Die Erfindung betrifft ein Hubventil nach dem Oberbegriff des ersten Anspruchs und eine Dichtung.

Ein Ventil, unter anderem Hubventil, besitzt ein Schließelement, das mit einem Ventilsitz in dichtenden Kontakt bringbar ist, um in einer Schließstellung eine

Sperrwirkung zu erzielen. Diese wird oft mit Hilfe einer Dichtung unterstützt, die am Schließelement angeordnet ist und in der Schließstellung mit dem Ventilsitz zusammenwirkt.

Gattungsgemäße Hubventile werden vielfach zur Strömungssteuerung von Getränken und Lebensmitteln sowie Produktvorstufen und Produkte der Pharmazie und

Biotechnologie eingesetzt.

Es ist bekannt, solche Dichtungen als Dichtringe auszuführen, deren Querschnitt vom einfachen Rundschnurring abweicht. So finden beispielsweise an trapezoide Formen angelehnte Querschnitte Verwendung oder es werden Querschnitte in Form eines V eingesetzt.

Eine Dichtung mit einem im wesentlichen C-förmigen Querschnitt wird in der DE 10 2010 030 300 A1 vorgestellt. Damit diese Dichtung ihre Funktion erfüllt, ist zusätzlich ein formstabiler Stützring vorgesehen, der wenigstens teilweise in der C-Form aufgenommen ist.

Es war nun Aufgabe der Erfindung, ein Hubventil und eine Dichtung zu schaffen, die kostengünstig sind und die an das Hubventil gestellten hygienischen Anforderungen erfüllen. Diese Aufgabe wird gelöst durch Hubventil mit den Merkmalen des erstens Anspruchs und einer Dichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 10. Die abhängigen Ansprüche geben vorteilhafte Weiterbildungen an.

Das Hubventil besitzt einen ersten Anschluss, einen zweiten Anschluss, einen den ersten Anschluss mit dem zweiten Anschluss verbindenden Durchlass, welcher von einem Ventilsitz umgeben ist, ein Schließelement, welches mit dem Ventilsitz in dichtenden Kontakt bringbar ist, und einen Stellantrieb zum Bewirken des dichtenden Kontakts. Es ist vorgesehen, dass das Schließelement eine Dichtungsanordnung mit einem ersten Teil und einem mit dem ersten Teil lösbar verbundenen zweiten Teil, eine im ersten Teil ausgebildeten ersten Nut, eine zweite Nut und einen Klemmspalt, wobei zweite Nut und Klemmspalt zwischen erstem Teil und zweitem Teil gebildet sind, aufweist. Weiterhin ist vorgesehen, dass eine Dichtung mit einem ersten Schenkel, einem zweiten Schenkel und einem dritten Schenkel in der

Dichtungsanordnung aufgenommen und erste Nut, zweite Nut und Klemmspalt mit möglichst hohem Füllgrad ausgefüllt sind, wobei der erste Schenkel in der ersten Nut, der zweite Schenkel in der zweiten Nut und der dritte Schenkel in dem Klemmspalt aufgenommen ist. Die Vorteile dieses Hubventils sind insbesondere zu sehen in einer einfachen Geometrie der Dichtungsanordnung, die mit wenigen

Bearbeitungsschritten, beispielsweise Drehen, kostengünstig herstellbar ist, und sehr guten hygienischen Eigenschaften des Hubventils, die aufgrund des hohen Füllgrad und der hoher Abdichtung im Klemmspalt erreicht werden. Da die Dichtung aus dem Schließelement austritt und den Kontakt zum Ventilsitz herstellt, ist eine sehr gute Dichtwirkung des Hubventils gegeben.

Die hygienischen Eigenschaften werden gegenüber dem Stand der Technik durch die Stützung verbessert, die eine Wirkung der Anordnung der Nuten und des

Klemmspaltes ist, da sie eine Verpressung der Dichtung in die Nut hinein verhindert.

Stützung und Verformung der Dichtung und damit einhergehend die hygienische Eigenschaft werden verbessert, wenn der Füllgrad von erster Nut, zweiter Nut und Klemmspalt mehr als 95% beträgt.

Eine weitere Verbesserung wird durch einen Füllgrad von erster Nut, zweiter Nut und Klemmspalt von mehr als 98% erreicht.

Der Kraftfluss innerhalb der Dichtung mit nachfolgender Verformung wird verbessert und dadurch eine bessere Dichtwirkung erzielt, indem erste Nut und zweite Nut in einem Winkel von 90° zu einander stehen.

Eine andere Verbesserung der vorgenannten Vorteile wird erreicht, wenn der Klemmspalt in einem Winkel von 135° zur zweiten Nut steht. Eine kostengünstige, leicht zu fertigende und betriebssichere Verbindung von erstem und zweitem Teil ist in einer Weiterbildung geschaffen, indem zum lösbaren

Verbinden von erstem Teil und zweitem Teil das erste Teil einen an ein Ende eines Dehnabschnittes anschließenden Gewindeabschnitt aufweist, welcher in einer am zweiten Teil angeordneten Bohrung aufgenommen ist.

Die Betriebssicherheit der vorgenannten Verbindung wird nochmals erhöht, indem das Schließelement einen Kraftfluss in einem Schließzustand des Ventils an

Gewindeabschnitt und Bohrung vorbeiführend ausgeführt ist.

Diese Weiterbildung wird nochmals verbessert, indem eine innere Weite des

Ventilsitzes mindestens so groß wie eine äußere Weite des ersten Teiles ist.

Hierdurch wird ein Einwirken der Schließkraft auf die Schraubverbindung verhindert.

Gemäß einer anderen Weiterbildung wird vorgeschlagen, dass im Durchlass ein Vorsprung vorgesehen ist, der eine Engstelle mit einer inneren Weite schafft, die kleiner ist als eine äußere Weite des ersten Teils. Dies verhindert einen Durchtritt des ersten Teils durch den Durchlass.

Vorgeschlagen wird eine Dichtung für ein Hubventil der vorbeschriebenen Art, welche einen Ring umfasst, welcher einen Querschnitt mit einem Kern, einem ersten

Schenkel, einem zweiten Schenkel und einem dritten Schenkel aufweist, wobei die Schenkel von dem Kern abzweigen und der erste Schenkel zu einer Mitte des Ringes weist, mit dem zweiten Schenkel ein Paar bildet und der dritte Schenkel an einer dem Paar gegenüberliegenden Seite des Kernes angeordnet ist, wobei der dritte Schenkel eine geringere Stärke als der erste und der zweite Schenkel besitzt. Diese Dichtung schafft eine hohe Dichtwirkung und sehr gute Beständigkeit gegen Verkeimung. Sie ist kostengünstig herstellbar und einfach montierbar.

Eine sehr gute Füllung der Dichtungsanordnung mit Verbesserung der Dichtwirkung der Beständigkeit gegen Verkeimung wird erreicht, indem in einer Weitebildung wenigstens einer von erstem und zweitem Schenkel eine Verjüngung aufweist, mit der eine Weite des Schenkels vom Kern zum freien Ende hin abnimmt.

Die Vorteile werden in einer anderen Weiterbildung vertieft, indem erster Schenkel und zweiter Schenkel in einem Winkel von 90° zu einander stehen. Eine weitere Vertiefung der Vorteile schafft eine Weiterbildung, gemäß der der dritte Schenkel in einem Winkel von 135° zum zweiten Schenkel steht. Eine andere Weiterbildung sieht vor, dass der erste Schenkel im Wesentlichen in einer Ebene liegt, die durch den Kern aufgespannt wird. Dies vereinfacht die

Herstellung, verbessert die Montagefreundlichkeit und den Kraftfluss im

Schließzustand des Ventils.

Anhand eines Ausführungsbeispiels und seiner Weiterbildungen soll die Erfindung näher erläutert und die Darstellung der Wirkungen und Vorteile vertieft werden.

Es zeigen:

Fig- 1 : Teilschnitt durch ein schematisch dargestelltes Hubventil;

Fig. 2: Schnitt zeigend einen Teil des Ventiltellers, des Ventilsitzes und die

Dichtungsanordnung;

Fig. 3: Schnitt durch die Dichtung

Fig. 4: Schnitt zeigend den Bereich mit Ventilteller und Ventilsitz in einer

Weiterbildung. In Fig. 1 ist ein Ventil 1 schematisch und in teilweisem Schnitt dargestellt. Das Ventil 1 besitzt ein Ventilgehäuse 2, an welchem ein erster Anschluss 3 und ein zweiter Anschluss 4 vorgesehen sind. Im Ventilgehäuse 2 ist ein Durchlass 5 angeordnet, welcher eine Fluidverbindung zwischen erstem Anschluss 3 und zweitem Anschluss 4 herstellt. Der Durchlass 5 wird von einem Ventilsitz 6 begrenzt. Innerhalb der Ventilgehäuses 2 ist ein Schließelement 7 entlang einer Hubachse H beweglich angeordnet. Dieses Schließelement 7 ist in einen dichtenden Kontakt mit dem

Ventilsitz 6 bringbar, um eine Schließstellung des Ventils 1 zu erzeugen, in welcher die Fluidverbindung zwischen erstem Anschluss 3 und zweitem Anschluss 4 durch die gemeinsame Wirkung von Ventilsitz 6 und Schließelement 7 unterbunden ist.

Ein Stellantrieb 8 ist vorgesehen, mit dem die Bewegung des Schließelements 7 bewirkbar ist. Eine Antriebsstange 9 verbindet den Stellantrieb 8 mit dem

Schließelement 7. Der Stellantrieb 8 kann pneumatisch ausgeführt sein und einen Kolben 10 umfassen, der mit Hilfe eines Druckmittels gegen die Kraft einer Feder 11 verschoben wird und so einen Hub erzeugt, der mittels der Antriebsstange 9 auf das Schließelement 7 übertragen wird. Es kann eine Ventilsteuereinrichtung 12 vorgesehen sein, die den Stellantrieb 8 ansteuert, beispielsweise indem sie den Zufluss des Druckmittels in den Stellantrieb 8 zum Verstellen des Kolbens 10 stellt. Die Ventilsteuereinrichtung 12 kann dazu eingerichtet sein, mit einer Anlagensteuerung direkt oder mittelbar

zusammenzuwirken, bspw. durch Rückmelden des Ventilzustandes sowie Empfangen und Umsetzen von Schaltbefehlen.

Am Schließelement 7 ist eine Dichtung 13 vorgesehen, die in der Schließstellung des Ventils 1 in dichtendem Kontakt mit dem Ventilsitz 6 steht.

In Fig. 2 ist eine am Schließelement 7 vorgesehene Dichtungsanordnung im Schnitt gezeigt, in welcher die Dichtung 13 aufgenommen ist. Die Dichtungsanordnung umfasst ein erstes Teil 14 und ein zweites Teil 15, die lösbar miteinander verbunden sind, beispielsweise durch Gewinde an beiden Teilen 14 und 15, die miteinander in Eingriff gebracht sind.

Das Schließelement 7 kann gegenüber einem Innenraum des Ventils 1 durch erstes Teil 14, zweites Teil 15 und Dichtung 13 vollständig begrenzt sein.

Im ersten Teil 14 ist eine erste Nut 16 ausgeformt, die zur einfachen Herstellung und Gewinnung von Kostenvorteilen im Wesentlichen senkrecht zur Hubachse H orientiert ist. Die Nut 16 kann einen rechteckigen Querschnitt besitzen.

Erstes Teil 14 und zweites Teil 15 sind so ausgeformt, dass im zusammengebauten Zustand zwischen ihnen eine zweite Nut 17 ausgeformt ist, die im Wesentlichen zylindrisch um die Hubachse H gestaltet ist und einen rechteckigen Querschnitt besitzen kann.

Erste Nut 16 und zweite Nut 17 stehen in einem Winkel W1 zueinander, der fertigungstechnisch vorteilhaft etwa 90 Winkelgrade betragen kann. Beide Nuten 16 und 17 sind miteinander verbunden. Von der Verbindungsstelle zweigt ein

Klemmspalt 18 ab, der zwischen erstem Teil 14 und zweitem Teil 15 ausgebildet ist. Der Klemmspalt 18 steht in einem Winkel W2 zur zweiten Nut 17, welcher

vorzugsweise etwa 135 Winkelgrade betragen kann. Zwischen erster und zweiter Nut 16 und 17 ist am Schließelement 7, beispielsweise am ersten Teil 14 und einstückig mit diesem, ein Stützkörper 19 ausgeformt, der im Wesentlichen zusammen mit dem Klemmspalt 18 auf einer Linie liegt, die

vorzugsweise senkrecht auf dem Ventilsitz 6 steht. Der Stützkörper 19 verbessert den Kraftfluss innerhalb der Dichtung 13 bei Belastung in der Schließstellung des Ventils 1 , wenn sich die Dichtung 13 in Kontakt mit dem Ventilsitz 6 befindet.

Insbesondere verhindert der Stützkörper 19, dass die Dichtung 13 vollständig in den Klemmspalt 18 hineingedrückt wird und es zu Eintrag von Fluid in den Klemmspalt 18 kommt. Außerdem sorgt der Stützkörper 19 für eine genaue Ausrichtung der Dichtung 13 in der Dichtungsanordnung.

Die Dichtung 13 ist in erster Nut 16, zweiter Nut 17 und dem Klemmspalt 18

aufgenommen und füllt diese vorzugsweise so vollständig wie technisch machbar aus. Es wird ein Füllgrad angestrebt, der näher an 100% als an 95% liegt. Dies macht die Dichtungsanordnung besonders hygienisch, da keine Verunreinigungen

aufgenommen werden können. Die Dichtung 13 ragt aus dem Klemmspalt 18 in Richtung des Ventilsitzes 6 heraus. In Fig. 3 ist ein Querschnitt durch die Dichtung 13 gezeigt.

Die Dichtung 13 weist einen Kern 20 auf, der ringförmig um eine Mittelachse verläuft, welche im eingebauten Zustand weitgehend mit der Hubachse H zusammenfällt. Von diesem Kern 20 zweigen im Querschnitt betrachtet ein erster Schenkel 21 , ein zweiter Schenkel 22 und ein dritter Schenkel 23 ab.

Der erste Schenkel 21 liegt im Wesentlichen in einer Ebene, die durch den Kern 20 aufgespannt wird und ragt in Richtung Zentrum des Kernes 20. Dieser Schenkel wird in der Dichtungsanordnung von der ersten Nut 16 aufgenommen und füllt diese weitgehend aus.

Der zweite Schenkel 22 bildet etwa einen rechten Winkel mit dem ersten Schenkel 21 und wird von der zweiten Nut 17 aufgenommen, wenn die Dichtung 13 in die

Dichtungsanordnung eingebaut wird. Der zweite Schenkel 22 füllt dann die zweite Nut 17 weitgehend aus. Erster Schenkel 21 und zweiter Schenkel 22 bilden aufgrund des Zwischenwinkels ein Paar. Auf der diesem Paar gegenüberliegenden Seite des Kerns 20 ist der dritte Schenkel 23 angeordnet, der im Klemmspalt 18 aufnehmbar ist.

Der erste Schenkel 21 kann in einer vorteilhaften Weiterbildung eine erste Verjüngung 24 aufweisen, mit der eine erste Weite S1 vom Kern 20 zum freien Ende ersten Schenkels 21 hin abnimmt. Im Maximum ist die erste Weite S1 größer als der freie Durchmesser des ersten Spalts 16. Der zweite Schenkel 22 kann eine zweite

Verjüngung 25 aufweisen, mit der eine zweite Weite S2 zum freien hin abnimmt. Die Weite S2 des zweiten Schenkels ist etwas größer bemessen als die Weite der zweiten Nut 17. Durch diese Maßnahmen lässt sich eine sehr hohe Füllung der Nuten 16 und 17 erreichen.

Die Weite S3 des dritten Schenkel 23 ist kleiner als jede der Weiten S1 und S2 von erstem und zweitem Schenkel 21 und 22. Die Weite S3 ist größer als die Weite des Klemmspaltes 18. Mit diesen Maßvorgaben wird erreicht, dass ein sicherer Kontakt zwischen drittem Schenkel 23 und Wandung des Klemmspaltes 18 zu jedem

Betriebszustand des Ventils 1 gegeben ist, wodurch Ablagerung von Fluid in diesem Bereich verhindert wird.

Der dritte Schenkel 23 weist an seiner Oberfläche, die mit dem Ventilsitz 6 in

Berührung kommt, eine Rundung 26 auf. Hierdurch wird eine möglichst linienartige Dichtwirkung der Dichtung 13 erzielt.

Einen Schnitt durch den Bereich mit Ventilteller und Ventilsitz in einer Weiterbildung zeigt Fig. 4.

Das zweite Teil 15‘ weist auf einer dem ersten Teil 14‘ abgewandten Seite einen Abschnitt 27 auf, in welchem ein Hohlraum 28 ausgebildet ist. In diesem Hohlraum 28 ist ein Dehnabschnitt 29 des ersten Teils 14‘ aufgenommen. An den elastisch dehnbar ausgeführten Dehnabschnitt schließt auf einer dem Ventilsitz abgewandten Seite ein Gewindeabschnitt 30 an, welcher mit einer mit einem Gewinde versehenen Bohrung 31 in Eingriff steht. Durch diesen Eingriff ist eine Schraubverbindung von erstem Teil 14’und zweitem Teil 15‘ hergestellt. Der Dehnabschnitt 29 wirkt wie eine Dehnschraube in dieser Schraubverbindung. Hierdurch ist eine sichere

Verschraubung von erstem Teil 14‘ und zweitem Teil 15‘ miteinander gegeben, die den Verzicht auf Mittel gegen Verdrehen der Teile gegeneinander erlaubt, einfach zu montieren und sicher gegen selbsttätiges Lösen während der Ventilbenutzung ist.

Eine weitere Entlastung der Schraubverbindung und damit eine Vertiefung des vorgenannten Vorteils wird erreicht, indem das Schließelement einen Fluss der Schließkraft im Schließzustand des Ventils an der Schraubverbindung vorbeiführend ausgeführt ist.

In einer günstigen Ausführungsform ist dies erreicht, indem eine innere Weite D1 des Ventilsitzes 6 mindestens so groß wie eine äußere Weite D2 des ersten Teiles 14‘ ist. Hierdurch sitzt nur die Dichtung 13, maximal zusammen mit dem zweiten Teil 15‘, auf dem Ventilsitz 6 auf, während das erste Teil 14‘ gar nicht aufsitzen kann. Die durch den Stellantrieb 8 eingeleitete Schließkraft wirkt am Schließelement nur auf das zweite Teil 15‘ und die Dichtung 13 unter Umgehung der Bohrung 31 sowie des zweiten Teils 14‘ mit Dehnabschnitt 29 und Gewindeabschnitt 30. Somit wird die Verbindung von erstem und zweitem Teil 14‘ und 15‘ nicht durch die Schließkraft belastet.

Diese Ausführung kann vorteilhaft mit einem Vorsprung 32 kombiniert sein, der im im Durchlass 5‘ ausgebildet ist. Dieser Vorsprung 32 bewirkt eine Engstelle mit einer inneren Weite D3, die kleiner ist als eine äußere Weite D2 des ersten Teils 14‘. Dies verhindert, dass das erste Teil 14‘ den Durchlass 5‘ durchsetzen kann, beispielsweise falls die Verbindung von erstem und zweitem Teil 14‘ und 15‘ versagen sollte. Der Vorsprung 32 erstreckt sich nur über einen Teil des Umfangs des Durchlasses 5‘. Über den Umfang können mehrere Vorsprünge angeordnet sein. Vorteilhaft ist wenigstens ein Ablauf 33 vorgesehen, der mit einer Wand des Durchlasses 5‘ fluchtet. Der Ablauf 33 besitzt eine Gestalt, die ein rückstandsfreies Leerlaufen des Ventils sicherstellt.

Für eine sichere Schraubverbindung, insbesondere mit einem Dehnabschnitt 29, ist es vorteilhaft, wenn Kontaktflächen an erstem und zweiten Teil 14‘ und 15‘ geschaffen sind, mit denen sich die Teile 14‘ und 15‘ aneinander abstützen und gegeneinander verspannt sind. Besonders vorteilhaft ist es, am ersten Teil 14‘ einen Absatz 34 zu schaffen, der an einer dem zweiten Teil 15‘ zugewandten Seite des ersten Teils 14‘ umlaufend angeordnet ist. Der Kontakt der Teile 14‘ und 15‘ ist auf eine ringförmige Fläche beschränkt. Dies vereinfacht die Fertigung, da ein solcher Absatz einfach und gleichzeitig mit hoher Genauigkeit herstellbar ist. Der Absatz 34 bewirkt eine genaue Formgebung der zweiten Nut 17 und des Klemmspalts 18, was in einer genauen Fassung und Verformung der Dichtung 13 resultiert.

Bezugszeichenliste

1 Ventil

2 Ventilgehäuse

3 erster Anschluss

4 zweiter Anschluss

5, 5' Durchlass

6 Ventilsitz

7 Schließelement

8 Stellantrieb

9 Antriebsstange

10 Kolben

1 1 Feder

12 Ventilsteuereinrichtung

13 Dichtung

14, 14' erstes Teil

15, 15' zweites Teil

16 erste Nut

17 zweite Nut

18 Klemmspalt

19 Stützkörper

20 Kern

21 erster Schenkel

22 zweiter Schenkel

23 dritter Schenkel

24 erste Verjüngung

25 zweite Verjüngung

26 Rundung

27 Abschnitt

28 Hohlraum

29 Dehnabschnitt

30 Gewindeabschnitt

31 Bohrung 32 Vorsprung

33 Ablauf

34 Absatz H Hubachse

W1 erster Winkel

W2 zweiter Winkel

51 erste Stärke

52 zweite Stärke

S3 dritte Stärke

D1 innere Weite des Ventilsitzes

D2 äu ßere Weite des T eils 14

D3 Weite der Engstelle