DE20019779U1

DE20019779U1 - Ventil, insbesondere Doppelsitz-Leckageventil

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Publication number: DE20019779U1
Application number: DE20019779U
Authority: DE
Original assignee: KIESELMANN GmbH
Current assignee: KIESELMANN GmbH
Priority date: 2000-11-15
Filing date: 2000-11-15
Publication date: 2001-04-19
Anticipated expiration: 2010-11-16

Description

porta Patentanwälte

Dipl.Phys. Ulrich Twelmeier Dr. techn. Waldemar Leitner Dr. phi/, not. Rudolf Bauer-1990 Dip/./ng. Helmut Hubbuch-199/ European Patent Attorneys

KM01E015DEU/MS00S120n"W-Dr. Mm/ms/14.11.2000 Kieselmann GmbH, Paul-Kieselmann-Straße 4-6, D-75438 Knittlingen

Ventil, insbesondere Doppelsitz-Leckageventil Beschreibung:

Die Erfindung geht von einem Ventil mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 oder 2 aus.

Es sind Doppelsitz-Leckageventile mit radial wirkenden Dichtungen bekannt. So sind beispielsweise aus der EP 0 208 126 A1 ringförmige Radialdichtungen bekannt, die einen kreisförmigen Querschnitt haben, formschlüssig in einer einen Schließkörper umgebenden Ringnut gehalten sind und über diese zum Teil hervorstehen. Aus der EP 0 646 741 B1 sind ähnliche Dichtungen bekannt, wobei diese in einer Ringnut mit rechteckigem Querschnitt formschlüssig angeordnet sind und über die Oberfläche des Schließkörpers konvex hervorstehen. Die Dichtungen sind aus einem elastomeren Material. Nachteilig ist, daß sie bei jedem Hineinfahren in den Sitz oder beim Herausfahren aus demselben einer Walkbewegung ausgesetzt sind. Aufgrund dieser Walkbewegung wird die Dichtung von der Wand der Ringnut, in der sie sitzt, ein wenig abgehoben und es kommt zu einer Art Pumpeffekt, der dazu führt, daß Flüssigkeit in diesen Spalt zwischen Dichtung und Ringnut eindringen kann. Dort kann die Flüssigkeit praktisch nicht

Zerrennerstraße23-25 D-75\f7S^qrzheim'·. {*·.:**: '! :": "V' "'.rdsVbbnkkarhruhh 16852-750(BLZ66010075) Telefon(07231)39840 Teleiax'407231)3?.8U4 ',} .·. \" \ \ Sp'q'£ass<*P.brzteitn 803 812 (BLZ 66650085) Es gelten ausschließlich unsere Allgemeinen Geschäftsbedingungen VATRegistration No. DE 144 180

mehr herausgespült werden, ohne das Ventil zu zerlegen. Die sich in diesem Spalt ansammelnde Flüssigkeit ist ein Hort für Bakterien, was aus hygienischen Gründen in der Lebensmittel- Getränke- und pharmazeutischen Industrie nicht akzeptabel ist.

Desweiteren ist es bekannt, das Problem, daß sich zwischen Dichtung und Ringnut ein Spalt bildet, in dem sich Flüssigkeit festsetzt, dadurch zu lösen, daß die Dichtungen satteldachförmig ausgebildet werden. Dadurch erhält man einen so großen Abstand zwischen der Dachspitze und der Traufe, daß die Walkbewegungen, denen die Spitze ausgesetzt ist, sich nicht mehr bis zur Traufe übertragen. Der große Nachteil an dieser Lösung ist jedoch, daß die Spitze relativ rasch verschleißt. Dadurch ist ein sicheres Dichten nicht mehr gewährleistet und deshalb ist ein häufiges Auswechseln der Dichtung nötig. Dies ist sehr zeitaufwendig, da das Ventil dazu auseinandergebaut werden muß und dadurch auch sehr kostenintensiv, zumal die Anlage oder ein Teil davon, in welchem sich das Ventil befindet, dazu stillgelegt werden muß.

Aufgabe der Erfindung ist es nun, ein Ventil vorzustellen, das die beschriebenen Nachteile vermindert oder vermeidet und preiswert ist.

Diese Aufgabe wird durch ein Ventil mit den Merkmalen des Anspruchs 1 oder 2 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Das erfindungsgemäße Ventil weist einen Dichtring mit einem Fußteil auf, welches die Ringnut im wesentlichen ausfüllt und an welches ein Kopfteil anschließt, das aus der Ringnut herausragt und den Ringspalt zwischen dem Sitz und dem Schließkörper überbrückt. Erfindungsgemäß ist die Breite des Kopfteils kleiner als die Breite der Öffnung der Ringnut, so daß der Dichtring im Querschnitt seitlich des Kopfteils Schultern aufweist. Um den Ringspalt zwischen Sitz und Schließkörper abzudichten kann der Dichtring entweder in einer im Schließkörper

verlaufenden Ringnut oder in einer im Sitz verlaufenden Ringnut gehalten werden. Diese beiden Ausgestaltungen beruhen auf demselben Erfindungsgedanken und sind Gegenstand der nebengeordneten Ansprüche 1 und 2. Das Kopfteil ragt aus der Ringnut hervor und dichtet durch Anpressen an den Sitz (Anspruch 1) oder an den Schließkörper (Anspruch 2). Damit das Fußteil die Ringnut im wesentlichen ausfüllt, bringt man das Fußteil der Dichtung mit Vorspannung in der Ringnut unter, wodurch sowohl ein Eindringen von Flüssigkeit in den Bereich zwischen den Wänden der Ringnut und dem Dichtring verhindert als auch der Dichtring in der Ringnut festlegt wird. Je weniger das Fußteil die Ringnut ausfüllt, desto schwieriger wird es, diese Vorspannung zu gewährleisten. Deshalb soll das Fußteil der Dichtung die Ringnut im wesentlichen ausfüllen.

Walkbewegungen, denen das Kopfteil beim Öffnen und Schließen des Ventils ausgesetzt ist, werden infolge der erfindungsgemäßen Ausbildung der Dichtung praktisch nicht auf das Fußteil übertragen. Als Folge davon wird die Spannung, mit welcher das Fußteil des Dichtringes gegen die Wand der Ringnut gepreßt wird, von der Walkbewegung nicht wesentlich beeinflußt und es dringt daher auch keine Flüssigkeit in die Ringnut ein. Während sich herkömmliche Dichtungen auch im Bereich des Randes der Ringnut verformen und dadurch Schaden nehmen können, tritt bei einem erfindungsgemäßen Dichtring statt dessen allenfalls eine Verformung im Bereich der Schultern, insbesondere im Bereich des Übergangs vom Kopfteil zu den Schultern auf. Vorteilhaft unterbleibt so ein Eindringen von Flüssigkeit in den Spalt zwischen Dichtung und Ringnut. Aufgrund der seitlich des Kopfteils verlaufenden Schultern ragt bei einem erfindungsgemäßen Dichtring weniger Material aus der Ringnut hervor, so daß auch weniger Material einer Walkbewegung ausgesetzt wird. Überraschenderweise hat sich aber gezeigt, daß bei einem erfindungsgemäßen Dichtring trotz des geringeren Materialaufwandes Abrieb und Verschleiß geringer sind als bei einem herkömmlichen Dichtring.

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Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, daß die Öffnung der Ringnut beidseitig Rundungen aufweist und sich die Schultern innerhalb der Ringnut befinden, so daß der Rand der Ringnut von dem Dichtring frei bleibt und die Schultern angrenzend an die Rundungen des Randes der Ringnut auf die beiden Seitenwände der Ringnut treffen. Durch diese Maßnahme ist nicht nur ein guter Kontakt zwischen dem Dichtring und den Seitenwänden der Ringnut gewährleistet. Die erfindungsgemäße Maßnahme hat darüberhinaus den Vorteil, daß die Fuge zwischen dem Dichtring und den Wänden der Ringnut im Strömungsschatten liegt und das Ventil auch gut spülbar ist, was die Reinigung erleichtert. Vorteilhaft ist femer, daß auf diese Weise beim Öffnen und Schließen des Ventils ein Anpressen des Dichtringes gegen den Rand der Nut unterbleibt, was die Lebensdauer des Dichtringes erhöht.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, daß der Übergang vom Kopfteil zu den Schultern abgerundet ist. Gerade in diesem Bereich ist das Material des Dichtringes stark belastet. Die erfindungsgemäße Maßnahme hat den Vorteil, daß eine Neigung zur Rißbildung in diesem kritischen Bereich vermindert wird.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, daß das Kopfteil im Querschnitt die Form eines Ellipsenabschnittes, besonders bevorzugt die Form eines Kreisabschnittes, hat. Diese Maßnahme hat den Vorteil, daß der Verschleiß des Dichtringes vermindert wird.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, daß der Zentriwinkel des Kreisabschnittes größer als 120° und kleiner als 180° ist. Für Zentriwinkel größer als 180° erhöht sich die Gefahr der Rißbildung im Bereich des Übergangs vom Kopfteil zu den Schultern. Bei Zentriwinkeln die kleiner als 120° sind wird aufgrund der größeren Anpreßfläche des Kopfteils eine zuverlässige Dichtwirkung des Dichtringes zunehmend erschwert.

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Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, daß die Ringnut hinterschnitten, insbesondere keilförmig hinterschnitten, ist. Diese Maßnahme hat den Vorteil, daß der Dichtring besonders fest in der Ringnut sitzt und so bei höheren Drücken des mit dem Ventil zu schaltenden Mediums eingesetzt werden kann.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, daß die im axialen Schnitt keilförmige Ringnut seitliche Begrenzungswände aufweist, welche zueinander in einem Winkel von 40° bis 60° stehen. Diese Maßnahme hat den Vorteil, daß das Fußteil des Dichtringes zuverlässig in der Ringnut gehalten wird und ein Eindringen von Flüssigkeit in den Spalt zwischen Dichtring und Ringnut verhindert wird.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, daß der Schließkörper oder der Sitz einen ersten und zweiten Teil aufweist, welche passend zusammengefügt sind, wobei die Fuge zwischen den beiden Teilen innerhalb der Ringnut endet. Diese Maßnahme hat den Vorteil, daß das Fußteil des Dichtringes mit einem größeren Übermaß gewählt werden kann, da sich ein solcher Dichtring leichter in eine geteilte Ringnut einbauen läßt, so daß eine zuverlässige Dichtwirkung auch bei höheren Drücken gewährleistet werden kann.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, daß der Dichtring ein axiales Übermaß hat, welches von hinten nach vorne zur Öffnung der Ringnut hin zunimmt. Diese Maßnahme hat den Vorteil, daß das Fußteil des Dichtringes im vorderen Bereich stärker gegen die seitlichen Begrenzungswände der Ringnut gepreßt und so die Dichtwirkung erhöht wird.

Zweckmäßigerweise besteht der Dichtring aus einem elastomeren Kunststoff, beispielsweise EPDM, Viton oder HNBR, welcher vorzugsweise mit Polytetrafluorethylen beschichtet ist, um seine Verschleißfestigkeit zu erhöhen. Eine geeignete Schichtdicke für das PTFE ist 0,2 bis 0,5 mm.

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Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung sind Gegenstand der Figuren. Es zeigen:

Figur 1 einen Querschnitt durch einen Teil eines erfindungsgemäßen Ven

tils und

Figur 2 einen Querschnitt durch einen Dichtring bei unterschiedlichen

Beanspruchungen.

Das in Figur 1 gezeigte erfindungsgemäße Ventil ist rotationssymmetrisch bezüglich einer Symmetrieachse. In einem Gehäuse 7 ist ein in axialer Richtung, parallel zur Symmetrieachse, verschiebbarer Schließkörper 5 angeordnet. In der gezeigten Schließstellung des Ventils taucht der Schließkörper 5 in einen am Gehäuse 7 ausgebildeten Sitz 6 ein. Um eine Dichtigkeit zwischen dem Schließkörper 5 und dem Sitz 6 zu gewährleisten, sind zwischen dem Schließkörper 5 und dem Sitz 6 in den Ringnuten 4 im Schließkörper 5 Dichtringe 1 unter Vorspannung angeordnet. Selbstverständlich ließen sich zu diesem Zweck auch eine oder mehrere Ringnuten mit entsprechenden Dichtringen im Sitz 6 vorsehen. Der Dichtring 1 ist aus einem verschleißfesten elastomeren Material, beispielsweise einem mit PTFE beschichteten EPDM, gefertigt.

Wie man insbesondere auch in Figur 2 sieht, weist der Dichtring 1 ein Fußteil 8 auf, welches die Ringnut 4 im wesentlichen ausfüllt und an welches ein Kopfteil 9 anschließt, das aus der Ringnut 4 herausragt, mit dem Sitz 6 zusammenwirkt und dessen Breite kleiner ist als die Breite der Öffnung der Ringnut 4, so daß der Dichtring 1 im Querschnitt seitlich des Kopfteils 9 Schultern 10', 10" aufweist. Wichtig ist, daß das Fußteil 8 unter Vorspannung in der Ringnut 4 gehalten ist. Solange eine Vorspannung gewährleistet ist, ist die Ringnut 4 im wesentlichen ausgefüllt. Beim Hineinfahren oder Herausfahren des Schließkörpers 5 in den Sitz 6 ist das Kopfteil 9 des Dichtringes 1 einer Walkbewegung ausgesetzt, welche sich aber nicht auf das Fußteil 8 überträgt, weshalb vorteilhaft das Fußteil 8

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stets dicht gegen die Begrenzungswände 4b der Ringnut gepreßt wird und ein Eindringen von Flüssigkeit in diesen Bereich unterbunden wird. Anstelle einer Verformung des Fußteils 8 im Bereich des Randes der Ringnut 4 tritt bei dem Dichtring 1 allenfalls eine Verformung im Bereich des Überganges vom Kopfteil 9 zu den Schultern 10', 10" auf. Um einer Rißbildung in diesem stark beanspruchten Bereich des Dichtringes 1 vorzubeugen, ist der Übergang vom Kopfteil 9 zu den Schultern 10', 10" abgerundet. Das Kopfteil 9 hat im Querschnitt die Form eines Kreisabschnittes mit einem Zentriwinkel von ungefähr 140°. Diese Form bietet den Vorteil einer zuverlässigen Dichtwirkung bei gleichzeitig geringem Verschleiß des Dichtringes.

Obwohl aufgrund der Schultern 10', 10" weniger Material als bei einem herkömmlichen Dichtring aus der Ringnut 4 hervorragt, sind Abnutzung und Verschleiß vorteilhaft vermindert.

Die axialen Begrenzungswände 4b der Ringnut 4 sind im Bereich der Öffnung abgerundet. Die Schultern 10', 10" des Dichtringes 1 setzen, wie man in Figur 2 sieht, unterhalb dieser Rundungen an und verlaufen daher innerhalb der Ringnut 4, so daß der Rand der Ringnut 4 frei bleibt. Diese Maßnahme hat den Vorteil, daß die Fuge zwischen dem Dichtring 1 und den axialen Begrenzungswänden 4b der Ringnut 4 im Strömungsschatten liegt und so ein Eindringen von Flüssigkeit, welche dann ein Hort für Bakterien wäre, in diesen Bereich erschwert wird. Als weiterer Vorteil ergibt sich, daß das Ventil gut spülbar ist, was das Reinigen erleichtert. Als weiterer Vorteil ergibt sich, daß ein Anpressen des Dichtringes an den Rand der Nut verhindert wird, wodurch sich die Lebensdauer des Dichtringes erhöht.

Die Ringnuten 4 sind keilförmig hinterschnitten, wobei die axialen Begrenzungswände 4b zueinander in einem Winkel von ungefähr 50° stehen. Bedingt durch diese Form der Ringnuten 4 wird der Dichtring 1 in ihnen zuverlässig und fest gehalten, was es erlaubt das Ventil auch bei höheren Drücken einzusetzen. Der

Dichtring 1 weist ein axiales Übermaß auf, welches von hinten nach vorne zur Öffnung der Ringnut 4 hin zunimmt, so daß das Fußteil 8 des Dichtringes 1 im vorderen Bereich stärker gegen die Begrenzungswände 4b der Ringnut 4 gepreßt wird und sich so die Dichtwirkung vorteilhaft erhöht.

Der Schließkörper 5 ist aus mehreren Teilen aufgebaut, wobei die Fugen zwischen diesen Teilen 5', 5" in den Ringnuten 4 enden. Vorteilhaft können so in die hinterschnittenen Ringnuten 4 auch Dichtringe 1, welche ein hohes Übermaß aufweisen, problemlos eingesetzt werden.

Dichtringe 1 mit einem Übermaß führen zu einer Vorspannung, welche wegen der Teilung der Ringnut relativ hoch sein können. Vorteilhaft werden deren Fußteile 8 mit großen Kräften gegen die axialen Begrenzungswände 4b der Ringnut 4 gepreßt, was das Eindringen von Flüssigkeit in diesen Bereich erschwert.

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-13-Bezugszahlenliste:

1 Dichtring

4 Ringnut

4b Begrenzungswände

5 Schließkörper

5' Teil

5" Teil

6 Sitz

7 Gehäuse 8 Fußteil

9 Kopfteil 10' Schulter 10" Schulter

Claims

1. Ventil, insbesondere Doppelsitz-Leckageventil für die Lebensmittel-, Getränke- und die pharmazeutische Industrie,
mit einem Gehäuse (7), das einen rotationssymmetrischen Sitz (6) zwischen einer ersten und einer zweiten Kammer (7', 7") aufweist,
mit einem rotationssymmetrischen Schließkörper (5), der im Gehäuse (7) zwischen einer Schließstellung und einer Offenstellung verschiebbar angeordnet ist, so daß zwischen Sitz (6) und Schließkörper (5) ein Ringspalt ist, und der Schließkörper (5) zum Schließen des Ventils mit dem Sitz (6) zusammenarbeitet,
und mit einem rotationssymmetrischen Dichtring (1), welcher auf Verformungen mit einer Rückstellkraft antwortet und welcher den Ringspalt zwischen dem Schließkörper (5) und dem Sitz (6) abdichtet und unter Vorspannung in einer im Schließkörper (5) verlaufenden Ringnut (4) gehalten ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtring (1) ein Fußteil (8) aufweist, welches die Ringnut (4) im wesentlichen ausfüllt und an welches ein Kopfteil (9) anschließt, das aus der Ringnut (4) herausragt, mit dem Sitz (6) zusammenwirkt und dessen Breite kleiner ist als die Breite der Öffnung der Ringnut (4), so daß der Dichtring (1) im Querschnitt seitlich des Kopfteils (9) Schultern (10', 10") aufweist.

2. Ventil, insbesondere Doppelsitz-Leckageventil für die Lebensmittel-, Getränke- und die pharmazeutische Industrie,
mit einem Gehäuse (7), das einen rotationssymmetrischen Sitz (6) zwischen einer ersten und einer zweiten Kammer (7, 7") aufweist,
mit einem rotationssymmetrischen Schließkörper (5), der im Gehäuse (7) zwischen einer Schließstellung und einer Offenstellung verschiebbar angeordnet ist, so daß zwischen Sitz (6) und Schließkörper (5) ein Ringspat ist, und der Schließkörper (5) zum Schließen des Ventils mit dem Sitz (6) zusammenarbeitet,
und mit einem rotationssymmetrischen, deformierbaren Dichtring (1), welcher auf Verformungen mit einer Rückstellkraft antwortet und welcher den Ringspalt zwischen dem Schließkörper (5) und dem Sitz (6) abdichtet und unter Vorspannung in einer im Sitz (6) verlaufenden Ringnut (4) gehalten ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtring (1) ein Fußteil (8) aufweist, welches die Ringnut (4) im wesentlichen ausfüllt und an weiches ein Kopfteil (9) anschließt, das aus der Ringnut (4) herausragt, mit dem Schließkörper (5) zusammenwirkt und dessen Breite kleiner ist als die Breite der Öffnung der Ringnut (4), so daß der Dichtring (1) im Querschnitt seitlich des Kopfteils (9) Schultern (10', 10") aufweist.

3. Ventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnung der Ringnut (4) beidseitig Rundungen aufweist und sich die Schultern (10', 10") innerhalb der Ringnut (4) befinden, so daß der Rand der Ringnut (4) frei bleibt von dem Dichtring (1), aber angrenzend an die Rundungen die Schultern (10', 10") verlaufen.

4. Ventil nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Übergang vom Kopfteil (9) zu den Schultern (10', 10") abgerundet ist.

5. Ventil nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Kopfteil (9) im Querschnitt die Form eines Ellipsenabschnittes hat.

6. Ventil nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Kopfteil (9) im Querschnitt die Form eines Kreisabschnittes hat.

7. Ventil nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Zentriwinkel des Kreisabschnittes größer als 120° und kleiner als 180° ist.

8. Ventil nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringnut (4) hinterschnitten ist.

9. Ventil nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringnut (4) keilförmig ist.

10. Ventil nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringnut (4) zwei seitliche Begrenzungswände (4b) aufweist, welche zueinander in einem Winkel von 40° bis 60° stehen.

11. Ventil nach Ansprüchen 1 und 3 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Schließkörper (5) einen ersten und einen zweiten Teil (5', 5") aufweist, welche passend zusammengefügt sind, wobei die Fuge zwischen den beiden Teilen (5', 5") in der Ringnut (4) endet.

12. Ventil nach Ansprüchen 2 und 3 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Sitz (6) einen ersten und einen zweiten Teil aufweist, welche passend zusammengefügt sind, wobei die Fuge zwischen den beiden Teilen in der Ringnut (4) endet.

13. Ventil nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtring (1) ein axiales Übermaß hat, welches von hinten nach vorn zur Öffnung der Ringnut (4) hin zunimmt.

14. Ventil nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtring (1) aus einem elastomeren Material gefertigt ist.

15. Ventil nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtring (1) mit PTFE beschichtet ist.