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Title:
CLOSURE ELEMENT FOR AN ASEPTIC DOUBLE-SEAT VALVE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2000/075541
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a closure element for an aseptic double-seat valve, according to the generic term in claim 1. Said closure element is simple in construction, does not require sealing elements, has a leakage cavity which is configured to optimise the flow and which has no critical areas in said leakage cavity, in the valve housing which is impinged upon by the product, or in the rod passages in the valve housing. The closure unit (2) achieves this by a one-piece, uniform construction, consisting of one material which has elastic and sealing properties and by a first fixing insert (3) in the first closure part (2a) and a second fixing insert (4) in the second closure part (2b). Said fixing inserts are incorporated into the closure parts in a positive and/or non-positive fit and are designed to apply the respective actuating and guiding forces.

Inventors:
RAUEN WOLFGANG (DE)
Application Number:
PCT/EP2000/005053
Publication Date:
December 14, 2000
Filing Date:
June 02, 2000
Export Citation:
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Assignee:
TUCHENHAGEN GMBH (DE)
RAUEN WOLFGANG (DE)
International Classes:
F16K1/44; F16K41/10; (IPC1-7): F16K1/44; F16K41/10
Domestic Patent References:
WO1998054493A11998-12-03
Foreign References:
DE4243111A11994-06-23
FR2223602A11974-10-25
EP0484915A11992-05-13
DE7702634U11979-02-15
DE2456675A11976-06-10
DE2532838C31982-10-14
DE4243111A11994-06-23
DE2818787C21982-06-09
Attorney, Agent or Firm:
TUCHENHAGEN GMBH (Am Industriepark 2-10 Büchen, DE)
TUCHENHAGEN GMBH (Am Industriepark 2-10 Büchen, DE)
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Claims:
Patentanspruch
1. SchließgliedEinheit für ein aseptisches Doppelsitzventil, die aus zwei relativ zueinander bewegiichen Schließgliedern besteht, von denen das unabhängig angetriebene beim Offnungsvorgang nach einem bestimmten Teilhub am abhängig angetriebenen zur Anlage kommt und letzteres bei der weiteren Offnungsbewegung gleichfalls in die Offenstel lung überführt, von denen jedes im jeweiligen Sitzbereich ein Verschlußteil aufweist und diese Verschlußteile in der Schließstellung des Doppelsitz ventils einen Leckagehohlraum zwischen sich begrenzen, der über wenig stens einen steuerbaren Verbindungsweg mit der Umgebung des Doppel sitzventils verbunden ist, 'bei der eine mit dem einen Verschlußteil verbundene und zu einem Stell antrieb durch das Ventilgehäuse hindurchgefuhrte erste Stange von einer ersten Membran umschlossen ist und diese Membran jeweils endseitig ei nerseits unmittelbar oder mittelbar mit dem Verschlußteil und andererseits mit dem Ventilgehäuse dichtend verbunden ist, * bei der der Bereich zwischen den beiden Verschlußteilen von einer zwei ten Membran, mit der die Verschlußteile jeweils verbunden sind, über brückt wird und * bei der die beiden Verschlußteile und die beiden Membrane eine aus wechselbare SchließgliedEinheit bilden, dadurch gekennzeichnet, w daß die SchtießgtiedEinheit (2) einteilig und einheitlich aus einem Materi al ausgeführt ist, das elastische und abdichtende Eigenschaften besitzt, w und daß im ersten Verschlul3teil (2a) ein erster Befestigungseinsatz (3) und im zweiten Verschlußteil (2b) ein zweiter Befestigungseinsatz (4), je weils zur Einleitung der Stellund Führungskräfte, formund/oder kraft schlüssig eingebettet ist.
2. SchließgliedEinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß diese aus Polytetrafluorethylen hergestellt ist.
3. SchließglìedEinheit nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Membran (2 an ihrem freien Ende in Form eines Anschlußflansches (2g) mit einer konischen Dichtfläche (2m) ausgebildet ist, die gegen eine komplementäre Ringsitzfläche (1h) des Gehbuses (1a) anliegt.
4. SchließgliedEinheit nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlußfiansch (2g) im Bereich seiner konischen Dichtfläche (2m) auf eine den festigkeitsbedingten Erfordernissen entsprechende Mindestwandstärke in Form eines membranförmigen Dichtelementes (21) reduziert ist.
5. SchließgliedEinheit nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschtußflansch (2g) im Bereich der ersten Stange (5) ein sich gehäuse seitig mittelbar abstützendes Befestigungsteil (2i) zur weitestgehenden bie gemomentfreien Aufnahme der aus der ventilhubbedingten Verformung der ersten Membran (2f) und/oder dem jeweiligen Druck im Gehäuse (1a) resultie renden Kräfte aufweist.
6. SchließgliedEinheit nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß das membranförmige Dichtelement (21) auf seiner der konischen Dichtfläche (2m) abgewendeten Seite wenigstens einen vorgespannten elastischen Druckring (8) aufweist, der die Dichtfiäche (2m) auf die komplementäre Ringsitzflache (1 h) preßt.
7. SchließgliedEinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekenn zeichnet, daß in der Offenstellung des Doppelsitzventils der zweite Befesti gungseinsatz (4) am ersten Befestigungseinsatz (3) antiegt.
8. SchließgliedEinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekenn zeichnet, daß die SchließgliedEinheit (2) auf der dem Stellantrieb gegen überliegenden Seite mit einer dritten Stange (5*) versehen ist, die aus dem zugeordneten zweiten Ventilgehäuse (1b) herausgeführt und die zwischen dem zweiten Verschlußteil (2b) und dem zweiten Ventilgehäuse (1 b) mit einer dritten Membran (2f*) überbrückt ist.
9. SchließgliedEinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekenn zeichnet, daß die dritte Stange (5*) im Bereich ihrer Durchführung durch das zweite Ventilgehäuse (1 b) als Ausgleichskolben ausgebildet ist, der zum weit gehenden Ausgleichen von Druckkräften, die auf das zweite Verschlußteil (2b) vom im zweiten Ventilgehäuse (1b) anstehenden Fluid ausgeübt werden, ge formt ist.
10. SchließgliedEinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekenn zeichnet, daß die Verschlußteile (2a, 2b) durch in der SchtießgliedEinheit (2) angeordnete federnde Elemente, vorzugsweise Schraubenoder Tellerfedern, gegeneinander vorgespannt sind.
11. SchließgliedEinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekenn zeichnet, daß innerhalb der SchtießgtiedEinheit (2) Stellantriebe für die Be wegungen der Verschlußteile (2a, 2b) vorgesehen sind.
Description:
Schließglied-Einheit für ein aseptisches Doppelsitzventil Die Erfindung betriffl eine Schtießgtied-Einheit für ein aseptisches Doppetsitzven- til nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Das klassische Doppelsitzventil zeichnet sich dadurch aus, daß es mit zwei von- einander unabhängigen, relativ zueinander bewegbaren Schließgliedern ausge- stattet ist, von denen das unabhängig angetriebene, das sog. aktive Schließglied, beim Öffnungsvorgang nach einem bestimmten Teilhub am abhängig angetriebe- nen, dem sog. passiven Schließglied, zur Anlage kommt und dieses bei der weite- ren Offnungsbewegung gleichfalls in die Offenstellung überführt. Die Verschluß- teile der beiden Schließglieder schließen sowohl in der Schließ-als auch in der Offenstellung einen Leckagehohiraum zwischen sich ein, der zumindest in der Schlieflstellung wenigstens einen Verbindungsweg mit der Umgebung des Dop- petsitzventils aufweist. Die mit den Verschlußteilen verbundenen und zu einem Antrieb führenden Stangen sind entweder auf einer Seite des Doppelsitzventils aus dem in Frage kommenden Ventilgehauseteil herausgeführt (GM 77 02 634) oder die beiden Stangen werden auf einander gegenüberliegenden Seiten aus dem jeweiligen Ventilgehauseteil an den zugeordneten Antrieb herangeführt (DE 24 56 675 A1). Dabei kann die Verbindung des Leckagehohiraums mit der Umgebung des Doppelsitzventils schfießgtiedseitig erfolgen, und zwar dergestalt, daß die Verbindungswege zum Leckagehohiraum innerhalb der Stangen der Schließglieder ausgeführt und auf einer Seite aus dem Doppelsitzventil heraus- geführt sind (GM 77 02 634), oder aber wenigstens einer der Verbindungswege zwischen dem Leckagehohiraum und der Umgebung des Doppelsitzventils ist in einem Rohr ausgeführt, welches mit einem der Schließglieder verbunden und über das zugeordnete Ventilgehäuseteil in die Umgebung des Doppelsitzventils geführt ist (DE 25 32 838 C3).

Die vorgenannten klassischen Doppelsitzventile haben sich überall dort bewahrt, wo sogenannte feindliche Flüssigkeiten, wie beispielsweise Nahrungs-und Reini- gungsmittel, sicher voneinander getrennt werden müssen und wo die Anforderun-

gen an die Sterilität und die Keimfreiheit solcher Produkte über normale Anforde- rungen nicht hinausgehen, d. h. wo keimarme Bedingungen gegeben sind und nicht Keimfreiheit gefordert wird bzw. sterile Betriebsbedingungen vorliegen müs- sen.

Bei hohen Anforderungen an die Steri ! ität und die Keimfreiheit der Produkte, ins- besondere unter aseptischen Bedingungen, wie beispielsweise in der Pharmain- dustrie, in der Bio-sowie der Gentechnologie und auch bei der Herstellung steri- ler Produkte, die über längere Zeit haltbar sein solien, wie H-Milch, Joghurt und andere vergleichbare Produkte, sind die vorgenannten klassischen Doppelsitz- ventile, die in der hier getroffenen Auswahl lediglich stelivertretenden Charakter haben, in der Regel ungeeignet. Dies resultiert im wesentlichen aus der Tatsache, daß zum einen die Stangen der Schließglieder über dynamisch beanspruchte Dichtungen aus den Ventilgehäuseteilen in die Umgebung herausgeführt sind, und daß zum anderen bei jedem Schaltvorgang Produkt in den Leckagehohlraum zwischen den beiden Verschlußteilen gelangt (sog. Schaltleckage), das dort über den Verbindungsweg oder die Verbindungswege zur Umgebung mit der Umge- bungsluft in Berührung kommt. Ein derartiger Kontakt des Produktes mit der Um- gebung ist unerwünscht oder unzulässig. Über die dynamisch beanspruchte Dichtung wird Produkt in den Dichtungsspalt verschleppt (sog."Fahrstuhleffekt").

Es kann dort zu einer Verkeimung und/oder Kontamination mit der Umgebungsluft kommen, so daß bei den sich anschließenden Schaltbewegungen das verkeimte und/oder kontaminierte Produkt in den Produktraum rücktransportiert werden und dort eine Reinfektion statffinden kann.

Eine aseptische Doppelsitz-Ventilvorrichtung, die zumindest den zu fordemden aseptischen Anforderungen gerecht wird, ist aus der DE 42 43 111 A1 bekannt.

Dort sind sowohl die Durchführung der als Hohistange ausgeführten außenlie- genden Ventilstange im Bereich zwischen dem zugeordneten Verschlußteil und ihrer Durchführung durch das Ventilgehäuse als auch der Bereich zwischen den beiden Verschtußteiten jeweils mit einer Membran, einer sog. Faltenbalgmem- bran, überbrückt. Durch diese Ausgestaltung kann weder Produkt in den Dich-

tungsspatt zwischen Ventilstange und Ventilgehäuse gelangen noch wird bei der Schaltbewegung Produkt aus dem Leckagehohiraum in die Bereiche zwischen den Stangen eingetragen, wo zumindest prinzipiell die Gefahr einer Kontaminati- on mit der Außentuft bestünde. Die Schaltleckage selbst wird bei dem bekannten Ventil weder verhindert noch reduziert.

Die bekannte aseptische Doppelsitz-Ventilvorrichtung ist in Bezug auf die Schließgliedanordnung und die beiden Membrane relativ aufwendig aufgebaut.

Bei den verwendeten Fattenbalgmembranen handelt es sich in der Regel um metallische Bauteile, die an ihrem jeweiligen verschlußteilseitigen Ende mit dem betreffenden Verschlußteil stoffschlüssig verbunden werden müssen. Das gehäu- seseitige Ende der Membran ist auf die gleiche Weise mit einem Gehäusever- schlußteil zu verbinden. Darüber hinaus müssen die metallischen Verschlußteile mit Sitzdichtungen ausgeführt werden, die ihrerseits in Nuten eingebettet sind.

Diese Nuten stellen grundsatzlich kritische Bereiche des Ventils dar, da hier eine Verkeimung stattfinden kann, wenn die Dichtungsspalte nicht einwandfrei gerei- nigt werden.

Bei Doppelsitzventilen mit als Sitzteller ausgebildeten Verschlußteilen ist bekannt, das Problem der sogenannten Schaltleckage dadurch zu reduzieren, daß der Leckagehohiraum zunächst zur Umgebung hin verschlossen wird, bevor das un- abhängig angetriebenen Verschlußteil seine Sitzfläche verfaßt. Der dergestalt abgegrenzte Leckagehohlraum wird zwar bei der nachfolgenden Öffnungsbewe- gung des Doppelsitzventils aus dem in Frage kommenden Ventilgehäuseteil her- aus mit Produkt beaufschlagt, ein Abfließen eines größeren Volumes, als durch den abgegrenzten Leckagehohiraum vorgegeben ist, kann nicht erfolgen. Ein derartiges die Schaltleckage begrenzendes Doppelsitzventil ist aus der DE 28 18 787 C2 bekannt. Es weist ein sogenanntes Hilfsventil zwischen den beiden als Sitzteller ausgebildeten Schließgliedern des Doppelsitzventils auf. Das Hilfsventil besteht aus zwei relativ zueinander beweglichen Ventiltellern. Jeder dieser Ventilteller weist einen Dichtsitz auf. Der oben liegende Ventifteller, der gleichzeitig auch das unabhängig angetriebene erste Schließglied des Doppel-

sitzventils bildet, liegt mit seinem Dichtsitz auf dem Ventilgehäuse auf. Der unten liegende Ventilteller des Hilfsventils, der sogenannte Hilfsventilteller, kommt nach einer Teilhubbewegung mit seinem Dichtsitz am abhängig angetriebenen zweiten Schließglied des Doppelsitzventils zur Anlage. Von den beiden Dichtsitzen der vorgenannten Ventilteller des Hilfsventils geht eine Membran aus, die den Zwi- schenraum zwischen den beiden Ventiltellern des Hilfsventils elastisch überbrückt und gleichzeitig auch den zwischen den beiden Schließgliedern des Doppelsitz- ventils in dessen Schließstellung gebildeten Leckagehohiraum begrenzt.

Mit der die beiden relativ zueinander beweglichen Ventilteller des Hilfsventils überbrückenden Membran wird zweierlei erreicht : Zum einen wird der Leckage- hohlraum zur Umgebung des Doppelsitzventils hin abgegrenzt, so daß die Schaltleckage auf das Volumen dieses derart abgegrenzten Leckagehohiraums begrenzt ist. Zum anderen hat die Membran eine einfache, glatte Oberfläche, so daß der durch diese Membran begrenzte Teil des Leckagehohlraums, im Gegen- satz zu dem entsprechenden Bereich beim Doppelsitzventil gemäß DE 42 43 111 A1, eine reinigungsfreundliche Oberflächengestalt und-geometrie aufweist. Die membranseitige Berandung des Leckagehohlraumes ist einerseits strömungsgünstig, andererseits verhindert sie das Festsetzen von größeren Par- tikeln aus dem Produkt.

Aus der WO 98/54 493 ist ein Doppelsitzventil, insbesondere für aseptische An- wendungszwecke, bekannt, bei dem die beiden unabhängig voneinander axial verschiebbaren Verschlußteile, ähnlich wie dies bei dem Hilfsventil gemäß DE 28 18 787 C2 der Fall ist, mittels einer Membran überbrückt sind. Letztere ist, nach dem Vorbild aus der DE 28 18 787 C2, mit seinen beiden Endabschnitten an den beiden Verschlußteilen jeweils dichtend befestigt, wobei an jeden Endab- schnitt angrenzend eine Dichffläche ausgebildet ist, die durch das zugeordnete Verschlußteil an den zugehörigen Ventilsitz andrückbar ist. Diesem bekannten Doppelsitzventil liegt die Aufgabe zugrunde, die Ausgestaltung des Leckagehohl- raumes zu verbessern, so daß die zu verarbeitende Substanz strömungsgünstig passieren kann, auch wenn größere Partikel darin enthalten sind. Insoweit be-

steht auch Übereinstimmung mit den durch die DE 28 18 787 C2 erzielbaren Vorteilen. Während beim Doppelsitzventil gemäß DE 28 18 787 C2 die Membran als einstückiges, ringförmig umlaufend ausgestaltetes, elastisches Dichtelement ausgeführt ist, das bei der axialen Bewegung des Hilfsventiltellers lediglich eine in gleicher Richtung orientierte Dehnung vollzieht, ist das einstückige, ringförmig umlaufend ausgestaltete, elastische Dichtelement beim Doppelsitzventil gemäß WO 98154 493 derart ausgeführt, daß es einen seine beiden Endabschnitte mit- einander verbindenden Rollmembranabschnitt besitzt.

Bei beiden bekannten Doppelsitzventilen ist die membranseitige Berandung des Leckagehohlraumes strömungsgünstig und reinigungsfreundlich ausgestaltet.

Darüber hinaus ist bei beiden die Schaltleckage im Zuge der Offnungsbewegung des Doppelsitzventils begrenzt, wobei diese Begrenzung durch den Verschluß des schließgliedseitig ausgeführten Verbindungsweges zwischen Leckagehohl- raum und Umgebung (DE 28 18 787 C2) oder durch den Verschluß des entspre- chenden gehäuseseitig ausgeführten Verbindungsweges (WO 98/54 493) gege- ben ist.

Beide Doppelsitzventile sind jedoch mit einem Nachteil behaftet, der darin besteht darin, daß die jeweilige Membran, die die relativ zueinander verschieblichen Ver- schlußteile überbrückt, mit ihrem jeweiligen Endabschnitt in dem zugeordneten Verschlußteil eingespannt ist. An diesen Einspannstellen wird jeweils zwischen Membran und Verschlußteil eine Abdichtungsstelle gebildet, die zwar statischer Natur ist, in jedem der Fälle jedoch einen Spalt bildet, in den Produkt eindringen kann. Diesem Eindringen wird insbesondere dadurch Vorschub geleistet, daß die Membran an ihrer Einspannstelle aufgrund der Schließ-und Offnungsbewegung des Ventils einer Walkbeanspruchung ausgesetzt ist, die den Spalt dynamisch aufweitet oder verengt. Die Spalte zwischen der Membran und den Verschlußtei- ten stellen somit zumindest im Rahmen aseptischer Anwendungen der zum Ein- satz kommenden Doppelsitzventile kritische Bereiche im Produktraum dar.

Aus dem Bereich aseptischer Hubventile mit einem einfach dichtenden Ver- schtußteit ist eine sog. Schließglied-Einheit bekannt (EP 0 508 658 B1), bei der ein Verschlußteil mit einem gehäuseseitigen Anschlußfiansch, durch den die das Schließglied antreibende Ventilstange hindurchgeführt ist, über eine Membran verbunden ist. Das Verschlußteil, die Membran und der Anschlußflansch bilden eine einstückige Einheit, wobei das Material, aus dem diese Einheit hergestellt ist, selbstdichtende Eigenschaften besitzt.

Ausgehend von den vorstehend genannten Nachteilen des Standes der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Schließglied-Einheit für ein aseptisches Doppelsitzventil zu schaffen, die einfach in ihrem Aufbau ist, ohne Dichtungen auskommt, eine strömungsgünstige Ausgestaltung des Lecka- gehohlraumes besitzt und die keine kritischen Bereiche im Leckagehohiraum, im produktbeaufschlagten Ventilgehause und an den Stangendurchführungen im Ventilgehäuse aufweist.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelost. Vorteilhafte Ausgestaltungen des vorgeschlagenen Doppelsitzventils sind Gegenstand der Unteransprüche.

Da die vorgeschlagene Schließglied-Einheit einerseits als einteilige (im Sinne einer einstückigen) Einheit und andererseits einheitlich aus einem Material aus- geführt ist, das elastische und abdichtende Eigenschaften besitzt, können die Dichtungen im Sitzbereich und im Bereich der Abdichtung des Anschtußftansches mit dem Ventilgehäuse, die grundsätzlich immer unter sanitären Gesichtspunkten problematisch sind, enffallen. Weiterhin enffallen zum einen die nach dem Stand der Technik für derartige Schließglied-Einheiten erforderlichen Verbindungsstel- len zwischen den Verschlußteilen und den an diese angeschlossenen Membrane und zum anderen die Verbindungsstellen an der die Ventilstange überbrückenden Membran im Bereich des Schließgliedes einerseits und des Anschlußflansches andererseits. Die bei einem Doppelsitzventil notwendige relative Beweglichkeit der beiden Schließglieder bzw. der mit diesen verbundenen Verschlußteile zuein-

ander ist durch die die beiden Verschlußteile überbrückende erste Membran in jedem Falle sichergestellt. Dabei kann diese erste Membran aus einer einzigen Balgfalte oder auch aus mehreren solcher Balgfalten bestehen. Bei der Ausge- staltung der ersten Membran mit einer einzigen Balgfalte wird der Leckagehohl- raum durch diese denkbar einfache membranseitige Begrenzung geometrisch äußerst einfach und damit besonders strömungsgünstig ausgebildet. Ein Festset- zen von Partikeln aus dem den Leckagehohiraum beaufschlagenden Fluid ist da- durch nahezu unmöglich.

Als Material kommt vorzugsweise Polytetrafluorethylen (PTFE, beispielsweise Teflon) in Frage, da es als positive Eigenschaften hohe Elastizität, chemische Widerstandsfähigkeit und eine lange Lebensdauer, allerdings unter tnkaufnahme einer relativ großen plastischen Duktilität (starke Neigung zum FließenU bzw.

"Kriechen"), aufweist. Zur Einleitung der Stell-und Führungskräfte ist in den bei- den Verschlußteilen jeweils ein Befestigungseinsatz form-und/oder kraftschlüssig eingebettet.

Die Herstellung der Schliel3glied-Einheit gestaltet sich insofern relativ einfach und damit kostengünstig, da deren Rohling ganzheitlich zusammen mit den eingebet- teten Befestigungseinsätzen in einer Form ausgeformt werden kann. An- schließend wird durch spanende Bearbeitung aus dem Rohling die endgültige Form hergestellt. Dabei sind die beiden Verschlußteile in einem minimalen Ab- stand zueinander positioniert, der durch die geblockte Lage der Befestigungsein- sätze zueinander determiniert ist, und in dieser Lage erfolgt die spangebende Formgebung der Schließglied-Einheit bis zu ihrer endgültigen Ausführung.

Damit die Probleme, die im Zusammenhang mit der Kriechneigung des Werk- stoffes Polytetrafluorethylen auftreten, sicher beherrscht werden können, sieht eine Weiterbildung der vorgeschlagenen Schließglied-Einheit vor, daß die erste Membran an ihrem freien Ende in Form eines Anschtußftansches mit einer koni- schen Dichffläche ausgebildet ist, die gegen eine komplementäre Ringsitzfläche des Gehäuses anliegt. Dieser Anschlußflansch erlaubt es, die an sich kritische

Einbettung der Membran im Gehäusebereich in vorteilhafter Weise zu beeinflus- sen.

Eine erste gestalterische Maßnahme mit Blick auf den Anschlußflansch besteht darin, wie dies eine vorteilhafte Ausgestaltung vorsieht, daß die aus der ventil- hubbedingten Verformung des Faltenbalges zwischen Schließglied und An- schlußflansch und/oder dem jeweiligen Druck im Gehäuse resultierenden Kräfte dort im Ventilgehäuse aufgenommen werden, wo sie originär entstehen. Eine bie- gemomenffreie Aufnahme dieser Kräfte wird bei der vorgeschlagenen Lösung da- durch erreicht, daß der Anschlußflansch der Schließglied-Einheit im Bereich sei- ner Verbindung mit der Membran (Balg) ein sich gehäuseseitig mittetbar abstüt- zendes Befestigungsteil aufweist, das die auftretenden Kräfte auf kürzestem We- ge vom Balg bzw. dem Anschlußflansch in das Gehäuse überträgt. Ein Durchlei- ten dieser Kräfte als Querkräfte durch den sich in radialer Richtung nach außen erstreckenden Anschlußflansch zur Einspannstelle, in deren Bereich die konische Dichffläche und ein kritischer Dichtungsspalt vorliegen, wie dies beispielsweise bei dem bekannten Ventil gemäß EP 0 508 658 B1 der Fall ist, wird dadurch ver- mieden. Ein den Dichtungsspalt zwischen Anschlußflansch und Ventilgehause beanspruchendes Biegemoment tritt bei der vorgeschlagenen Lösung praktisch nicht auf. Das vorgeschlagene Befestigungsteil nimmt Axialkräfte auf, die bei- spielsweise durch Streckung des Balges in die Schließstellung des Hubventils oder durch im Innenraum des Gehäuses wirksame Unterdrücke gegenüber der Umgebung des Hubventils hervorgerufen werden.

Eine zweite Maßnahme besteht darin, daß der Anschlußflansch im Bereich seiner konischen Dichtfläche auf eine den festigkeitsbedingten Erfordernissen entspre- chende Mindestwandstärke in Form eines membranförmigen Dichtelements redu- ziert ist. Durch diese Maßnahme wird eine Materialanhäufung des kriechfähigen Balgwerkstoffes im kritischen Abdichtungsbereich vermieden.

Damit im Bereich des membranförmigen Dichtelementes am Anschlußflansch die notwendige Vorspannung und damit der erforderliche Dichtungskontakt mit der

komplementären Ringsitzfläche im Ventilgehäuse erhalten bleibt, ist weiterhin gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform vorgesehen, daß das membranförmi- ge Dichtelement auf seiner der konischen Dichtfläche abgewendeten Seite we- nigsten einen vorgespannten elastischen Druckring aufweist, der die Dichtftäche auf die komplementäre Ringsitzftäche preßt. Der elastische Druckring wirkt prak- tisch wie eine Feder, die die konische Dichffläche, auch im Falle eines Kriechens des Dichtungswerkstoffes an dieser Stelle, nachhaltig unter Vorspannung hä ! t und somit die Aufweitung des Dichtungsspaltes mit den vorstehend beschriebenen Nachteilen zuverlässig verhindert.

Die dem jeweiligen Verschlußteil zugeordnete Stange ist mit letzterem form- und/oder kraftschlüssig verbunden. Zeckmäßigerweise ist in jedem Verschlußteil ein Befestigungseinsatz eingebettet, der sich über eine Befestigungsplatte bis weit in den peripheren Bereich des Verschlußteiles erstreckt und, in radialer Richtung gesehen, im innenseitigen Bereich eine Befestigungsmuffe aufweist, die die Verbindung zur jeweils zugeordneten Stange herstellt. Die beiden insgesamt vorab fertiggestellten Befestigungseinsätze werden vor dem Sintern und der Ausformung des Rohlings der Schließglied-Einheit in dessen Herstellungsform eingebracht.

Dabei hat es sich als zweckmäßig herausgestellt, die Endlage der beiden Ver- schlußteile zueinander in ihrer Offenstellung dadurch zu determinieren, daß der Befestigungseinsatz des aktiven Verschlußteiles an jenem des passiven Ver- schlußteiles zur Anlage kommt. Die vorgenannte Endlage kann aber auch an an- derer Stelle festgelegt werden, beispielsweise im Stellantrieb des Doppelsitzven- tils.

Durch die begrenzte Beweglichkeit der Verschlußteile zueinander und die Mög- lichkeit, jedes Verschlußteil über die ihm zugeordnete Stange, unabhängig vom andern, anzusteuern, ist es auch ohne weiteres möglich, jedes der beiden Ver- schlußteile in eine Teiloffenstellung zu überführen. Dies ist beispielsweise dann erforderlich, wenn die Verschlußteile und ihre zugeordneten Sitzflächen einer

Sitzreinigung unterzogen werden sollen. Eine Sitzreinigung wird derart voilzogen, daß das zur Sitzreinigung anstehende Verschlußteil um einen Teilhub von seiner Sitzfläche entfernt wird, während das andere Verschlußteil auf seiner Sitzfläche verbleibt. Die dem Leckagehohlraum zwischen den beiden Verschtußteiten auf diesem Wege zugeführte Reinigungsflüssigkeit wird über wenigstens einen ver- schließbaren Verbindungsweg zwischen dem Leckagehohlraum und der Umge- bung des Doppelsitzventils abgeführt.

Auch in der Schließstellung des Doppelsitzventils ist eine Reinigung des Lecka- gehohlraums möglich, wenn der Leckagehohiraum über wenigstens zwei steuer- bare Verbindungswege mit der Umgebung des Doppelsitzventils verbunden ist.

Falls die Schließglied-Einheit auch auf der dem Stellantrieb gegenüberliegenden Seite mit einer weiteren Stange versehen ist, die gleichfalls aus dem zugeordne- ten Ventilgehäuse herausgeführt ist, ergibt sich die Möglichkeit, die bislang flie- gend gelagerte Schließglied-Einheit nunmehr beidseitig im Ventilgehäuse zu la- gem und zu führen.

Die vorgenannte zusätzliche Stange kann auch dazu verwendet werden, einen sog. Druckausgleich an der Schließglied-Einheit vorzunehmen. Bekanntlich erge- ben sich aus dem Produktdruck auf die Verschlußteile, sei es Über-oder Unter- druck, Kräfte, die unter bestimmten Bedingungen die Verschlußteile von ihrer zu- geordneten Sitzftäche abheben wolien. Durch Druckausgieichsmaßnahmen, bei- spielsweise durch einen sog. Ausgleichskolben, lassen sich gleichgroße Gegen- kräfte aktivieren, die für ein ausgewogenes Kräftegleichgewicht an den jeweiligen Verschlußteilen sorgen. So la (3t sich im vorliegenden Falle ein Aufdrücken des Doppelsitzventils aufgrund eines Überdruckes im dem kleineren Verschlußteil benachbarten Ventilgehäuse dadurch verhindern, daß die durch dieses Ventile- häuse hindurchgeführte Stange mit einem der Angriffsfläche des Verschtußteits entsprechenden Ausgleichskolben verbunden wird. Dabei ist dieser Ausgleichs- kolben derart unter dem biegeweichen Anschlußflansch anzuordnen, daß die an

letzterem angreìfenden Drücke im Ventilgehäuse und daraus resultierenden Kräfte auf dem Ausgleichskolben abgestützt werden.

Die Schließglied-Einheit vereinfacht sich, wenn die beiden Verschlußteile durch in der Schließglied-Einheit angeordnete elastisch federnde Elemente, beispielswei- se Schrauben-oder Tellerfedern, gegeneinander vorgespannt werden. Dadurch kann die Ventilstange des unabhängig betätigten Verschlußteiles entfallen.

Eine weitere Ausgestaltung der Schließglied-Einheit sieht vor, die Stellantriebe für die einzelnen Verschlußteilbewegungen sowohl für das Öffnen des Doppelsitz- ventils als auch ggf. für die Teilhubbewegungen im Rahmen der Sitzreinigung innerhalb der Schließglied-Einheit auszubilden. Bei diesen Stellantrieben kann es sich beispielsweise um druckmittelbeaufschlagte Antriebe oder um elektromagne- tisch betätigte Antriebe handein.

Die Ausführung der vorgeschlagenen SchlieRglied-Einheit bleibt nicht auf die vor- stehend als Sitzteller ausgebildeten Verschtußteite beschränkt. Die beiden Ver- schlußteile können auch jeweils als vorzugsweise durchmessergleiche Schieber- kolben ausgeführt werden, die in einer im Ventilgehäuse vorgesehenen zylinder- förmigen Sitzbohrung dichtend Aufnahme finden. Durch geeignete Auswulstung im jeweiligen Sitzbereich der Sitzbohrung wird dabei die Abdichtung gegenüber dem zugeordneten Schieberkolben, der ebenfalls ohne separate, diskrete Dich- tung auskommt, da er aus selbstdichtendem Werkstoff ausgeführt ist, verbessert.

Die Verschlußteil-Konfiguration kann auch aus einem Sitzteller und einem Schie- berkolben bestehen. Diese Ausgestaltung und auch jene mit zwei Schieberkolben schaffen die Voraussetzungen für leckagefreies oder wenigstens leckagearmes Schalten.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden nachfolgen beschrieben. Es zeigen

Figur 1 einen Mittelschnitt durch eine erste Ausführungsform der vorgeschla- genen Schließglied-Einheit, wobei sich das unabhängig angetriebene Verschlußteil um einen Teilhub von seiner zugeordneten Sítzfläche entfernt hat und am anderen Verschlußteil, das sich noch in seiner Schließlage befindet, zur Anlage gekommen ist ; Figur 2 ebenfalls im Mittelschnitt einen Teil der Schließglied-Einheit gemäß Figur 1 im Bereich der beiden Verschlußteile, wobei letztere in einer Lage, die sie in ihrem Ausbauzustand zueinander einnehmen, darge- stellt sind ; Figur 3 gleichfalls im Mittelschnitt die vorgeschlagene Schließglied-Einheit in einer zweiten Ausführungsform, bei der beiderseits der beiden Ver- schlußteile Ventilstangen vorgesehen sind, die durch das jeweils zuge- ordnete Ventilgehäuse hindurch-und aus diesem herausgeführt sind und Figur 4 einen Mittelschnitt durch die vorgeschlagene Schließglied-Einheit in einer dritten Ausführungsform mit zwei als Schieberkolben ausgebil- deten Verschlußteilen.

Ein Ventilgehäuse 1 (Figur 1) besteht aus einem lediglich angedeuteten ersten und einem ebenfalls nur angedeuteten zweiten Ventilgehäuseteil 1 a bzw. 1 b. Bei- de Ventilgehäuseteile 1 a, 1 b sind über eine Verbindungsöffnung 1 c miteinander verbunden. Im Bereich der Verbindungsöffnung 1 c ist, angrenzend an das erste Ventilgehäuseteil 1a, an diesem eine erste Sitzfläche 1d und, angrenzend an das zweite Ventilgehäuseteil 1b, eine zweite Sitzfläche 1e ausgebildet. Die Sitzftä- chen 1 d und 1 e haben konusförmige Gestalt, und sie dienen jeweils der Aufnah- me einer komplementär ausgebildeten Ringsitzflächen 2c bzw. 2d an einem er- sten Verschlußteil 2a bzw. zweiten Verschlußteil 2b einer einteiligen Schließglied- Einheit 2.

Die beiden Verschlußteile 2a und 2b sind vorzugsweise aus einem Material aus- geführt, das elastische und abdichtende Eigenschaften besitzt. Hier kommt vor- zugsweise Polytetrafluorethylen (PTFE) in Frage. Im ersten Verschlußteil 2a ist

ein erster Befestigungseinsatz 3 eingebettet, der sich, in radialer Richtung gese- hen, mit einer ersten Befestigungsplatte 3a bis in den Außenbereich des Ver- schlußteils 2a erstreckt und der innenseits in einer ersten Befestigungsmuffe 3b endet. Im zweiten Verschlußteil 2b ist ein zweites Befestigungsteil 4 vorgesehen, in gleicher Weise bestehend aus einer zweiten Befestigungsplatte 4a und einer zweiten Befestigungsmuffe 4b.

Die beiden Verschlußteile 2a und 2b sind über ein membranförmiges Mittelteil 2e, das aus dem gleichen Material wie die Verschlußteile 2a, 2b besteht, stoffschlüs- sig miteinander verbunden. In das erste Befestigungsteil 3 des ersten Verschlu (3- teils 2a ist eine a) s Hohtstange ausgeführte erste Stange 5 über einen Gewinde- zapfen 5a eingeschraubt und mit dem zweiten Befestigungsteil 4 des zweiten Verschlußteiles 2b ist eine in der Hohlstange 5 innenseits geführte zweite Stange 6 über einen Gewindezapfen 6a verbunden. Die Hohistange 5 und die in ihr ge- führte zweite Stange 6 sind über das erste Ventilgehäuseteil 1 a in die Umgebung des Doppelsitzventils geführt.

Diese Durchführung der Hohlstange 5 im Ventilgehäuse 1 a wird von einem Balg 2f überbrückt, der einerseits mit dem ersten Verschtußteil 2a und andererseits mit einem Anschlußflansch 2g verbunden ist. Letzterer besteht unter anderem aus einer Verschlußplatte 2k, die eine im wesentlichen scheibenförmige, in einer Ebe- ne senkrecht zur Längsachse der Schließglied-Einheit 2 orientierte, radial innen- seits vom Balg 2f ausgehende Ausprägung besitzt, und sie erstreckt sich so weit radial nach außen, daß sie in Verbindung mit einer korrespondierenden oberen Gehäuseöffnung 1 g im ersten Ventilgehäuse 1a den Ausbau der Schließglied- Einheit 2 nach oben erlaubt.

Die scheibenförmige Verschlußplatte 2k ist radial außenseits auf eine den festig- keitsbedingten Erfordernissen entsprechende Mindestwandstärke in Form eines membranförmigen Dichtelementes 21 reduziert. Letzteres ist in Form eines in Richtung einer komplementären Ringsitzfläche 1 h im ersten Ventilgehäuse 1 a orientierten Fortsatzes an der Verschlußplatte 2k ausgebildet, und es weist eine

mit der Ringsitzfläche 1 h zusammenwirkende konische Dichtfläche 2m auf. Letz- tere wird über einen vorgespannten elastischen Druckring 8, der auf der der koni- schen Dichtfläche 2m des membranförmigen Dichtelements 21 abgewendeten Seite angeordnet ist, auf die komplementäre Ringsitzfläche 1 h gepreßt. Die Ver- schlußplatte 2k endet außenseits in einem Kragen 2h, der in dem ersten Ventil- gehäuseteil 1 a formschlüssig Aufnahme findet.

Zur Vermeidung eines Biegemomentes, resultierend aus einem Kräftepaar, das beispielsweise durch eine Zugkraft im Balg 2f und durch die entsprechende Re- aktionskraft im Bereich der Verschlußplatte 2k gebildet wird, ist der gesamte An- schlußflansch 2g der Schließglied-Einheit 2 im Bereich seiner Verbindung mit dem Balg 2f mit einem in einem nicht dargestellten Gehäuseoberteil verankerten Befestigungsteil 2i versehen. In der dargestellten Ausführungsform ist das Befe- stigungsteil 2i außenseits mit einem Gewinde, vorzugsweise mit einem Tra- pezgewinde, ausgestattet, über das eine kraft-und formschlüssige Verbindung mit dem Gehäuseoberteil möglich ist. Dadurch können die vom Balg 2f auf die Verschlußplatte 2k ausgeübten Zugkräfte unmittelbar in das Gehäuseoberteil ein- geleitet und dort aufgenommen werden, ohne die Bildung eines einen kritischen Dichtungsspalt S zwischen komplementärer Ringsitzfläche 1 h und dem mem- branförmigen Dichtelement 21 beeinflussenden Biegemomentes. Das Befesti- gungsteil 2i faßt sich selbstverständlich auch über andere kraft-und/oder form- schlüssige Verbindungen unmittelbar oder mittelbar im Gehäuseoberteil veran- kern.

Zur Abführung von Leckagen oder zur Reinigung eines zwischen den Verschluß- teilen 2a, 2b gebildeten Leckagehohiraums 7, jeweils in der Schließstellung des Doppelsitzventils, dient ein im Ventilgehäuse 1 zwischen den Sitzflächen 1d und 1 e ausgebildeter Verbindungsweg 1f. Dieser wird zweckmäßigerweise über einen nicht dargestellten, ansteuerbaren Verschluß, der vorzugsweise bündig mit der inneren Begrenzung des Leckagehohiraums 7 abschließt, verschlossen. Falls der Leckagehohiraum 7 in der Schließstellung des Doppelsitzventils im Durchflul3 ge- reinigt werden soll, ist neben dem Verbindungsweg 1f wenigstens ein weiterer

Verbindungsweg zwischen Leckagehohiraum 7 und Umgebung des Doppelsitz- ventils auszuführen.

Die strichpunktförmig dargestellte Kontur I der beiden Verschtußteite 2a und 2b zeigt letztere in der Offenstellung des Doppelsitzventils.

F ! gur 2 zogt die beiden Verschtußteite 2a und 2b in ihrer weitestgehenden Ent- fernung voneinander, die im Ausbauzustand der Verschlußteile 2a, 2b möglich ist.

Es ist deutlich erkennbar, daß das membranförmige Mittelteil 2e die fur die Schaltfunktion des Doppelsitzventils notwendige begrenzte Relativbewegung der beiden Verschlußteile 2a und 2b zueinander durch seine duktile Formgestaltung erlaubt.

Die zweite Ausführungsform der vorgeschlagenen Schließglied-Einheit 2 (Figur 3) entsteht aus jener gemäß Figur 1 dadurch, daß beispielsweise die zweite Stange 6 durch den zweiten Befestigungseinsatz 4 miels eines verlan- gerten Gewindezapfens 6a* ein Stück hindurchgeschraubt ist und letzterer da- durch mit einer dritten Stange 5* verbunden ist, die über das zweite Ventilgehäu- seteil 1 b in die Umgebung des Doppelsitzventils geführt ist. Diese Stangen- durchführung durch das zweite Ventilgehäuseteil 1 b wird in gleicher Weise, wie dies bei der Stangendurchführung im ersten Ventilgehauseteil 1 a der Fall ist, über eine als Balg ausgebildete dritte Membran 2f* überbrückt. Diese ist einerseits mit dem zweiten Verschlußteil 2b und andererseits mit einem Anschlußflansch 2g* verbunden. Bei dieser Lösung ist die Schließglied-Einheit 2 beiderseits im zuge- ordneten Ventilgehäusatsil 1 a bzw. 1 b gelagert und geführt. Durch Anordnung eines nicht dargestellten Ausgleichkolbens, der mit der Stange 5* verbunden ist und der den Anschlul3flansch 2g* stützt, laf3t sich ein Druckausgleich mit den an der Schtießgtied-Einheit 2 infolge von Produktdrücken angreifenden Kräften durchführen.

In Figur 4 ist die vorgeschlagene Schließglied-Einheit 2 in einer aus zwei Schie- berkolben 2a, 2b bestehenden Verschlul3teil-Konfiguration dargestellt. Zur Ver-

besserung der Abdichtung im jeweiligen Sitzbereich sind gehäuseseitig Auswul- stungen 1d* bzw. 1e* vorgesehen. Ansonsten sind die Verschlußteile 2a, 2b durch ein nicht dargestelltes membranf6rmiges Mittelteil überbrückt, das die be- grenzte relative Beweglichkeit der Verschlußteile 2a, 2b zueinander sichersteHt.

Die Befestigungseinsätze 3,4 sind im dargestellten Ausführungsbeispiel derart im selbstdichtenden Material des zugeordneten Verschtußteits 2a bzw. 2b eingebet- tet, daß sich im jeweiligen Sitzbereich eine Verstärkung des selbstdichtenden Materials in Form einer formschlüssigen Verzahnung mit dem jeweiligen Befesti- gungsteil 3,4 ergibt.

Die endseitige Ausbildung des Anschlußflansches 2g mit einem Kragen 2h in der in den Figuren 1 und 3 dargestellten Form ist eine bevorzugte Ausführungsform, die auch bei extremsten Beanspruchungen ein Herausreißen des membranförmi- gen Dichtelementes 21 aus seiner Einspannstetlung zwischen der Ringsitzftäche 1 h und dem Druckring 8 verhindert.

Eine andere, nicht dargestellte AusTührungsform sieht in diesem Zusammenhang vor, den elastischen Druckring 8 in einer nutförmigen Ausnehmung in einem Stützkörper aufzunehmen, wobei dieser Stützkörper den Druckring 8 bis auf jenen Teil umschließt, welcher mit dem membranförmigen Dichtelement Sl in Kontakt steht. Das Dichtelement 21 endet in dieser Anordnung am äußeren Durchmesser der Ringsitzflache 1 h. Der Stützkörper findet in der oberen Gehauseöffnung 1 g des Gehäuses 1a koaxial zu den Stangen 5,6 unmittelbar Aufnahme, und er stützt sich axial in Richtung des tnnenraumes des Gehäuses 1a über eine Stütz- fläche auf einer an die obère Gehäuseöffnung 1g angrenzenden Anschtagftäche ab. Im gespannten Zustand des Systems erfährt der elastische Druckring 8 somit eine definierte Vorspannung mit metallischem Anschlag des Spannelementes, dem Stützkörper.