber in begrenzbarem Volumen pro Takt, in den Leckagehohlraum eindringt. Stellt man dieser Flüssigkeitsmenge ein ausreichendes Speichervolumen des Leckagehohlraumes zur Verfügung, ist der Drainageablauf nicht mehr zur simultanen Abführung der Flüssigkeit mit ihrer Zulaufleistung gezwungen und die Druckspitze wird abgebaut, und zwar umso wirkungsvoller je größer das Speichervolumen im Verhältnis zu der durch den Lifttakt definierten Flüssigkeitsmenge ist. In jedem Falle muß das Speichervolumen so groß sein, daß auch bei der größten Flüssigkeitsmenge noch ein Gasraum im Speicher erhalten bleibt. Wird dieses Gasvolumen stark komprimiert, nähert sich der Druckaufbau wieder der im ursprünglichen engen Leckagehohlraum auf-

tretenden Druckspitze, die unbedingt vermieden werden muß.

Die nach dem ersten Ansatz gemäß der Neuerung vorzuse-

hende Erweiterung des üblichen engen Leckagehohlraumes zu einem im Rahmen der Raumverhältnisse größtmöglichen Speichervolumen ist nach vorstehender Darlegung zwar zum Abbau von Druckspitzen, nicht aber zu ihrer völligen Beseitigung geeignet. Dazu bedarf es nach einer vorteilhaften Ausgestaltung gemäß der Neuerung einer weiteren Maßnahme, indem nämlich eine zweite atmosphärische Verbindung des Leckagehohlraumes für die Druckentlastung bereitgestellt wird.

Die neuerungsgemäße Erweiterung des Leckagehohlraumes zu einem Speicher mit oder ohne steuerbare Entlüftung mit einem kleinen, nur auf das Abblasen der beim Auffüllen des Speichers verdrängten und der beim Leerlaufen des Speichers durch den Drainageablauf nachgesaugten Luft findet ihre funktioneile Grenze bei einer Überfüllung des Speichervolumens. Ein solcher Fall kann in der Praxis eintreten bei Fehlfunktionen der Lifteinrichtung, beispielsweise Versagen des Liftmechanismus, versehentlicher Daueransteuerung, Schließhemmung des Schließgliedes durch eingeklemmte Fremdkörper oder auch Verletzen der Dichtungsmittel der Schließglieder. Bei derartigen Ereignissen läuft der Speicher voll, und es steht in ihm wieder der oben beschriebene Druck an, der sich mit der Sicherheitsphilosophie des Doppelsitzventils nicht verträgt.

Das eng bemessene Entlüftungsrohr kann nur wenig zur Druckentlastung beitragen, wenn dieses bei Überfüllen des Speichervolumens mit Flüssigkeit statt Luft beaufschlagt ist. Hier greift nun die nächste Stufe der Neuerung, die eine Fortführung des auf den größtmöglichen, die antriebsseitige Demontage der Ventilinnenteile gerade noch

zulassenden Durchmesser des Speicherbehälters/ Leckagehohlraumes in die Umgebung des Ventils mit vollem Querschnitt vorsieht. Dies gelingt allerdings nicht mit den bisherigen für derartige Verbindungswege angewandten Bemessungs- und Gestaltungsregeln. Gemäß der Neuerung ist in diesem Zusammenhang vorgesehen, daß das Ablaufrohr unmittelbar anschließend an den Leckagehohlraum und in einem Teil seines folgenden weiteren Verlaufs gegenüber seinem übrigen Teil auf einen Durchtrittsquerschnitt erweitert ist, der den Leckagehohlraum raumbildend vergrößert. Dadurch gewinnt der Leckagehohlraum, im Gegensatz zu bisher bekannten Ausgestaltungen, das zur Begrenzung von Druckspitzen notwendige Speichervolumen. Grundsätzlich kann das bereitzustellende Speichervolumen aus dem vorgesehenen erweiterten Durchtrittsquerschnitt in Verbindung mit der zur Verfügung stehenden Baulänge in Richtung des Ablaufrohres realisiert werden. Wesentlich ist bei der Bemessung, daß die beim Anliften der Schließglieder vom vergrößerten Leckagehohlraum aufzunehmende Flüssigkeit nicht bis zum Eintritt des Entlüftungsrohres gelangt, das zwar für die Entlüftung noch hinreichend groß ist, das jedoch aufgrund seines reduzierten Querschnittes bei Flüssigkeitsbeaufschlagung und -führung die drucklose Ableitung der Druckentlastungsleckage noch weniger als der reduzierte Teil des Ablaufrohres, durch das es ja hindurchgeführt ist, sicherstellen kann. Beschränkt sich die Vergrößerung des Leckagehohlraumes auf einen Bereich innerhalb des Ventilgehäuses, so ergeben sich für den eng bemessenen Teil des Ablaufrohres besonders einfache Bedingungen hinsichtlich seiner Durchführung und Abdichtung im zugeordneten Ventilgehäuseteil.

Die wirksamste Vergrößerung des Leckagehohlraums wird dann sichergestellt, wenn der Durchtrittsquerschnitt Q des erweiterten Teiles des Ablaufrohres derart bemessen ist, daß sein Wert Qmax so nah wie möglich an jenen des Nenndurchtrittsquerschnittes N des Doppelsitzventils her-

angeführt ist (Qmax <. N) oder diesen, wo dies konstruktiv möglich ist, sogar übersteigt.

Druckerhöhungen im Leckagehohlraum werden am sichersten vermieden oder am wirksamsten begrenzt, wenn das gesamte Ablaufrohr zwischen dem Leckagehohlraum und der Umgebung des Ventils durchgängig mit dem Durchtrittsquerschnitt Qmax ausgeführt ist.

Nach einer weiteren Ausgestaltung gemäß der Neuerung ist ein Entlüftungsrohr vorgesehen, das eine zweite Verbindung zwischen dem Leckagehohlraum und der Umgebung des Ventils herstellt und das leckageraumseitig in unmittelbarer Nähe zum ersten Schließglied ausmündet.

Alternativ hierzu kann der Leckagehohlraum auch über den Ringspalt mit der Umgebung verbunden werden, wenn über eine in unmittelbarer Nähe zum kleineren Schließglied angeordnete Entlüftungsbohrung eine Verbindung zwischen Leckagehohlraum und Ringspalt vorgesehen ist. Die eine oder die andere Lösung ist für den Fall angezeigt, daß die Erweiterung des Leckagehohlraumes auf einen Teil des Ablaufrohres beschränkt bleibt und Druckspitzen im sich infolge einer Sitzreinigung mit Reinigungsflüssigkeit auffüllenden Leckagehohlraum, wobei die Drainageleistung im eng bemessenen Teil des Ablaufrohres mit der Reinigungsleistung nicht simultan Schritt halten kann, vermieden werden sollen. Durch diese zweite atmosphärische Verbindung des Leckagehohlraumes wird so lange in letzterem ein Druckaufbau vermieden, wie das Entlüftungsrohr bzw. die Entlüftungsbohrung allein der Abfuhr der durch die Reinigungsflüssigkeit aus dem Leckagehohlraum verdrängten Luft dient.

Ein umgebungsseitiger Verschluß des Entlüftungsrohres bzw. des Ringspaltes stellt sicher, daß letztere jeweils nur dann zur Umgebung hin offen sind, wenn der erweiterte

Leckagehohlrauin die Druckentlastungsleckage aufzunehmen hat. In allen anderen Betriebszuständen bleiben sie, zum Schutz gegen Eindringen von Verunreinigungen von außen, geschlossen.
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Für den Fall, daß eine Druckentlastung des Leckagehohlraumes erforderlich ist, deren Entstehen sich allerdings einer planmäßigen Einflußnahme entzieht, ist vorgesehen, daß der Verschluß des Entlüftungsweges in Abhängigkeit vom durch Flüssigkeit in Anspruch genommenen Speichervolumen des erweiterten Leckagehohlraumes steuerbar ist.

Das Doppelsitzventil ist nach einer anderen vorgeschlagenen Ausführungsform gemäß der Neuerung im Bereich seines Leckagehohlraumes über den Ringspalt zwischen Verstellstange und Hohlverstellstange sowohl in seiner Schließ- als auch in seiner Offenstellung reinigungsfähig. Diese Reinigung gelingt in einer ersten Ausgestaltung dadurch, daß der sich bis zur Verbindung zwisehen der inneren Ventilstange und dem Ablaufrohr erstreckende Ringspalt antriebsseitig eine Reinigungsflüssigkeits-Zuleitung aufweist, und daß er im Bereich der Verbindung zwischen der Verstellstange und dem Ablaufrohr mit einem die Reinigungsflüssigkeit zum Leckagehohlraum umlenkenden Austrittskanal versehen ist. In einer zweiten Ausführungsform, die alternativ oder zusätzlich zur ersten vorgesehen ist, wird der Ringspalt im Bereich des Leckagehohlraumes mit diesem über Spritzöffnungen verbunden. Die Reinigung wird insbesondere bei Zuführung der Reinigungsflüssigkeit über den umlenkenden Austrittskanal verbessert, wenn der Leckagehohlraum durchgängig über das gesamte Ablaufrohr erweitert ist. Durch Zufuhr der Reinigungsflüssigkeit über die Spritzöffnungen im Bereich des Leckagehohlraumes können dessen kritische Bereiche gezielt und unmittelbar durch die Reinigungsflüssigkeit erfaßt werden.

Darüber hinaus läßt sich bei entsprechender Ausgestaltung des Ventilantriebes eine Sitzreinigung realisieren. Dies kann durch Überführung der Schließglieder in Teiloffenstellungen erfolgen. Hierzu ist ein geeigneter Ventilantrieb erforderlich, der sowohl die Schließ- und Offenstellung des Ventils als auch die jeweilige Teiloffenstellung durch Ansteuerung realisieren kann.

Bei durchgängiger Erweiterung des Leckagehohlraumes ist auch bei einer von der Senkrechten abweichenden Einbaulage eine pfützenfreie Entleerung des Leckagehohlraumes üblich, wenn zwischen den am Sitzring angebrachten Ventilsitzflächen eine Übergangsfläche vorgesehen ist, die parallel zur Achse des Doppelsitzventils orientiert ist oder mit einer konischen Erweiterung hin zur Ventilsitzfläche des zweiten, größeren Schließgliedes verläuft und wenn in der Schließstellung des Doppelsitzventils eine innere Mantelfläche des Ablaufrohres stufenlos in die Übergangsfläche übergeht. Diese Ausgestaltung erlaubt selbst bei waagerechter Anordnung des Doppelsitzventils eine restlose Entleerung des Leckagehohlraumes ohne Pfützenbildung am tiefsten Punkt oberhalb des Sitzringes zwischen den beiden Schließgliedern.

Ausführungsbeispiele der vorliegenden Neuerung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden kurz erläutert. Er zeigen

Fig. 1 einen Mittelschnitt durch eine erste Ausführungsform des Doppelsitzventils gemäß der Neuerung in seiner Offenstellung, wobei der Leckagehohlraum durchgängig über die gesamte Länge des Ablaufrohres erweitert ist;

Fig. 2 das Doppelsitzventil gemäß Fig. 1 in seiner Schließstellung;

Fig. 3 eine zweite Ausführungsform des Doppelsitzventils gemäß der Neuerung in seiner Offenstellung, wobei

der Leckagehohlraum über einen Teil des Ablaufrohres erweitert ist;

Fig. 4 eine Abwandlung der Ausführungsform des Doppelsitzventils gemäß den Figuren 1 und 2 mit zwei !5 Reinigungsvarianten bei Inanspruchnahme des Ringspaltes zwischen innerer Verstellstange und Hohlverstellstange zum Zwecke der externen Reinigungsmittelzufuhr;

Fig. 5 einen Ausschnitt aus einem Mittelschnitt durch das Doppelsitzventil gemäß der Neuerung im Bereich des Sitzringes, wobei in der Schließstellung des Doppelsitzventils ein stufenloser Übergang zwischen dem Sitzring und einer zylindrisch ausgebildeten inneren Mantelfläche des Ablauf-IT) rohres und ein leckagefreies Durchschalten vom kleineren zum größeren Schließglied vorgesehen sind und

Fig. 6 eine aus der Anordnung gemäß Figur 5 weiterentwickelte Ausführungsform mit einem als Schieberkolben ausgebildeten ersten Schließglied.

Ein Ventilgehäuse 1 (Figur 1: Offenstellung; Figur 2: Schließstellung) besteht aus einem ersten und einem zweiten Ventilgehäuseteil 2 bzw. 3, die mit Anschlüssen für ein Leitungssystem ausgestattet sind. Innerhalb des Ventilgehäuses 1 sind zwei voneinander unabhängig bewegbare Schließglieder 4 und 5 geführt. Das in dem dargestellten Mittelschnitt oben liegende kleinere, erste Schließglied 4 ist mit einer Hohlverstellstange 6 verbunden, die aus dem ersten Ventilgehäuseteil 2 nach oben herausgeführt und mit einem nicht dargestellten Ventilantrieb verbunden ist. Innerhalb der Hohlverstellstange 6 ist eine innere Verstellstange 7 gelagert, die ihrerseits ebenfalls aus dem ersten Ventilgehäuseteil 2 nach oben herausgeführt und mit dem vorgenannten Ventilantrieb verbunden ist. In ihrem unteren Bereich ist die innere Verstellstange 7 über Stege 8a mit dem endseitigen und außerhalb des Dop-

pelsitzventils ausmündenden Teil eines Ablaufrohres 0 verbunden, welches andererseits wiederum Bestandteil des im Mittelschnitt unteren Schließgliedes 5 ist, wobei letzteres größer als das obere Schließglied 4 ausgebildet

Die Ilohlverstellstange 6 und die innere Verstellstange 7 bilden einen Ringspalt 9, der z.B. unterhalb des vorgenannten Ventilantriebes beginnt und bis in den Verbindungsbereich zwischen der inneren Ventilstange 7 und dem Ablaufrohr 8 verläuft. Der untere, endseitige Teil der Hohlverstellstange 6 ist in seinem Innendurchmesser reduziert (Reduzierung 12) und wird auf einem entsprechend verjüngten Teil der inneren Verstellstange 7 (Verjüngung

If) 11) geführt und dort über eine Dichtung 23 abgedichtet. Zwischen den Schließgliedern 4 und 5 befindt sich sowohl in der Schließ- als auch in der Offenstellung des Doppelsitzventils ein Leckagehohlraum 10, der sich durchgängig über die gesamte Länge des Ablaufrohres 8 nach unten erstreckt. Im Verbindungsbereich zwischen dem ersten und dem zweiten Ventilgehäuseteil 2 bzw. 3 befindet sich ein in diesen lösbar gelagerter Sitzring 17, an dem die erste und die zweite Ventilsitzfläche 15 bzw. 16 angebracht sind. Der Sitzring 17 ist in den Ventilgehäuseteilen 2 und 3 mittels zweier Ringdichtungen 20 abgedichtet, die einen Abstand voneinander haben. Zwischen den beiden Ringdichtungen 20 weist der Sitzring 17 eine Ringnut 21 auf, die über Öffnungen 24 zur Ableitung von Leckflüssigkeit mit der Umgebung des Doppelsitzventils verbunden ist. Der Sitzring 17 ist über Stützstangen 18 mit einem Flansch 19 des ersten Ventilgehäuseteils 2 verbunden, so daß er zusammen mit den gesamten Ventilinnenteilen aus dem Ventilgehäuse 1 entnommen werden kann.

Sobald die Hohlverstellstange 6 über den nicht dargestellten Ventilantrieb nach unten bewegt wird, hebt sich das erste Schließglied 4 von der ersten Ventilsitzfläche

15 ab und legt sich gegen das zweite Schließglied 5, wobei die Relativbewegung der beiden Schließglieder 4, 5 zueinander unter der Vorspannung einer nicht dargestellten Feder innerhalb oder außerhalb des Ventilantriebes erfolgt. Auf dem Weg des ersten Schließgliedes 4 von seiner Ventilsitzfläche 15 bis zur Anlage am zweiten Schließglied 5 entsteht eine Schaltleckage, die aus dem oberen Ventilgehäuseteil 2 in den Leckagehohlraum 10 gelangt, um von hier über das Ablaufrohr 8 in die Umgebung des Doppelsitzventils auszutreten.

Wird, wie dies die Figuren 1 und 2 darstellen, unterhalb des zweiten Ventilgehäuseteiles 3 eine umlaufende ringförmige Umlenkkammer 13 angeordnet, die mit ihrer innenseitigen Begrenzung zumindest in der Offenstellung des Doppelsitzventils in die Austrittsöffnung des Ablaufrohres 0 eingreift, dann kann jener Teil der äußeren Mantelfläche 8** des Ablaufrohres 8, der aus dem zweiten Ventilgehäuseteil 3 herausgeführt ist, durch Fluten des Leckagehohlraumes 10 mit Reinigungsflüssigkeit, die z.B. aus einem der Ventilgehäuseteile 2 bzw. 3 durch Teilhubbewegung der Schließglieder 4 bzw. 5 herangeführt wird, beschwallt und gereinigt werden. Da Leerlauföffnungen 14b im unteren Bereich der Umlenkkammer 13 die aus den Ventilgehäuseteilen 2 bzw. 3 herangeführten Reinigungsmittelmengen nicht simultan abführen können, steigt die Reinigungsflüssigkeit in der Umlenkkammer 13 bis zu den Leerlauföffnungen 14a im oberen Bereich an, um von hier in die Umgebung auszutreten. Die optimale Stellung des Doppelsitzventils zur Reinigung der äußeren Mantelfläche 8** des Ablaufrohres 8 zeigt Figur 1, allerdings muß in dieser Stellung ein kurzzeitiges, geringfügiges Spreizen der Schließglieder 4 und 5 durchgeführt werden. Figur 2 zeigt die Schließstellung des Doppelsitzventils, aus der heraus eine Sitzreinigung sowohl des ersten als auch des zweiten Schließgliedes 4 bzw. 5 möglich ist. In diesem Falle greift die innere Berandung der Umlenkkammer 13

nicht in die Austrittsöffnung des Abiautrohres 8 ein, so daß die durch den Sitzreinigungsvorgang in den Leckagehohlraum 10 einströmende Reinigungsflüssigkeit in einen über das Zentrum und einen über die oberen Leerlauföff-

nungen 14a der Umlenkkammer 13 abströmenden Teilstrom Rl bzw. R2 aufgeteilt wird. Der Durchtrittsquerschnitt der oberen Leerlauföffnungen 14a ist im Verhältnis zum Durchtrittsquerschnitt des Ablaufrohres 8 derart bemessen, daß ein Rückstau sowohl von Reinigungsflüssigkeit als auch von Leckageflüssigkeit in jedem Falle vermieden wird. Über die unteren Leerlauföffnungen 14b ist sichergestellt, daß dieser Bereich der Umlenkkammer 13 ständig von Reinigungs- oder Leckageflüssigkeit entleert werden kann. Die in den Leckagehohlraum 10 einströmende Reinigungsflüssigkeit reinigt sowohl die äußere Mantelfläche 6H der Hohlverstellstange 6 als auch die innere Mantelfläche 8^H des Ablaufrohres 8.

In Figur 3 ist der Leckagehohlraum 10 nur in einem Teil 0 des Ablaufrohres 8 erweitert. Im übrigen ist das Doppelsitzventil in gleicher Weise ausgebildet, wie dies in der Ausführungsform mit dem durchgängig erweiterten Leckagehohlraum 10 gemäß den Figuren 1 und 2 bereits beschrieben wurde. Lediglich zur Vermeidung eines Druckaufbaus im Leckagehohlraum 10 infolge des eng bemessenen reduzierten Teils des Ablaufrohres 8 ist ein Entlüftungsrohr 22 vorgesehen, welches eine zweite atmosphärische Verbindung zwischen dem Leckagehohlraum 10 und der Umgebung des Doppelsitzventils herstellt; dabei mündet es leckageraumseitig in unmittelbarer Nähe des ersten Schließgliedes 4 aus.

In einer zweiten Ausführungsform wird die notwendige atmosphärische Verbindung durch den Ringspalt 9 hergestellt, der in unmittelbarer Nähe zum kleineren Schließglied 4 über eine Entlüftungsbohrung 6a^ mit dem Leckage-, hohlraum 10 verbunden ist. Eine Dichtung 23^K begrenzt den

Ringspalt 9 unmittelbar unterhalb der Entlüftungsbohrung 6a*, so daß ein Eintritt von Reinigungsflüssigkeit oder Leckage in jenen Bereich des Ringspaltes 9, der sich unterhalb der Entlüftungsbohrung befindet, verhindert wird. Für eine Drainage dieses derart abgedichteten unteren Ringspaltbereiches sorgt ein flüssigkeitsdurchlässig ausgestalteter Führungsring 23**.

Über das Entlüftungsrohr 22 bzw. die Entlüftungsbohrung 6a* kann Luft aus dem Leckagehohlraum 10 so lange ungehindert entweichen, wie die jeweilige leckageraumseitige Eintrittsöffnung nicht von Reinigungsflüssigkeit R aus der Sitzreinigung, die sich in dem eng bemessenen Ablaufrohr 8 aufstauen und daher nicht simultan zur Reinigungsleistung abfließen kann, beaufschlagt wird. In der dargestellten Offenstellung des Doppelsitzventils tritt ein Reinigungsmittelstrom R* über die obere Leerlauföffnung 14a der Umlenkkammer 13 in die Umgebung aus, so daß die gesamte außerhalb des zweiten Ventilgehäuseteiles 3 befindliche äußere Mantelfläche 8** des Ablaufrohres 8 von Reinigungsflüssigkeit beaufschlagt wird. Die Umlenkkaminer 13 selbst entleert sich mit dem Reinigungsmittelstrom r über die untere Leerlauföffnung 14b.

In Figur 4 ist eine Ausführungsform des Doppelsitzventils gemäß der Neuerung gezeigt, welche in ihrer grundsätzlichen Ausgestaltung jener gemäß den Figuren 1 und 2 entspricht, wobei jedoch zusätzlich eine externe Reinigungsmittelzufuhr über den Ringspalt 9 zwischen innerer Verstellstange 7 und Hohlverstellstange 6 möglich ist. Die Reinigungsflüssigkeit rl kann einerseits über einen sich im Verbindungsbereich zwischen der inneren Verstellstange 7 und dem Ablaufrohr 8 vorgesehenen Austrittskanal 9a in den Leckagehohlraum 10 eingeleitet werden. Hierzu ist es erforderlich, daß im Bereich der Verjüngung 11 und der Reduzierung 12 ein Flüssigkeitsdurchtritt sichergestellt ist. Dies kann entweder über Ausnehmungen im Be-

reich der Verjüngung 11 oder durch einen flüssigkeitsdurchlässigen Führungsring 23** sichergestellt werden. Alternativ oder zusätzlich zu der vorstehend dargestellten Reinigungsmittelzufuhr rl über den Austrittskanal 9a sind im Bereich des Leckagehohlraumes 10 Spritzöffnungen 6a vorgesehen, die den Ringspalt 9 mit dem Leckagehohlraum 10 unmittelbar verbinden. Hierdurch ist eine zielgerichtete und unmittelbare Beaufschlagung kritischer Bereiche des Leckagehohlraumes 10 mit Reinigungsflüssigkeit r2 durchführbar. Der Umlenkkammer 13 kommt nach wie vor die eingangs genannte Funktion zu. Über die durch den Austrittskanal 9a und/oder die Spritzöffnungen 6a erzeugten Spritzstrahlen rl bzw. r2 werden sowohl die innere Mantelfläche 8* des Ablaufrohres 8 als auch die äußere Mantelfläche 6* der Hohlverstellstange 6 mit Reinigungsflüssigkeit beschwallt und gereinigt.

Figur 5 zeigt ausschnittsweise einen vorteilhaft ausgestalteten Sitzbereich des Doppelsitzventils gemäß der Neuerung, der in besonderer Weise für den waagerechten Einbau des Doppelsitzventils geeignet ist. Zwischen den am Sitzring 17 angebrachten Ventilsitzflächen 15 und 16 ist eine Übergangsfläche 17a vorgesehen, die parallel zur Achse des Doppelsitzventils orientiert ist. Gleichzeitig ist sichergestellt, daß in der Schließstellung des Doppelsitzventils die zylindrisch ausgebildete innere Mantelfläche 8* des Ablaufrohres 8 stufenlos in die Übergangsfläche 17a übergeht. Eine radial dichtende Dichtung 4b im kleineren Schließglied 4 wirkt mit der Übergangsfläche 17a und/oder der inneren Mantelfläche 8* zusammen.

Hierdurch wird insbesondere bei waagerechter Einbaulage des Doppelsitzventils aber auch bei einer von der Senkrechten abweichenden Einbaulage eine Pfützenbildung an der tiefsten Stelle oberhalb des Sitzringes 17 zwischen den Schließgliedern 4 und 5 sicher vermieden und generell

leckagefreies Durchschalten vom kleineren zum größeren Schließglied erreicht.

Unter Beibehaltung der Prinzipvorzüge des Doppelsitzventils gemäß der Neuerung, wie antriebsseitlger Ausbau der Ventilinnenteile und Funktion eines Rückschlagventils durch das größere Schließglied 5, kann das kleinere Schließglied 4 auch als radial dichtender Schieberkolben ausgebildet werden, wodurch das Doppelsitzventil gemäß der Neuerung zusätzlich noch leckagefrei schaltet, falls die Anlage des kleineren Schließgliedes 4 am größeren 5 abdichtend erfolgt. Wird bei einer derartigen Ausführung die mit dem Schieberkolben 4 korrespondierende zylindrische Sitzfläche des Sitzringes 17 durchmessergleich mit der inneren Mantelfläche 8* des Ablaufrohres 8 ausgebildet (Figur 6), so ist diese Ausführungsform einerseits leckagefrei schaltend und andererseits unter Sicherstellung vollständiger Entleerung des Leckagehohlraumes 10 auch waagerecht einbaubar.

Claims (9)

147V90 7.9.93 - 19 Schutzanspräche

1. Doppelsitzventil mit zwei seriell angeordneten, relativ zueinander bewegbaren Schließgliedern (4,5), deren eines (4) beim Öffnungsvorgang nach einer bestimmbaren Wegstrecke an das zweite (5) anlegbar ist und die sowohl in der Schließ- als auch in der Offenstellung einen Leckagehohlraum (10) begrenzen, der über ein mit dem zweiten Schließglied (5) verbundenes, durch ein benachbartes Ventilgehäuseteil (3) hindurch- und aus diesem herausgeführtes Ablaufrohr (8) mit der Umgebung des Ventils verbunden ist, wobei das zweite Schließglied (5) größer als das erste (4) ausgebildet und mit einer inneren Ventilstange (7) im Bereich des freien Endes des Ablaufrohres (8) mit diesem verbunden ist, die innere Verstellstange (7) durch eine Hohlverstellstange (6) des kleineren Schließgliedes (4) geführt ist und beide Verstellstangen (6,7) auf der Seite des kleineren Schließgliedes (4) durch ein benachbartes Ventilgehäuseteil (2) hindurch- und aus diesem herausgeführt sind und wobei zwei Ventilsitzflächen (15,16) auf einem in den Ventilgehäuseteilen (2,3) lösbar gelagerten Sitzring (17) angebracht sind, welcher über Stützstangen (18) mit einem Flansch (19) des Ventilgehäuseteils (2) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Ablaufrohr (8) unmittelbar anschließend an den Leckagehohlraum (10) und in einem Teil seines folgenden weiteren Verlaufs gegenüber seinem übrigen Teil auf einen Durchtrittsquerschnitt (Q) erweitert ist und den Leckagehohlraum (10) raumbildend vergrößert.

2. Doppelsitzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchtrittsquerschnitt (Q) derart bemessen ist, daß sein Wert (Qmax) so nah wie möglich an jenen des Nenndurchtrittsquerschnittes (N) des

Doppelsitzventils herangeführt ist (Qmax <. N) oder diesen nach Möglichkeit übersteigt.

3. Doppelsitzventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das gesamte Ablaufrohr (8) zwisehen dem Leckagehohlraum (10) und seinem Ende durchgängig mit dem Durchtrittsquerschnitt (Qmax) ausgeführt ist.

4. Doppelsitzventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen innerer Ventilstange (7) und Hohlstange (6) ein Ringspalt (9) vorgesehenen ist, der sich bis zur Verbindung zwischen innerer Ventilstange (7) und Ablaufrohr (8) erstreckt und der eine Reinigungsflüssigkeits-Zuleitung aufweist, daß der Ringspalt (9) im Bereich der Verbindung zwischen der Verstellstange (7) und dem Ablaufrohr (8) mit einem die Reinigungsflüssigkeit zum Leckagehohlraum (10) umlenkenden Austrittskanal (9a) versehen ist und/oder daß er im Bereich des Leckagehohlraumes (10) mit diesem über Spritzöffnungen (6a) verbunden ist.

5. Doppelsitzventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Entlüftungsrohr (22) vorgesehen ist, das leckageraumseitig in unmittelbarer Nähe zum ersten Schließglied (4) ausmündet oder daß der Ringspalt (9) in unmittelbarer Nähe des kleineren Schließgliedes (4) über eine Entlüftungsbohrung (6aH) mit dem Leckagehohlraum (10) in Verbindung steht.

6. Doppelsitzventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Entlüftungsrohr (22) oder der Ringspalt (9) umgebungsseitig verschließbar ist.

7. Doppelsitzventil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Verschluß in Abhängigkeit vom durch Flüssigkeit in Anspruch genommenen Speichervolumen des vergrößerten Leckagehohlraumes (10) steuerbar ist.

8. Doppelsitzventil nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den am Sitzring (17) angebrachten Ventilsitzflächen (15,16) eine Übergangsfläche (17a) vorgesehen ist, die parallel zur Achse des Doppelsitzventils orientiert ist, daß in der Schließstellung des Doppelsitzventils eine zylindrisch ausgebildete innere Mantelfläche (8*) des Ablaufrohres (8) stufenlos in die Übergangsfläche (17a) übergeht und daß im kleineren Schließglied (4) eine radial dichtende Dichtung (4b) vorgesehen ist, die mit der Übergangsfläche (17a) und/oder der inneren Mantelfläche (8*) zusammenwirkt.

9. Doppelsitzventil nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß am Sitzring (17) eine zyllndrische Sitzfläche (17a) vorgesehen ist, die mit einem als Schieberkolben ausgebildeten Schließglied (4) zusammenwirkt und daß in der Schließstellung des Doppelsitzventils eine zylindrisch ausgebildete innere Mantelfläche (8*) des Ablaufrohres (8) stufenlos in die Sitzfläche (17a) übergeht.