WO2005033565A1 - Verteilervorrichtung für ventile - Google Patents

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WO2005033565A1
WO2005033565A1 PCT/EP2004/010504 EP2004010504W WO2005033565A1 WO 2005033565 A1 WO2005033565 A1 WO 2005033565A1 EP 2004010504 W EP2004010504 W EP 2004010504W WO 2005033565 A1 WO2005033565 A1 WO 2005033565A1
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WO
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housing
distribution device
ring channel
valves
axis
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PCT/EP2004/010504
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English (en)
French (fr)
Inventor
Willi Wiedenmann
Wilhelm Leidinger
Werner Schmid
Martin Sauer
Holger Wengert
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GEA Tuchenhagen GmbH
Original Assignee
Tuchenhagen GmbH
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K27/00—Construction of housing; Use of materials therefor
    • F16K27/003—Housing formed from a plurality of the same valve elements
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K11/00—Multiple-way valves, e.g. mixing valves; Pipe fittings incorporating such valves
    • F16K11/10—Multiple-way valves, e.g. mixing valves; Pipe fittings incorporating such valves with two or more closure members not moving as a unit
    • F16K11/20—Multiple-way valves, e.g. mixing valves; Pipe fittings incorporating such valves with two or more closure members not moving as a unit operated by separate actuating members
    • F16K11/22—Multiple-way valves, e.g. mixing valves; Pipe fittings incorporating such valves with two or more closure members not moving as a unit operated by separate actuating members with an actuating member for each valve, e.g. interconnected to form multiple-way valves

Definitions

  • the invention relates to a distributor device for connecting at least two valves, in particular valves for sterile applications, in each of which a translationally displaceable closing member switches a seat with a circular passage cross section, and to an interior space in a housing of the distributor device, which is connected to the respective passage cross section via connection openings is.
  • valves used in these piping systems must have certain properties that enable them for these sterile applications.
  • the valve rod actuating the closing member for example, is a critical area in the area of its passage through the valve housing to the respective drive, since at this point the valve rod movement (so-called elevator effect) may cause germs can be dragged into the product from the environment and thus a sterile application is questioned.
  • a product film adhering to the valve rod may be transported into the sealing area or beyond by the switching movement and contaminated there with germs from the environment. This contaminated product film is then possibly brought into the product space by the switching movement of the rod and, under certain circumstances, leads to impairment of the product present there by so-called recontamination.
  • diaphragm valves or suitable lift valves are used, with the latter in each case being bridged by means of a bellows or corrugated tube connecting the valve housing to the closing element.
  • a diaphragm valve in the case of a diaphragm valve, as is known, for example, from DE 199 83977 T1 or US Pat. No. 5,273,075, a diaphragm closes flow paths within a valve body, which are formed there between an inlet and an outlet.
  • the membrane is clamped in the valve body and is moved in the vertical direction by a movement mechanism.
  • the flow paths of the valve body communicate with each other through a non-protruding connection path, the membrane snugly fitting against the connection path when lowered to occlude the flow path and to open the flow path when it is raised.
  • the advantage of such a diaphragm valve is, in particular, that the switching element moving the diaphragm is arranged outside the product space and the product space is separated from the external environment by the diaphragm statically clamped in the valve body.
  • a disadvantage of such diaphragm valves is that they have significantly larger cross-sectional areas than connection cross-sections.
  • such diaphragm valves can be recognized purely externally from the fact that they are equipped with a relatively large drive compared to the valve body. Due to the disproportion between the cross-sectional area of the seat and the cross-sections of the connection, dead spaces and / or areas which are not sufficiently flowed through arise in the respective transition areas, which at least make proper flow cleaning difficult.
  • valve blocks are provided (US Pat. No. 6,112,767), to which a large number, for example, of the membrane valves described above can be connected.
  • the valve blocks have an essentially cubic spatial shape, whereby for example, four to six diaphragm valves can be connected to each block half.
  • a single valve block contains the valve bodies of the connected diaphragm valves with their respective flow paths, their valve seats, the connection geometry and the necessary cross connections.
  • a disadvantage of such a distribution system is its lack of flexibility, since the number of diaphragm valves that can be connected to the valve block is determined by the respective block geometry.
  • distributor trees so-called linear distributors
  • other distributor geometries welded together from molded pipe parts in particular ring distributors
  • These distributor systems also have at least some of the disadvantages of the sterile valve blocks described above and, moreover, further disadvantages which result from the production and the properties of the weld seams which are regularly present in a large number.
  • WO 02/066593 A1 discloses a device for operating tank storage systems in a permanently piped combination with pipe systems for liquids, in particular for use in systems subject to high microbiological quality requirements for product processing and product transfer in the food and beverage industry, pharmacy and of biotechnology, which has a valve distributor tree which opens out from a tank bottom of the respective tank, which is designed as an elongated hollow body which is oriented essentially vertically and which has connection openings for connecting its interior to each of the pipelines leading to the distributor tree. Each of these connection openings is assigned a valve which is designed to be safe from mixing in its seating area and which switches the connection between the interior and the respectively connected pipeline in the immediate vicinity of the hollow body.
  • the known distributor device itself is largely free of dead space and it also has sufficient idling properties, since it is oriented essentially vertically.
  • the predominantly horizontally arranged valves can be problematic in terms of their idling, since, depending on the design, small residual quantities can often remain in the seating area.
  • the known distributor device is a so-called linear distributor which, in order to ensure the desired properties in connection with the tank outlet len, must be arranged essentially vertically.
  • the vertical arrangement restricts its application very much, so that this known solution is not a model for a flexible, universally applicable manifold system for valves that have to meet hygienic requirements.
  • a first advantageous embodiment is the subject of subclaim 2 and a second advantageous embodiment is the subject of subclaim 11.
  • Advantageous embodiments of the two preferred embodiments are the subject of the subclaims which refer back to claims 1 and 2 or 1 and 11, respectively.
  • the interior of the distributor device is not, as in the known devices, designed as a complex spatial structure within a valve block or as an elongated linear distributor, preferably with a vertical orientation, but rather as a self-contained annular channel, which is one very simple geometry in the form of a rotating body.
  • the ring channel is created by rotating a generating flat surface about an axis of rotation D that does not intersect the surface. Due to the simple geometry of the ring channel, the invention further shows how this ring channel can be bordered within the housing of the distributor device by a two-part design of the housing in the form of housing halves and can be optimally sealed from the environment.
  • a first advantageous embodiment of the ring channel of the proposed distributor device arises from the fact that the flat surface which is produced is a circular area which determines the cross section of a first ring channel.
  • the To s resulting from the rotation of a circular surface can now be formed extremely easily between the two housing halves. It is proposed here that the first and the second housing part divide the circular area in the middle in a division plane perpendicular to the axis of rotation.
  • the first and the second housing part have to be appropriately dimensioned in the radial direction, but the axial dimension of the two housing parts is only slightly larger than a diameter of the circular cross section of the to execute the first ring channel. Accordingly, it is further provided that the first and the second housing part are each designed in their initial form as a cylindrical disk.
  • the housing of the first distributor device can therefore be made relatively short and therefore compact in the axial direction; overall, it has a very simple geometry.
  • the housing parts each configured in their initial form as a cylindrical disk, are centered on one another with respect to the axis of rotation, as is provided in a further proposal, the centering on each side via a complementary centering groove / centering spring connection arranged concentrically to the axis of rotation D. of the first ring channel.
  • the sealing of the first ring channel from the surroundings within the two housing parts is achieved by means of two sealing rings in that they are arranged in a sealing groove assigned to each sealing ring in one of the housing parts in such a way that they see and cover the first ring channel in the radial direction limit to the axis of rotation D, immediately inside and outside and that they, viewed in the direction of the axis of rotation D, from the limit and that, seen in the direction of the axis of rotation D, they are bordered by the parting plane.
  • the sealing rings are each dimensioned within their assigned groove in such a way that they bulge slightly into the gap between the two housing parts in the direction of the interior of the first ring channel. This avoids gaps in which germs can get stuck.
  • connection openings to the first ring channel are extremely simple and allows an extremely great flexibility with regard to the possible connection points if, as is also proposed, the first connection openings are designed in the form of cylindrical bores, the respective bore axis of which is perpendicular to the division plane.
  • a streamlined and, at the same time, dead space-free geometry in the area of the transitions between the connection openings and the interior of the first ring channel is achieved if the respective first connection opening designed as a cylindrical bore and the circular ring section having the first ring channel have the same diameter.
  • first valves an arrangement of valves of a first design, hereinafter referred to as first valves, is possible over the entire circumference of the first ring channel and on each end outside of the respective housing part up to the densest possible division arrangement, which is generally determined by the diameter of the drive cylinders of adjacent first valves ,
  • Each first connection opening ends on the outside of the assigned first or second housing part in a first or a second distributor connection, which is designed in the form of a short pipe socket.
  • a complementary second housing connection piece of an assigned first valve can be welded onto this. This second housing socket of the first valve is directly connected to the cross section of the seat area. neighboring and it is designed coaxially aligned with the respective bore axis of the associated connection opening.
  • This arrangement of the first valve on the associated housing part of the distributor device results in extremely small dead spaces between the first closing member and the interior of the first ring channel, the overall axial dimensions being extremely small due to the small axial dimensions between the seating area of the first valve in question and the first ring channel compact design is ensured.
  • a second preferred embodiment of the proposed distributor device results if the flat surface which is produced is a surface delimited by at least three, essentially straight sides.
  • the rotating surfaces that result from this generating surface and delimit a second ring channel now allow the seating surface of a respectively connected second valve to be brought up directly to the second ring channel.
  • the two housing parts can each be designed as rotating bodies with the common axis of rotation D such that the fourth housing part engages in a central bore in the third housing part and there with one Circumferential wall delimits the second annular channel radially on the inside.
  • the second annular channel is predominantly arranged in the third housing part and is generated via two sides of the generating surface which form an acute angle of inclination ⁇ , a first delimiting the second annular channel Rotation surface perpendicular to the rotation axis D and a second rotation surface to the latter are oriented at the above-mentioned acute angle of inclination ⁇ .
  • the second connection openings open into the rotating surfaces.
  • the above geometry of the second ring channel means that some of the second valves connected to the second distributor device are brought parallel to the axis of rotation and, if this is oriented vertically, to the second distributor device from below, while the other part of the second valves, inclined to the outside by the acute angle of inclination ⁇ with respect to the axis of rotation D, in each case connected to the second distributor device from above.
  • the second ring channel is sealed off from the surroundings by the second ring channel being in the transition area between the peripheral wall and the second rotating surface by the third sealing ring and on the other hand in the transition area between the peripheral wall and the first rotating surface by the fourth sealing ring is limited. Care is again taken to ensure that the sealing rings bulge out of the annular gap between the two housing parts towards the interior of the second ring channel by means of minimal deformation.
  • the cross-sectional shape of the second ring channel described above enables the seating area of the respectively connected second valve to be brought up directly to the first or the second rotating surface delimiting the second ring channel, which in turn ensures a shut-off directly at the second ring channel, thus absolutely free of dead space.
  • the second valves provided for this case have a modified second closing element, which is extended in the axial direction and thus shifts the seating area accordingly axially.
  • the engagement of the seating area in the third housing part up to the possible first or second, the second ring channel-limiting rotating surface possible.
  • Optimal flow conditions and the avoidance of puddles and domes are ensured by the fact that the second closing members each end in the respective plane of the first and the second rotating surface of the second ring channel.
  • FIG. 1 shows a perspective view of a preferred embodiment of a first distributor device according to the invention, the interior of which is arranged in the form of an annular channel between two essentially identical housing parts which are designed as cylindrical disks in their initial form;
  • FIG. 2a shows a plan view of the first distributor device according to FIG. 1, the first viewing direction identified by Z1 providing the position of the observer for the perspective illustration shown in FIG. 1;
  • FIG. 2b shows a view of the first distributor device according to FIG. 2a with a partial representation (detail “X”) of the first ring channel in the region of a first connection opening leading to a valve in a first design
  • FIG. 3 shows a side view of the first distributor device, starting from its representation in FIG Figures 2a and 2b;
  • FIG. 4 shows an enlarged view of section “X” according to FIG. 2b;
  • FIG. 5 shows a plan view of a preferred embodiment of a second distributor device according to the invention with a total of ten valves of a second design, six of which are visible above the housing of the second distributor device and the symmetry axis of the second distributor device is oriented essentially vertically;
  • FIG. 6 shows a meridian section through the second distributor device according to FIG. 5 in accordance with a section course identified there with A-A;
  • FIG. 7 shows a perspective view of the second distributor device from diagonally above from a second viewing direction identified by Z2 in FIG. 5;
  • FIG. 8 shows a cross section through the second distributor device, the latter being cut in the center in the region of the second valves arranged from below in accordance with the section line marked A-A in FIG. 5 and in the area of the upper second valves in accordance with a section line marked B-B in FIG. 5;
  • FIG. 9 shows a perspective view of the second distributor device from obliquely below and in the second viewing direction identified by Z2 in FIG. 5;
  • FIG. 10a shows a schematic view of a selected number of first distributor devices in the context of a distributor system, the respective first distributor devices being configured differently with first valves;
  • FIG. 10b shows a schematic representation of the respective valve configuration scheme above the first distributor device, the respective valve configuration located above being obtained from a plan view of the assigned first distributor device
  • FIG. 10c shows a schematic representation of the respective valve configuration scheme below the first distributor device, whereby the respective valve configuration located below also results from a plan view of the assigned first distributor device.
  • A2 first generating flat surface (circular surface, diameter d2)
  • Vn.1 first valve housing Vn.1 a first housing connector
  • B3 third bore axis ( axis of symmetry of the second closing element Vn.3 *)
  • B4 fourth bore axis ( axis of symmetry as before)
  • a first distributor device 1 (FIGS. 1 to 4) has a first housing 10, which is composed of a first housing part 1.1 and a second housing part 1.2, the two housing parts 1.1, 1.2 being essentially the same and each being designed as a cylindrical disk in its initial form are. Valves of a first design, hereinafter referred to as first valves V1 to Vn, are attached to the outer end faces of the first housing parts 1.1, 1.2 via a respective second housing connection piece Vn.1c (FIG. 4). In the present case, a welded connection is advantageous.
  • first valves Vn are arranged on the first distributor device 1, with five first valves V1 to V5 on the first housing part 1.1 above and three first valves V7 to V8 are configured on the second housing part 1.2 and in the opposite position to those above the first distributor device 1.
  • Each of the first valves Vn has a preferably spherical first valve housing Vn.1, which is connected via a first housing connection Vn.1a with a pipeline (not shown) and via the second housing connection Vn.1c with a first distributor connection 1.1b or molded on the first housing part 1.1. is preferably integrally connected to a second distributor connection 1.2b formed on the second housing part 1.2 (FIGS. 1, 3 and 4).
  • the passage cross section of a first nozzle opening Vn.4 within the first housing nozzle Vn.1a corresponds to the passage cross section of a second nozzle opening Vn.5 (FIG. 4) of the second housing nozzle Vn.1c and thus a passage cross section Q of the first valve Vn in its seating area, if whose first closing member Vn.3 has left an assigned first seat Vn.1 b and is in the full open position.
  • the respective valve drives of the first valves Vn are identified with Vn.2 ( Figure 1).
  • the first and the second housing part 1.1, 1.2 are connected to one another in a positive and non-positive manner (preferably screw connection) by means of a first connecting means 6, which is preferably arranged in the center of the housing parts 1.1, 1.2.
  • a respective first bore axis B1 of first connection openings 3.n of the first valves V1 to V5 arranged above the first distributor device 1, which coincides with the axis of symmetry of the respectively assigned first closing element Vn.3, is preferably perpendicular to the outer end face of the first housing part 1.1
  • a respective second bore axis B2 of further first connection openings 3.n of the first valves V7 to V8 arranged below the first distributor device 1, which also coincides with the axis of symmetry of the respectively assigned first closing member Vn.3, is on the outer end face of the second housing part 1.2 oriented vertically.
  • Such an orthogonal arrangement is not mandatory, but as a rule both with a view to the production of the first distribution lerv device 1 as well as in terms of their integration into complex pipe systems advantageous.
  • the first valves Vn are each aligned with one another and spaced apart (FIG. 2a) in such a way that the pipeline brought up to the first housing connection Vn.1a is used the so-called cassette welding technology (orbital welding process with divisible pliers, closed cassette and pressurizing gas) can be welded on.
  • cassette welding technology orbital welding process with divisible pliers, closed cassette and pressurizing gas
  • first ring channel 2 Arranged within the housing parts 1.1, 1.2 (FIG. 4) is a self-contained first ring channel 2, which is formed by rotating a first generating flat surface A2, in the present case a circular surface, about an axis of rotation D, which does not intersect the surface A2, whereby the distance between the center of the circular area A2 corresponds to half an average ring channel diameter d1.
  • the first and the second housing part 1.1, 1.2 divide the circular area A2 in the middle in a division plane E perpendicular to the axis of rotation D.
  • the position of the housing parts 1.1, 1.2 relative to one another is preferably achieved by centering them with respect to the axis of rotation D, the centering being in each case via a mutually complementary center nut-Z centering spring connection 1.1 c, 1.2c or 1.1 d, 1.2d on both sides of the ring channel 2.
  • an inner centering spring 1.2c is arranged on the second housing part 1.2, which positively engages in a complementary inner centering groove 1.1c in the first housing part 1.1.
  • an outer centering spring 1.2d formed on the second housing part 1.2 engages in an associated outer centering groove 1.1d in the first housing part 1.1.
  • sealing rings 4, 5 are provided, both of which can either be arranged in the second housing part 1.2 (as shown) or else in the first housing part 1.1. It is essential that the sealing rings 4, 5, seen in the radial direction and with respect to the axis of rotation D, limit the first ring channel 2 directly inside (inner sealing ring 4) and outside (outer sealing ring 5) and that they, in the direction of the axis of rotation D seen, be bordered on one side by the first housing part 1.1 in the area of the division plane E.
  • a flow connection of the interior of the first ring channel 2 with the second nozzle opening Vn.5 in the second housing nozzle Vn.1 c of the first valve Vn takes place via the first connection opening 3.n (FIG. 4; in the exemplary embodiment these are the first connection openings 3.1 to 3.5 for the first valves V1 to V5).
  • the first connection opening 3.n is preferably designed in the form of a cylindrical bore, the bore axis B1 of which is also perpendicular to the division plane E. In terms of flow technology, it is advantageous if the diameter d2 of the cross section of the first ring channel 2 and the diameter d3 of the connection opening 3.n are of the same diameter.
  • connection openings 3.6 to 3.8 lead within the second housing part 1.2 from the first ring channel 2 to the first valves V.6 to V.8 arranged below the second housing part 1.2 (FIGS. 1, 2b and 3; an embodiment in this respect is shown in the figures of FIG Drawing not explicitly shown in section).
  • the first connection openings 3.1 to 3.n partly end in the first distributor connections 1.1b, formed on the front outside of the first Housing part 1.1 ( Figure 4), and the other part in the second distributor connections 1.2b, formed on the front side of the second housing part 1.2 ( Figure 3).
  • the first valves Vn are each welded via their second housing connection Vn.1c (FIG. 4, FIG. 2b, FIG. 3) to the first or second distributor connection 1.1b, 1.2b of the same diameter, the second housing connection Vn.1c always being the same Stub acts on the first valve housing Vn.1, which is arranged directly adjacent to the passage cross section Q of the first valve Vn in the seat area and coaxially aligned with the bore axis B1, B2 of the first connection opening 3.n.
  • the space between the first closing element Vn.3 and the first ring channel 2 forms a dead space (FIG. 4).
  • This dead space must be minimized in any case.
  • this is easily achieved by designing the axial extension of the housing parts 1.1 and 1.2 to be just as large as required, so that the second housing connection piece Vn.1c is as close as possible to the seating area of the first valve Vn is introduced and that the respective length of the first and second distributor connection 1.1b, 1.2b and the axial length of the second housing connector Vn.1c are dimensioned as short as possible.
  • a distributor device in an advantageous second embodiment hereinafter referred to as the second distributor device 1 * (FIGS. 5 to 9), has a two-part second housing 10 * (FIG. 6), which is composed of a third housing part 1.1 * and a fourth housing part 1.2 * ,
  • the housing parts 1.1 *, 1.2 * are each designed as a rotating body with the common axis of rotation D and the fourth housing part 1.2 * engages in a central bore 1.1a * in the third housing part 1.1 * and delimits a second ring channel 2 there with a peripheral wall 1.2a * * radial inside.
  • the third and fourth housing Part 1.1 *, 1.2 * are screwed together using a second connecting means 6 *.
  • the ring channel 2 * is created by rotating a generating flat surface A2 * which is delimited by at least three, essentially rectilinear sides. Since the peripheral wall 1.2a * preferably forms one side of the generating surface A2 *, the second ring channel 2 * is predominantly arranged in the third housing part 1.1 * and, with regard to the spatial shape there, is formed over two sides of the second generating side which form an acute angle of inclination ⁇ Surface A2 * is generated, with a first rotary surface 1.1b * delimiting the second ring channel 2 * perpendicular to the axis of rotation D and a second rotary surface 1.1c * to the latter at an angle of inclination ⁇ (FIG. 8).
  • a total of six valves of a second design hereinafter referred to as second valves V1 * to Vn *, are arranged above the third housing part 1.1 * (FIGS. 5 and 7).
  • the connection between the seat area of these second valves V1 * to V6 * with the interior of the second ring channel 2 * ensures second connection openings 3.1 * to 3.6 *, respectively, which open into the second rotating surface 1.1c * (FIG. 8).
  • Another four second valves V7 * to V10 * are arranged below the second distributor device 1 * (FIG. 9) and their respective seating area is located with the interior of the second ring channel 2 * via the second connection openings 3.7 * to 3.10 * within the first rotating surface 1.1 b * in connection ( Figure 8).
  • the second ring channel 2 * is on the one hand in the transition area between the peripheral wall 1.2a * and the second rotating surface 1.1c * by a third sealing ring 7 (FIGS. 6 and 8) and on the other hand in the transition area between the peripheral wall 1.2a * and the first rotating surface 1.1b * directly delimited by a fourth sealing ring 8, the two sealing rings 7, 8 preferably being designed as so-called O-rings.
  • FIG. 8 stand with their respective longitudinal axis, the axis of symmetry of the second closing element Vn.3 *, which with a third bore axis B3 of the second attachment closing opening 3.n * coincides, perpendicular to the second rotating surface 1.1c * and is thus inclined outwards relative to the vertical by the angle of inclination ⁇ .
  • the respective longitudinal axis of the second valves V7 * to V10 * likewise the axis of symmetry of the second closing element Vn.3 *, which coincides with a fourth bore axis B4 of the second connection opening 3.n *, is again perpendicular to the first rotary surface 1.1b *.
  • a respective orientation in this regard is not mandatory, but if the second closing member Vn.3 * ends in the respective plane of the first and second rotating surfaces 1.1 *, 1.1c *, an inner surface of the second ring channel 2 * results is free of so-called domes and puddles.
  • the minimal dead spaces still present in the first distributor device 1 between the first closing member Vn.3 and the first ring channel 2 are completely avoided.
  • the connection between the passage cross section Q of the second valves Vn * in their seating area and the second ring channel 2 * is thus shut off directly on the latter and thus absolutely free of dead space.
  • the design of the seat area and the second closing element Vn.3 * in connection with the second housing connector Vn.1c * makes it possible to bring the seat area of the second valve Vn * directly to the first rotating surface 1.1b *.
  • the second housing connection Vn.1c * is by means of a fifth sealing ring 9 (FIG. 6), preferably a so-called O-ring, in the connection opening 3.n * in the immediate vicinity. get sealed to the first rotating surface 1.1b *.
  • the further construction of the second valves Vn * corresponds to the construction of the first valve Vn with regard to a first housing connector Vn.1a * and with respect to a valve drive Vn.2 *.
  • connection of the respective pipeline to the pipe is simpler and, on the other hand, less rigid assigned first housing connector Vn.1a *, the latter extends into a connecting bend Vn.5 * with the passage cross section of a connecting piece opening Vn.4 *, the connecting bend Vn.5 * arranged on the second valves V1 * to V6 * each ending vertically while the End of the connection bend Vn.5 * of the respective second valve V7 * to V10 * is directed downwards at a certain predetermined angle.
  • ⁇ values between 30 and 60 ° are preferably provided, in which case a complete emptying of the second valve Vn * is ensured in any case.
  • a value of ⁇ 45 ° has been found to be a particularly advantageous angle of inclination ⁇ .
  • a positive and non-positive connection which consists in that a positive and non-positive locking takes place by means of a snap ring 12 which, on the one hand, in the second housing connector Vn.1c * in a positive manner engages on the outside and, on the other hand, there is a positive locking in a fastening flange 11 which surrounds the second housing connector Vn.1c * and is screwed to the third housing part 1.1 * (FIGS. 7 and 8).
  • the non-positive embedding of the second housing connector Vn.1 c * within the third housing part 1.1 * is achieved via a limited compression of the fifth sealing ring 9.
  • the distribution devices 1 and 1 * are each shown and described in a preferred arrangement position (axis of rotation D is oriented vertically). However, other positions of the axis of rotation D are possible up to their horizontal arrangement, in which case also a complete residual emptying of the interior nenraumes of the first or the second ring channel 2 or 2 * is ensured.
  • a first or second valve Vn or Vn * functioning as a so-called residual drain valve must be provided at the lowest point of the respective ring channel 2 or 2 *.
  • a distributor system VS which consists of five distributor devices VS1 to VS5 of the first embodiment described above (first distributor device 1) (FIG. 10a), has five first valves Vn in the top and three first valves Vn in the bottom in the distributor device VS1 shown in the first place Area, in the second distributor device VS2 likewise via five first valves Vn in the upper region and two first valves Vn in the lower region, in the third distributor device VS3 also again via five first valves Vn in the upper region and four first valves Vn in the lower region, in the fourth distributor device VS4 via three first valves Vn in the upper region and via two first valves Vn in the lower region and finally in the fifth distributor device VS5 via five first valves Vn in the upper region and three first valves Vn in the lower region.
  • Such a distribution system VS can be expanded almost arbitrarily.
  • the respective first valves Vn find a connection to one of the pipelines R1 via their respective first housing connections Vn.1a, which are not shown in the schematic illustration, depending on the respective process engineering process that is to be designed with the present distribution system VS. up to R20.
  • a first valve Vn in the lower region of the respective distributor devices VS1 to VS5 will be a so-called residual drain valve, which is to be connected to a common line, for example in the present exemplary embodiment to the pipeline R11.
  • a first valve Vn is in the upper area of the respective distributor devices.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Verteilervorrichtung zum Anschluss von mindestens zwei Ventilen, insbesondere Ventile für sterile Anwendungen, in denen jeweils ein translatorisch verschiebbares Schliessglied eine Sitzfläche mit kreisförmigem Durchtrittsquerschnitt schaltet, und mit einem Innenraum in einem Gehäuse der Verteilervorrichtung, der über Anschlussöffnungen mit dem jeweiligen Durchtrittsquerschnitt verbunden ist. Die erfindungsgemässe Verteilervorrichtung (1; 1 *) ist in ihrem Aufbau einfach, kompakt, totraumfrei und reinigungsfreundlich ausgestaltet und sie lässt sich restlos entleeren. Dies wird dadurch erreicht, dass der Innenraum (2; 2*) als in sich geschlossener Ringkanal (2; 2*) ausgebildet ist, dass der Ringkanal (2; 2*) durch Rotation einer erzeugenden ebenen Fläche (A2; A2*) um eine Drehachse (D) entsteht, die die Fläche (A2; A2*) nicht schneidet, dass der Ringkanal (2; 2*) zwischen zwei Gehäuseteilen (1.1, 1.2; 1.1*, 1.2*), aus denen das Gehäuse (10; 10*) besteht, ausgebildet ist, dass der Ringkanal (2; 2*) gegenüber der Umgebung durch zwei Dichtringe (4, 5 bzw. 7, 8) abgedichtet ist, die zwischen den Gehäuseteilen (l. 1, 1.2; 1. 1 *, 1.2*) angeordnet sind und dass Anschlussöffnungen (3.1, 3.2, ..., 3.n; 3.1*, 3.2*, ..., 3.n*) an bestimmten Stellen des Umfangs des Ringkanals (2,; 2*) und an bestimmten Stellen des Umfangs der erzeugenden Fläche (A2; A2*) angeordnet sind (Figur 1).

Description

Verteilervorrichtung für Ventile
TECHNISCHES GEBIET
Die Erfindung betrifft eine Verteilervorrichtung zum Anschluss von mindestens zwei Ventilen, insbesondere Ventile für sterile Anwendungen, in denen jeweils ein translatorisch verschiebbares Schließglied eine Sitzfläche mit kreisförmigem Durchtrittsquerschnitt schaltet, und mit einem Innenraum in einem Gehäuse der Verteilervorrichtung, der über Anschlussöffnungen mit dem jeweiligen Durchtrittsquerschnitt verbunden ist.
STAND DER TECHNIK
In Rohrleitungssystemen verfahrenstechnischer Prozessabläufe, insbesondere in der Pharmazie und Biotechnologie, werden sterile Anwendungen gefordert. Dies bedeutet, dass die in diesen Rohrleitungssystemen zum Einsatz kommenden Ventile bestimmte Eigenschaften aufweisen müssen, die sie für diese sterilen An- Wendungen befähigen. Bei Ventilen, in denen jeweils ein translatorisch verschiebbares Schließglied eine Sitzfläche schaltet, ist beispielsweise die das Schließglied betätigende Ventilstange im Bereich ihrer Durchführung durch das Ventilgehäuse zum jeweiligen Antrieb ein kritischer Bereich, da an dieser Stelle durch die Ventilstangenbewegung (sog. Fahrstuhleffekt) ggf. Keime aus der Um- gebung in das Produkt verschleppt werden können und somit eine sterile Anwendung in Frage gestellt ist. Darüber hinaus wird ggf. ein an der Ventilstange haftender Produktfilm durch die Schaltbewegung in den Dichtungsbereich oder darüber hinaus transportiert und dort mit Keimen aus der Umgebung kontaminiert. Dieser kontaminierte Produktfilm wird dann durch die Schaltbewegung der Stange ggf. in den Produktraum verbracht und führt unter Umständen durch sog. Rekon- tamination zu einer Beeinträchtigung des dort anstehenden Produktes.
Um diese unerwünschten, die sterilen Anwendungen gefährdenden Mechanismen an der Durchführung der Ventilstange durch das Ventilgehäuse zu vermeiden, werden in einem Teil der Anwendungsfälle entweder Membranventile oder auch geeignete Hubventile eingesetzt, wobei bei letzteren die jeweilige Durchführung mittels eines das Ventilgehäuse mit dem Schließglied verbindenden Faltenbalg oder Wellrohr überbrückt ist.
Bei einem Membranventil, wie es beispielsweise aus der DE 199 83977 T1 oder der US 5,273,075 bekannt ist, verschließt eine Membran Strömungspfade innerhalb eines Ventilkörpers, die dort zwischen einem Einlass und einem Auslass ausgebildet sind. Die Membran ist in dem Ventilkörper eingespannt und wird durch einen Bewegungsmechanismus in vertikaler Richtung bewegt. Die Strömungspfade des Ventilkörpers stehen miteinander durch einen vorsprungsfreien Verbindungspfad in Verbindung, wobei die Membran sich eng an den Verbindungspfad anschmiegt, wenn sie abgesenkt ist, um den Strömungspfad zu verschließen, und dann, wenn sie angehoben ist, den Strömungspfad zu öffnen. Der Vorteil eines derartigen Membranventils besteht insbesondere darin, dass das die Membran bewegende Schaltglied außerhalb des Produktraumes angeordnet ist und der Produktraum gegenüber der äußeren Umgebung durch die statisch im Ventilkörper eingespannte Membran getrennt ist. Nachteilig bei derartigen Membranventilen ist, dass sie deutlich größere Sitzbereichquerschnitte als Anschluss- querschnitte aufweisen. Darüber hinaus sind derartige Membranventile rein äußerlich daran zu erkennen, dass sie im Vergleich zum Ventilkörper mit einem relativ groß dimensionierten Antrieb bestückt sind. Durch das Missverhältnis zwischen Sitzbereichquerschnitt und Anschlussquerschnitten entstehen in den jeweiligen Übergangsbereichen Toträume und/oder nicht hinreichend durchströmte Bereiche, die eine einwandfreie Reinigung im Durchfluss zumindest erschweren.
Bei der Ausgestaltung der Rohrleitungssysteme für verfahrenstechnische Prozessabläufe ist es erforderlich, Leitungen für unterschiedliche Medien miteinander zu verbinden. Dies geschieht mit sog. Verteilersystemen, in denen beispielsweise sog. Steril-Ventilblöcke vorgesehen werden (US 6,112,767), an die eine Vielzahl beispielsweise der vorstehend beschriebenen Membranventile anschließbar sind. Die Ventilblöcke besitzen eine im Wesentlichen kubische Raumform, wobei bei- spielsweise an jeder Blockhälfte vier bis sechs Membranventile anschließbar sind. Ein einziger Ventilblock beinhaltet die Ventilkörper der angeschlossenen Membranventile mit ihren jeweiligen Strömungspfaden, deren Ventilsitze, die Anschlussgeometrie und die notwendigen Querverbindungen. Nachteilig bei einem derartigen Verteilersystem ist ihre mangelnde Flexibilität, da die Anzahl an den Ventilblock anschließbarer Membranventile durch die jeweilige Blockgeometrie determiniert ist. In der Regel werden derartige Verteiler entsprechend der Anforderungen und der daraus resultierenden Anzahl von Membranventilen ausgewählt. Eine Erweiterung ist nicht möglich, wenn alle Anschlussmöglichkeiten aus- geschöpft sind. Da derartige Ventilblöcke aufgrund ihrer aufwändigen Konstruktion relativ teuer sind, werden in der Regel auch keine Ausbaureserven vorgesehen. Abgesehen davon, dass derartige Systeme relativ lange Lieferfristen aufweisen, da sie oftmals auftragsgebunden gefertigt werden müssen und nicht als Lagerware zur Verfügung stehen, sind sie aufgrund der vorstehend erwähnten Querschnittsproblematik und ihrer aufwändigen Bauform nicht hundertprozentig totraumfrei, sie besitzen ungenügende Leerlaufeigenschaften und eine eingeschränkte sog. CIP/SIP-Reinigung (CIP: cleaning in place; SIP: Sterilisation in place).
Neben den vorgenannten Steril-Ventilblöcken sind auch Verteilerbäume (sog. Linearverteiler) und aus Rohrformteilen zusammengeschweißte andere Verteilergeometrien, insbesondere Ringvergteiler, bekannt. Auch diese Verteilersysteme weisen wenigstens einen Teil der vorstehend beschriebenen Nachteile der Steril- Ventilblöcke auf und darüber hinaus weitere Nachteile, die sich aus der Herstel- lung und den Eigenschaften der regelmäßig in einer Vielzahl vorliegenden Schweißnähte ergeben.
Eine Alternative zu den vorstehend beschriebenen Membranventilen bilden Hubventile für sterile Anwendungen, in denen jeweils ein translatorisch verschiebba- res Schließglied eine Sitzfläche mit kreisförmigem Durchtrittsquerschnitt schaltet, wobei die Durchführung der das Schließglied betätigenden Ventilstange durch das Ventilgehäuse mittels eines zwischen Schließglied und Ventilgehäuse ange- ordneten und an diesen Stellen befestigten Faltenbalges oder Wellrohres überbrückt wird (GEA Tuchenhagen, Buchen, DE, STERICOM®Aseρtik-Ventile, 618d-061). Bei derartigen Ventilen lassen sich die Anschlussquerschnitte und der Durchtrittsquerschnitt im Sitzbereich gleichgroß ausführen, die Innenräume der Ventile sind weitestgehend totraumfrei, eine hundertprozentige Entleerung ist möglich, die Ventile besitzen eine äußerst kompakte Bauform und erfordern einen geringen Platzbedarf.
Verteilersysteme für die vorgenannten Hubventile, die die Aufgaben und die grundsätzliche Funktion der Steril-Ventilblöcke für Membranventile der vorstehend beschriebenen Art übernehmen könnten, sind bislang nicht bekannt. Bekannt ist hingegen aus der WO 02/066593 A1 eine Vorrichtung zum Betrieb von Tanklagersystemen im festverrohrten Verbund mit Rohrsystemen für Flüssigkeiten, insbesondere zur Anwendung in hohen mikrobiologischen Qualitätsanforde- rungen unterliegenden Anlagen zur Produktbearbeitung und zum Produkttransfer in der Nahrungsmittel- und Getränkeindustrie, der Pharmazie und der Biotechnologie, die einen aus einem Tankboden des jeweiligen Tanks ausmündenden Ventilverteilerbaum aufweist, der als langgestreckter Hohlkörper ausgebildet ist, der im Wesentlichen senkrecht orientiert ist und der Anschlussöffnungen zum Verbin- den seines Innenraum mit jeder der an den Verteilerbaum herangeführten Rohrleitungen besitzt. Jeder dieser Anschlussöffnungen ist ein in seinem Sitzbereich vermischungssicher ausgestaltetes Ventil zugeordnet, das die Verbindung zwischen dem Innenraum und der jeweils angeschlossenen Rohrleitung in unmittelbarer Nähe zum Hohlkörper schaltet.
Die bekannte Verteilervorrichtung selbst ist weitestgehend totraumfrei ausgebildet und sie besitzt auch hinreichende Leerlaufeigenschaften, da sie im Wesentlichen senkrecht orientiert ist. Die überwiegend waagerecht angeordneten Ventile können hinsichtlich ihres Leerlaufens problematisch sein, da, bauartbedingt, oftmals geringe Restmengen im Sitzbereich verbleiben können. Alles in allem handelt es sich bei der bekannten Verteilervorrichtung um einen sog. Linearverteiler, der, um die angestrebten Eigenschaften in Verbindung mit dem Tankauslauf sicherzustel- len, im Wesentlichen senkrecht angeordnet werden muss. Die senkrechte Anordnung schränkt allerdings seine Anwendung sehr stark ein, sodass diese bekannte Lösung kein Vorbild für ein flexibles, universell einsetzbares Verteilersystem für Ventile, die hygienischen Anforderungen genügen müssen, darstellt.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Verteilervorrichtung der gattungsgemäßen Artzu schaffen, die in ihrem Aufbau einfach, kompakt, totraumfrei und reinigungsfreundlich ausgestaltet ist und sich restlos entleeren lässt.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Diese Aufgabe wird durch eine Verteilervorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Eine erste vorteilhafte Ausführungsform ist Gegenstand des Unteranspruchs 2 und eine zweite vorteilhafte Ausführungsform ist Gegenstand des Unteranspruchs 11. Vorteilhafte Ausgestaltungen der beiden bevorzugten Ausführungsformen sind Gegenstand der jeweils auf die Ansprüche 1 und 2 bzw. 1 und 11 rückbezogenen Unteransprüche.
Der erfinderische Grundgedanke besteht darin, dass der Innenraum der Verteiler- Vorrichtung nicht, wie bei den bekannten Vorrichtungen, als komplexes räumliches Gebilde innerhalb eines Ventilblockes oder als langgestreckter Linearverteiler mit vorzugsweise senkrechter Orientierung ausgestaltet ist, sondern als in sich geschlossener Ringkanal ausgeführt ist, der eine denkbar einfache Geometrie in Form eines Drehkörpers aufweist. Dabei entsteht der Ringkanal durch Rotation einer erzeugenden ebenen Fläche um eine Drehachse D, die die Fläche nicht schneidet. Bedingt durch die einfache Geometrie des Ringkanals zeigt die Erfindung weiterhin auf, wie sich dieser Ringkanal innerhalb des Gehäuses der Verteilervorrichtung durch eine zweiteilige Ausführung des Gehäuses in Form von Gehäusehälften beranden und optimal gegenüber der Umgebung abdichten lässt. Die einfache Geometrie des Ringkanals und seine gute Zugänglichkeit, gesehen über seinen Umfang und über die Berandung der erzeugenden Fläche, ermöglichen eine sehr variable und anzahlmäßig großzügige Anordnung von Anschluss- Öffnungen, über die der Innenraum des Ringkanals mit dem jeweiligen Durchtrittsquerschnitt der angeschlossenen Ventile wahlweise zu verbinden ist.
Eine erste vorteilhafte Ausgestaltung des Ringkanals der vorgeschlagenen Vertei- lervorrichtung (nachfolgend als erste Verteilervorrichtung bezeichnet) entsteht dadurch, dass die erzeugende ebene Fläche eine Kreisfläche ist, die den Querschnitt eines ersten Ringkanals bestimmt. Der durch Drehung einer Kreisfläche entstehende To s ist nun äußerst einfach zwischen den beiden Gehäusehälften auszubilden. Hier wird vorgeschlagen, dass das erste und das zweite Gehäuseteil die Kreisfläche in einer Teilungsebene senkrecht zur Drehachse mittig teilt. Da der mittlere Torusdurchmesser aus dem Abstand des Mittelpunktes der erzeugenden Kreisfläche von der Drehachse D resultiert, müssen das erste und das zweite Gehäuseteil zwar in radialer Richtung entsprechend dimensioniert sein, die axiale Abmessung der beiden Gehäuseteile ist jedoch nur geringfügig größer als ein Durchmesser des Kreisquerschnitts des ersten Ringkanals auszuführen. Dementsprechend ist weiterhin vorgesehen, dass das erste und das zweite Gehäuseteil jeweils in seiner Ausgangsform als zylindrische Scheibe ausgebildet ist. Das Gehäuse der ersten Verteilervorrichtung kann daher in axialer Richtung relativ kurz und damit kompakt ausgeführt werden; es besitzt somit insgesamt eine denkbar einfache Geometrie.
Die jeweils in ihrer Ausgangsform als zylindrische Scheibe ausgebildeten Gehäuseteile werden, wie dies ein weiterer Vorschlag vorsieht, in Bezug auf die Drehachse zueinander zentriert, wobei die Zentrierung über jeweils eine konzentrisch zur Drehachse D angeordnete, zueinander komplementäre Zentriernut-/Zentrier- feder-Verbindung beiderseits des ersten Ringkanals erfolgt.
Die Abdichtung des ersten Ringkanals gegenüber der Umgebung innerhalb der beiden Gehäuseteile wird über zwei Dichtringe dadurch erreicht, dass diese der- art in einer jedem Dichtring jeweils zugeordneten Dichtungsnut in einem der Gehäuseteile angeordnet sind, dass sie den ersten Ringkanal, in radialer Richtung gesehen und bezogen auf die Drehachse D, unmittelbar innen und außen begrenzen und dass sie, in Richtung der Drehachse D gesehen, von der grenzen und dass sie, in Richtung der Drehachse D gesehen, von der Teilungsebene berandet werden. Dabei werden die Dichtringe jeweils innerhalb ihrer zugeordneten Nut so bemessen, dass sie sich geringfügig in den Spalt zwischen den beiden Gehäuseteilen in Richtung zum Innenraum des ersten Ringkanals auswulsten. Dadurch werden Spalte, in denen sich Keime festsetzen können, vermieden.
Die Anordnung der Anschlussöffnungen zum ersten Ringkanal gestaltet sich äußerst einfach und erlaubt eine außerordentlich große Flexibilität hinsichtlich der möglichen Anschlussstellen, wenn, wie dies weiterhin vorgeschlagen wird, die ersten Anschlussöffnungen in Form zylindrischer Bohrungen ausgeführt sind, deren jeweilige Bohrungsachse senkrecht auf der Teilungsebene steht. Eine strömungsgünstige und gleichzeitig totraumfreie Geometrie im Bereich der Übergänge zwischen den Anschlussöffnungen und dem Innenraum des ersten Ringkanals wird erreicht, wenn die als zylindrische Bohrung ausgeführte jeweilige erste Anschlussöffnung und der kreisförmigen Querschnitt aufweisende erste Ringkanal durchmessergleich ausgeführt sind.
Die Scheibengeometrie der Gehäuseteile ermöglicht es, die Anschlussöffnungen sowohl von der stirnseitigen Außenseite des ersten Gehäuseteils als auch von der stimseitigen Außenseite des zweiten Gehäuseteils an den ersten Ringkanal heranzuführen. Dadurch ist über den gesamten Umfang des ersten Ringkanals und an jeder stirnseitigen Außenseite des jeweiligen Gehäuseteils eine Anordnung von Ventilen einer ersten Bauform, nachfolgend erste Ventile genannt, bis zur dichtestmöglichen Teilungsanordnung möglich, die in der Regel durch die Durchmesser der Antriebszylinder benachbarter erster Ventile determiniert ist. Dabei endet jede erste Anschlussöffnung an der Außenseite des zugeordneten ersten bzw. zweiten Gehäuseteils in einem ersten bzw. einem zweiten Verteiler- anschluss, der in Form eines kurzen Rohrstutzens ausgeführt ist. An diesem ist, gemäß einem weiteren Vorschlag, ein komplementärer zweiter Gehäusestutzen eines zugeordneten ersten Ventils anschweißbar. Dieser zweite Gehäusestutzen des ersten Ventils ist dem Durchtrittsquerschnitt des Sitzbereichs unmittelbar be- nachbart und er ist koaxial fluchtend zur jeweiligen Bohrungsachse der zugeordneten Anschlussöffnung ausgeführt.
Durch diese Anordnung des ersten Ventils an dem zugeordneten Gehäuseteil der Verteilervorrichtung ergeben sich äußerst geringe Toträume zwischen dem ersten Schließglied und dem Innenraum des ersten Ringkanals, wobei durch die geringen axialen Abmessungen zwischen dem Sitzbereich des in Frage kommenden ersten Ventils und dem ersten Ringkanal eine insgesamt äußerst kompakte Bauform sichergestellt ist.
Eine zweite bevorzugte Ausführungsform der vorgeschlagenen Verteilervorrichtung ergibt sich, wenn die erzeugende ebene Fläche eine von wenigstens drei, im Wesentlichen geradlinigen Seiten begrenzte Fläche ist. Die durch diese erzeugende Fläche entstehenden, einen zweiten Ringkanal begrenzenden Drehflächen erlauben nun ein Heranführen der Sitzfläche eines jeweils angeschlossenen zweiten Ventils unmittelbar an den zweiten Ringkanal.
Wird als erzeugende ebene Fläche die von drei, im Wesentlichen geradlinigen Seiten begrenzte Fläche gewählt, so lassen sich die beiden Gehäuseteile jeweils als Drehkörper mit der gemeinsamen Drehachse D derart ausbilden, dass das vierte Gehäuseteil in eine zentrale Bohrung im dritten Gehäuseteil eingreift und dort mit einer Umfangswand den zweiten Ringkanal radial innenseits begrenzt. Aus dieser innenseitigen Begrenzung des zweiten Ringkanals durch eine zur Drehachse D im Wesentlichen parallele Umfangsfläche resultiert, dass der zweite Ringkanal überwiegend im dritten Gehäuseteil angeordnet und über zwei, einen spitzen Neigungswinkel α bildende Seiten der erzeugenden Fläche generiert ist, wobei eine den zweiten Ringkanal begrenzende erste Drehfläche senkrecht zur Drehachse D und eine zweite Drehfläche zu letzterer unter dem vorstehend angegebenen spitzen Neigungswinkel α orientiert sind. Die zweiten Anschlussöff- nungen münden in die Drehflächen ein. Aus der vorstehenden Geometrie des zweiten Ringkanals resultiert, dass ein Teil der an die zweite Verteilervorrichtung angeschlossenen zweiten Ventile parallel zur Drehachse und, falls diese senkrecht orientiert ist, von unten an die zweite Verteilervorrichtung herangeführt sind, während der andere Teil der zweiten Ven- tile, um den spitzen Neigungswinkel α gegenüber der Drehachse D nach außen geneigt, jeweils von oben an die zweite Verteilervorrichtung angeschlossen ist.
Die Abdichtung des zweiten Ringkanals gegenüber der Umgebung erfolgt gemäß einem Vorschlag dadurch, dass der zweite Ringkanal einerseits im Übergangsbe- reich zwischen der Umfangswand und der zweiten Drehfläche durch den dritten Dichtring und andererseits im Übergangsbereich zwischen der Umfangswand und der ersten Drehfläche durch den vierten Dichtring unmittelbar begrenzt ist. Dabei wird wiederum darauf geachtet, dass sich die Dichtringe durch minimale Deformation in den Ringspalt zwischen den beiden Gehäuseteilen zum Innenraum des zweiten Ringkanals hin auswulsten. Eine einwandfreie Restentleerung und eine Begrenzung der räumlichen Ausladung der an das dritte Gehäuseteil angeschlossenen zweiten Ventile wird dadurch erreicht, dass für den Neigungswinkel α zwischen den in Frage kommenden beiden Seiten der erzeugenden Fläche ein Wert 30° < α < 60° vorgesehen ist. Besonders günstige Verhältnisse insgesamt werden erreicht, wenn der Neigungswinkel α mit α = 45° ausgeführt ist.
Durch die vorstehend beschriebene Querschnittsform des zweiten Ringkanals ist ein Heranführen des Sitzbereichs des jeweils angeschlossenen zweiten Ventils unmittelbar an die erste bzw. die zweite, den zweiten Ringkanal begrenzende Drehfläche möglich, wodurch wiederum eine Absperrung direkt am zweiten Ringkanal, demnach absolut totraumfrei, sichergestellt ist.
Um die Absperrung unmittelbar am Ringkanal zu erreichen, verfügen die für diesen Fall vorgesehenen zweiten Ventile über ein modifiziertes zweites Schließ- glied, welches in axialer Richtung verlängert ist und somit den Sit∑bereich entsprechend axial verlagert. Dadurch ist der Eingriff des Sitzbereichs in das dritte Gehäuseteil bis an die in Frage kommende erste bzw. zweite, den zweiten Ring- kanal begrenzende Drehfläche möglich. Optimale Strömungsverhältnisse und die Vermeidung von Pfützen und Domen werden dadurch sichergestellt, dass die zweiten Schließglieder jeweils stirnseitig in der jeweiligen Ebene der ersten und der zweiten Drehfläche des zweiten Ringkanals enden.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Zwei Ausführungsbeispiele der vorgeschlagenen Verteilervorrichtung gemäß der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden nachfolgend beschrieben. Es zeigen
Figur 1 in perspektivischer Darstellung eine bevorzugte Ausführungsform einer ersten Verteilervorrichtung gemäß der Erfindung, deren Innenraum in Form eines Ringkanais zwischen zwei im Wesentlichen glei- chen, in ihrer Ausgangsform als zylindrische Scheiben ausgebildeten Gehäuseteilen angeordnet ist;
Figur 2a eine Draufsicht auf die erste Verteilervorrichtung gemäß Figur 1 , wobei die mit Z1 gekennzeichnete erste Blickrichtung den Standpunkt des Beobachters für die aus Figur 1 ersichtliche perspektivische Dar- Stellung liefert;
Figur 2b eine Ansicht der ersten Verteilervorrichtung gemäß Figur 2a mit einer ausschnittsweisen Darstellung (Ausschnitt „X") des ersten Ringkanals im Bereich einer zu einem Ventil in einer ersten Bauform führenden ersten Anschlussöffnung; Figur 3 eine Seitenansicht der ersten Verteilervorrichtung, ausgehend von ihrer Darstellung in den Figuren 2a und 2b;
Figur 4 in vergrößerter Darstellung den Ausschnitt „X" gemäß Figur 2b;
Figur 5 eine Draufsicht auf eine bevorzugte Ausführungsform einer zweiten Verteilervorrichtung gemäß der Erfindung mit insgesamt zehn Venti- len einer zweiten Bauform, wobei sechs davon oberhalb des Gehäuses der zweiten Verteilervorrichtung sichtbar sind und die Symmetrie- achse der zweiten Verteilervorrichtung im Wesentlichen senkrecht o- rientiert ist;
Figur 6 einen Meridianschnitt durch die zweite Verteilervorrichtung gemäß Figur 5 entsprechend einem dort mit A-A gekennzeichneten Schnitt- verlauf;
Figur 7 eine perspektivische Darstellung der zweiten Verteilervorrichtung von schräg oben aus einer in Figur 5 mit Z2 gekennzeichneten zweiten Blickrichtung;
Figur 8 einen Querschnitt durch die zweite Verteilervorrichtung, wobei diese im Bereich der von unten angeordneten zweiten Ventile entsprechend dem in Figur 5 mit A-A gekennzeichneten Schnittverlauf und im Bereich der oberen zweiten Ventile entsprechend einem in Figur 5 mit B-B gekennzeichneten Schnittverlauf jeweils mittig geschnitten ist;
Figur 9 in perspektivischer Darstellung die zweite Verteilervorrichtung von schräg unten und in der in Figur 5 mit Z2 gekennzeichneten zweiten Blickrichtung;
Figur 10a in schematischer Darstellung die Ansicht einer ausgewählten Anzahl erster Verteilervorrichtungen im Rahmen eines Verteilersystems, wobei die jeweiligen ersten Verteilervorrichtungen unterschiedlich mit ersten Ventilen konfiguriert sind;
Figur 10b in schematischer Darstellung das jeweilige Ventil-Konfigurationsschema oberhalb der ersten Verteilervorrichtung, wobei sich die jeweilige oben liegende Ventil-Konfiguration aus einer Draufsicht auf die zugeordnete erste Verteilervonichtung ergibt und Figur 10c in schematischer Darstellung das jeweilige Ventil-Konfigurationsschema unterhalb der ersten Verteilervorrichtung, wobei sich die jeweilige unten liegende Ventil-Konfiguration gleichfalls aus einer Draufsicht auf die zugeordnete erste Verteilervorrichtung ergibt. BEZUGSZEICHENLISTE DER VERWENDETEN ABKÜRZUNGEN Erste Ausführungsform
1 erste Verteilervorrichtung
10 erstes Gehäuse
1.1 erstes Gehäuseteil (erste zylindrische Scheibe)
1.1a erste Ringkanal-Ausnehmung
1.1b erster Verteileranschluss
1.1c innere Zentriernut
1.1d äußere Zentriernut
1.2 zweites Gehäuseteil (zweite zylindrische Scheibe)
1.2a zweite Ringkanal-Ausnehmung
1.2b zweiter Verteileranschluss
1.2c innere Zentrierfeder
1.2d äußere Zentrierfeder
2 erster Ringkanal
3.1 , 3.2, ...
... 3.n erste Anschlussöffnung
4 innerer Dichtring (O-Ring)
4a innere Dichtungsnut
5 äußerer Dichtring (O-Ring)
5a äußere Dichtungsnut
6 erstes Verbindungsmittel
A2 erste erzeugende ebene Fläche (Kreisfläche, Durchmesser d2)
B1 erste Bohrungsachse (= Symmetrieachse des ersten Schließgliedes Vn.3)
B2 zweite Bohrungsachse (= Symmetrieachse wie vor)
D Drehachse
E Teilungsebene
Q Durchtrittsquerschnitt V1. V2, ...
... Vn erste Ventile
Vn.1 erstes Ventilgehäuse Vn.1 a erster Gehäusestutzen
Vn.1 b erste Sitzfläche
Vn.1c zweiter Gehäusestutzen
Vn.2 Ventilantrieb
Vn.3 erstes Schließglied
Vn.4 erste Stutzenöffnung
Vn.5 zweite Stutzenöffnung d1 mittlerer Ringkanaldurchmesser d2 Durchmesser des Querschnitts des ersten Ringkanals 2 d3 Durchmesser der Anschlussöffnung 3.n
Zweite Ausführunαsform
1* zweite Verteilervorrichtung
10* zweites Gehäuse
1.1* drittes Gehäuseteil
1.1a* zentrale Bohrung
1.1b* erste Drehfläche
1.1c* zweite Drehfläche
1.2* viertes Gehäuseteil
1.2a* Umfangswand
3.1*. 3.2*
... 3.n* zweite Anschlussöffnung
2* zweiter Ringkanal
6* zweites Verbindungsmittel
7 dritter Dichtring
8 vierter Dichtring
9 fünfter Dichtring
11 Befestigungsflansch
12 Sprengring
A2* zweite erzeugende ebene Fläche
B3 dritte Bohrungsachse (= Symmetrieachse des zweiten Schließgliedes Vn.3*) B4 vierte Bohrungsachse (= Symmetrieachse wie vor)
V1*, V2*, ...
... Vn* zweite Ventile
Vn.1 * zweites Ventilgehäuse Vn.1a* erster Gehäusestutzen
Vn.1 b* zweite Sitzfläche
Vn.1 c* zweiter Gehäusestutzen
Vn.2* Ventilantrieb
Vn.3* zweites Schließglied Vn.4* Stutzenöffnung
Vn.5* Anschlussbogen α Neigungswinkel zwischen der ersten und der zweiten Drehfläche
Verteiiersystem VS Verteilersystem
VS1. VS2, ...
... , VS5 erste Verteilervorrichtung
R1. R2, ...
..., R20 Rohrleitung
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Eine erste Verteilervorrichtung 1 (Figuren 1 bis 4) weist ein erstes Gehäuse 10 auf, das sich aus einem ersten Gehäuseteil 1.1 und einem zweiten Gehäuseteil 1.2 zusammensetzt, wobei die beiden Gehäuseteile 1.1 , 1.2 im Wesentlichen gleich und jeweils in ihrer Ausgangsform als zylindrische Scheibe ausgebildet sind. Ventile einer ersten Bauform, im Folgenden erste Ventile V1 bis Vn genannt, sind an den außen liegenden Stirnflächen der ersten Gehäuseteile 1.1, 1.2 über einen jeweiligen zweiten Gehäusestutzen Vn.1c (Figur 4) befestigt. Im vorliegen- den Falle ist eine Schweißverbindung vorteilhaft. Im Ausführungsbeispiel sind insgesamt acht erste Ventile Vn an der ersten Verteilervorrichtung 1 angeordnet, wobei fünf erste Ventile V1 bis V5 am ersten Gehäuseteil 1.1 oberhalb und drei erste Ventile V7 bis V8 am zweiten Gehäuseteii 1.2 und in umgekehrter Lage zu jenen oberhalb der ersten Verteilervorrichtung 1 konfiguriert sind. Jedes der ersten Ventile Vn weist ein vorzugsweise kugelförmiges erstes Ventilgehäuse Vn.1 auf, das über einen ersten Gehäusestutzen Vn.1a mit einer nicht dargestellten Rohrleitung und über den zweiten Gehäusestutzen Vn.1c mit einem am ersten Gehäuseteil 1.1 angeformten ersten Verteileranschluss 1.1b bzw. mit einem am zweiten Gehäuseteil 1.2 angeformten zweiten Verteileranschluss 1.2b vorzugsweise stoffschlüssig verbunden ist (Figuren 1, 3 und 4).
Im Regelfall entspricht der Durchtrittsquerschnitt einer ersten Stutzenöffnung Vn.4 innerhalb des ersten Gehäusestutzens Vn.1a dem Durchtrittsquerschnitt einer zweiten Stutzenöffnung Vn.5 (Figur 4) des zweiten Gehäusestutzens Vn.1c und somit einem Durchtrittsquerschnitt Q des ersten Ventils Vn in seinem Sitzbereich, wenn dessen erstes Schließglied Vn.3 eine zugeordnete erste Sitzfläche Vn.1 b verlassen hat und sich in der vollen Offenstellung befindet. Die jeweiligen Ventilantriebe der ersten Ventile Vn sind mit Vn.2 gekennzeichnet (Figur 1). Das erste und das zweite Gehäuseteil 1.1, 1.2 sind mittels eines ersten Verbindungsmittels 6, das vorzugsweise im Zentrum der Gehäuseteile 1.1, 1.2 angeordnet ist, form- und kraftschlüssig (vorzugsweise Verschraubung) miteinander verbunden.
Eine jeweilige erste Bohrungsachse B1 von ersten Anschlussöffnungen 3.n der oberhalb der ersten Verteilervorrichtung 1 angeordneten ersten Ventile V1 bis V5, die mit der Symmetrieachse des jeweils zugeordneten ersten Schließgliedes Vn.3 zusammenfällt, steht vorzugsweise senkrecht auf der außen liegenden Stirnfläche des ersten Gehäuseteils 1.1. In gleicher Weise ist eine jeweilige zweite Bohrungsachse B2 von weiteren ersten Anschlussöffnungen 3.n der unterhalb der ersten Verteilervorrichtung 1 angeordneten ersten Ventile V7 bis V8, die gleichfalls mit der Symmetrieachse des jeweils zugeordneten ersten Schließgliedes Vn.3 zusammenfällt, auf der außen liegenden Stirnfläche des zweiten Gehäuse- teils 1.2 senkrecht orientiert. Eine derartige orthogonale Anordnung ist nicht zwingend, jedoch im Regelfall sowohl mit Blick auf die Herstellung der ersten Vertei- lervorrichtung 1 als auch hinsichtlich ihrer Einbindung in komplexe Rohrsysteme von Vorteil.
Die ersten Ventile Vn werden hinsichtlich der Lage ihres ersten Ventilgehäuses Vn.1 und damit der Lage des ersten Gehäusestutzens Vn.1a jeweils derart zueinander ausgerichtet und voneinander beabstandet (Figur 2a), dass die jeweils an den ersten Gehäusestutzen Vn.1a herangeführte Rohrleitung unter Anwendung der sog. Kassetten-Schweißtechnik (Orbitalschweißverfahren mit teilbarer Zange, geschlossener Kassette und Formiergasbeaufschlagung) angeschweißt werden kann.
Innerhalb der Gehäuseteile 1.1, 1.2 (Figur 4) ist ein in sich geschlossener erster Ringkanal 2 angeordnet, der durch Rotation einer ersten erzeugenden ebenen Fläche A2, im vorliegenden Falle eine Kreisfläche, um eine Drehachse D entsteht, die die Fläche A2 nicht schneidet, wobei der Abstand zwischen dem Mittelpunkt der Kreisfläche A2 einem halben mittleren Ringkanaldurchmesser d1 entspricht. Das erste und das zweite Gehäuseteil 1.1 , 1.2 teilen die Kreisfläche A2 mittig in einer Teilungsebene E senkrecht zur Drehachse D. Dadurch befindet sich in dem ersten Gehäuseteil 1.1 eine halbkreisförmige erste Ringkanal-Ausnehmung 1.1a und in dem zweiten Gehäuseteil 1.2 eine entsprechende zweite Ringkanal- Ausnehmung 1.2a. Die Lagefixierung der Gehäuseteile 1.1 , 1.2 zueinander erfolgt vorzugsweise dadurch, dass diese in Bezug auf die Drehachse D zueinander zentriert sind, wobei die Zentrierung über jeweils eine konzentrisch zur Drehachse D angeordnete, zueinander komplementäre Zentriemut-ZZentrierfeder-Verbindung 1.1 c, 1.2c bzw. 1.1 d, 1.2d beiderseits des Ringkanals 2 erfolgt. Im Ausführungsbeispiel ist, radial innenseits gesehen, eine innere Zentrierfeder 1.2c am zweiten Gehäuseteil 1.2 angeordnet, die in eine komplementäre innere Zentriernut 1.1c im ersten Gehäuseteil 1.1 formschlüssig eingreift. In gleicherweise greift eine am zweiten Gehäuseteil 1.2 ausgebildete äußere Zentrierfeder 1.2d in eine zugeord- nete äußere Zentriernut 1.1 d im ersten Gehäuseteil 1.1 ein. Die vorstehende Anordnung ist nicht zwingend; eine über die Gehäuseteile 1.1, 1.2 vertauschte Anordnung von Zentriernut und Zentrierfeder ist ohne weiteres möglich. Zur Abdichtung des ersten Ringkanals 2 sind Dichtringe 4, 5 vorgesehen, die beide entweder im zweiten Gehäuseteil 1.2 (wie dargestellt) oder aber im ersten Gehäuseteil 1.1 angeordnet sein können. Wesentlich dabei ist, dass die Dichtringe 4, 5 den ersten Ringkanal 2, in radialer Richtung gesehen und bezogen auf die Drehachse D, unmittelbar innen (innerer Dichtring 4) und außen (äußerer Dichtring 5) begrenzen und dass sie, in Richtung der Drehachse D gesehen, im Bereich der Teilungsebene E einseitig von dem ersten Gehäuseteil 1.1 berandet werden. Der innere Dichtring 4, vorzugsweise ein sog. O-Ring, ist in einer ent- sprechend ausgeformten inneren Dichtungsnut 4a und der äußere Dichtring 5, ebenfalls vorzugsweise ein sog. O-Ring, ist in einer entsprechend ausgeformten äußeren Dichtungsnut 5a angeordnet, wobei beide Dichtringe 4,.5 in der gefügten Endlage der Gehäuseteile 1.1, 1.2 minimal derart verformt werden, dass jede Dichtung 4, 5 sich in den Spalt zwischen den Gehäuseteilen 1.1 , 1.2 zum ersten Ringkanal 2 hin leicht auswölbt.
Eine Strömungsverbindung des Innenraumes des ersten Ringkanals 2 mit der zweiten Stutzenöffnung Vn.5 im zweiten Gehäusestutzen Vn.1 c des ersten Venti- les Vn erfolgt über die erste Anschlussöffnung 3.n (Figur 4; im Ausführungsbei- spiel sind dies die ersten Anschlussöffnungen 3.1 bis 3.5 für die ersten Ventile V1 bis V5). Die erste Anschlussöffnung 3.n ist vorzugsweise in Form einer zylindrischen Bohrung ausgeführt, deren Bohrungsachse B1 auch senkrecht auf der Teilungsebene E steht. Es ist strömungstechnisch von Vorteil, wenn der Durchmesser d2 des Querschnittes des ersten Ringkanals 2 und der Durchmesser d3 der Anschlussöffnung 3.n durchmessergleich ausgeführt sind. In gleicher Weise führen vom ersten Ringkanal 2 Anschlussöffnungen 3.6 bis 3.8 innerhalb des zweiten Gehäuseteils 1.2 an die unterhalb des zweiten Gehäuseteils 1.2 angeordneten ersten Ventile V.6 bis V.8 (Figuren 1, 2b und 3; eine diesbezügliche Ausführung ist in den Figuren der Zeichnung nicht explizit im Schnitt dargestellt).
Die ersten Anschlussöffnungen 3.1 bis 3.n enden zum einen Teil in den ersten Verteileranschlüssen 1.1b, ausgebildet an der stirnseitigen Außenseite des ersten Gehäuseteils 1.1 (Figur 4), und zum andern Teil in den zweiten Verteileranschlüssen 1.2b, ausgebildet an der stimseitigen Außenseite des zweiten Gehäuseteils 1.2 (Figur 3). Die ersten Ventile Vn sind jeweils über ihren zweiten Gehäusestutzen Vn.1c (Figur 4, Figur 2b, Figur 3) mit dem durchmessergleichen ersten oder zweiten Verteileranschluss 1.1b, 1.2b verschweißt, wobei es sich bei dem zweiten Gehäusestutzen Vn.1c immer um jenen Stutzen am ersten Ventilgehäuse Vn.1 handelt, der dem Durchtrittsquerschnitt Q des ersten Ventils Vn im Sitzbereich unmittelbar benachbart und koaxial fluchtend zur Bohrungsachse B1, B2 der ersten Anschlussöffnung 3.n angeordnet ist.
Im Schließzustand der ersten Ventile Vn bildet der Raum zwischen dem ersten Schließglied Vn.3 und dem ersten Ringkanal 2 einen Totraum (Figur 4). Diesen Totraum gilt es in jedem Falle zu minimieren. Dies gelingt bei der ersten Verteilervorrichtung 1 in einfacherweise dadurch, dass die axiale Erstreckung der Ge- häuseteile 1.1 und 1.2 gerade so groß, wie erforderlich, ausgeführt wird, dass der zweite Gehäusestutzen Vn.1c so nah wie möglich an den Sitzbereich des ersten Ventils Vn herangeführt ist und dass die jeweilige Länge des ersten und des zweiten Verteileranschlusses 1.1b, 1.2b sowie die axiale Länge des zweiten Gehäusestutzens Vn.1c so kurz wie möglich bemessen werden. Eine derart kurze axiale Bemessung ist im vorliegenden Falle möglich, da die Verschweißung der Verteileranschlüsse 1.1b, 1.2b mit dem jeweils zugeordneten zweiten Gehäusestutzen Vn.lc von innen über die zugeordneten Ringkanal-Ausnehmung 1.1a, 1.2a und die jeweils zugeordnete erste Anschlussöffnung 3.n erfolgt.
Eine Verteilervorrichtung in einer vorteilhaften zweiten Ausführungsform, im Folgenden zweite Verteilervorrichtung 1* genannt (Figuren 5 bis 9), weist ein zweiteiliges zweites Gehäuse 10* auf (Figur 6), welches sich aus einem dritten Gehäuseteil 1.1* und einem vierten Gehäuseteil 1.2* zusammensetzt. Die Gehäuseteile 1.1*, 1.2* sind jeweils als Drehkörper mit der gemeinsamen Drehachse D ausgebildet und das vierte Gehäuseteil 1.2* greift in eine zentrale Bohrung 1.1a* im dritten Gehäuseteil 1.1* ein und begrenzt dort mit einer Umfangswand 1.2a* einen zweiten Ringkanal 2* radial innenseits. Das dritte und das vierte Gehäuse- teil 1.1*, 1.2* sind mittels eines zweiten Verbindungsmittels 6* miteinander verschraubt. Im Ausführungsbeispiel entsteht der Ringkanal 2* durch Rotation einer erzeugenden ebenen Fläche A2*, die von wenigstens drei, im Wesentlichen geradlinigen Seiten begrenzt ist. Da die Umfangswand 1.2a* vorzugsweise eine Sei- te der erzeugenden Fläche A2* bildet, ist der zweite Ringkanal 2* überwiegend im dritten Gehäuseteil 1.1* angeordnet und wird hinsichtlich der dort vorliegenden Raumform über zwei, einen spitzen Neigungswinkel α bildende Seiten der zweiten erzeugenden Fläche A2* generiert, wobei eine den zweiten Ringkanal 2* begrenzende erste Drehfläche 1.1b* senkrecht zur Drehachse D und eine zweite Dreh- fläche 1.1 c* zu letzterer unter dem Neigungswinkel α orientiert sind (Figur 8).
Im Ausführungsbeispiel sind insgesamt sechs Ventile einer zweiten Bauform, im Folgenden zweite Ventile V1* bis Vn* genannt, oberhalb des dritten Gehäuseteils 1.1* angeordnet (Figuren 5 und 7). Die Verbindung zwischen dem Sitzbereich dieser zweiten Ventile V1* bis V6* mit dem Innenraum des zweiten Ringkanals 2* stellen jeweils zweite Anschlussöffnungen 3.1* bis 3.6* sicher, die in die zweite Drehfläche 1.1c* einmünden (Figur 8). Weitere vier zweite Ventile V7* bis V10* sind unterhalb der zweiten Verteilereinrichtung 1* angeordnet (Figur 9) und deren jeweiliger Sitzbereich steht mit dem Innenraum des zweiten Ringkanals 2* über die zweiten Anschlussöffnungen 3.7* bis 3.10* innerhalb der ersten Drehfläche 1.1 b* in Verbindung (Figur 8).
Der zweite Ringkanal 2* ist einerseits im Übergangsbereich zwischen der Umfangswand 1.2a* und der zweiten Drehfläche 1.1c* durch einen dritten Dichtring 7 (Figuren 6 und 8) und andererseits im Übergangsbereich zwischen der Umfangswand 1.2a* und der ersten Drehfläche 1.1b* durch einen vierten Dichtring 8 unmittelbar begrenzt, wobei die beiden Dichtringe 7, 8 vorzugsweise als sog. O- Ringe ausgebildet sind.
Die am dritten Gehäuseteil 1.1* angeordneten zweiten Ventile V1* bis V6*
(Figur 8) stehen mit ihrer jeweiligen Längsachse, der Symmetrieachse des zweiten Schließgliedes Vn.3*, die mit einer dritten Bohrungsachse B3 der zweiten An- schlussöffnung 3.n* zusammenfällt, senkrecht auf der zweiten Drehfläche 1.1c* und sind somit gegenüber der Senkrechten um den Neigungswinkel α nach außen geneigt. Die jeweilige Längsachse der zweiten Ventile V7* bis V10*, gleichfalls die Symmetrieachse des zweiten Schließgliedes Vn.3*, die mit einer vierten Bohrungsachse B4 der zweiten Anschlussöffnung 3.n* zusammenfällt, steht wiederum senkrecht auf der ersten Drehfläche 1.1b*. Eine diesbezügliche jeweilige Orientierung ist nicht zwingend, jedoch ergibt sich, wenn das zweite Schließglied Vn.3* jeweils stirnseitig in der jeweiligen Ebene der ersten und der zweiten Drehfläche 1.1 *, 1.1c* endet, eine innere Oberfläche des zweiten Ringkanals 2*, die frei ist von sog. Domen und Pfützen. Darüber hinaus werden bei einer diesbezüglichen Anordnung die bei der ersten Verteilervorrichtung 1 noch vorliegenden minimalen Toträume zwischen dem ersten Schließglied Vn.3 und dem ersten Ringkanal 2 vollständig vermieden. Die Absperrung der Verbindung zwischen dem Durchtrittsquerschnitt Q der zweiten Ventile Vn* in deren Sitzbereich und dem zweiten Ringkanal 2* erfolgt somit unmittelbar an letzterem und damit absolut totraumfrei.
Der vorstehend erwähnte Vorteil der direkten und damit absolut totraumfreien Absperrung des zweiten Ringkanals 2* wird durch die Anwendung des zweiten Ven- tils Vn* erreicht. Dieses entspricht, bis auf die Lage des Sitzbereichs und der Ausführung des zweiten Schließgliedes Vn.3*, im Wesentlichen der Ausführung des ersten Ventils Vn. Anstelle des relativ kurz ausgeführten zweiten Gehäusestutzens Vn.1c beim ersten Ventil Vn ist ein entsprechender zweiter Gehäusestutzen Vn.1c* verlängert an einem zweiten Ventilgehäuse Vn.1*ausgeführt und nimmt an seinem Ende eine zweite Sitzfläche Vn.1 b* auf (Figur 8). Das zweite Schließglied Vn.3* ist daher entsprechend axial verlängert und schließt stirnseitig bündig mit dem Ende des zweiten Gehäusestutzens Vn.1c* ab. Durch die Ausgestaltung des Sitzbereichs und des zweiten Schließgliedes Vn.3* in Verbindung mit dem zweiten Gehäusestutzen Vn.1c* ist es nun möglich, den Sitzbereich des zweiten Ven- tils Vn* unmittelbar an die erste Drehfläche 1.1b* heranzuführen. Der zweite Gehäusestutzen Vn.1c* ist mittels eines fünften Dichtringes 9 (Figur 6), vorzugsweise eines sog. O-Ringes, in der Anschlussöffnung 3.n* in unmittelbarer Nachbar- schaff zur ersten Drehfläche 1.1b* abgedichtet. Ansonsten entspricht der weitere Aufbau der zweiten Ventile Vn* hinsichtlich eines ersten Gehäusestutzens Vn.1a* und hinsichtlich eines Ventilantriebes Vn.2* dem Aufbau des ersten Ventils Vn. Zum Zwecke eines einerseits einfacheren und andererseits weniger dehnungs- steifen Anschlusses der jeweiligen Rohrleitung an den zugeordneten ersten Gehäusestutzen Vn.1a* verlängert sich letzterer in einen Anschlussbogen Vn.5* mit dem Durchtrittsquerschnitt einer Stutzenöffnung Vn.4*, wobei die an den zweiten Ventilen V1* bis V6* angeordneten Anschlussbogen Vn.5* jeweils senkrecht enden, während das Ende des Anschlussbogens Vn.5* des jeweiligen zweiten Ven- tils V7* bis V10* unter einem bestimmten vorgegebenen Winkel abwärtsgerichtet ist.
Als Neigungswinke! α sind vorzugsweise Werte zwischen 30 und 60° vorgesehen, bei denen in jedem Falle eine vollständige Restentleerung des zweiten Ventils Vn* sichergestellt ist. Als besonders vorteilhafter Neigungswinkel α hat sich ein Wert von α = 45° ergeben.
Zur Befestigung der zweiten Ventile Vn* innerhalb des dritten Gehäuseteils 1.1* ist eine form- und kraftschlüssige Verbindung vorgesehen, die darin besteht, dass eine formschlüssige und kraftschlüssige Arretierung mittels eines Sprengringes 12 erfolgt, der einerseits in den zweiten Gehäusestutzen Vn.1c* formschlüssig von außen eingreift und andererseits eine formschlüssige Arretierung in einem den zweiten Gehäusestutzen Vn.1c* ringförmig umschließenden, am dritten Gehäuseteil 1.1* verschraubten Befestigungsflansch 11 findet (Figuren 7 und 8). Die kraftschlüssige Einbettung des zweiten Gehäusestutzens Vn.1 c* innerhalb des dritten Gehäuseteils 1.1* wird über eine begrenzte Kompression des fünften Dichtringes 9 erreicht.
Die Verteilervorrichtungen 1 und 1* sind jeweils in einer bevorzugten Anordnungs- läge dargestellt und beschrieben (Drehachse D ist senkrecht orientiert). Es sind aber auch andere Lagen der Drehachse D möglich bis hin zu deren waagrechter Anordnung, wobei auch in dieser Lage eine vollständige Restentleerung des In- nenraumes des ersten oder des zweiten Ringkanales 2 bzw. 2* sichergestellt ist. Hierzu ist ein als sog. Restentleerungsventil fungierendes erstes bzw. zweites Ventil Vn bzw. Vn* an der tiefsten Stelle des jeweiligen Ringkanals 2 bzw. 2* vorzusehen.
Ein Verteilersystem VS, das aus fünf Verteilervorrichtungen VS1 bis VS5 der vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsform (erste Verteilervorrichtung 1) besteht (Figur 10a), verfügt in der an erster Stelle dargestellten Verteilervorrichtung VS1 über fünf erste Ventile Vn im oberen und drei erste Ventile Vn im unteren Bereich, in der zweiten Verteilervorrichtung VS2 gleichfalls über fünf erste Ventile Vn im oberen Bereich und zwei erste Ventile Vn im unteren Bereich, in der dritten Verteilervorrichtung VS3 ebenfalls wieder über fünf erste Ventile Vn im oberen Bereich und vier erste Ventile Vn im unteren Bereich, in der vierten Verteilervorrichtung VS4 über drei erste Ventile Vn im oberen Bereich und über zwei erste Ventile Vn im unteren Bereich und schließlich in der fünften Verteilervorrichtung VS5 über fünf erste Ventile Vn im oberen und drei erste Ventile Vn im unteren Bereich.
Ein derartiges Verteilersystem VS lässt sich nahezu beliebig erweitern. Die jewei- ligen ersten Ventile Vn finden, abhängig vom jeweiligen verfahrenstechnischen Prozess, den es mit dem vorliegenden Verteilersystem VS zu gestalten gilt, über ihre jeweiligen ersten Gehäusestutzen Vn.1a, die in der schematischen Darstellung nicht gezeigt sind, Anschluss an eine der Rohrleitungen R1 bis R20. Ohne auf Einzelheiten des im Ausführungsbeispiel ausschnittsweise dargestellten Ver- teilersystems VS1 bis VS5 und den mit diesem darstellbaren verfahrenstechnischen Prozess einzugehen, sei lediglich festgestellt, dass beispielsweise jeweils ein erstes Ventil Vn im unteren Bereich der jeweiligen Verteilervorrichtungen VS1 bis VS5 ein sog. Restentleerungsventil sein wird, das an eine gemeinsame Leitung, beispielsweise im vorliegenden Ausführungsbeispiel an die Rohrleitung R11 , anzuschließen ist. Falls die Verteilervorrichtungen VS1 bis VS5 einer chemischen Reinigung unterzogen werden, was in der Regel der Fall sein wird, ist jeweils ein erstes Ventil Vn im oberen Bereich der jeweiligen Verteilervorrichtun- gen VS1 bis VS5 an eine Rohrleitung, im vorliegenden Falle beispielsweise die Rohrleitung R1, anzuschließen, wobei diese Rohrleitung beispielsweise Natronlauge führt. Aufgrund dieser Anordnung ist es beispielsweise möglich, ausgehend von der Rohrleitung R1 , sämtliche Strömungspfade einer ClP-Reinigung zu unterziehen (CIP: cleaning in place). Ein Spülen, beispielsweise mit Wasser, oder ein Sterilisieren der Strömungspfade, beispielsweise mit Dampf geeigneter Temperatur, ist in entsprechender Weise möglich. Hierzu ist es lediglich erforderlich, dass jede Verteilervorrichtung VS1 bis VS5 an die jeweilige Leitung, die Spülwasser oder Dampf führt, angeschlossen ist.

Claims

Patentansprüche
1. Verteilervorrichtung (1; 1*) zum Anschluss von mindestens zwei Ventilen (V1, V2, ..., Vn; V1*, V2*, ..., Vn*), in denen jeweils ein translatorisch verschiebbares Schließglied (Vn.3; Vn.3*) eine Sitzfläche (Vn.lb; Vn.lb*) mit kreisförmigem Durchtrittsquerschnitt (Q) schaltet, und mit einem Innenraum (2; 2*) in einem Gehäuse (10; 10*) der Verteilervorrichtung (1; 1*), der über Anschlussöffnungen (3.1, 3.2, ..., 3.n; 3.1*, 3.2*, ..., 3.n*) mit dem jeweiligen Durchtrittsquerschnitt (Q) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, • dass der Innenraum als in sich geschlossener Ringkanal (2; 2*) ausgebildet ist, • dass der Ringkanal (2; 2*) durch Rotation einer erzeugenden ebenen Fläche (A2; A2*) um eine Drehachse (D) entsteht, die die Fläche (A2; A2*) nicht schneidet, • dass der Ringkanal (2; 2*) zwischen zwei Gehäuseteilen (1.1, 1.2; 1.1*, 1.2*), aus denen das Gehäuse (10; 10*) besteht, ausgebildet ist, • dass der Ringkanal (2; 2*) gegenüber der Umgebung durch zwei Dichtringe (4, 5 bzw. 7, 8) abgedichtet ist, die zwischen den Geh useteilen (1.1, 1.2; 1.1*, 1.2*) angeordnet sind und • dass die Anschlussöffnungen (3.1, 3.2, ..., 3.n; 3.1*, 3.2*, .... 3.n*) an bestimmten Stellen des Umfangs des Ringkanals (2; 2*) und an bestimmten Stellen des Umfangs der erzeugenden Fläche (A2; A2*) angeordnet sind.
2. Verteilervorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Fläche (A2) eine Kreisfläche ist.
3. Verteilervorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das erste und das zweite Gehäuseteil (1.1 , 1.2) die Kreisfläche (A2) in einer Teilungsebene (E) senkrecht zur Drehachse (D) mittig teilt.
4. Verteilervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das erste und das zweite Gehäuseteil (1.1, 1.2) jeweils in seiner Aus- gangsform als zylindrische Scheibe ausgebildet ist.
5. Verteilervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Gehäuseteile (1.1, 1.2) in Bezug auf die Drehachse (D) zueinander zentriert sind, wobei die Zentrierung über jeweils eine konzentrisch zur Drehachse (D) angeordnete, zueinander komplementäre Zentriernut-/Zentrier- feder-Verbindung (1.1c, 1.2c; 1.1d, 1.2d) beiderseits des Ringkanals (2) erfolgt.
6. Verteilervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass beide Dichtringe (4, 5) derart in einer jedem Dichtring (4, 5) jeweils zugeordneten Dichtungsnut (4a, 5a) in einem der Gehäuseteile (1.1, 1.2) angeordnet sind, dass sie den Ringkanal (2), in radialer Richtung gesehen und bezogen auf die Drehachse (D), unmittelbar innen und außen begrenzen und dass sie, in Richtung der Drehachse (D) gesehen, im Bereich der Teilungsebene (E) von dem Gehäuseteil (1.2, 1.1) berandet werden.
7. Verteilervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Anschlussöffnungen (3.1, 3.2, ..., 3.n) in Form zylindrischer Bohrungen ausgeführt sind, deren jeweilige Bohrungsachse (B1 , B2) senkrecht auf der Teilungsebene (E) steht.
8. Verteilervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die als zylindrische Bohrung ausgeführte jeweilige erste Anschlussöffnung (3.1, 3.2, ..., 3.n) und der kreisförmigen Querschnitt aufweisende Ring- kanal (2) durchmessergleich ausgeführt sind (Durchmesser d2 des ersten Ringkanals 2 = Durchmesser d3 der Anschlussöffnung 3.n).
9. Verteilervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Anschlussöffnungen (3.1, 3.2, ..., 3.n) zum einen Teil in ersten Verteileranschlüssen (1.1b), ausgebildet an der stirnseitigen Außenseite des ersten Gehäuseteils (1.1), und zum anderen Teil in zweiten Verteileranschlüssen (1.2b), ausgebildet an der stirnseitigen Außenseite des zweiten Gehäuseteils (1.2), enden.
10. Verteilervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Ventile (Vn) (Standardventile) jeweils über einen zweiten Gehäusestutzen (Vn.lc) mit dem durchmessergleichen ersten oder zweiten Ver- teileranschluss (1.1b, 1.2b) verschweißt sind, wobei der zweite Gehäusestutzen (Vn.lc) an einem ersten Ventilgehäuse (Vn.1) des ersten Ventils (Vn) derart angeordnet ist, dass er dem Durchtrittsquerschnitt (Q) unmittelbar benachbart ist und koaxial zur Bohrungsachse (B1, B2) fluchtet.
11. Verteilervorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die erzeugende ebene Fläche (A2*) eine von wenigstens drei, im Wesentlichen geradlinigen Seiten begrenze Fläche ist.
12. Verteilervorrichtung nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, • dass die Gehäuseteile (1.1*, 1.2*) jeweils als Drehkörper mit der gemeinsamen Drehachse (D) ausgebildet sind, • dass das vierte Gehäuseteil (1.2*) in eine zentrale Bohrung (1.1a*) im dritten Gehäuseteil (1.1*) eingreift und dort mit einer Umfangswand (1.2a*) den zweiten Ringkanal (2*) radial innenseits begrenzt, • dass der zweite Ringkanal (2*) überwiegend im dritten Gehäuseteil (1.1*) angeordnet und über zwei, einen spitzen Neigungswinkel (α) bildende Sei- ten der erzeugenden Fläche (A2*) generiert ist, wobei eine den zweiten Ringkanal (2*) begrenzende erste Drehfläche (1.1 b*) senkrecht zur Drehachse (D) und eine zweite Drehfläche (1.1c*) zu letzterer unter dem Neigungswinkel (α) orientiert sind, und • dass die zweiten Anschlussöffnungen (3.1*, 3.2*, ..., 3.n*) in die Drehflä- chen (1.1b*, 1.1c*) einmünden.
13. Verteilervorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Ringkanal (2*) einerseits im Übergangsbereich zwischen der Umfangswand (1.2a*) und der zweiten Drehfläche (1.1c*) durch den dritten Dichtring (7) und andererseits im Übergangsbereich zwischen der Umfangswand (1.2a*) und der ersten Drehfläche (1.1b*) durch den vierten Dichtring (8) unmittelbar begrenzt ist.
14. Verteilervorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass für den Neigungswinkel (α) ein Wert 30° < α < 60° vorgesehen ist.
15. Verteilervorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Neigungswinkel (α) mit α = 45° ausgeführt ist.
16. Verteilervorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die zweiten Anschlussöffnungen (3.1*, 3.2* 3.n*) jeweils unmittelbar an der ersten und der zweiten Drehfläche (1.1b*, 1.1c*) durch die zweiten Schließglieder (Vn.3*) verschlossen sind.
17. Verteilervorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die zweiten Schließglieder (Vn.3*) jeweils stirnseitig in der jeweiligen Ebene der ersten und der zweiten Drehfläche (1.1b*, 1.1c*) enden.
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