DE3852990T2 - Sanitärventil. - Google Patents

Description

• Die Erfindung betrifft allgemein Sanitärventile, insbesondere Präzisions-Durchflußsteuerventile für die Verwendung bei Fluiden, die äußerst empfindlich hinsichtlich Kontakt mit der Außenwelt sind.
• Die Fortschritte in der Technologie, insbesondere auf dem Gebiet der biologischen Wissenschaften wie z. B. denjenigen, die sich mit genetisch veränderten Bakterien oder dergleichen beschäftigen, hat ein Bedürfnis nach Ventilen geweckt, die in der Lage sind, den Durchfluß unter hochsterilen Bedingungen präzise einzustellen. Weiterhin müssen die Ventile widerstandsfähig und zuverlässig sein und die Möglichkeit der Ansammlung von Durchflußablagerung minimieren sowie gründliche Reinigung auch in unzerlegtem Zustand gestatten. Derart hohe Anforderungen waren der Auslöser für die Ventilkonstruktion gemäß der vorliegenden Erfindung.
• Die Patentschrift aus dem Vereinigten Königreich, GB-A 870 187, beschreibt ein Ventil gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1, welches einen geraden Durchlaß aufweist, der an einer Seite durch eine zylindrische Führung für ein bewegliches Ventilelement unterbrochen ist. Das bewegliche Element ist zylindrisch und ist mit einer umlaufenden Nut versehen, die einen Dichtring zur Anlage gegen die zylindrische Führung aufweist. Das bewegliche Element weist eine Nase auf, welche als Hemisphäre mit selben Durchmesser wie die zylindrische Führung ausgebildet ist, um mit dem Bereich des Durchlasses, welcher der Führung gegenüberliegt, abzuschließen.
• Die deutsche Offenlegungsschrift DE-A- 26 57 205 offenbart ein Dichtelement zur Verwendung in einem Ventil, wobei der Dichtkörper aus elastischem Gummi oder einem synthetischen Material hergestellt ist. Der Dichtkörper besteht aus einem Ringabschnitt, der wenigstens zwei daran ausgebildete Seitenelemente aufweist. Die Seitenelemente verlaufen im wesentlichen vertikal und sind bodenseitig miteinander verbunden.
• Die französische Patentschrift FR-A- 1 304 240 beschreibt eine Ventilvorrichtung mit einer geraden Durchlaßkammer mit einem Ventilelement, welches rechtwinklig dazu in die Ventilkammer hinein und aus dieser heraus bewegbar ist. Das Ventilelement ist mit Dichtmitteln um eine hemisphärisch geformte Spitze versehen, die gegen die Kammer in Schließposition anliegen.
• Das am 20. Mai 1947 veröffentlichte Patent US-A- 2 420 849 beschreibt ein Ventil, welches transversal betätigt wird und ein im wesentlichen T-förmig ausgebildetes, elastisches Dichtelement umfaßt, um gegen die Wände der Ventilkammer abzudichten, wenn die Barriere (der Ventilstopfen) in seine Schließstellung gebracht wird. Diese Anordnung ist keine gerade Durchlaßkammer- Ventilanordnung, sie weist mit Gewinde versehene Anschlußöffnungen auf und hat einen geteilten Ventilkörper, in welchem die Dichtung zwischen dem Ventilstopfen und der Ventilkammer bei Betätigung des Ventils aufgebrochen wird.
• Das am 27. Oktober 1970 veröffentlichte Patent US-A- 3 536 296 beschreibt ein Präzisions-Durchflußventil, welches ein sphärisches Stopfenelement umfaßt, mit einer sich verjüngenden Nut, welche sich im wesentlichen vollständig um die Kugel herum erstreckt. Die Ventilkammer (kein gerader Durchfluß) weist viele Hindernisse auf, die bei der Reinigung wesentliche Probleme darstellen würden.
• Eine Aufgabe der Erfindung ist es, ein neuartiges Sanitärventil bereitzustellen, das leicht gereinigt werden kann und eine Sicherheit gegenüber Kontamination aus der Umwelt bieten kann.
• Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Sanitärventil wie in Anspruch 1 beschrieben vorgesehen.
• Die Anforderung hinsichtlich Reinigbarkeit und minimaler Ansammlung von Ablagerungen werden durch die geradlinig verlaufende zylindrische Ventilkammer erfüllt. Das Ventilelement, welches zylindrisch ausgebildet ist und einen hemisphärischen Abschluß aufweist, wird in einer zylindrischen Halterung gelagert, welche die Ventilkammer in einem rechten Winkel schneidet. Dies gestattet, eine ununterbrochene Abdichtung zwischen dem Ventilelement und seiner Halterung zu jeder Zeit aufrechtzuerhalten, sogar während des Reinigungsvorgangs. Diese ununterbrochene Abdichtungsbedingung wird sowohl in der Dreh-Anordnung als auch in der Verschiebe-Anordnung des Ventils gemäß der Erfindung erreicht. Die Flansche, welche die zylindrische Ventilkammer abschließen, ermöglichen eine sehr gute Anpassung an eine Leitung und vermeiden nicht-glatte, mit Gewinde versehene Oberflächen. Dies trägt zu den Durchflußcharakteristiken des Ventils bei und minimiert die Ansammlung von Ablagerungen.
• Diese und weitere Vorteile der Erfindung werden erläutert anhand der nachfolgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele im Zusammenhang mit den Zeichnungen, in welchen:
• Fig. 1 eine Teil-Querschnittsansicht eines gemäß der Erfindung aufgebauten Dreh-Sanitärventils zeigt;
• Fig. 2 eine Querschnittsansicht eines Teils des Ventils nach Fig. 1 entlang der Linien 2-2 ist;
• Fig. 3 eine Draufsicht auf den in Fig. 2 gezeigten Teil des Ventils ist;
• Fig. 4 eine Teil-Querschnittsansicht eines Schieb-Sanitärventils ist, welches gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung aufgebaut ist;
• Fig. 5 ein Schnitt entlang der Linie 5-5 in Fig. 4 ist;
• Fig. 6 und 7 verschiedene Ausführungen des Ventilelements veranschaulichen.
• In der Beschreibung werden gleiche Bezugszeichen zur Bezeichnung gleicher Elemente und gestrichene Bezugszeichen für die Bezeichnung von Teilen, die gleich, jedoch nicht identisch zu ihren ungestrichenen Gegenstücken sind, verwendet. Bezugnehmend auf die Fig. 1 bis 3 bezeichnet das Bezugszeichen 10 ein Dreh- Sanitärventil. Unter einem Dreh-Sanitärventil ist ein Ventil 10 zu verstehen, das ein Ventilelement aufweist, welches den Fluß in der Ventilkammer als Funktion seiner Drehung einstellt. Das Ventil 10 umfaßt einen Ventilkörper 11, welcher mit einer Stellglied-Halteeinrichtung 28 einstückig ausgebildet ist. Die Stellglied-Halteeinrichtung schneidet den Ventilkörper 11 in einem rechten Winkel. Die Stellglied-Halteeinrichtung 28 wird hier ebenfalls gelegentlich als Halterung für das Ventilelement bezeichnet. Ein Paar von Flanschen 12 sind auf den gegenüberliegenden Seiten des Ventilkörpers 11 ausgebildet, um den Anschluß des Ventils an eine Leitung (nicht gezeigt) durch an sich wohlbekannte Maßnahmen zu ermöglichen. Eine Ventilkammer 14 ist in dem Ventilkörper 11 ausgebildet und weist einen hochglatten, zylindrischen Durchlaß auf. Die Stellglied-Halteeinrichtung 28 definiert gleichermaßen einen zylindrischen Hohlraum 25, der ein Ventilelement 16 drehbeweglich lagert. Das Ventilelement 16 ist zylindrisch und umfaßt einen hemisphärischen Abschluß 18 und ein Paar von Ausnehmungen 20, die die Ausbildung eines variablen Durchlasses in der Ventilkammer 14 ermöglichen, um so den Durchfluß in Abhängigkeit der Drehung des Ventilelements einstellen zu können. Das Ventilelement 16 umfaßt ein U-förmiges Dichtelement 22, welches sich über den Abschluß 18 erstreckt und ein ringförmiges Dichtelement 24, welches sich um den Umfang des Ventilelements 16 erstreckt. Das Dichtelement 22 dichtet gegen den Innenumfang der Kammer 14 ab, wenn sich das Ventilelement in seiner Schließstellung befindet. Das ringförmige Dichtelement 24 ist mit dem Dichtelement 22 verbunden oder mit diesem einstückig ausgebildet. Es bewirkt eine dauernde Abdichtung gegen die Oberfläche des zylindrischen Hohlraums 25 in allen Betriebszuständen des Ventils. Dies ist wichtig, um eine mögliche Kontamination der Ventilkammer 14 aus der Umwelt zu verhindern.
• Das Ventilelement 16 ist an eine zylindrische Welle 26 angefügt oder einstückig mit ihr ausgebildet, wobei an die Welle ein Betätigungsende 32 mit rechteckförmigen Querschnitt angeformt ist und der Übergang zwischen dem Betätigungsende 32 und der zylindrischen Welle 26 an einer schrägen Fläche 33 erfolgt. Ein Betätigungselement 36 mit abgestimmter Querschnittsfläche erstreckt sich vom Stellglied 13 und steht mit dem Betätigungsende 32 über einen Kragen 34, in dem eine Ausnehmung von geeigneter Dimension ausgebildet ist, in Eingriff.
• Um die Drehung der zylindrischen Welle 26 zu ermöglichen ist ein entsprechendes Lager 30 vorgesehen, welches in der Stellglied-Halteeinrichtung 28 durch geeignete Mittel befestigt wird. Die Stellglied-Halteeinrichtung 28 geht in einen Flansch 35 über, der zusammenpassen mit einem Flansch 29 ausgebildet ist, der am Stellglied 13 angefügt ist. Eine Antirotationsscheibe 38 ist zwischen den Flanschen 35 und 29 positioniert und umfaßt ein Paar von abgeflachten Bereichen 39, die mit gleichermaßen geformten abgeflachten Bereichen an der äußeren Oberfläche des Lagers 30 in Eingriff stehen, um einen Drehung des Lagers 30 zu verhindern. Natürlich ist die spezielle Anordnung, welche die Drehung des Lagers 30 verhindern soll, beliebig und die Erfindung beschränkt sich keinesfalls auf die gezeigte Anordnung. Eine Inspektionsöffnung 31 ist vorgesehen, um die Fehlerlosigkeit der Dichtung, die durch das Dichtelement 24 gebildet wird, überprüfen zu können.
• Im Betrieb wird das Stellglied 13 durch (nicht gezeigte) Mittel bewegt, um das Betätigungselement 36 im Uhrzeigersinn oder gegen den Uhrzeigersinn zu bewegen, was wiederum durch den Kragen 34 eine gleiche Drehbewegung auf das Ventilelement 16 über die Welle 26 überträgt. Wenn das Ventilelement 16 in seiner Schließposition befindet, verhindert das Dichtelement 22 den Durchfluß durch die Ventilkammer 14. Als Folge der Drehung des Betätigungselements 36 bilden die Ausnehmungen 20 im Ventilelement 16 einen Durchlaß in der Ventilkammer. Das Dichtelement 22 ist von dem inneren Umfang der Ventilkammer 14 entformt. Wie man sieht ist jedoch die Dichtung, welche durch das Dichtelement 24 an der inneren Oberfläche des Hohlraumes 25 in der Stellglied-Halteeinrichtung 28 ausgebildet ist, stets aufrechterhalten. Dies ist von besonderer Wichtigkeit, um einen gesicherten Ventilbetrieb für diese Anwendung zu gewährleisten. Wie erwähnt ist es wichtig, umweltbedingter Kontamination der Ventilkammer vorzubeugen. Das Dichtelement 24 erhält über den gesamten Ventilbetrieb eine kontinuierliche Abdichtung gegen die Stellglied-Halteeinrichtung 28 aufrecht.
• Bezugnehmend auf die Fig. 4 und 5 ist eine Version des Ventils gezeigt, die auf eine Verschiebbewegung der Welle beruht. Das Ventil 10' umfaßt einen ähnlichen, mit Flanschen 12 versehenen Ventilkörper 11', welcher eine zylindrische Ventilkammer 14 definiert und eine Stellglied-Halteeinrichtung 28', welche orthogonal zum Ventilkörper 11' angeordnet ist. Das Ventilelement 16' unterscheidet sich darin, daß es keinerlei Ausnehmungen aufweist. Die Stellglied-Halteeinrichtung 28' umfaßt eine hochglatte, innere zylindrische Oberfläche 40, worin das Ventilelement verschieblich bewegbar gelagert ist. Eine Welle 26' von im wesentlichen zylindrischer Form ist mit einem Stellglied 13'verbunden, welche von (nicht gezeigten) Mitteln angetrieben wird. Dabei wird das Ventilelement 16' zur Steuerung des Durchflusses in die Ventilkammer 14 hinein und heraus bewegt. Wenn das Ventil vollkommen geöffnet wird, ist das Ventilelement 16' in der Stellglied-Halteeinrichtung oben positioniert und komplett aus der Ventilkammer 14 herausgeschoben. Zu keiner Zeit bricht das ringförmige Dichtelement 24 seinen Abdichtkontakt mit der hochglatten zylindrischen Oberfläche 40 in der Stellglied-Halteeinrichtung 28' ab. Somit wird die Ventilkammer 14 niemals den äußeren Umwelteinflüssen ausgesetzt.
• In den Fig. 6 und 7 werden zwei verschiedene Ausführungsformen des Ventilelements gezeigt. Fig. 6 zeigt eine ausgeschnittene oder mit Nuten versehene Anordnung für das Ventilelement 16' mit einer horizontal verlaufenden, umlaufenden Nut 24' und einer vertikal verlaufenden, U-förmig ausgebildeten Nut 22'. Es ist leicht zu erkennen, daß diese Nuten so ausgebildet sind, daß geeignet geformte ringförmige und U-förmige Dichtelemente 24 und 22 darin eingesetzt und gehalten werden können. In der Praxis werden die Dichtelemente in einem Stück gegossen und aufgrund ihrer elastischen Beschaffenheit leicht auseinandergespreizt und in den Nuten 22' und 24' in Position gebracht.
• Die Anordnung in Fig. 7 veranschaulicht ein Ventilelement 16'', bei dem die Oberfläche mit einem etwas elastischen Material bedeckt sein kann, aber erhobene Bereiche aufweist, die ein umlaufendes Dichtelement 24'' und ein U-förmig ausgebildetes Dichtelement 22'' ausbilden. Es versteht sich von selbst, daß die Ventilelementanordnung gemäß den Fig. 6 und 7 die Ausnehmungen 20, welche in Fig. 1 und 2 gezeigt sind, aufweisen kann. Ferner können die Ventilelemente 16, 16' und 16'' aus irgendeinem geeigneten und der Anwendung angepaßten Material gegossen werden. Weiterhin werden die Ventilelemente vorzugsweise einstückig ausgebildet.
• Während der Reinigungs- und Sterilisationsarbeiten von Rohrleitungen erlaubt der zylindrische, geradlinige Aufbau der Ventilkammer eine komplette Entleerung. In der Dreh-Version des Ventils mit Ausnehmungen zur Einstellung des Durchflusses, ist das Ventilelement in einer derartigen horizontalen Position angeordnet, daß der durch die untere Ausnehmung gebildete Durchlaß in einem unteren Punkt angeordnet ist, um so ein komplettes Ablaufen aus der Ventilkammer (und der angeschlossenen Leitungen) zu ermöglichen. In der Schiebe-Version des Ventils läßt sich die gesamte Ventilkammer ohne Schwierigkeiten öffnen, um eine gründliche Reinigung durch geeignete Technik zu gestatten. Die Tatsache, daß keinerlei mit Gewinde versehene Oberflächen in der Ventilkammer angeordnet sind, stellt ebenfalls eine ganz entscheidende Maßnahme gegen die Ansammlung von Ablagerung dar und unterstützt eine gründliche Reinigung. Die Ausbildung des Ventils mit einstückiger Welle und hemisphärischen Stopfen bringt einen guten Dichtsitz und eine leicht zu reinigende Anordnung mit sich. Die elastomerische Verbindung hat keine Furchen oder Risse, in denen die Betriebs- oder Reinigungsflüssigkeit zurückgehalten werden können.
• Vorstehend wurde ein neuartiges Steuerventil beschrieben, welches für sanitäre Installationen geeignet ist, bei denen Sauberkeit und Abgeschlossenheit gegenüber Verschmutzungen von außen außerordentliche wünschenswert sind. Das Ventil ist einfach aufgebaut, leicht zu reinigen und unter geringen Kosten sowohl herzustellen als auch zu betreiben. Es versteht sich von selbst, daß vielfältige Modifikationen an den beschriebenen Ausführungsbeispielen der Erfindung für den Fachmann ersichtlich sind, ohne den durch die Ansprüche festgelegten Schutzumfang zu verlassen.

Claims (5)

1. Sanitärventil umfassend: einen Ventilkörper (11), der eine Ventilkammer (14) definiert; ein Paar von Flanschen (12) an jedem Ende der Ventilkammer, um den Ventilkörper an eine Leitung anzuschließen; ein im wesentlichen zylindrisches Ventilelement (16) mit einem hemisphärischen Abschluß (18) und mit daran befestigten elastischen Dichteinrichtungen; eine Halteeinrichtung (28/ 28'), welche bei der Bewegung zur Einstellung des Flusses das Ventilelement in der Ventilkammer hält, wobei die Halteeinrichtung die Ventilkammer in einem rechten Winkel schneidet und wobei die Halteeinrichtung in Abdichtanlage mit einer der Dichteinrichtungen (24) steht; ein Stellglied (13) zur Bewegung des Ventilelements; wobei eine Dichteinrichtung (24), welches in Anlage mit der Halteeinrichtung steht, einen Abdichtkontakt über die gesamte Bewegung des Ventilelementes aufrecht erhält, dadurch gekennzeichnet, daß

die Ventilkammer (14) eine zylindrische geradlinig verlaufende Durchflußventilkammer ist und,

daß die Dichteinrichtung aus Dichtstreifen (22, 24) bestehen, welche im wesentlichen im rechten Winkel zueinander verlaufen, wobei die Dichtstreifen ein ringförmiges Dichtelement (24) um den Umfang des Ventilelementes in dichtender Anlage gegen die Halteeinrichtung umfassen, sowohl wenn das Ventilelement in einer offenen als auch wenn das Ventilelement in einer geschlossenen Stellung ist, und ein U-förmiges Dichtelement (22) um den Abschluß des Ventilelementes, wobei die U-förmige Abdichtung gegen das Innere der Ventilkammer abdichtet, wenn das Ventilelement sich in einer Schließposition befindet, wobei das ringförmige Dichtelement (24) mit dem U-förmigen Dichtelement (22) verbunden ist oder mit diesem einstückig ausgebildet ist und eine ununterbrochene Abdichtung mit der Oberfläche der Halteeinrichtung (28, 28') für jede Ventilbetriebsbedingung ausbildet.

2. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

das Ventilelement Ausnehmungen (20) aufweist, um die Durchgangsfläche der Ventilkammer zwecks Durchflußkontrolle durch Drehung des Ventilelementes zu verändern, und

daß das Stellglied Drehbewegungen auf das Ventilelement überträgt.

3. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

das Ventilelement in die Ventilkammer hinein und aus der Ventilkammer heraus bewegbar ist, um den Durchfluß zu verändern, ohne die dichtende Anlage zwischen dem ringförmigen Dichtelement und dem Inneren der Halteeinrichtung zu unterbrechen und,

daß das Stellglied Kräfte zur Bewegung des Ventilelements in die Ventilkammer hinein und aus dieser heraus überträgt.

4. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilelement Nuten (22', 24', 22'', 24'') zum Halten von Dichtelementen umfaßt und ein im wesentlichen dehnbares Elastomer in den Nuten, welches die Dichtelemente bildet.

5. Das Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtelemente erhobene Streifen aus elastomerischen Material umfassen.