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Dokumentenidentifikation DE60111149T2 20.10.2005
EP-Veröffentlichungsnummer 0001188973
Titel Doppelsitzventil
Anmelder Alfa Laval Inc., Kenosha, Wisc., US
Erfinder Dumke, Robert A., Kenosha, Wisconsin 53142, US;
Zimmerly, Robert D., Pleasant Prairie, Wisconsin 53158-2012, US
Vertreter Rehberg und Kollegen, 37073 Göttingen
DE-Aktenzeichen 60111149
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 11.09.2001
EP-Aktenzeichen 013077243
EP-Offenlegungsdatum 20.03.2002
EP date of grant 01.06.2005
Veröffentlichungstag im Patentblatt 20.10.2005
IPC-Hauptklasse F16K 1/44

Beschreibung[de]
Hintergrund der Erfindung

Die Erfindung betrifft Ventile für die Steuerung oder Regelung des Flusses von Flüssigkeiten und insbesondere so genannte "block-and-bleed"-Ventile, die zusammengebaut sind, um Verteilereinheiten für eine Steuerung oder Regelung des Flusses von Flüssigkeiten, insbesondere flüssigen Nahrungsmitteln oder Getränken, von vielfältigen Quellen zu vielfältigen Überbringungszielen zu bilden.

Die Erfindung stellt eine Modifikation der Ventilbaugruppen dar, die in den Patenten US 5,232,023, erteilt am 03. August 1993, und US 5,450,878, erteilt am 19. September 1995, offenbart sind.

In der Nahrungsmittelverpackungsindustrie besteht üblicherweise ein Bedarf, eine Zahl von Quellen von Fluid, wie beispielsweise unterschiedliche Typen von Milch oder unterschiedliche Typen eines Softdrinks, mit einer Zahl von unterschiedlichen Füllmaschinen zu verbinden, um unterschiedliche Behälter, wie beispielsweise Gallonen, Halbgallonen, Quarts u. ä., zu befüllen. Bisher sind diese Verbindungen in Form von Verteilern bereitgestellt worden, die eine Zahl von Leitungen von Quelltanks mit Kreuzungspunkten mit einer Zahl von Leitungen, die zu Füllmaschinen führen, aufweisen mit Ventilen zur Steuerung oder Regelung des Flusses von Flüssigkeit von einem gewählten Quelltank oder mehreren gewählten Quelltanks zu einer gewählten Füllmaschine oder mehreren gewählten Füllmaschinen. Eine derartige Anordnung benötigt allerdings eine extrem viele Ventile. Beispielsweise würde eine einzelne Verteilungseinrichtung, die zehn Quelltanks mit zehn Füllmaschinen verbindet, mehr als 100 Ventile verwenden, um die Steuerung oder Regelung, die erforderlich und gewünscht ist, zu ermöglichen.

In der Vergangenheit war es üblich, besonders gestaltete Ventile einzusetzen, um diese Verteilungseinrichtungen zu steuern, die "block-and-bleed"-Ventile oder gelegentlich "leak-detector"-Ventile genannt werden, bei denen ein derartiges Ventil an jedem Verteilungsschnittpunkt installiert ist. "block-end-bleed"-Ventile sind insbesondere einsetzbar in der Gesundheitsindustrie oder Sanitärindustrie, da diese eine Steuerung oder Regelung des Flusses von unterschiedlichen Fluidtypen durch dasselbe Ventil ermöglichen mit einem doppelten Schutz gegen ein Durchmischen derartiger Fluide. Beispielsweise kann es wünschenswert sein, dass Schokoladen-Milch durch einen Teil des Ventils fließt und weiße Milch durch einen anderen Teil oder dass pasteurisierte Milch durch einen Teil fließt und rohe Milch durch einen anderen Teil oder eine "clean-in-place"-Lösung (Reinigungslösung) durch einen Teil und Milch oder ein anderes Nahrungs-Fluid durch einen anderen Teil. Selbstverständlich ist es wichtig, dass nicht zugelassen wird, dass sich diese Fluide vermischen. Die einschlägigen Normen erfordern, dass selbst bei einem Versagen eines einzelnen Ventilsitzes oder eines Ventilstopfens ein derartiges Vermischen nicht erfolgt.

Während in der Vergangenheit verwendete Ventile grundsätzlich zufrieden stellend gearbeitet haben, waren diese extrem komplex und teuer und haben viele koaxiale unabhängig voneinander betreibbare Aktuatoren und Ventilstangen erfordert. Unter bestimmten Umständen haben diese Ventile eine nicht unerhebliche Leckage und Produktabfall hervorgerufen. Wenn diese nicht wie zuvor erwähnt versagt haben, war trotz einer Vermeidung einer Durchmischung von unterschiedlichen Fluiden deren Wartung schwierig und teuer.

Selbst in verbesserten Systemen tritt das Problem auf, dass mit einer Abnutzung eines Ventils das Ersetzen der Ventilsitze oder Ventilstopfen in einer Ventilbaugruppe sehr zeitaufwendig ist und daher sehr teuer ist, sowohl hinsichtlich der Kosten der Ersatzteile als auch hinsichtlich Produktionsausfällen infolge der langen Unterbrechungszeiten während des Reparaturverfahrens. Um diese Unterbrechungszeiten zu minimieren, ist es erforderlich gewesen, ein umfangreiches Inventar von teuren Ersatzbaugruppen bereitzuhalten. Daher besteht der Bedarf an verbesserten Ventilbaugruppen fort, die ökonomisch sind, bequem zu reparieren sind und eine Vergeudung von geförderten Fluiden minimieren.

Zusammenfassung der Erfindung

Die vorliegende Erfindung schlägt eine Ventilbaugruppe vor, die verwendbar ist in Verteilungssystemen, die individuell steuer- oder regelbare Ventilstopfen bereitstellt mit konzentrischen Stößeln und einem kreisförmigen Ring, auf dem Ventilsitze auf jedem Ende vorgesehen sind, wobei die Ventilstopfen und Sitze als eine einzelne Baugruppe entfernbar sind. Ein Ablass-, Dränage- oder Leckage-Detektoranschluss ist lateral an der Baugruppe vorgesehen.

Entsprechend einer Ausgestaltung der Erfindung werden zwei Ventile kombiniert in einem einzelnen Ventilgehäuse, die unabhängig steuer- oder regelbare koaxiale Aktuatoren verwenden, während ein drittes Leckage-Detektorventil hiermit durch Öffnungen durch den zentralen Bereich des Ventilsitzrings verbunden ist. Ein kurzer verbindender Kreis oder eine kurze Verbindungsleitung ist derart konfiguriert, dass Flüssigkeit infolge der Schwerkraft von der Ventilbaugruppe durch das dritte Ventil abgelassen wird zu einem Ablass, der zur Atmosphäre offen ist. Die Erfindung schlägt auch eine unabhängige Steuerung oder Regelung des Ablassanschlusses vor, der als ein Leckage-Detektor dient. Ein wichtiger Aspekt der Erfindung betrifft die Verwendung von konzentrisch konfigurierten oder koaxialen Aktuatorstangen, um eine unabhängige Steuerung oder Regelung mittels unabhängiger Aktuatoren zu ermöglichen. Die Aktuatoren und die Ventilbaugruppen sind gemeinsam mit dem neuen ringförmigen Ventilsitzring leicht als eine einzelne Baugruppe für eine Reparatur oder einen Austausch entfernbar.

Weiterhin schlägt die Erfindung die Verwendung einer derartigen Einheit mit zwei Ventilen zusammen mit einem dritten, kostengünstigen einzelnen Aktuatorventil vor, die alle zusammen in einer einzelnen Unterbaugruppe kombiniert sind, um eine kostengünstige, aber effektive Ventilbaugruppe bereitzustellen. Ein wichtiger Vorteil der vorliegenden Erfindung ergibt sich aus der Tatsache, dass eine unabhängige Steuerung oder Regelung von drei unabhängig voneinander steuer- oder regelbaren Ventilen ein Schließen des Einflussventils ermöglicht, während der Leckage-Detektoranschluss geschlossen bleibt, um ein Ablassen von Flüssigkeiten infolge der Schwerkraft aus dem Ausflussventil zuzulassen, welches offen bleibt. Wenn ein derartiges Ablassen vervollständigt ist, kann das Ausflussventil geschlossen werden und der Dränage-Anschluss kann geöffnet werden. Daher tritt kein signifikanter Verlust an Fluid auf, wenn die Ventile in Bewegung sind. Die Ventile entsprechend der vorliegenden Erfindung sind insbesondere effektiv hinsichtlich einer Vermeidung eines unerwünschten Vermischens von unterschiedlichen Typen von Fluiden, selbst wenn ein Ventilsitz oder ein Ventilstopfen versagt.

Ein wichtiger Vorteil der Erfindung betrifft die Bereitstellung einer ökonomischen Ventilbaugruppe, die einen Leckage-Detektor aufweist, d. h. eine Öffnung zu der Atmosphäre, was in Übereinstimmung ist mit den anwendbaren gesetzlichen Regelungen, die in der Milchindustrie verwendet werden, und ein Verschütten von Milch zu jeder Zeit, die der Leckage-Detektor geöffnet wird, vermeidet. In Übereinstimmung mit einem wichtigen Aspekt der Erfindung wird eine Reinigung der Ventilbaugruppe durch die Tatsache vereinfacht, dass jedes Ventil in der Baugruppe vollständig und adäquat gereinigt werden kann infolge der Tatsache, dass jeder Ventilstößel in dem System vollständig erweitert werden kann und zum Zweck der Reinigung zurückgezogen werden kann. Hierdurch wird eine adäquate Reinigung der Ventilteile und zugeordneter O-Ringe und ähnlicher Dichtungen gewährleistet.

Kurz zusammengefasst stellt die Erfindung eine Ventilbaugruppe bereit, welche einen Ventilkörper aufweist, der von einem Zylinder gebildet ist, der ein oberes und ein unteres Ende besitzt mit einem Einlassanschluss an einem Ende, einem Auslassanschluss an einem gegenüberliegenden Ende und zumindest einem seitlichen Auslassanschluss. Ein annulares Ringelement besitzt ein oberes Ende und ein unteres Ende, an denen ein oberer Ventilsitz und ein unterer Ventilsitz gebildet sind, wobei der Ring um dessen Umfang an jedem Ende gegenüber dem Ventilkörper abgedichtet ist. Ein zentraler Bereich des Rings, der das obere Ende und das untere Ende verbindet, besitzt zumindest eine Öffnung und vorzugsweise ungefähr 6–8 Öffnungen hierdurch, die in fluidischer Flussverbindung mit dem seitlichen Auslassanschluss stehen.

Eine Aktuator-Baugruppe, die in den Zylinder eingesetzt oder eingepasst ist, beinhaltet Aktuatoren, konzentrisch angeordnete oder angepasste Aktuatorstangen, Ventilstößel und Ventilstopfen für ein Öffnen und Schließen der zwei Ventilanschlüsse durch Wirkverbindung mit den Ventilsitzen an gegenüberliegenden Seiten des Rings. Die Stange für den oberen Ventilsitz ist in Form eines hohlen Zylinders ausgebildet, der konzentrisch und koaxial zu der Aktuatorstange für den unteren Sitz ist, wobei die erste Stange und die zweite Stange unabhängig voneinander aktivierbar sind. Eine unabhängig steuer- oder regelbare Aktuator-Baugruppe in dem seitlichen Auslassanschluss beinhaltet einen Ventilaktuator, eine Aktuatorstange, die befestigt ist, und einen Ventilstopfen für ein Schließen des Auslassanschlusses. Der Auslassanschluss ist in geöffnetem Zustand in Flussverbindung mit einer Dränage oder einem Ablass, der offen ist zu der Atmosphäre, wodurch Flüssigkeiten infolge der Schwerkraft von dem Raum zwischen dem kreisförmigen Ring und dem Zylinder abgelassen werden können, wenn der seitliche Auslass offen ist. Die Aktuator-Baugruppe, die den ringförmigen Ventilsitzring beinhaltet, ist als eine Einheit von dem Zylinder für eine Reparatur oder eine Ersetzung entfernbar.

Andere Aufgaben und Vorteile der Erfindung werden aus dem Folgenden ersichtlich.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

1 ist eine teilweise geschnittene Ansicht von einer Ventilbaugruppe, die mit einer Verteilerbaugruppe verbunden ist und entsprechend einer Ausführungsform der Erfindung gestaltet ist;

2 ist eine perspektivische Ansicht, die ein Ventilsitzringelement entsprechend der Erfindung zeigt mit Teilbereichen, die im Querschnitt dargestellt sind;

3 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht der Ventilbaugruppe gemäß 1;

4 ist eine vergrößerte Teilansicht des getrennten Ventilkörpers und der Ventilsitze der Baugruppe gemäß 3 im Querschnitt;

5 ist eine vergrößerte Teilansicht einer Ventilbaugruppe entsprechend einer modifizierten Ausführungsform der Erfindung im Querschnitt; und

6 ist eine Querschnittsteilansicht, die eine weitere Ausführungsform der Erfindung zeigt.

Detaillierte Beschreibung der Erfindung

1 zeigt eine Ventilbaugruppe 12, die geeignet ist für eine Verwendung in einer Ventilverteiler-Baugruppe wie solche, die in größerem Detail in Patent US 5,441,079 dargestellt sind. Die Ventilbaugruppe 12 ist verbunden mit einer Quellleitung 14 und wird von dieser versorgt, die mit einer Versorgungsquelle wie einem Flüssigkeitstank verbunden sein kann. Ventilbaugruppe 12 ist ebenfalls verbunden mit einer Zahl von Zielen und versorgt diese mit Flüssigkeit, wie beispielsweise Füllmaschinen für ein Füllen von Behältern mit einem oder mehreren der Fluide von den Flüssigkeits-Versorgungstanks durch Auslassleitungen 16. Die Aufgabe der Ventilbaugruppe 12 ist es, den Fluss von Fluid von einer oder mehreren vorbestimmten Quellen 14 zu einem vorbestimmten Ziel 16 zu steuern oder regeln und selektiv zuzulassen. Die Verteiler-Baugruppe beinhaltet ein Versorgungsrohr 14 für jede Versorgungsquelle von Fluid, und ein Überbringungsrohr 16 für das Ziel. Während die Ventilbaugruppe 12 gemäß 1 nur teilweise dargestellt ist, kann die Erfindung für eine Vielzahl von Fluidversorgungen und zu einer Vielzahl von Zielen eingesetzt werden.

Wie dieses für den Durchschnittsfachmann bekannt ist, resultiert die Verteiler-Baugruppe in einem überkreuzten oder vernetzten Muster von Versorgungsrohren 14 und Überbringungsrohren 16. Die Versorgungsrohre 14 und Überbringungsrohre 16 schneiden sich nicht tatsächlich, sondern sind vielmehr in parallelen Sätzen und parallelen Ebenen angeordnet, wobei die Versorgungssätze in der oberen Ebene sind und die Überbringungssätze in der unteren Ebene sind. Entsprechend der Ausführungsform der Erfindung, die in den Zeichnungen dargestellt ist, sind die Überbringungsrohre 16 in einer Ebene positioniert, die neben der Ebene der Versorgungsrohre 14 liegt, so dass Fluid dazu neigen wird, infolge der Schwerkraft in Richtung der Überbringungsrohre zu fließen. Eine Verteiler-Ventilbaugruppe 12 ist an jedem Kreuzungspunkt von einem Versorgungsrohr 14 mit einem Überbringungsrohr 16 vorgesehen.

Jede Ventilbaugruppe 12 beinhaltet drei separate Ventilstopfen, insbesondere einen Versorgungsventilstopfen 22, einen Überbringungsventilstopfen 24 und einen Dränage- oder Ablass-Anschluss oder Leckage-Detektor-Ventilstopfen 29. In der Anordnung gemäß 1, 3 sind die Ventilstopfen 22 und 24 an gegenüberliegenden Seiten von einem Ventilzylinder oder Gehäuse 25 angeordnet. Jeder von diesen Ventilstopfen 22, 24 und 29 wird von dessen eigener Aktuator-Baugruppe 26, 28 und 30 beaufschlagt. Wie dieses ebenfalls in 1 dargestellt ist, sind die Ventilstopfen 22 und 24 miteinander durch koaxiale Ventilstößel verbunden und linear zueinander ausgerichtet. Die Ventilstößel sind konzentrisch zu einem Oberteil oder einem Deckel 20 des Ventils montiert, der gegenüber dem Ventilkörper 25 mittels Klemmen 21 gesichert ist, wobei O-Ringe 19 vorgesehen sind für eine fluiddichte Abdichtung. Dichtmittel wie beispielsweise O-Ringe 23 können dort vorgesehen werden, wo diese in der Ventilstößelbaugruppe erforderlich sind, auch zur Absicherung gegenüber einer Leckage. Ventilstopfen 29 wird beaufschlagt, um einen Anschluss 35 an der Seite des Ventilzylinders 25 zu öffnen und zu schließen.

Wie weiterhin in 1 dargestellt ist, sind die Überbringungsrohre 16 mit den Böden des Ventilkörpers 25 verbunden. Daher wird Flüssigkeit infolge der Schwerkraft durch die Ventilbaugruppe in Richtung der Überbringungsrohre 16 fließen.

Die inneren Details von jedem Ventilkörper sind am besten in 1 und 3 zu erkennen. Versorgungsventilstopfen 22 ist mit dessen eigenem Aktuator 26 verbunden, wobei eine hohle ringförmige Aktuatorstange 32 vorgesehen ist, die zwischen einer offenen und einer geschlossenen Position aktivierbar ist. Ventilstopfen 22 besitzt an dessen oberen Ende einen Durchgangsabschnitt, wie dieser in den oben angeführten Patenten US 5,232,023 und US 5,450,878 beschrieben ist, der einen Fluss von Flüssigkeit von den stromaufwärtigen Ventilen zu jedem Zeitpunkt ermöglicht unabhängig davon, ob Ventil 22 offen oder geschlossen ist. Der Ventilkörper 25, der Deckel 20 des Ventils und das ringförmige Ringelement 40 sind für eine klarere Darstellung ohne die Ventilstopfen oder Stößel in separiertem Zustand in 4 dargestellt.

Wie in 1, 3 dargestellt und am besten aus 2 ersichtlich, ist ein ringförmiges Ringelement 40 in dem Ventilgehäuse 25 zwischen Einlass 14 und Auslass 16 positioniert. Gemäß 2 ist das ringförmige Element 40 vorzugsweise aus einer Ringstruktur 42 aus Metall gebildet, die einen Überzug mit einer oberen elastischen Oberflächenschicht 44 und einer unteren elastischen Oberflächenschicht 46 besitzt oder mit der derartige Schichten stoffschlüssig verbunden sind. Das obere elastische Element 46 besitzt eine kreisförmige Lippe 48 um dessen äußeren Umfang, die einer Abdichtung des ringförmigen Ringelements 40 gegen eine Oberfläche 36 des Ventilgehäuses 25 dient. Das untere elastische Element 44 besitzt eine äußere Oberfläche 47, welche abdichtend mit einer Schulter 27 des Ventilgehäuses 25 zusammenwirkt oder in dieses eingreift. Die Schultern 36 und 27 sind auf eine Weise konfiguriert, die eine Entfernung der gesamten Aktuator-Baugruppe von dem Ventilgehäuse 25 als eine einzelne Einheit einschließlich des Rings 40 ermöglicht.

Das ringförmige Element 40 weist einen oberen Ventilsitz und einen unteren Ventilsitz 50, 52 auf, die geeignet ausgebildet sind, dass diese jeweils durch die Ventilstopfen 22 und 24 geschlossen werden können. Die Ventilstopfen 22 und 24 sind in dieser Ausführungsform aus einem festen oder steifen Material gebildet, gewöhnlicherweise Metall. Zwischen den Ventilsitzen 50 und 52 ist ein zentraler Bereich 54 des ringförmigen Ringelements 40 vorgesehen. Der zentrale Bereich 54 besitzt eine Mehrzahl von Öffnungen 56 um dessen Umfang, die mit einer Flusspassage 37 kommunizieren, die mit Anschluss 35 verbunden ist. Die Flusspassage 37 wird durch das Innere der Ventilkammer 25 definiert und das Innere des Rings 40, die mit Ausnahme der Öffnungen 56 fluidisch dicht sind.

Gemäß 1 erfolgt in geöffnetem Zustand des Ventils 29 ein Fluss durch die Öffnungen 56 durch Passage 37 und Anschluss 35 infolge der Schwerkraft, wodurch ein Fluss von Fluid heraus durch eine Ablass-Dränage 31 ermöglicht wird, die offen zur Atmosphäre ist. Wenn Ventilstopfen 22 und 24 beide in der geschlossenen Position sind und irgendein Fluid versehentlich von der nahen Umgebung der Einlassleitung 14 oder der Auslassleitung 16 entweicht in den Raum zwischen den Ventilsitzen 50 und 52, fließen die entwichenen Fluide heraus aus dem Ablassanschluss 31, welches daher als ein Leckage-Detektor dient.

Ventilstopfen 24 ist an dem Ende des Ventilstößels 33 befestigt, welcher wiederum an der Aktuatorstange 34 befestigt ist. Stopfen 24 ist vorgesehen, um den Ventilsitz 52 an dem Boden des annularen Rings 40 zu schließen. Der Aktuator 28 besitzt zwei Positionen: eine, in der der Anschluss, der von dem Sitz 52 gebildet ist, offen ist, und die andere, in der der Anschluss geschlossen ist.

Gemäß 1 ist Ventil 29 ebenfalls ein Ventil mit einem einfachen Aktuator-Typ, welches durch den Aktuator 30 betrieben wird, um den seitlichen Dränage-Anschluss 35 zu schließen.

Eine modifizierte Form der Ventilbaugruppe 12a entsprechend dieser Erfindung ist in 5 dargestellt. Komponenten mit denselben Bezugszeichen wie die, die für ähnliche Komponenten in den 1 und 4 vergeben wurden, sind substantiell gleich, so dass die Beschreibung dieser Komponenten hier nicht wiederholt wird.

In der Ausführungsform gemäß 5 sind die fluidischen Flusskanäle vergrößert, um die Flüsse für Milchprodukte zu bewältigen und gesetzliche Anforderungen zu erfüllen. Für eine zufrieden stellende Funktion in Übereinstimmung mit gesetzlichen Regelungen muss die gesamte Querschnittsfläche der Öffnungen 56a die Querschnittsfläche des Anschlusses 35a überschreiten. In diesem Fall ist das ringförmige Ringelement 40a substantiell höher, insbesondere der zentrale Abschnitt 54a davon. Dieses ermöglicht eine Bereitstellung von größeren Öffnungen 56a für einen Austritt von Fluiden durch Anschluss 35a. Ein geeignet konfigurierter Ventilstopfen 29a ist vorgesehen, um Anschluss 35a zu öffnen und zu schließen, um, sofern erforderlich, einen Fluss durch einen Leckage-Detektoranschluss 31a zu ermöglichen. Das Ventilgehäuse 25a ist geeignet konfiguriert, um das größere Ringelement 40a aufzunehmen, welches einen Metallkörper 42a besitzt mit einer geeignet modifizierten Konfiguration. Das Ventil 12a besitzt daher eine Leckage-Detektorkapazität mit einem substantiell größeren potentiellen Volumen als das, welches in den Ausführungsformen gemäß 1 und 4 dargestellt ist. In anderer Hinsicht sind die zwei Ausführungsformen allerdings ähnlich.

Eine weitere Ausführungsform der Erfindung ist in 6 dargestellt. Eine Ventilbaugruppe 112 ist vorgesehen, um einen Fluss zwischen Einflussleitung 14 und Ausflussleitung 16 zu steuern oder zu regeln. Ein Seitenanschluss 35 ist ebenfalls vorgesehen wie in dem Fall der vorangehenden Ausführungsformen. Ein Paar von Ventilstopfen-Elementen 122 und 124 ist durch ein Deckelelement 120 des Ventils montiert wie in dem Fall der vorangegangenen Ausführungsformen. Die Ventilstopfen-Elemente 122 und 124 sind auf Ventilstößel 132 und 133 montiert und sind koaxial positioniert wie in dem Fall der vorangegangenen Ausführungsformen.

In der Ausführungsform gemäß 6 sind die Anordnungen von Stopfen und Ventilsitz modifiziert. Daher sind die Ventilsitze 150 und 152 anstelle eines Paars von Ventilsitzen, die mit einer Oberfläche eines Elastomers wie in den zuvor beschriebenen Ausführungsformen versehen sind, auf dem ringförmigen Ringelement 140 aus Metall vorgesehen. Um eine Abdichtung des Ventilstopfen-Elements 122 bereitzustellen, ist eine abdichtende Gummioberfläche 165 vorgesehen. Wie dargestellt besitzt das Gummioberflächenelement eine verjüngte oder abgeschrägte Ringkonfiguration, die in eine Vertiefung um den Umfang des Ventilstopfen-Elements 122 geformt oder gegossen werden kann. Ein ähnliches abgeschrägtes ringförmiges Element 167 ist auf dem unteren Ventilstopfen 124 vorgesehen, wie ebenfalls dargestellt ist. Aus dieser Ausführungsform wird ersichtlich, dass eine Abdichtung des Ventilstopfens durch einen Druck zwischen der Gummioberfläche 165 des Ventilstopfens und dem Ventilsitz 150 erfolgt und ähnlich zwischen dem Gummiringelement 167 und Ventilsitz 152.

Wie im Fall der vorangegangenen Ausführungsformen ist eine Mehrzahl von Öffnungen 156 um den Umfang des zentralen Bereichs von einem ringförmigen Ventilsitzringelement 140 vorgesehen. Dieses erlaubt einen Austritt von Leckagefluiden heraus durch Anschluss 35 wie in dem Fall der vorangegangenen Ausführungsformen im Fall einer auftretenden Leckage. Auch die äußeren Oberflächen des ringförmigen Rings 140 sind mit einer elastomeren Schicht 144 an dem Boden ausgestattet und einer anderen Schicht 146 an der Oberseite, um den Ring gegen das Innere des Ventilgehäuses 125 abzudichten. Ebenfalls wie in dem Fall der vorangegangenen Ausführungsformen ist ein abdichtender Rand 148 um den oberen Umfang des ringförmigen Ringelements 140 vorgesehen für Dichtzwecke gegen die geeignet konfigurierte Schulter 126 des Ventilgehäuses 125. Eine verjüngte oder abgeschrägte Schulter 127 ist vorgesehen, um abdichtend die elastomere Schicht 144 aufzunehmen. Die Gummikomponenten 144 und 146 können an das Metall angebunden oder angeklebt sein, dieses überziehen oder alternativ lediglich reibschlüssig in der Vertiefung in der Oberfläche des Ventilstopfens gehalten werden.

Jedes der drei Ventile der Baugruppe 12 kann individuell gesteuert oder geregelt werden. Wenn das Versorgungsventil 22 offen ist, das Überbringungsventil 24 ebenfalls offen ist und das Ventil 29 geschlossen ist, kann Fluid von Versorgungsrohr 14 in das Überbringungsrohr 16 fließen. Dann wird zur Unterbrechung des Flusses Ventil 22 geschlossen, während Ventil 29 geschlossen bleibt für eine Zeit, die ausreichend ist, um eine Dränage von Flüssigkeiten, die in den Ventilkörpern verbleiben, infolge der Schwerkraft durch Ventil 24 in Überbringungsrohr 16 zu ermöglichen. Anschließend wird Ventil 24 geschlossen. Dränage-Anschlussventil 29 wird dann geöffnet ohne anschließende Vergeudung von Flüssigkeit.

Es ist ersichtlich, dass bei Bedarf die Versorgungsrohre gereinigt werden können und abgelassen werden, ohne dass hiervon die Überbringungsrohre betroffen sind und umgekehrt. Beispielsweise können die Ventile 22 und 29 geöffnet werden und Ventil 24 geschlossen werden, so dass die Versorgungsseite gereinigt werden kann, ohne dass die Überbringungsseite hiervon betroffen ist, oder umgekehrt.

Die Erfindung stellt eine Struktur bereit, die eine einfache Entfernung der Aktuator-Baugruppe und der Ventilstopfenbaugruppe als eine Einheit ermöglicht. Da die Aktuatoren 22 und 24 zusammen mit deren zugeordneten Ventilstößeln, Stangen und Stopfen und Ring 40 als eine Einheit installiert und entfernt werden können, kann mit einer minimalen Menge an Ausfallszeit ein Ersetzen durch eine andere derartige Einheit erfolgen, wann immer eine der Komponenten eine Reparatur oder einen Austausch erfordert. Im Betrieb kann der Anschluss 35 mittels des Ventilsitzes 29 vor dem Öffnen der Anschlüsse 22 und 24 geschlossen werden. Daher tritt kein Verlust an Fluid auf, wenn die Ventile in Bewegung sind.

Es ist festzustellen, dass jede Ausführungsform der Erfindung eine Verwendung von drei einzelnen einfachen Aktuatorventilen ermöglicht, um Steuerungs- oder Regelungsbetriebsarten für den Fluss des Fluids auszuführen, die zuvor oftmals teure und komplexe Ventile erfordert haben. Eine Verwendung dieser Ventile in Übereinstimmung mit der Erfindung vermeidet weiterhin eine Durchmischung von unterschiedlichen Typen von Fluiden, die durch dieselbe Ventilbaugruppe fließen, und sogar ein Versagen von einem Ventilsitz oder Ventilstopfen.

Während die zuvor beschriebenen Einrichtungen effektiv angepasst sind, ist eine Einschränkung der Erfindung auf die spezifischen bevorzugten Ausführungsformen der Ventilbaugruppe, die hier beschrieben worden sind, nicht beabsichtigt. Vielmehr sollen alle vernünftigen Äquivalente in den Gegenstand der folgenden Ansprüche eingeschlossen sein.


Anspruch[de]
  1. Ventilbaugruppe (12) mit:

    einem Ventilkörper, der mit einem Ventilzylinder (25) gebildet ist, mit einem oberen Ende und einem unteren Ende, einem Einlassanschluss (14) an einem der Enden, einem gegenüber dem Einlassanschluss ausgerichteten Auslassanschluss (16) an dem gegenüberliegenden Ende und zumindest einem Auslassanschluss (35) an einer Seite;

    einer Aktuator-Baugruppe, die in den Ventilzylinder eingebracht oder gepasst ist mit:

    einem ersten (28) und einem zweiten (26) Ventilaktuator,

    einer ersten Aktuatorstange (34), die an dem ersten Aktuator befestigt ist und durch diesen aktivierbar ist, wobei ein Ende der Aktuatorstange auswärts von dem Aktuator hervorsteht, einem Ventilstößel (33), der an dem vorstehenden Ende der Aktuatorstange befestigt ist und einen Ventilstopfen (24) besitzt für ein Öffnen und Schließen eines unteren Ventilsitzes (52),

    einer zweiten Aktuatorstange (32), die an dem zweiten Aktuator befestigt ist und durch diesen aktivierbar ist, wobei die zweite Stange eine Form eines Hohlzylinders besitzt und konzentrisch und koaxial zu der ersten Aktuatorstange angeordnet ist, wobei die erste Stange und die zweite Stange unabhängig voneinander durch den ersten und zweiten Aktuator aktivierbar sind und ein hohler zylindrischer Ventilstößel an dem vorstehenden Ende der hohlen Aktuatorstange befestigt ist und einen Ventilstopfen (22) besitzt für ein Öffnen und Schließen eines oberen Ventilsitzes (50), wobei der Ventilstopfen eine zentrale Öffnung besitzt, durch die der erste Aktuator durchgeführt oder gepasst ist,

    einer unabhängig steuer- oder regelbaren Aktuator-Baugruppe (30) in dem seitlichen Auslassanschluss mit einem Ventilaktuator, einer Aktuatorstange, die an dem Aktuator befestigt ist und durch diesen aktivierbar ist, wobei ein Ende der Stange auswärts aus dem Aktuator hervorsteht, und einem Ventilstopfen (29), der an dem vorstehenden Ende der Aktuatorstange befestigt ist für ein Schließen des Auslassanschlusses, wobei der Auslassanschluss in geöffnetem Zustand in Flussverbindung mit einem Ablass (31) steht, der offen zu der Atmosphäre ist,

    dadurch gekennzeichnet, dass die Baugruppe einen Ring (40) aufweist mit einem oberen und einem unteren Ende, wobei das obere und das untere Ende einen oberen (50) und einen unteren (52) Ventilsitz besitzen, und der Ring (40) um seinen Umfang mit dem Ventilkörper abgedichtet ist;

    dass ein zentraler Bereich (54) des Rings das obere Ende und das untere Ende verbindet, wobei der zentrale Bereich zumindest eine Öffnung (56) aufweist, die in fluidischer Flussverbindung mit dem seitlichen Auslassanschluss (35) steht;

    Flüssigkeiten infolge der Schwerkraft von dem Raum zwischen dem Ring und dem Zylinder abgelassen werden können, wenn der seitliche Auslassanschluss (35) offen ist.
  2. Ventilbaugruppe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Einlassanschluss (14) in fluidischer Flussverbindung mit einer Versorgungsquelle steht und der Auslassanschluss (16) in fluidischer Flussverbindung mit einer fluidischen Verteilerleitung steht.
  3. Ventilbaugruppe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Aktuatoren, die Ventilbaugruppen und der kreisförmige Ring sämtlich von einem Ventiloberteil oder -deckel (20) getragen werden, welches(r) mit dem Ventilzylinder verbindbar ist, wobei alle genannten Bauteile von diesem als eine Einheit entfernbar sind.
  4. Ventilbaugruppe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Mehrzahl von Öffnungen (56) durch den zentralen Bereich des kreisförmigen Rings um den Umfang von diesem vorgesehen sind.
  5. Ventilbaugruppe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der kreisförmige Ring mit einem Metall gebildet ist und eine obere Oberfläche (46) und eine untere Oberfläche (44) besitzt, die mit einem elastomeren polymeren Material versehen oder beschichtet sind.
  6. Ventilbaugruppe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das elastomere Material Gummi aufweist.
  7. Ventilbaugruppe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilstopfen metallische Oberflächen besitzen, die angepasst sind, um mit den Ventilsitzen in Wirkverbindung zu treten.
  8. Ventilbaugruppe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilsitze abgeschrägte metallische Oberflächen aufweisen und die Ventilstopfen mit elastomerem Material auf Oberflächen ausgestattet sind, die mit den Ventilsitzen in Wirkverbindung treten.
  9. Ventilbaugruppe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Ring zwischen sechs und acht Öffnungen um seinen Umfang besitzt.
  10. Verteilerbaugruppe mit einer Mehrzahl von Ventilbaugruppen (12) jeweils mit:

    einem Ventilkörper, der mit einem Ventilzylinder (25) gebildet ist, mit einem oberen Ende und einem unteren Ende, einem Einlassanschluss (14) an einem Ende und einem Auslassanschluss (16) an einem gegenüberliegenden Ende, ausgerichtet mit dem Einlassanschluss und zumindest einem Auslassanschluss (35) an einer Seite,

    einer Aktuator-Baugruppe, die in den Zylinder eingebracht oder gepasst ist, mit:

    einem ersten Ventilaktuator (28) und einem zweiten Ventilaktuator (26),

    einer ersten Aktuatorstange (34), die an dem ersten Aktuator befestigt ist und durch diesen aktivierbar ist, wobei ein Ende der Stange auswärts von dem Aktuator hervorsteht, einem Ventilstößel (33), der an dem vorstehenden Ende der Aktuatorstange befestigt ist, und einem Ventilstopfen (24), der für ein Öffnen und Schließen des unteren Ventilsitzes vorgesehen ist,

    einer zweiten Aktuatorstange (32), die an dem zweiten Aktuator befestigt ist und von diesem aktivierbar ist, wobei die zweite Stange eine Form eines hohlen Zylinders aufweist, der konzentrisch und koaxial zu der ersten Aktuatorstange ist, die erste Stange und die zweite Stange unabhängig durch den ersten Aktuator und zweiten Aktuator aktivierbar sind, einem hohlen zylindrischen Ventilstößel, der an dem vorstehenden Ende der hohlen Aktuatorstange befestigt ist und einen Ventilstopfen (22) besitzt zum Öffnen und Schließen des oberen Ventilsitzes, wobei der Ventilstopfen eine zentrale Öffnung besitzt, durch die der erste Aktuator durchgeführt oder gepasst ist,

    einer unabhängig steuer- oder regelbaren Aktuator-Baugruppe (30) in dem seitlichen Auslasskanal mit einem Ventilaktuator, einer Aktuatorstange, die an dem Aktuator befestigt ist und durch diesen aktivierbar ist, wobei ein Ende der Stange auswärts des Aktuators hervorsteht, und einem Ventilstopfen (29), der zum Schließen des Auslassanschlusses an dem vorstehenden Ende der Aktuatorstange befestigt ist, wobei der Auslassanschluss in geöffnetem Zustand in Flussverbindung mit einem Ablass (31) steht, der offen zur Atmosphäre ist,

    wobei die Auslassanschlüsse derart konfiguriert sind, dass Flüssigkeiten durch die Schwerkraft von dem unteren Ende des Zylinders in einen der beiden Auslassanschlüsse abgelassen werden, wenn der andere der Auslassanschlüsse geschlossen ist;

    dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilbaugruppe aufweist:

    einen Ring (40) mit einem oberen und einem unteren Ende, wobei das obere und untere Ende einen oberen Ventilsitz (50) und einen unteren Ventilsitz (52) besitzen und der Ring (40) um seinen Umfang gegenüber dem Ventilkörper abgedichtet ist;

    einen zentralen Bereich (54) des Rings, der das obere und untere Ende verbindet, wobei der zentrale Bereich zumindest eine Öffnung (56) besitzt, die in fluidischer Flussverbindung mit dem seitlichen Auslassanschluss (35) steht;

    wobei durch die Schwerkraft Flüssigkeiten von dem Raum zwischen dem Ring und dem Zylinder abgelassen werden können, wenn der seitliche Auslassanschluss (35) offen ist.
  11. Verteilerbaugruppe nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass einer der Auslassanschlüsse in dem Boden des Zylinders angeordnet ist.
  12. Verteilerbaugruppe nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die koaxialen Ventile ein Oberteil oder einen Deckel des Ventils aufweisen, der mit den Aktuatoren fest verbunden ist, wobei das Oberteil oder der Deckel des Ventils in das Einlassende des Ventilzylinders einsetzbar ist und die Ventilstößel und Ventilstopfen an gegenüberliegenden Seiten des Rings trägt, wodurch die koaxialen Ventile und der Ring von der Baugruppe als eine Einheit entfernt werden können.
  13. Verteilerbaugruppe nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Oberteil oder der Deckel des Ventils einen Käfigbereich aufweisen, der in einem Durchtrittsbereich benachbart dem Einlass angeordnet ist, um kontinuierlich einen Fluss durch das Oberteil oder den Deckel des Ventils zu ermöglichen, wobei der Käfigbereich einen Ventilsitz unterstützt, der an den Einlass-Ventilstopfen angepasst ist.
  14. Verteilerbaugruppe nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass Dichtmittel zwischen dem Oberteil oder dem Deckel des Ventils und dem Ventilkörper angeordnet sind.
  15. Verteilerbaugruppe nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der seitliche Auslassanschluss (35) derart positioniert ist, dass Flüssigkeit, die den Ring umgibt, infolge der Schwerkraft abgelassen wird in den seitlichen Auslassanschluss (35), wenn die Ventilstopfen (22, 24) geschlossen sind.
  16. Verteilerbaugruppe nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Auslassanschluss an dem Boden des Zylinders mit einer Flüssigkeits-Verteilerleitung verbunden ist und der Auslass in geöffnetem Zustand an der Seite des Zylinders ein Ablassen zur Atmosphäre ermöglicht.
Es folgen 5 Blatt Zeichnungen






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