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Dokumentenidentifikation DE60105678T2 29.09.2005
EP-Veröffentlichungsnummer 0001136736
Titel Gehäuse für ein Abzweigventil
Anmelder ITT Manufacturing Enterprises, Inc., Wilmington, Del., US
Erfinder Kovacs, Richard, York, US;
Iversen, Graig, Arroyo Grande, US
Vertreter derzeit kein Vertreter bestellt
DE-Aktenzeichen 60105678
Vertragsstaaten AT, BE, CH, CY, DE, DK, ES, FI, FR, GB, GR, IE, IT, LI, LU, MC, NL, PT, SE, TR
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 23.01.2001
EP-Aktenzeichen 018500173
EP-Offenlegungsdatum 26.09.2001
EP date of grant 22.09.2004
Veröffentlichungstag im Patentblatt 29.09.2005
IPC-Hauptklasse F16K 11/20
IPC-Nebenklasse F16K 7/16   

Beschreibung[de]
Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft Ableitventile der Membranbauart und insbesondere ein Gehäuse für ein Ableitventil der Membranbauart, das verbesserte Ablaufeigenschaften zeigt.

Hintergrund der Erfindung

In Rohrleitungssystemen für Fluidprozesse ist es oftmals erforderlich, den Fluss von Fluid von einem Strom zu einem anderen abzuleiten. Dies kann herkömmlicherweise unter Verwendung eines Ableitventils der Membranbauart, d. h. eines Dreiwegeventils, erreicht werden. Ventile dieser Bauart leiten den Fluidfluss von einer einzigen Einlassanschlussöffnung zu jeweils einer von zwei Auslassanschlussöffnungen, indem eine Membran gegen einen Rand eines Wehres oder einer Trennwand innerhalb des Ventilgehäuses geschlossen wird und dadurch der Fluidfluss zu der einen Anschlussöffnung unterbunden wird und der Fluss zu der anderen Anschlussöffnung erlaubt wird. Ein Beispiel für ein Ventil dieser Bauart ist in dem Patent der Vereinigten Staaten Nr. 5,427,150 mit dem Titel "HOUSING FOR A DIVERTER VALVE", erteilt an Richard A. Skaer am 27. Juni 1995, beschrieben, dessen Offenbarung hiermit durch Bezugnahme hierin eingeschlossen wird, als ob sie vollständig hierin ausgeführt wäre.

In 1 und 2 ist ein Ableitventilgehäuse 10 gemäß der Lehre des Patents '150 dargestellt, das einen Körper mit einer flachen Basis 12, einer Vorderwand und einer Hinterwand 14 bzw. 16 und Seitenwänden 18 und 20 aufweist, die sich jeweils von der Basis 12 erheben. In der Vorderwand 14 ist eine Einlassanschlussöffnung 22 gebildet, die sich in eine in dem Gehäuse 10 gebildete Kammer 24 öffnet. Die Kammer 24 hat einen gekrümmten Ablaufkanal 26 am Boden und ist durch eine Trennwand 28 unterteilt. In der Hinterwand 16 ist ein Paar von Auslassanschlussöffnungen 30 und 32 gebildet, die sich ebenfalls jeweils in die Kammer 24 in dem Gehäuse öffnen. Die Trennwand 28 enthält einen schräg verlaufenden Schenkel mit Wänden zwischen den Anschlussöffnungen 30 und 32. Folglich bildet die Trennwand 28 aus der Kammer 24 ein erstes Fach 34, in das sich die Anschlussöffnung 22 öffnet, ein zweites Fach 36, in das sich die Anschlussöffnung 28 öffnet, und ein drittes Fach 38, in das sich die Anschlussöffnung 33 öffnet (siehe 2).

In den Seitenwänden 18 und 20 sind Öffnungen 40 und 42 gebildet und die Trennwand 28 hat Kanten 44 und 46, die die Öffnungen 40 und 42 durchschneiden. Ferner bilden die Kanten 44 und 46 Wehre, die Ausnehmungen 48 und 50 enthalten, an welche sich Membranen anlegen oder von welche Membranen sich entfernen, um den Fluidfluss durch die eine oder die andere der Anschlussöffnungen 30 und 32 zu unterbinden oder zuzulassen.

In 3 ist das Gehäuse 10 aus 1 und 2 im Querschnitt durch die Mitte der Öffnungen 40 und 42 dargestellt. Zusätzlich zeigt 3 die Membranen 52 und 54 mit daran angebrachten jeweiligen Druckstangen 56 und 58, die durch ein Handrad betätigt werden. Die Membran 52 ist gegen das Wehr oder die Kante 44 geschlossen, und die Membran 54 ist von dem Wehr oder der Kante 46 entfernt. Wie allgemein verständlich ist, ist als Resultat der Fluidfluss von der Anschlussöffnung 22 zu der Anschlussöffnung 30 unterbunden und der Fluss von der Anschlussöffnung 22 zu der Anschlussöffnung 32 wird zugelassen.

Zur Sicherung gegen den Einschluss von Fluid in dem Gehäuse 10, wenn dieses als Teil eines Ableitventils in einem Rohrleitungssystem horizontal angeordnet ist, sieht die Erfindung '150 eine horizontale Ablaufebene vor. Die untersten Abschnitte der Anschlussöffnungen 22, 30 und 32, der Öffnungen 40 und 42 und der Wehre oder Kanten 44 und 46 gehen in den Ablaufkanal 26 über und hängen mit diesem zusammen. In dem Gehäuse 10 wird somit keine Tasche oder Vertiefung geboten, in der sich ein Fluidrest ansammeln kann. Ferner sind die Seitenwände 18 und 20 wie dargestellt aus der Senkrechten geneigt und bestimmen die Vorderwand und die Hinterwand 14 und 16 im wesentlichen dreieckig. Es wurde festgestellt, dass durch die Neigung der Wände 18 und 20 mit einem dazwischenliegenden Winkelbogen von 40 bis 80 Grad der vollständige Ablauf von Flüssigkeit durch das Gehäuse 10 stark erleichtert wird. Die horizontale Ablaufebene des Gehäuses 10 ist durch die Flusslinien 120 dargestellt, die in 1 und 2 gezeigt sind.

Es wurde festgestellt, dass dann, wenn ein Ableitventil dieser Bauart in Rohrleitungssystemen für Fluidprozesse in vertikaler Ausrichtung eingebaut wird und der Fluidfluss unterbrochen wird, das Gehäuse 10 typischerweise einen für viele Prozesse ausreichend gründlichen Ablauf durch das Gehäuse zeigt. Es gibt jedoch Rohrleitungssysteme, bei welchen es erforderlich ist, dass das Ableitventil ein außerordentlich hohes Ausmaß des Ablaufs zeigt, da auch eine in dem Gehäuse verbleibende geringe Fluidrestmenge mit einem nachfolgenden Fluidfluss ausgeleitet wird, wenn das Ventil wieder betätigt wird, wodurch der nachfolgenden Fluidfluss verunreinigt wird. Dies stellt beispielsweise in pharmazeutischen und biotechnischen Prozessanwendungen ein beträchtliches Problem dar, wo Sauberkeit und Sterilität von höchster Bedeutung sind.

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, dieses Problem mit einem Ventil zu lösen, das dieses außerordentlich hohe Ausmaß des Ablaufs zeigt, und zwar ungeachtet dessen, ob es in einer horizontalen oder vertikalen Position eingebaut ist.

Kurzbeschreibung der Erfindung

Ein Ableitventilgehäuse, enthaltend: einen Körper, der eine Basis und eine Vielzahl von Wänden enthält, die zusammenwirkend eine Kammer bilden, eine Trennwand innerhalb der Kammer, die die Kammer in eine Vielzahl von Fächern unterteilt; eine erste Anschlussöffnung in einer ersten der Wände, die Zugang zu einem ersten der Fächer bietet; und eine zweite und eine dritte Anschlussöffnung in einer zweiten der Wände, die jeweils Zugang zu einem zweiten bzw. einem dritten der Fächer bietet; wobei die Trennwand ferner eine Oberfläche enthält, die das erste Fach teilweise begrenzt, und die Oberfläche mindestens teilweise zu der zweiten Wand hin abfällt.

Kurzbeschreibung der Figuren

1 ist eine perspektivische Darstellung eines Ableitventilgehäuses nach dem Stand der Technik;

2 ist eine perspektivische Darstellung des Gehäuses aus 1, aus einem anderen Winkel gesehen;

3 ist eine Kombination einer Querschnittsdarstellung und einer ausgezogenen Darstellung eines Ableitventils, das das Gehäuse aus 1 und 2 enthält, wobei das Gehäuse im Querschnitt gezeigt ist und die Membranen und Druckstangen desselben im wesentlichen in ausgezogener Darstellung gezeigt sind;

4 ist eine Draufsicht des Gehäuses aus 1 und 2 in vertikaler Anordnung;

5 ist eine perspektivische Darstellung eines Ableitventilgehäuses gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

6 ist eine perspektivische Darstellung eines Ableitventilgehäuses gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und

7 ist eine perspektivische Darstellung eines Ableitventilgehäuses gemäß einer dritten und bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

Detaillierte Beschreibung der Erfindung

Es wurde festgestellt, dass dann, wenn das Gehäuse 10 wie in 4 gezeigt innerhalb eines Prozesssystems in der Weise senkrecht angeordnet ist, dass die Anschlussöffnung 22 oberhalb der Anschlussöffnungen 30 und 32 angeordnet ist, die Trennwand 28 wie vorstehend beschriebenen teilweise den Ablauf aus dem Körper 10 behindern kann. Die Trennwand 28 enthält typischerweise eine relativ große flache Oberfläche 100 auf einer Seite der Wehre 44, 46. Diese Oberfläche 100 weist zu der Einlassanschlussöffnung 22.

Die Oberfläche 100 in der in 1 bis 4 dargestellten Ausführungsform nimmt die Form einer im wesentlichen dreieckigen, horizontalen Fläche an, wenn das Gehäuse 10 in einer vertikalen Rohrleitung eingebaut wurde. Wenn somit das Gehäuse 10 wie beschrieben in einer vertikalen Rohrleitung eingebaut ist, bildet die Oberfläche 100 eine Platte, die beispielsweise auf Grund der Oberflächenspannung möglicherweise nicht ausreichend abläuft, wenn der Fluidfluss unterbrochen wird. Das Ablaufen des Fluids nach dem Unterbrechen des Flusses ist durch den Weg 110 in 4 gezeigt.

Gemäß vorliegender Erfindung ist die Oberfläche 100 zu den Anschlussöffnungen 30, 32 hin geneigt, umso evtl. nach dem Unterbrechen des Fluidstroms auf der Oberfläche 100 verbleibendes Fluid effizienter ablaufen zulassen. Es wurde festgestellt, dass eine Neigung von nur einem halben Grad (0,5°) wirksam ist. Die Neigung kann auf jedes gewünschte Ausmaß erhöht werden, vorausgesetzt, die horizontale Ablaufebene 120, wie in 1 und 2 dargestellt, wird beibehalten, um den ordnungsgemäßen Ablauf in einer horizontalen Anordnung des Gehäuses 10 gemäß der Lehre des Patentes '150 zu ermöglichen.

In 5 ist eine erste Ausführungsform des Gehäuses 10' gemäß vorliegender Erfindung dargestellt. Grundsätzlich wird der Oberfläche 100 eine Neigung bzw. ein Gefälle von der Unterteilung 130 nach unten zu den Kanten 44 und 46 hin verliehen. Mit anderen Worten wird die Oberfläche 100 so ausgeführt, dass sie eine erhabene Rippe entlang ihrer Unterteilung 130 enthält. Dies bildet zwei Flächen 140, 150, die von der Unterteilung 130 weg und zu den Anschlussöffnungen 30, 32 hin abfallen. Die Pfeile 110 in 5 zeigen die Richtung des Ablaufs, nachdem der Fluidfluss unterbrochen wurde. Es ist zu erkennen, dass der Ablauf sich von der Unterteilung 130 weg zu den beiden Fächern 36 und 38 hin bewegt.

Gemäß einer bevorzugten Form dieser ersten Ausführungsform ist mindestens der Abschnitt der Kanten 44 und 46, an dem die geneigten Flächen 140, 150 auf die Kanten 44 und 46 treffen, abgerundet oder gefast, um die Oberflächenspannung beim Ablauf von Fluiden über diese weiter zu reduzieren.

In 6 ist eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt. Im wesentlichen ist in dieser zweiten Ausführungsform die Oberfläche 100 zu der Basis 12 hin geneigt. Der Pfeil 110 in 6 veranschaulicht erneut das vertikale Ablaufmuster, wobei der Ablauf zu der Basis 12 gerichtet ist und dann zu den Anschlussöffnungen 30 und 32. Gemäß einer bevorzugten Form der zweiten Ausführungsform ist wiederum der Abschnitt der Kanten 44 und 46, in dem die geneigte Oberfläche 100 auf die Kanten 44 und 46 trifft, der der Basis 12 am nächsten liegt und mit Bezugszeichen 105 bezeichnet ist, abgerundet oder gefast, um die Oberflächenspannung beim Ablauf von Fluiden über diesen weiter zu reduzieren.

In 7 ist eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt. Grundsätzlich ist die Oberfläche 100 in der Ausführungsform aus 7 in entgegengesetzter Richtung zu derjenigen aus 6 bzw. weg von der Basis 12 geneigt. Wie 17 zeigen, nimmt die Oberfläche 100 eine im wesentlichen dreieckige Form an. Die Ausführungsform aus 6 leitet Fluid von dem Scheitelpunkt 104 (5) zu der Basis 102 (5) der dreieckigen Oberfläche 100 hin, während die Ausführungsform aus 7 Fluid weg von der Basis 102 (5) zu dem Scheitelpunkt 104 (5) der dreieckigen Oberfläche 100 hin ableitet. Demgemäß ist die Ausführungsform aus 7 in einigen Anwendungen gegenüber derjenigen von 6 bevorzugt, da der Fluidablauf zu dem Scheitelpunkt oder dem schmaleren Abschnitt des Dreiecksquerschnitts der Oberfläche 100 gerichtet ist, womit die Oberfläche vermindert wird, mit der das ablaufende Fluid in Kontakt bleibt, wodurch nachteilige Auswirkungen beispielsweise der Oberflächenspannung weiter vermindert werden.

Auch hier ist gemäß einer besonders bevorzugten Form der bevorzugten Ausführungsform aus 7 der Abschnitt der Kanten 44 und 46, in dem die geneigte Oberfläche 100 auf die Kanten 44 und 46 trifft und der von der Basis 12 am weitesten entfernt liegt, der in 7 mit Bezugszeichen 115 bezeichnet ist, abgerundet oder gefast, um die Oberflächenspannung beim Ablauf von Fluid über diese weiter zu vermindern.

Obgleich die Erfindung in einer bevorzugten Form mit einem bestimmten Grad an Detailliertheit beschrieben und dargestellt wurde, versteht es sich, dass die vorliegende Offenbarung der bevorzugten Form und alternativer Ausführungsformen nur im Rahmen eines Beispiels erfolgt und dass zahlreiche Veränderungen der Konstruktionsdetails und der Kombination sowie der Anordnung von Teilen durchgeführt werden können, ohne von dem Schutzumfang der Erfindung gemäß der Definition in den beigefügten Patentansprüchen abzuweichen.


Anspruch[de]
  1. Ableitventilgehäuse, enthaltend:

    einen Körper (10), der eine Basis (12) und eine Vielzahl von Wänden (14, 16, 18, 20) enthält, die zusammenwirkend eine Kammer (24) bilden,

    eine Trennwand (28) innerhalb der Kammer, die die Kammer in eine Vielzahl von Fächern (34, 36, 38) unterteilt,

    eine erste Anschlussöffnung (22) in einer ersten der Wände (14), die Zugang zu einem ersten der Fächer (34) bietet,

    und eine zweite und eine dritte Anschlussöffnung (30), (32) in einer zweiten der Wände (16), die Zugang zu einem zweiten bzw. einem dritten der Fächer (36), (38) bietet, wobei die Trennwand (28) ferner eine Oberfläche (100) enthält, die das erste Fach (34) teilweise begrenzt,

    dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche (100) mindestens teilweise zu der zweiten Wand (16) hin abfällt.
  2. Ableitventilgehäuse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es eine erste und eine zweite Öffnung (40), (42) enthält, die jeweils in der dritten bzw. der vierten der Wände (18), (20) gebildet sind.
  3. Ableitventilgehäuse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennwand (28) die erste und die zweite Öffnung (40), (42) durchschneidet.
  4. Ableitventilgehäuse nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Teil der Trennwand (28), der die erste und die zweite Öffnung (40), (42) durchschneidet, abgefast ist.
  5. Ableitventilgehäuse nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Fach (34) sich zu der ersten Anschlussöffnung (22) und der ersten und der zweiten Öffnung (40), (42) öffnet.
  6. Ableitventilgehäuse nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Fach (36) sich zu der ersten Öffnung (40) und der zweiten Anschlussöffnung (30) öffnet.
  7. Ableitventilgehäuse nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das dritte Fach (38) sich zu der zweiten Öffnung (42) und der dritten Anschlussöffnung (32) öffnet.
  8. Ableitventilgehäuse nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Kammer (24) einen gekrümmten Ableitungskanal (26) enthält, der in ihr an ihrem Boden gebildet ist.
  9. Ableitventilgehäuse nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Wände (14), (16), (18) und (20) und die Trennwand (28) mit dem Kanal (26) zusammenwirkende Einrichtungen haben, um eine horizontale Ableitungsebene innerhalb des Körpers zu bilden.
  10. Ableitventilgehäuse nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtungen zum Bilden einer horizontalen Ableitungsebene die untersten Teile der Anschlussöffnungen (30), (32), der Öffnungen (40), (42) und der Trennwand (28) umfassen, die an den Kanal (26) angrenzen und sich in diesen erweitern.
  11. Ableitventilgehäuse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in der Oberfläche (100) ein Grat enthalten ist, der zu der ersten Anschlussöffnung (22) hin vorspringt und zu der zweiten Wand (16) hin zunehmend abfällt, während er sich der dritten und der vierten Wand (18), (20) nähert.
  12. Ableitventilgehäuse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche (100) zu der Basis (12) hin abfällt.
  13. Ableitventilgehäuse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche (100) von der Basis (12) weg abfällt.
Es folgen 7 Blatt Zeichnungen






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