WO2022096414A1

WO2022096414A1 - Hubventil

Info

Publication number: WO2022096414A1
Application number: PCT/EP2021/080263
Authority: WO
Inventors: Jens Burmester; Jörg PIEPLOW
Original assignee: Gea Tuchenhagen Gmbh
Priority date: 2020-11-03
Filing date: 2021-11-01
Publication date: 2022-05-12
Also published as: EP4240994A1; US20240011568A1

Abstract

Hubventil (1; 101; 201) mit einem Gehäuse (2; 102; 202), einem ersten Anschluss (3; 103; 203), einem zweiten Anschluss (4; 104; 204), einem zwischen den Anschlüssen (3, 4; 103, 104; 203, 204) vorgesehenen Durchgang (5; 105; 205), einen am Durchgang (5; 105; 205) ausgebildeten Ventilsitz (6: 106; 206), einem Schließelement (7; 107; 207), welches einen Verschlusskörper (8; 108; 208), welcher mit dem Ventilsitz (6; 106; 206) in dichtenden Kontakt bringbar ist, und eine Ventilstange (9; 109; 209) aufweist, und einer Dichtung (17; 117; 217), die mit einem Sitz zusammenwirkt. Um die Reinigbarkeit der Dichtung (17; 117; 217) zu verbessern wird vorgeschlagen, dass der Sitz einen Schließstellungssitz (23; 123; 223) umfasst, welcher an einem gegen die Ventilstange (9; 109; 209) verschiebbaren Bauteil (22; 122; 222) angebracht ist.

Description

Hubventil

Die Erfindung betrifft ein Hubventil nach dem Oberbegriff des ersten Anspruchs.

Antriebe der gattungsgemäßen Art werden zum Ansteuern von Ventilen in Anlagen zur Herstellung von Lebensmitteln, Getränken, Medikamenten und feinchemischen Produkten sowie in der Biotechnologie eingesetzt.

Diese Anwendungen bedingen eine hygienische Gestaltung des Ventiles. Davon sind auch jene Stellen betroffen, an denen Stangen, mit welchen die Schließkörper im Innenraum des Ventils verstellbar sind, den unmittelbar produktführenden Innenraum verlassen. An einer solchen Stelle kann eine auf der Stange gleitende Dichtung vorgesehen sein. Es ist sinnvoll, diese Dichtung reinigbar auszuführen.

Im Stand der Technik ist eine solche Reinigung der Dichtung in einem Doppelsitzventil gezeigt.

Die WO 2009/115255 A1 und EP 0646 741 B1 zeigen Anordnungen, durch die die Dichtung in einem Reinigungsschritt zur Reinigung freilegbar ist. Beide Dokumente zeigen solche Anordnungen, die EP 0646 741 B1 zeigt zusätzlich eine Reinigung der antriebsseitigen Dichtung, welche auf einem Schließkörperabschnitt gleitend ausgeführt ist. Ein noch älteres Dokument ist die DE 41 18 874 A1 , die ebenfalls eine Reinigung der antriebsseitigen Dichtung zeigt.

In der EP 0646 741 B1 ist die Reinigungsstellung für die erwähnte Dichtung an Reinigungsstellung der Hauptdichtungen an den Ventilsitzen gekoppelt. Der mit einem Druckmittel betriebene Antrieb ist daher ausgelegt, zusätzlich zum Vollhub oder Haupthub noch einen Teilhub auszuführen.

Aufgabe war es, ein Hubventil mit verbesserter Reinigung einer Dichtung zu schaffen.

Die Erfindung wird gelöst durch ein Hubventil mit den Merkmalen des ersten Anspruchs.

Das Hubventil ist mit einem Gehäuse, einem ersten Anschluss, einem zweiten Anschluss, einem zwischen den Anschlüssen vorgesehenen Durchgang, einen am Durchgang ausgebildeten Ventilsitz, einem Schließelement, welches einen Verschlusskörper, welcher mit dem Ventilsitz in dichtenden Kontakt bringbar ist, und eine Ventilstange aufweist, und einer Dichtung, die mit einem Sitz zusammenwirkt, ausgestattet. Indem der Sitz einen Schließstellungssitz umfasst, welcher an einem gegen die Ventilstange verschiebbaren Bauteil angebracht ist, ist der Abstand von Ventilteller zu Dichtung verstellbar. Die zur Reinigung wichtigen Bauteile sind dank der beanspruchten Anordnung nicht mehr starr aneinandergekoppelt. Mit weniger Kompromissen in der Bewegung der Bauteile kann so die beste Reinigungsstellung eingestellt werden, wodurch das Reinigungsergebnis verbessert ist.

Diese Vorteile kommen insbesondere in einem so genannten Doppelsitzventil zur Geltung, in welchem ein zweiter Verschlusskörper mit einer zweiten Ventilstange verbunden und die Ventilstange in der zweiten Ventilstange aufgenommen ist. Solche Ventile werden regelmäßig in Anwendungen mit hohen hygienischen Anforderungen eingesetzt und müssen daher sehr gut reinigbar sein, wobei hierfür baulich einfache und kostengünstige sowie zuverlässige Gestaltungen gefragt sind.

Um in einem solchen Ventil die Verschiebung des verschiebbaren Bauteils auf einfach Weise bewirken zu können, ist es vorteilhaft, wenn im Hubventil eine dritte Ventilstange, die zweite Ventilstange aufnehmend, vorgesehen ist. Die dritte Ventilstange ist koppelbar mit dem verschiebbaren Bauteil und koppelbar mit einem Zusatzantrieb.

Die hygienischen Eigenschaften dieses Hubventils werden verbessert, wenn eine Innendichtung mit dem verschiebbaren Bauteil zusammenwirkend angeordnet ist.

Dies verhindert Eintrag von Substanzen in Spalten zwischen verschiebbarem Bauteil und Ventilstange, die im Zusammenhang mit dem verschiebbaren Bauteil notwendig sind.

Eine weitere Verbesserung der hygienischen Eigenschaften entsteht, wenn in diesem Hubventil der Verschlusskörper und der zweite Verschlusskörper einen Leckageraum begrenzen. Dieser Raum kann überschüssige Substanzen, Reinigungsflüssigkeit und dergleichen aufnehmen, ohne dass diese Substanzen in den eigentlichen Produktraum gelangen. Gemäß einer anderen Weiterbildung wird vorgeschlagen, dass eine Oberfläche vorgesehen ist, mit welcher bei Fluid in einem Innenraum eine Kraft bewirkt wird, die eine auf den Verschlusskörper wirkende Kraft ausgleicht. Hierdurch ist das Ventil druckausgeglichen. Ein unter Druck stehendes Fluid im Inneren des Ventils übt nur sich weitestgehend ausgleichende Kräfte auf das Schließelement aus.

In einer anderen Ausführung umfasst das verschiebbare Bauteil eine Vertiefung zum Abführen von Reinigungsfluid in Richtung Ventilstange. Durch die Vertiefung entstehen schräg gestellte Wände, die einen Flüssigkeitstransport begünstigen. Die Vertiefung kann beispielsweise konisch geformt sein. Die Reinigung des Ventils wird verbessert, da das verschiebbare Bauteil umspülbar ist und das Reinigungsmittel zuverlässig abgeleitet wird, so dass eine zielgerichtete Reinigungsmittelströmung einstellbar ist.

Einen sicheren Betrieb des Hubventils ermöglicht eine andere Weiterbildung. Es wird verhindert, dass das verschiebbare Bauteil ungewollt, beispielsweise während des Betriebs mit Produkt, verschoben wird. Stattdessen bleibt das verschiebbare Bauteil in Dichtstellung, indem an der Ventilstange eine Schulter vorgesehen ist und das verschiebbare Bauteil in eine kraftschlüssige Verbindung mit der Schulter bringbar ist.

Die Reinigbarkeit des verschiebbaren Bauteils wird gemäß einer nächsten Weiterbildung erhöht, indem auf einer einem Antrieb zugewandten Seite des Gehäuses ein topfförmiges Gehäuseteil vorgesehen ist, in welchem das verschiebbare Bauteil aufnehmbar ist. Diese Struktur reduziert die Zahl der Bauteilschnittstellen und ermöglicht es, das verschiebbare Bauteil mit Reinigungsmittel zu umspülen und so eine gründliche Reinigung zu bewirken.

In einer anderen Ausführung ist vorgesehen, dass zum Abführen von Reinigungsfluid das verschiebbare Bauteil einen Durchlass umfasst, welcher das Reinigungsfluid aus einem Innenraum des topfförmigen Bauteils aufnimmt. Dies ermöglicht das Ableiten des Reinigungsmittels über die Spalte zwischen den Ventilstangen und verhindert einen Stau des Reinigungsmittels im Innenraum.

Anhand von Ausführungsbeispielen sollen die Erfindung erläutert und ihre Vorteile vertieft werden. Es zeigen: Fig. 1 : Längsschnitt durch ein Doppelsitzventil gemäß einem ersten Beispiel in Schließstellung;

Fig. 2: Detailansicht der Reinigungsstellung der Dichtung;

Fig. 3: Längsschnitt durch ein Doppelsitzventil gemäß einem zweiten Beispiel in Schließstellung;

Fig. 4: Längsschnitt durch ein Doppelsitzventil gemäß zweitem Beispiel in Reinigungsstellung;

Fig. 5: Detailschnitt durch ein Doppelsitzventil gemäß einem dritten Beispiel.

Die nachfolgend beschriebenen Ausführungsbeispiele zeigen Doppelsitzventile. Die Erfindung ist im Grunde nicht auf diese beschränkt und lässt sich auch in Einsitz- und ähnlichen Ventilen des eingangs genannten Anwendungsgebietes einsetzen. In Doppelsitzventilen kommt der Vorteile der verbesserten Reinigung jedoch stärker zum Tragen, da in deren Anwendungsgebieten hohe hygienische Anforderungen bestehen.

In Fig. 1 ist ein Doppelsitzventil 1 in einer ersten beispielhaften Ausführung im Längsschnitt dargestellt.

Das Doppelsitzventil 1 besitzt ein Gehäuse 2 mit einem ersten Anschluss 3 und einem zweiten Anschluss 4. Diese Anschlüsse 3 und 4 sind mit den fluidführenden Komponenten einer Prozessanlage verbindbar. Zwischen den Anschlüssen 3 und 4 ist im Gehäuse ein Durchgang 5 vorgesehen, mit welchem eine Fluidverbindung zwischen den Anschlüssen herstellbar ist.

Ein Ventilsitz 6 ist am Durchgang 5 ausgebildet und umgibt eine Öffnung des Durchgangs 5, durch die Fluid zwischen den Anschlüssen 3 und 4 strömen kann.

Im Gehäuse 2 ist ein Schließelement 7 vorgesehen. Dieses umfasst einen Verschlusskörper 8, der sich in Fig. 1 in dichtendem Kontakt mit dem Ventilsitz 6 befindet. Dadurch ist eine Strömung von Fluid zwischen den Anschlüssen 3 und 4 unterbunden, das Doppelsitzventil befindet sich in einer Schließstellung. Das Schließelement 7 umfasst eine mit dem Verschlusskörper 8 verbundene Ventilstange 9. Die Ventilstange 9 ist mit einem am Gehäuse 2 gekoppelten Antrieb 10 wirkverbunden. Dieser Antrieb 10 ist eingerichtet, den Verschlusskörper 8 entlang einer Längsachse A zu bewegen. Im Rahmen dieser Bewegung ist der dichtende Kontakt zwischen Ventilsitz 6 und Verschlusskörper 8 zum einen herstellbar und zum anderen lösbar. Im gezeigten Beispiel ist er als pneumatischer Antrieb ausgeführt.

Im Gehäuse 2 des Doppelsitzventils 1 ist ein zweites Schließelement 11 angeordnet, welches einen zweiten Verschlusskörper 12 besitzt. Dieser ist in dichtenden Kontakt mit einem zweiten Ventilsitz 13, der am Durchgang 5 ausgebildet ist, bringbar ist. Ein solcher dichtender Kontakt besteht beispielsweise in der in Fig. 1 gezeigten Schließstellung des Doppelsitzventils 1. Der Verschlusskörper 12 umfasst eine zweite Ventilstange 14, die mit dem Antrieb 10 wirkverbunden ist.

Die Ventilstange 9 des Schließelements 7 kann wenigstens abschnittsweise als Hohlstange ausgeführt sein, in welcher die zweite Ventilstange 14 verschiebbar aufgenommen ist.

Zwischen ersten und zweitem Verschlusskörper 8 und 12 ist in der Schließstellung des Doppelsitzventils 1 ein Leckageraum 15 ausgebildet, der durch die Verschlusskörper 8 und 12 gegen die Anschlüsse 3 und 4 abgedichtet ist. Im zweiten Schließelement 11 ist ein den Leckageraum 15 entleerender Ablaufkanal 16 ausgebildet, weicher den Leckageraum 15 mit Ablaufstrukturen außerhalb des Doppelsitzventils 1 verbindet.

Ein vorteilhaft einfacher Aufbau sieht vor, dass zum Öffnen des Doppelsitzventils der Antrieb 10 den zweiten Verschlusskörper 12 in dichtenden Kontakt mit dem ersten Verschlusskörper 8 bringt. Der erste Verschlusskörper 8 wird vom zweiten Verschlusskörper 12 bei dessen Hubbewegung in Öffnungsstellung mitgenommen.

Es ist eine Dichtung 17 vorgesehen, die das Schließelement 7 gegen das Gehäuse 2 abdichtet. Das Schließelement 7 ist zur Dichtung 17 verschiebbar und ein dichtender Kontakt zwischen Dichtung 17 und Schließelement 7 besteht wenigstens in der Schließstellung und in der Offenstellung des Doppelsitzventils 1.

Zur Verbesserung der hygienischen Verhältnisse gilt es, diese Dichtung 17 zu reinigen. Die Reinigung der Dichtung 17 des Doppelsitzventils 1 gemäß dieses Ausführungsbeispiels wird nun anhand der Fig. 2 erläutert. Die Fig. 2 zeigt einen Ausschnitt des Doppelsitzventils 1 in leicht vergrößerter Darstellung.

In der Schaltstellung des Doppelsitzventils 1, die in Fig. 2 gezeigt ist, steht der zweite Verschlusskörper 12 in dichtendem Kontakt mit dem zweiten Ventilsitz 13. Der Verschlusskörper 8 des Schließelements 7 ist hingegen vom Ventilsitz 6 spaltbildend abgehoben. In dieser auf diese Weise geschaffenen Liftstellung ist eine am Verschlusskörper 8 vorgesehene Hauptdichtung 18 vom Ventilsitz 6 getrennt und liegt zur Reinigung frei.

Auf einer dem Antrieb zugewandten Seite ist der Verschlusskörper 8 mit der Ventilstange 9 verbunden. In einem Abstand längs der Längsachse A besitzt die Ventilstange 9 folgt einen Stangenabschnitt 19. Dieser kann vorteilhaft radial erweitert sein und noch vorteilhafter eine Balancerfunktion besitzen. Balancerfunktion bedeutet, dass die Kraft, die ein Fluid im Innenraum des Doppelsitzventils 1 auf den Verschlusskörper 8 ausübt durch eine entgegengerichtete Kraft auf den Stangenabschnitt 19 ausgeglichen wird. Dies wird durch eine passende Wahl einer dem Fluid ausgesetzten Oberfläche 20 des Stangenabschnitts 19 erreicht, beispielsweise indem sie ringförmig die Längsachse A umgebend ausgeformt und die Längsachse A weitgehend parallel zu einer Flächennormalen auf diese Oberfläche 20 ausgerichtet ist.

Der Stangenabschnitt besitzt eine zylindrische Fläche 21. Eine Rotationsachse des Zylinders ist an der Längsachse A ausgerichtet, vorzugsweise parallel zur Hubrichtung. Diese zylindrische Fläche 21 ist für ein Zusammenwirken mit der Dichtung 17 ausgeführt, insbesondere durch einen gleitenden und dichtenden Kontakt.

Die Abschnitte des Schließelements 7 können mehrere miteinander verbundene Teile sein. Alternativ kann das Schließelement ein aus einem Grundkörper geformtes Teil sein.

Ein gegen die Ventilstange 9 verschiebbares Bauteil 22 ist zum Zusammenwirken mit dem Stangenabschnitt 19 und der Dichtung 17 ausgeführt. Eine radial nach außen gewandte Fläche ist in ruhenden, dichtenden Kontakt mit der Dichtung 17 bringbar und wirkt in der Schließstellung des Doppelsitzventils 1 als Schließstellungssitz 23 mit der Dichtung 17 zusammen. Die Dichtung 17 wird geschont, wenn die Fläche des Schließstellungssitzes 23 und die zylindrische Fläche 21 zueinander fluchtend ausgeführt sind. Durch Verschiebung des verschiebbaren Bauteils 22 sind zylindrische Fläche 21 und Schließstellungssitz 23 miteinander zu einem Sitz für die Dichtung 17 verbindbar.

In der Reinigungsstellung gemäß Fig. 2 ist das verschiebbare Bauteil 22 entlang der Längsachse A von dem Stangenabschnitt 19 wegbewegt. Die Dichtung 17 befindet sich nicht in Kontakt mit der zylindrischen Fläche 21 und nicht in Kontakt mit dem Schließstellungssitz 23. Zwischen der zylindrischen Fläche 21 und dem Schließstellungssitz 23 ist ein Spalt S ausgebildet. Der Spalt S steht in der Reinigungsstellung in Fluidverbindung mit einem im Stangenabschnitt 19 ausgebildeten Kanal 24, der seinerseits mit dem Ablaufkanal 16 in Fluidverbindung steht. Reinigungsfluid strömt reinigend an der Dichtung 17 vorbei und in den Spalt S, um von dort durch den Kanal 24 abgeführt zu werden.

Während der Reinigung wird auch einen Innendichtung 25 gereinigt, an der das Reinigungsfluid vom Spalt S zum Kanal 24 reinigend entlang strömt. Die Innendichtung 25 ist in dichtenden Kontakt mit einem am Abschnitt 19 ausgebildeten Innensitz 26 bringbar, um beispielsweise in der Schließstellung nach Fig. 1 Stangenabschnitt 19 und verschiebbares Bauteil 22 gegeneinander abzudichten.

Ein Teil des zwischen Dichtung 17 und beweglichem Bauteil 22 strömenden Reinigungsfluids tritt nicht in den Spalt S ein, sondern strömt zwischen Dichtung 17 und Schließstellungssitz 23 hindurch. Dadurch werden Dichtung 17 und Schließstellungssitz 23 gereinigt. Dieser Teil des Reinigungsfluids gelangt in einen Innenraum 27 eines topfförmigen Gehäuseteils 28, welches mit dem Gehäuse 2 verbunden ist. Ein Durchlass 29 im verschiebbaren Bauteil 22 stellt eine Fluidverbindung mit dem Kanal 24 her, um das Reinigungsfluid aus dem topfförmigen Gehäuseteil 28 und letztlich dem Doppelsitzventil 1 abzuführen.

Das verschiebbare Bauteil 22 ist mit einer einteiligen oder mehrteiligen dritten Ventilstange 30 verbunden. Diese ist als Hohlstange ausgeführt und nimmt die Ventilstange 9 und die zweite Ventilstange 14 auf. Die dritte Ventilstange 30 durchsetzt das topfförmige Gehäuseteil 28 sowie dessen Innenraum 27 und tritt aus dem Gehäuseteil 28 aus. Am topfförmigen Gehäuseteil 28 kann ein Spüleinlass 31 vorgesehen sein, durch welchen Spüleinlass 30 Reinigungsmittel einströmen kann. Dieses wird von einer mit dem Spüleinlass strömungsverbundenen Strömungsführung 32 aufgenommen, welche den Bereich des Durchtritts umgibt. Die Reinigung der dritten Ventilstange 30, des Bereichs des Durchtritts sowie des Innenraums 27 werden auf diese Weise verbessert.

Der Antrieb 10 umfasst einen Zusatzantrieb 33, welcher modular ausgeführt sein kann und zur Vereinfachung der Konstruktion auf einer dem topförmigen Gehäuseteil 28 zugewandten Seite des Antriebs angeordnet ist.

Die dritte Ventilstange 30 ragt in den Zusatzantrieb 33. Ein Kolben 34 ist auf ihr gleitend im Zusatzantrieb 33 vorgesehen. Ein Druckmitteleinlass 35 ermöglicht den Einlass eines Druckmittels, welches auf den Kolben 34 einwirkt und dessen Verschiebung entlang der Längsachse A bewirkt.

Die dritte Ventilstange 30 besitzt einen ersten Anschlag 36. Dieser kann als Stufe oder Absatz geformt sein, die oder der radial, bezogen auf die Längsachse A, nach außen gerichtet ist. Die Bewegung des Kolbens 34 unter Druckmitteleinfluss bringt den Kolben 34 in Eingriff mit dem ersten Anschlag 36, so dass die dritte Ventilstange 30 bei der Bewegung des Kolbens 34 in Richtung der Längsachse A mitgenommen wird. Die Bewegung des Kolbens 34 wird durch eine gehäuseseitige Wegbegrenzung 37 gestoppt. Der zurückgelegte Weg ist so bemessen, dass das verschiebbare Bauteil 22 in die oben beschriebene und in Fig. 2 gezeigte Reinigungsposition gelangt.

Ein zweiter Anschlag 38 ist an der dritten Ventilstange 30 vorgesehen und eingerichtet, mit einem dritten Anschlag 39 in Eingriff gebracht zu werden, welcher dritte Anschlag 39 an der Ventilstange 9 angeordnet ist. Der zweite Anschlag 38 kann als stirnseitige Fläche einer Stufe im Inneren der dritten Ventilstange 30 geformt sein, mit der ein Innenraum der dritten Ventilstange 30 aufgeweitet wird. Der dritte Anschlag 39 kann eine Stufe sein, die eine radiale Erweiterung der Ventilstange 9 bildet. Bei einer Verschiebung der dritten Ventilstange 30 kommen zweiter und dritter Anschlag 38 und 39 in Eingriff. Als Folge wird die Ventilstange 9 von der dritten Ventilstange 30 bei deren Bewegung mitgenommen. Die Ventilstangen 9 und 30 und somit das verschiebbare Bauteil 22 und der Verschlusskörper 8 bewegen sich in die gleiche Richtung.

Die Wahl eines Abstandes zwischen zweitem und drittem Anschlag 38 und 39 in Richtung der Längsachse A bestimmt den Wegunterschied zwischen den im Hub zurückgelegten Wegen des verschiebbaren Bauteils 22 und des Verschlusskörpers 8. Dadurch können die Reinigungsspalte optimal auf das Reinigungsergebnis eingestellt werden.

Anhand Fig. 3 und Fig. 4 wird nachfolgend ein zweites Ausführungsbeispiel erläutert.

Das Doppelsitzventil 101 besitzt ein Gehäuse 102 mit einem ersten Anschluss 103 und einem zweiten Anschluss 104. Diese Anschlüsse 103 und 104 sind mit den fluidführenden Komponenten einer Prozessanlage verbindbar. Zwischen den Anschlüssen 103 und 104 ist im Gehäuse ein Durchgang 105 vorgesehen, mit welchem eine Fluidverbindung zwischen den Anschlüssen herstellbar ist.

Ein Ventilsitz 106 ist am Durchgang 105 ausgebildet und umgibt eine Öffnung des Durchgangs 105, durch die Fluid zwischen den Anschlüssen 103 und 104 strömen kann.

Im Gehäuse 102 ist ein Schließelement 107 vorgesehen. Dieses umfasst einen Verschlusskörper 108, der sich in Fig. 1 in dichtendem Kontakt mit dem Ventilsitz 106 befindet. Dadurch ist eine Strömung von Fluid zwischen den Anschlüssen 103 und 104 unterbunden, das Doppelsitzventil befindet sich in einer Schließstellung. Das Schließelement 107 umfasst eine mit dem Verschlusskörper 108 verbundene Ventilstange 109.

Die Ventilstange 109 ist mit einem am Gehäuse 102 gekoppelten Antrieb 110 wirkverbunden. Dieser Antrieb 110 ist eingerichtet, den Verschlusskörper 108 entlang einer Längsachse A zu bewegen. Im Rahmen dieser Bewegung ist der dichtende Kontakt zwischen Ventilsitz 106 und Verschlusskörper 108 zum einen herstellbar und zum anderen lösbar. Im gezeigten Beispiel ist er als pneumatischer Antrieb ausgeführt. Im Gehäuse 102 des Doppelsitzventils 101 ist ein zweites Schließelement 111 angeordnet, welches einen zweiten Verschlusskörper 112 besitzt. Dieser ist in dichtenden Kontakt mit einem zweiten Ventilsitz 113, der am Durchgang 5 ausgebildet ist, bringbar ist. Ein solcher dichtender Kontakt besteht beispielsweise in der in Fig. 3 gezeigten Schließstellung des Doppelsitzventils 101. Der Verschlusskörper 112 umfasst eine zweite Ventilstange 114, die mit dem Antrieb 110 wirkverbunden ist.

Die Ventilstange 109 des Schließelements 107 kann wenigstens abschnittsweise als Hohlstange ausgeführt sein, in welcher die zweite Ventilstange 114 verschiebbar aufgenommen ist.

Zwischen ersten und zweitem Verschlusskörper 108 und 112 ist in der Schließstellung des Doppelsitzventils 101 ein Leckageraum 115 ausgebildet, der durch die Verschlusskörper 108 und 112 gegen die Anschlüsse 103 und 104 abgedichtet ist. Im zweiten Schließelement 111 ist ein den Leckageraum 115 entleerender Ablaufkanal 116 ausgebildet, weicher den Leckageraum 115 mit Ablaufstrukturen außerhalb des Doppelsitzventils 101 verbindet.

Ein vorteilhaft einfacher Aufbau sieht vor, dass zum Öffnen des Doppelsitzventils der Antrieb 110 den zweiten Verschlusskörper 112 in dichtenden Kontakt mit dem ersten Verschlusskörper 108 bringt. Der erste Verschlusskörper 108 wird vom zweiten Verschlusskörper 112 bei dessen Hubbewegung in Öffnungsstellung mitgenommen.

Es ist eine Dichtung 117 vorgesehen, die das Schließelement 107 gegen das Gehäuse 102 abdichtet. Das Schließelement 107 ist relativ zur Dichtung 117 verschiebbar und ein dichtender Kontakt zwischen Dichtung 117 und Schließelement 107 besteht wenigstens in der Schließstellung und in der Offenstellung des Doppelsitzventils 101.

Zur Verbesserung der hygienischen Verhältnisse gilt es, diese Dichtung 117 zu reinigen. Die Reinigung der Dichtung 117 des Doppelsitzventils 101 gemäß dieses Ausführungsbeispiels wird nun anhand der Fig. 4 erläutert. Die Fig. 4 zeigt einen Ausschnitt des Doppelsitzventils 101 in leicht vergrößerter Darstellung.

In der Schaltstellung des Doppelsitzventils 101, die in Fig. 4 gezeigt ist, steht der zweite Verschlusskörper 112 in dichtendem Kontakt mit dem zweiten Ventilsitz 113. Der Verschlusskörper 108 des Schließelements 107 ist hingegen vom Ventilsitz 106 spaltbildend abgehoben. In dieser auf diese Weise geschaffenen Liftstellung ist eine am Verschlusskörper 108 vorgesehene Hauptdichtung 118 vom Ventilsitz 106 getrennt und liegt zur Reinigung frei.

In der Schaltstellung gemäß Fig. 4 ist zudem die Dichtung 117 reinigungsfähig freigelegt. Insbesondere ihre in anderen Schaltstellungen mit Produkt oder Sitzflächen in Berührung gelangenden Oberflächen sind in der Schaltstellung nach Fig. 4 mit Reinigungsflüssigkeit abspülbar. Dies wird bewirkt, indem ein verschiebbares Bauteil 122 entgegen der Bewegungsrichtung des Verschlusskörpers 108 zu diesem hin verschoben ist, wobei die Dichtung 117 von einem auf dem verschiebbaren Bauteil 122 vorgesehenen Schließstellungssitz 123 abgehoben wird.

Eine radial nach außen gewandte zylindrische Fläche 121 des verschiebbaren Bauteils 122 ist für gleitenden Kontakt mit der Dichtung 117 ausgebildet und bildet in der Offenstellung des Doppelsitzventils 101 einen Sitz für die Dichtung 117.

Ein Stangenabschnitt 119 des Schließelementes 107 ist in dem verschiebbaren Bauteil 122 verschiebbar aufgenommen. Insbesondere ist eine Verschiebung in gegenläufiger Bewegungsrichtung entlang der Längsachse A durchführbar. Der Stangenabschnitt 119 kann wie im ersten Ausführungsbeispiel druckausgleichend zum Verschlusskörper 108 ausgeführt sein.

Auf einer Innenseite des verschiebbaren Bauteils 122 ist ein Innensitz 126 ausgebildet, mit dem eine am Stangenabschnitt 119 angeordnete Innendichtung 125 in dichtenden Kontakt bringbar ist. Dieser Kontakt besteht insbesondere in einer Schließstellung und einer Offenstellung des Doppelsitzventils 101.

In der Reinigungsstellung gemäß Fig. 4 sind Innendichtung 125 und Innensitz 126 voneinander getrennt. Auf der Innenseite des verschiebbaren Bauteils122 kann eine ringförmig umlaufende Ausnehmung 140 vorgesehen sein, die in der Reinigungsstellung einen Spalt zwischen Innendichtung 125 und verschiebbarem Bauteil 122 schafft, welcher die Innendichtung 125 zur Reinigung freilegt.

Auf der einem Antrieb 110 zugewandten Seite des Gehäuses 102 ist ein topfförmiges Gehäusebauteil 128 vorgesehen. Dieses besitzt einen von einer Umgebung des Doppelsitzventils 101 getrennten Innenraum 127, in welchem in der Offenstellung des Doppelsitzventils 101 das verschiebbare Bauteil 122 aufgenommen ist.

Reinigungsfluid das in der in Fig. 4 gezeigten Reinigungsstellung zwischen dem verschiebbaren Bauteil 122 und der Dichtung 117 strömt, gelangt in den Innenraum 127. Durch wenigstens einen im verschiebbaren Bauteil 122 vorgesehenen Durchlass 129 wird dieses Fluid abgeführt. Im Stangenabschnitt 119 ist wenigstens ein Kanal 124 vorgesehen, welcher das Fluid aus dem Durchlass 129 aufnimmt. Zusätzlich nimmt der Kanal 124 auch Reinigungsflüssigkeit auf, die zwischen Innendichtung und verschiebbarem Bauteil 122 strömt. Durch den Kanal 124 wird das Fluid dem Ablaufkanal 116 zugeführt, durch welchen es aus dem Doppelsitzventil 101 entströmt.

Ein zum Innenraum gewandtes Ende des verschiebbaren Bauteils 122 kann verjüngt ausgeführt sein, beispielsweise durch eine umlaufende Abdrehung 141. Die Abdrehung 141 ist so angeordnet und bemessen, dass sie in der Reinigungsstellung nicht im Kontakt mit der Dichtung 117 steht und das verschiebbare Bauteil 122 noch in einen von der Dichtung 117 umschlossenen Teil des Innenraums 127 eintaucht.

Die Abdrehung 141 geht derart in die zylindrische Fläche 121 über, dass die Dichtung 117 auf die zylindrische Fläche 121 aufgleitet, wenn das verschiebbare Bauteil 122 in den Innenraum 127 verschoben wird. Dies verbessert die Führung des verschiebbaren Bauteils 122 und schont die Dichtung 117.

Der Antrieb 110 besitzt einen Liftkolben 142, der auf der Ventilstange 109 gleitfähig angeordnet ist. Antrieb 110 und Liftkolben 142 sind so ausgeführt, dass Druckbeaufschlagung des Liftkolbens 142 diesen entlang der Längsachse A vom Gehäuse 2 wegbewegt. Bei dieser Bewegung fährt der Liftkolben 142 gegen einen Anschlag 143 an der Ventilstange 109, wodurch diese der Bewegung folgend mitgenommen wird. Die Bewegung wird durch einen Anschlag 143 begrenzt und so die Reinigungsstellung des Verschlusskörpers 108 bestimmt.

Eine dritte Ventilstange 130 ist als Hohlstange ausgeführt, in welcher die Ventilstange 109 beweglich aufgenommen ist. Die dritte Ventilstange 130 ist mit dem beweglichen Bauteil 122 verbunden. Ein Kolben 134 ist mit der dritten Ventilstange 130 starr gekoppelt. Er ist mit einem Druckmittel beaufschlagbar ausgeführt.

Druckmittelbeaufschlagung bewegt den Kolben 134 in einer zur Bewegungsrichtung des Liftkolbens 142 entgegengesetzten Richtung. Die starre Kopplung mit der dritten Ventilstange 130 führt zu einer Bewegung des beweglichen Bauteils 122, die der Bewegung des Verschlusskörpers 108 und des Stangenabschnitts 119 entgegengesetzt ist.

Der Stangenabschnitt 119 kann eine Oberfläche 120 aufweisen, die wie im ersten Ausführungsbeispiel dargestellt gestaltet ist, um einen Kraftgleichgewicht zwischen in der Fig. nach oben und nach unten gerichteten Kräften herzustellen, wenn sich Fluid im Innenraum 127 befindet.

Ein Doppelsitzventil in einer weiteren Ausführung zeigt Fig. 5 im Schnitt und in einer Detailansicht.

In diesem Beispiel ist eine Oberfläche 220 mit der Druckausgleichsfunktion der Oberflächen 20 und 120 aus den vorherigen Beispielen am verschiebbaren Bauteil 222 angeordnet. Während in den ersten beiden Beispielen die einstückige Ausführung von Stangenabschnitt 19 bzw. 119 eine Verschiebung der Oberfläche 20 bzw. 120 relativ zum Verschlusskörper 8 bzw. 108 verhindert, muss der Möglichkeit zur Verschiebung bei der zweiteiligen Lösung des dritten Beispiels Rechnung getragen werden. Dies geschieht mit Hilfe einer Schulter 246, auf die sich die dritte Ventilstange 230 insbesondere dann abstützt, wenn sich das Doppelsitzventil im produktführenden Betriebszustand befindet. Die Schulter 246 befindet sich an einem Stangenabschnitt, der mit der Ventilstange 209 gekoppelt ist.

Auch dieses Doppelsitzventil 201 besitzt ein Gehäuse 202 mit einem ersten Anschluss 203, einem zweiten Anschluss 204 und einem in der Fluidverbindung zwischen den Anschlüssen 203 und 204 im Gehäuse 202 angeordneten Durchgang 205 mit einem Ventilsitz 206. Dieser Durchgang 205 ist mit einem Verschlussköper 208 und einem zweiten Verschlusskörper 212 absperrbar. Der Verschlusskörper 208 ist Teil eines Schließelements 207, welches mit einer Ventilstange 209 verbunden ist. Der zweite Verschlusskörper 212 ist Teil eines zweiten Schließelements 211 und ist mit einer zweiten Ventilstange 214 verbunden. Verschlusskörper 208 und zweiter Verschlusskörper begrenzen zusammen einen Leckageraum 215.

Am Gehäuse 202 ist eine Dichtung 217 angeordnet, welche in dichtendem Kontakt mit dem verschiebbaren Bauteil 222 steht und so einen Spalt zwischen dem verschiebbaren Bauteil 222 und dem Gehäuse 202 abdichtet. Am verschiebbaren Bauteil 222 ist ein Schließstellungssitz 223 ausgeformt, mit dem die Dichtung 217 in der in Fig. 5 gezeigten Schließstellung des Doppelsitzventils 201 in berührendem Kontakt steht.

Das verschiebbare Bauteil 222 ist so geformt, dass während des Übergangs in die Offenstellung und in der Offenstellung selbst Dichtung 217 und verschiebbares Bauteil 222 sich in dichtendem Kontakt befinden. Für die Offenstellung wird das verschiebbare Bauteil 222 in Richtung des Antriebs verschoben, im Bild nach oben und vom Durchgang 205 weg.

In einer Reinigungsstellung wird das verschiebbare Bauteil 222 in Richtung des Verschlusskörpers 208 bewegt und der Kontakt zwischen verschiebbarem Bauteil 222 und Dichtung 217 unter Bildung eines Spaltes aufgehoben. Durch diesen Spalt kann dann Reinigungsflüssigkeit strömen.

Diese Spaltbildung kann durch eine Abdrehung 241 unterstützt werden, wobei die Abdrehung 241 vorzugsweise gemäß den am zweiten Ausführungsbeispiel beschriebenen Gesichtspunkten der dortigen Abdrehung 141 gestaltet ist.

Die Verschiebung des verschiebbaren Bauteil 222 ist durch einen Zusatzantrieb 233 bewirkbar, der zwischen dem Gehäuse 202 und einem Antrieb 210 angeordnet sein kann. Die dritte Ventilstange 230 ist in den Zusatzantrieb 233 hineingeführt. Dort ist ein druckbeaufschlagbarer Kolben 234 vorgesehen, der die dritte Ventilstange 230 bei seiner durch Druckbeaufschlagung bewirkte Bewegung mitnimmt.

An der Ventilstange 209 ist eine Innendichtung 225 angeordnet. Diese berührt dichtend das verschiebbare Bauteil 222, insbesondere in der Schließ- und der Offenstellung des Doppelsitzventils 201. Vorzugsweise ist sie als Radialdichtung ausgeführt, die in einer zylindrischen Kontur am verschiebbaren Bauteil 222 aufgenommen ist.

In der Reinigungsstellung, wenn verschiebbares Bauteil 222 und Ventilstange 209 gegeneinander verschoben worden sind, kann die Innendichtung 225 mit einer Umfangsnut 248 in Bezug zur Längsachse A auf gleiche Höhe und so zur berührungsfreien Deckung gebracht sein. In diese Anordnung ist die Innendichtung 225 freigelegt und es ist eine Spaltströmung von Reinigungsflüssigkeit herstellbar, die zwischen verschiebbarem Bauteil 222 und Ventilstange 209 über die Innendichtung 225 strömt und diese reinigt.

Auf der dem Zusatzantrieb 233 zugewandten Seite des Gehäuses 202 befindet sich ein topfförmiges Gehäuseteil 228. Das topfförmige Gehäuseteil 228 umgibt einen Innenraum 227, in welchem das verschiebbare Bauteil 222 wenigstens abschnittsweise aufnehmbar ist. Insbesondere taucht das verschiebbare Bauteil 222 in der Offenstellung des Doppelsitzventils 201 in den Innenraum 127 ein. Innenraum 127 und topfförmiges Gehäuseteil 228 werden von den ineinandergesteckten Ventilstangen 209, 214 und 230 entlang der Längsachse A durchsetzt.

In Richtung des Zusatzantriebes besitzt das verschiebbare Bauteil 222 eine Vertiefung 249, die beispielsweise konisch geformt ist. Reinigungsflüssigkeit, die in der Reinigungsstellung des Doppelsitzventils 201 durch den Spalt zwischen Dichtung 217 und verschiebbarem Gehäuseteil 228 strömt, strömt durch den Innenraum 217 und wird von der Vertiefung 249 aufgenommen. Die Schrägstellung einer Wandung der Vertiefung relativ zur Längsachse A ist so ausgeführt, dass die aufgenommene Reinigungsflüssigkeit zur dritten Ventilstange 230 hingeleitet wird. An der dritten Ventilstange 230 ist wenigstens ein Durchlass 229 vorgesehen, durch den welchen die Reinigungsflüssigkeit aus der Vertiefung in den Spalt zwischen Ventilstange 209 und dritter Ventilstange 230 abgeleitet wird. Wenigstens ein Kanal 224 durchsetzt die Ventilstange 209, vorzugsweise sind mehrere in Umfangsrichtung verteilt vorgesehen. Durch diesen Kanal 224 wird die Reinigungsflüssigkeit aus dem Spalt zwischen der Ventilstange 209 und verschiebbarem Bauteil 222 und dritter Stange 230 weiter in einen Spalt zwischen Ventilstange 209 und zweiter Ventilstange 214 weitergeleitet. Von dort wird es durch einen Ablaufkanal 216 aus dem Doppelsitzventil 201 entfernt.

Bezugszeichenliste

1; 101; 201 Doppelsitzventil 2; 102; 202 Gehäuse 3; 103; 203 erster Anschluss 4; 104; 204 zweiter Anschluss 5; 105; 205 Durchgang 6; 106; 206 Ventilsitz 7; 107; 207 Schließelement

8; 108; 208 Verschlusskörper

9; 109; 209 Ventilstange

10; 110; 210 Antrieb

11 ; 111 ; 211 zweites Schließelement

12; 112; 212 zweiter Verschlusskörper

13; 113 zweiter Ventilsitz

14; 114; 214 zweite Ventilstange

15; 115; 215 Leckageraum

16; 116; 216 Ablaufkanal

17; 117; 217 Dichtung

18; 118 Hauptdichtung

19; 119 Stangenabschnitt

20; 120; 220 Oberfläche

21 ; 121 zylindrische Fläche

22; 122; 222 verschiebbares Bauteil

23; 123; 223 Schließstellungssitz

24; 124; 224 Kanal

25; 125; 225 Innendichtung

26; 126 Innensitz

27; 127; 227 Innenraum

28; 128; 228 topfförmiges Gehäuseteil

29; 129; 229 Durchlass

30; 130; 230 dritte Ventilstange

31 Spüleinlass

32 Strömungsführung

33; 233 Zusatzantrieb

34; 134 Kolben

35 Druckmitteleinlass

36 erster Anschlag

37 Wegbegrenzung

38 zweiter Anschlag

39 dritter Anschlag

140 Ausnehmung

141; 241 Abdrehung

142 Liftkolben 143 Anschlag

144 Liftbegrenzung

246 Schulter

248 Umfangsnut 249 Vertiefung

A Längsachse

S Spalt

Claims

Patentanspruch

1. Hubventil (1 ; 101 ; 201) mit einem Gehäuse (2; 102; 202), einem ersten Anschluss (3; 103; 203), einem zweiten Anschluss (4; 104; 204), einem zwischen den Anschlüssen (3, 4; 103, 104; 203, 204) vorgesehenen Durchgang (5; 105; 205), einen am Durchgang (5; 105; 205) ausgebildeten Ventilsitz (6: 106; 206), einem Schließelement (7; 107; 207), welches einen Verschlusskörper (8; 108; 208), welcher mit dem Ventilsitz ( 6; 106; 206) in dichtenden Kontakt bringbar ist, und eine Ventilstange (9; 109; 209) aufweist, und einer Dichtung (17; 117; 217), die mit einem Sitz zusammenwirkt, dadurch gekennzeichnet, dass der Sitz einen Schließstellungssitz (23; 123; 223) umfasst, welcher an einem gegen die Ventilstange (9; 109; 209) verschiebbaren Bauteil (22; 122; 222) angebracht ist.

2. Hubventil nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass ein zweiter Verschlusskörper (12; 112; 212) mit einer zweiten Ventilstange (14; 114; 214) verbunden und die Ventilstange (9; 109; 209) in der zweiten Ventilstange (14; 114; 214) aufgenommen ist.

3. Hubventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine die zweite Ventilstange (14; 114; 214) aufnehmende dritte Ventilstange (30; 130; 230) vorgesehen ist.

4. Hubventil nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Innendichtung (25; 125; 225) mit dem verschiebbaren Bauteil (22; 122; 222) zusammenwirkend angeordnet ist.

5. Hubventil nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Verschlusskörper (8; 108; 208) und der zweite Verschlusskörper (12; 112; 212) einen Leckageraum (15; 115; 215) begrenzen.

6. Hubventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Oberfläche (20, 120; 220) vorgesehen ist, mit welcher bei Fluid in einem Innenraum (27; 127; 227) eine Kraft bewirkt wird, die eine auf den Verschlusskörper (8; 108; 208) wirkende Kraft ausgleicht. Hubventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das verschiebbare Bauteil (22; 122; 222) eine Vertiefung (249) zum Abführen von Reinigungsfluid in Richtung Ventilstange (9; 109; 209) umfasst. Hubventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an der Ventilstange (9; 109; 209) eine Schulter (246) vorgesehen ist und das verschiebbare Bauteil (22; 122; 222) in eine kraftschlüssige Verbindung mit der Schulter (246) bringbar ist. Hubventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf einer einem Antrieb (10; 110; 210) zugewandten Seite des Gehäuses (2; 102; 202) ein topfförmiges Gehäuseteil (28; 128; 228) vorgesehen ist, in welchem das verschiebbare Bauteil (22; 122; 222) aufnehmbar ist. Hubventil nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass zum Abführen von Reinigungsfluid das verschiebbare Bauteil (22; 122; 222) einen Durchlass (29, 129; 229) umfasst, welcher das Reinigungsfluid aus einem Innenraum (27; 127; 227) des topfförmigen Bauteils (28; 128; 228) aufnimmt.