DE9405303U1

DE9405303U1 - Absperrventil für Rohrleitungen, insbesondere für Flüssigkeitsbehälter

Info

Publication number: DE9405303U1
Application number: DE9405303U
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1994-03-22
Filing date: 1994-03-22
Publication date: 1994-06-16
Anticipated expiration: 2004-03-23

Description

201 -4- 22.03.94

Absperrventil fur Rohrleitungen, insbesondere fur Flüssigkeitsbehälter

Die Neuerung betrifft ein Absperrventil für Rohrleitungen, insbesondere für Flüssigkeitsbehälter mit einem wenigstens um 90° schwenkbaren Verschlußkörper und einer quer zur Schwenkachse angeordneten Durchlaufbohrung zum Öffnen und Schließen des gesamten lichten Durchlaufquerschnitts.

Ventilhähne der vorgenannten bekannten Art mit quer zur Schwenkrichtung eingearbeiteten Durchlaßbohrungen zum Öflhen und Schließen des Ventils, wobei der gesamte Querschnitt des lichten Durchlaufs freigegeben ist, haben gegenüber den bekannten Klappenventilen den großen Vorteil, daß bei geöffnetem Ventil eine weitgehend laminare, turbulenzarme Strömung erreicht werden kann. Eine unerwünschte Ansatzbildung an den im Durchflußquerschnitt befindlichen Ventilteilen wird dadurch weitgehend vermieden.

Die Neuerung geht von diesem Stand der Technik aus, wie er zum Beispiel von einem 2-Wege-Durchgangs-Kugelhahiij aus dem Prospekt der Firma Carl Jacobs, 6501 Klein-Winterheim, Am Weincastell 10 (siehe Anlage 1) als bekannt zu entnehmen ist. Dieses Ventil mit einer großen Durchflußbohrung, die der lichten Weite der folgenden Rohrleitung, beziehungsweise dem anschließenden Auslauf entspricht, ermöglicht beim Durchlauf des flüssigen Mediums und großer Durchsatzmenge eine weitgehend laminare Strömung, bei der kaum nachteilige Turbulenzen entstehen. Der große Nachteil besteht aber darin, daß bei geschlossenem Kugelhahn eine Restmenge des flüssigen Mediums im Durchflußteil der verschließenden Kugel verbleibt und es hier zu nachteiliger Ansatzbildung

201 -5- 22.03.94

kommen kann. Die Entfernung dieser eingescnTdss'e'nen Kestinenge"ist nicht möglich und eine mechanische Reinigung des Ventils ist bei geschlossenem Kugelhahn daher ausgeschlossen.

Der weitere Nachteil besteht bei diesen bekannten Ventilen darin, daß die Konstruktion zu aufwendig ist, mit einem komplizierten Gehäuse für die Lagerung des Betätigungsspindeis, der beiden dichtenden Halbschalen aus PTFE fur die Kugel und den zusätzlichen Seitenschalen, die wiederum gegen die Dichthalbschalen mit weiteren Dichtungselementen abgedichtet sind. Es hat sich gezeigt, daß bei empfindlichen flüssigen Medien im Bereich der beiden Dichtungen, zum Beispiel bei Milch, Ablagerungen nicht zu vermeiden sind. Selbst bei Anwendung aggressiver Reinigungsmittel sind derartige Ansätze nur schwer zu entfernen und die erforderliche Keimfreiheit kann ohne Anwendung umweltbelastender Desinfektionsmittel kaum erreicht werden.

Außerdem erfordert ein derartiger Kugelhahn mit den relativ harten Halbschalen eine sehr präzise und arbeitsaufwendige Bearbeitung mit kleinsten Toleranzen, um eine ausreichende Abdichtung zu erzielen. Ferner ist bei dieser Konstruktion eine ebenso aufwendige, kompakte Abdichtung des Spindeis fur die Ventilbetätigung erforderlich, da sonst, insbesondere bei hoher Strömungsgeschwindigkeit des geförderten Mediums, über die Spindeldichtung Luft in die Förderleitung hineingesaugt werden kann, da die Halbschalen-Dichtungen zwar toleranzarm gefertigt, aber nicht gasdruckdicht ausgebildet sind.

Besser ist die Reinigungsmöglichkeit bei einem bekannten 3-Wege-Kugelhahn, wie aus dem vorgenannten Prospekt (siehe Anlage 2) zu entnehmen ist, weil die verschließende Kugel mit drei Bohrungen versehen ist und deshalb im geschlossenem Zustand durch die T-förmige Bohrung kein

201 -6- 22.03.94

unzugänglicher Totraum gebildet wird. Für den Flüssigtransport von bestimmten bewegungs- und temperaturempfindlichen Stoffen und Substanzen ergeben sich bei diesem Kugelhahn aber Schwierigkeiten, zum Beispiel beim Flüssigtransport von thixotropen Stoffen, die durch Bewegungsenergie oder in Ruhe zu Verklumpung und Ansatz neigen. Ferner ist von großem Nachteil, daß der Durchlaufquerschnitt relativ zur Kugelgröße klein ist und somit bei gleicher Durchsatzmenge eine höhere Strömungsgeschwindigkeit erforderlich ist und starke Turbulenzen bewirkt. Diese entstehen insbesondere im Mündungsbereich der drei um 90° versetzten Bohrungen an den Materialecken in der Kugel. Bei geradlinigem Durchlauf sind erhebliche turbulenzbedingte Ablagerungen in dem hierzu rechtwinklig angeordneten Totraum des dritten Weges unvermeidbar. Das fuhrt bei Dispersionen zu nachteiliger Ansatzbildung. Der erforderliche Durchfluß des Mediums ist dann nicht mehr gewährleistet und es können sich hierdurch im Produktionsablauf erhebliche Störungen einstellen.
Außerdem bedingt der nur klein auslegbare Durchlaufquerschnitt eine relativ große unpraktische Konstruktion mit hohem Materialaufwand.

Für den Transport von flüssigen Lebensmitteln sind diese bekannten Absperrventile trotz sauberer Edelstahlverarbeitung und Verwendung von lebensmittelzulässigem Dichtungsmaterial in vielen Fällen aus den vorbeschriebenen Gründen, wie bei Milch, ungeeignet, da bei ungünstiger Temperatur und Bewegungsenergie Fettablagerungen beziehungsweise Butterbildung im Ventilgehäuse nicht zu vermeiden sind.

Es hat sich gezeigt, daß alle Ventile dieser bekannten Art auf mechanischem Wege ohne die Verwendung von umweltfeindlichen Lösungs- und Reinigungsmittehi nur schwer und im geschlossenen Zustand des Ventils überhaupt nicht zu reinigen sind. Die Anwendung aggressiver Reinigungs- und Desinfektionsmittel ist hierbei unumgängh'ch, die eine hohe

201 -7- 22.03.94

Umweltbelastung darstellen. In vielen Fällen muß ein solches bekanntes Absperrventil zwecks Reinigung sogar in aufwendiger Weise zusätzlich zerlegt werden.

Der Neuerung hegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Absperrventil eingangs genannter Art zu entwickeln, bei dem die vorbeschriebenen Nachteile behoben werden. Bei einem derartigen Absperrventil soll das Eindringen und Verbleiben der flüssigen Medien in Toträumen des Ventils vermieden werden.

Der Neuerung stellt sich die weitere Aufgabe, die bisher aufwendige Herstellung der Absperrventile zu vereinfachen, die Anzahl der Einzelteile zu verringern und die Abdichtungen zu verbessern, wobei eine schnellere und einfache Montage und Austauschbarkeit aller Verschleißteile gewährleistet ist.

Die Aufgabe wird bei einem Absperrventil eingangs beschriebener Art neuerungsgemäß mit den kennzeichnen Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Ein mit diesen Merkmalen ausgestattetes Absperrventil ermöglicht durch die strömungsgünstige Gestaltung einen laminaren Medienfluß, wobei auch in abgesperrter Stellung eine einwandfreie mechanische Reinigung von beiden Strömungsrichtungen möglich ist. Der kugelförmige Verschlußkörper mit der völlig umschließenden toleranzfreien Abdichtung gewährleistet eine bisher nicht bekannte optimale Abdichtung und eine leichte Betätigung durch die schwimmende Lagerung, wobei durch die vorteilhafte konstruktive Gestaltung mit wenigen Teilen auch keine nachteiligen Toträume mehr vorhanden sind.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Neuerung sind Gegenstand der Unteransprüche.

201 -8 22,03.94

Anhand von Ausfuhrungsbeispielen wird die Neuerung in den Zeichnungen näher erläutert. Diese zeigen in

Figur 1 eine Explosionszeichnung des Absperrventils,

Figur 2 eine Einzelzeichnung des Verschlußkörpers,

Figur 3 eine weitere Ausbildung der Dichtungsschalen,

Figur 4 ein zusammengesetztes Absperrventil nach Figur 1.

Die Figur 1 zeigt das neuerungsgemäße Absperrventil in einer Explosionszeichnung. Der kugelförmige Verschlußkörper 1, - in der Figur 2 vergrößert dargestellt-, ist in der Höhe 2 des Durchlaufquerschnitts 3 und in der entsprechenden Breite, des Durchmessers 4 quer zur Durchflußachse 5 zu einer Seite in Pfeilrichtung 6 materialfrei ausgebildet. Die verbliebende Außenwandung des Verschlußkörpers 1 bildet die Abschlußfläche 7, die hier in absperrender Stellung zur Strömungsachse 8 ausgerichtet ist. In der Drehachse 9 ist zum Öffnen und Schließen des Absperrventils in Pfeilrichtung 12 am Verschlußkörper 1 ein Schwenkzapfen 10 mit einem aus dem Gehäuse 11 herausragendem Vierkantansatz 16 für die Betätigung angeordnet, zum Beispiel für einen Handgriff oder fur eine maschinelle Kupplung.

Die Schwenkzapfen 10,10¹ sind mit O-Ringen 13 versehen, die in die hierfür vorgesehenen Ausnehmungen 14 des Gehäuses 11 eingreifen. Der Schwenkzapfen 10 ist in an sich bekannterweise mit einem Schaltknebel 15 versehen, der im Verschlußkörper 1 lose eingesteckt und in Pfeilrichtung 20 verschiebbar ist. Dadurch wird eine klemmfreie Lagerung des Verschlußkörpers 1 und des Schwenkzapfens 10, sowie eine reibungsarme Betätigung über den Vierkantansatz 16 erreicht.

201 -9- 22.03.94

Auf den gegenüberliegenden Schwenkzapfen* &Ggr;0¹ kann 'gegebenenfalls verzichtet werden, da der Verschlußkörper 1 in der völlig umgebenden, toleranzfreien, weichen Dichtung 17 optimal geführt wird und der Schaltknebel 15 sich nicht aus dem Verschlußkörper 1 entfernen kann.

Die Abdichtung und Lagerung des Verschlußkörpers 1 erfolgt über zwei identische Dichtungsschalen 17¹ und 17², die, -je nach dem Weichheitsgrad des verwendeten Dichtungswerkstoffs -, mit einem eingearbeiteten Trägerkörper 18 aus rostfreiem Stahl ausgestattet sind, wie aus der Figur 3 ersichlich ist. Eine derartige Dichtungsschale 17¹ ist bereits in dem Gehäuseteil II¹ vorhanden, in der der Verschlußkörper 1 eingesetzt werden kann.

Die Dichtungsschalen 17¹ und 17² bilden im zusammengesetzten Zustand zusammengepreßt eine einstückige Funktion und umschließen dichtend vor den O-Ringen 13 auch die Schwenkzapfen 10 und 10¹. Die Dichtungsschalen 17 können, wie aus der Figur 3 ersichtlich, einheitlich mit Lageransätzen 19 ausgestattet sein, die gleichzeitig sowohl die Lagerung, als auch die Abdichtung der Schwenkzapfen 10 und 10¹ ermöglichen. Das hat den besonderen Vorteil, daß man auf O-Ringe und/oder sonstige Mittel fur die Lagerung und Abdichtung der Schwenkzapfen verzichten kann und sich alle Bearbeitungsmaßnahmen hierfür in vorteilhafter Weise erübrigen.

Eine so einfache Abdichtung ist wegen der toleranzfreien Lagerung des Verschlußkörpers 1 in den weichen Dichtungsschalen 17 mögjich, weil dadurch eine gasdichte Lagerung des Verschlußkörpers gewährleistet ist und bei hoher Durchsatzgeschwindigkeit des Mediums und dadurch entstehender Unterdruck keine Luft durch die Schwenkzapfenlagerung in den Förderstrom angesaugt werden kann.

201 -10- 22.0,3.94

In vorteilhafter Weise wird ferner durcn einfachen Austausch der Dichtungsschalen 17 für den Verschlußkörper 1 gleichzeitig die Lagerung und Abdichtung der Schwenkzapfen 10 erneuert.

Nach den Einsetzen des Verschlußkörpers 1 in das mit der Dichtungsschale 17¹ versehene Gehäuseteil II¹ wird das Gehäuseteil IP mit der Dichtungsschale 17² auf den Verschlußkörper 1 aufgesetzt und miteinander mittels der Schrauben 21 verbunden. Damit ist das neuerungsgemäße Absperrventil, bestehend aus nur drei verschiedenen Teilen, dem Gehäuseteil 11, der Dichtungsschale 17 und dem Verschlußkörper 1 mit dem Schwenkzapfen, betriebsfertig. Das Absperrventil kann dann mittels des am Gehäuse 11 befindlichen Gewindestutzens 22 in der vorgesehenen Rohrleitung oder an einem Behälter eingebaut werden.

Anstatt des Gewindestutzens 22 kann das Gehäuse 11 serienmäßig auch mit anderen gebräuchlichen, beziehungsweise genormten Anschlußelementen ausgestattet werden.

201

22.03.94

	Teileverzeichms	2	Höhe der Durchlaufquerschnitt
1	Verschlußkörper	4	Durchmesser
3	Durchlaufquerschnitt	6	Pfeilrichtung
5	Durchflußachse	8	Strömungsachse
7	Abschlußfläche	10	Schwenkzapfen
9	Drehachse	12	Pfeilrichtung
11	Ventilgehäuse	14	Ausnehmung
13	O-Ringe	16	Vierkantansatz
15	Schaltknebel	18	Trägerkörper
17	Dichtungsschale	20	Pfeihichtung
19	Lageransatz	22	Gewindestutzen
21	Schrauben

Claims

201 -1- 22.03!94 Absperrventil für Rohrleitungen, insbesondere für Flüssigkeitsbehälter Schutzansprüche

1. Absperrventil für Rohrleitungen, insbesondere für Flüssigkeitsbehälter mit einem wenigstens um 90° schwenkbaren Verschlußkörper und einer quer zur Schwenkachse angeordneten Durchlaufbohrung zum Öffnen und Schließen des gesamten lichten Durchlaufquerschnitts, dadurch gekennzeichnet, daß der Verschlußkörper (1) in der Höhe (2) des Durchlaufquerschnitts (3) quer zur Längsachse (5) zu einer Seite in Pfeilrichtung (6) materialfrei ausgebildet ist, derart, daß die zur entgegengesetzten Seite weisenden, verbliebenden Außenwandung des Verschlußkörpers (1) allein die Abschlußfläche (7) des lichten Durchlaufquerschnitts (3) in der Strömungsachse (8) bildet.

2. Absperrventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilgehäuse (11) aus zwei identisch ausgebildeten Gehäuseteilen (H¹, IP) besteht, die mittels an sich bekannter Befestigungsmittel, zum Beispiel mittels Schrauben (21), miteinander verbindbar sind.

3. Absperrventil nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Verschlußkörper (1) kugelförmig ausgebildet ist.

4. Absperrventil nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der kugelförmige Verschlußkörper (1) bis auf den Durchlaufquerschnitt (3) der Strömungsachse (8) völlig von den umfassenden Dichtungsschalen (17) umschlossen und zwischen diesen gleitend gelagert ist.

-2- 23.Q3.94

&Lgr; &Mgr;

5. Absperrventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die den Verschlußkörper (1) gänzlich umfassenden und im zusammengesetzten Zustand einheitlich wirkenden Dichtungsschalen (17) aus zwei identischen Dichtungshalbschalen (17¹,17²) bestehen.

6. Absperrventil nach Anspruch 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtschalen (17) aus weichem, elastischem Material wie Kunststoff oder Gummi, zum Beispiel aus Silikon-Naturkautschuk (VQM), hergestellt sind.

7. Absperrventil nach Anspruch 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtschalen (17) mit einem innenliegenden starren Trägerkörper (18), zum Beispiel in Form eines Edelstahlringes, ausgestattet sind.

8. Absperrventil nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß in Richtung der Drehachse (9) am Verschlußkörper (1) mindestens zur einen Seite ein durch das Ventilgehäuse (11) nach außen durchgeführter Schwenkzapfen (10) angeordnet ist.

9. Absperrventil nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der oder die Schwenkzapfen (10, 10¹) mit achsfiihrenden und/oder achsabdichtenden Mitteln, zum Beispiel in Form von O-Ringen (13), in den Ausnehmungen (14) eingesetzt sind.

10. Absperrventil nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die achsfiihrenden und/oder die achsabdichtenden Mittel für die Aufnahme der Schwenkzapfen (10, 10¹) durch die erweiterte, einstückige Ausgestaltung der Dichtungsschalen (17) mit entsprechend gefertigten Lageransätzen (19) gebildet sind.

-3- 22.03.94

kih d

11. Absperrventil nach Anspruch 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der kugelförmig ausgebildete Verschlußkörper (1) mit einem lose in eine entsprechende Ausnehmung einsteckbaren und in Pfeilrichtung (20) verschiebbaren Schaltknebel (15) des Schwenkzapfens (10) verbunden ist.

12. Absperrventil nach Anspruch 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwenkzapfen (10) mit einem aus dem Ventilgehäuse (11) herausragenden Anschlußteil, zum Beispiel mit einem Vierkantansatz (16), ausgestattet ist.

13. Absperrventil nach Anspruch 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Verschlußkörper (1) aus nichtrostendem Stahl, Edelstahl, zum Beispiel aus V 4A₃ gefertigt ist.

14. Absperrventil nach Anspruch 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Verschlußkörper (1) aus einem keramischen Material gefertigt ist.

15. Absperrventil nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Form des Verschlußkörpers (1) zylindisch oder kegelstumpfförmig ausgebildet ist.

16. Absperrventil nach Anspruch 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilgehäuse (11) aus Edelstahl gefertigt ist.