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Die
Erfindung betrifft einen Ventilverteiler zur Verwendung in einem
Desinfektions- und Reinigungssystem für Anlagen zum Abfüllen und
Verpacken von Lebensmitteln sowie ein entsprechendes Desinfektions-
und Reinigungssystem.
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In
Verpackungs- und Abfüllanlagen
für Lebensmittel,
beispielsweise Getränkeabfüllanlagen, sind
Desinfektions- und Reinigungssysteme integriert. Diese dienen zum
einen dazu, in festgelegten Intervallen die Abfüllanlage selber zu reinigen
und zu desinfizieren, und zum anderen auch dazu, die Behältnisse,
in welche die Lebensmittel abgefüllt
werden, beispielsweise Flaschen und Verschlüsse, zu desinfizieren. Dies
ist insbesondere bei der kaltaseptischen Abfüllung wichtig, bei welcher
die abzufüllenden
Produkte nicht oder nur im geringem Maße erhitzt werden.
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Derartige
Desinfektions- und Reinigungssysteme müssen verschiedene Medien zur
Desinfektion und/oder Reinigung der einzelnen Komponenten bereitstellen
können,
beispielsweise einerseits Reinigungsmedien, andererseits Desinfektionsmedien. Darüber hinaus
muss möglicherweise
die gesamte Anlage noch bedampfbar sein, um z. B. die Reinigungs- und Desinfektionsanlage
selber sterilisieren zu können.
Für die
Dosierung und Zumischung der einzelnen Komponenten, beispielsweise
Wasser, Luft, verschiedene Chemikalien und Dampf in das System sind
mehrere Ventile und Einspeisestellen für die verschiedenen Medien
in eine zentrale Zuführleitung
des Desinfektions- und Reinigungssystems erforderlich. Dies führt zum
einen zu einem komplizierten Anlagenaufbau, welcher viel Platz beansprucht und
aufwendig zu montieren ist. Zum anderen ist es so, dass derartige
Desinfektions- und Reinigungssysteme in der Regel aseptisch ausgeführt werden müssen, was
bei komplexen Anlageaufbauten nur schwer zu erfüllen ist.
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Es
ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Desinfektions- und Reinigungssystem
für die
Verpackung und Abfüllung
von Lebensmitteln derart zu verbessern, dass es im Aufbau vereinfacht
wird und darüber hinaus
verbesserte Hygieneeigenschaften aufweist.
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Diese
Aufgabe wird durch einen Ventilverteiler mit den im Anspruch 1 angegebenen
Merkmalen sowie durch ein Desinfektions- und Reinigungssystem für Abfüllanlagen
mit den im Anspruch 16 angegebenen Merkmalen gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen
ergeben sich aus den Unteransprüchen,
der nachfolgenden Beschreibung und den beigefügten Figuren.
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Der
Grundgedanke der Erfindung liegt darin, bislang als separate Bauteile
ausgebildete Anlagenteile eines Desinfektions- und Reinigungssystems
in ein integrales Bauteil zu integrieren, wodurch der Raumbedarf
der Anlage verringert und der Montageaufwand reduziert wird. Darüber hinaus
werden Strömungswege
und Einspeisestellen zum einen in ihrer Länge verkürzt und zum anderen geometrisch so
optimiert, dass sie bessere Hygieneeigenschaften aufweisen bzw.
besser zu reinigen sind.
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Bei
diesem neuen zentralen Bauteil für
ein Desinfektions- und Reinigungssystem für Abfüllanlagen handelt es sich um
einen Ventilverteiler, welcher als integrales Bauteil gestaltet
ist. In diesen Ventilverteiler sind mehrere wesentliche Elemente
des Desinfektions- und Reinigungssystems integriert. Das integrale
Bauteil ist bevorzugt einstückig
ausgebildet, sodass die Zahl der Naht- und Fügestellen im System, welche
im Hinblick auf die Hygieneeigenschaften problematisch sind, reduziert werden.
Das integrale Bauteil weist erfindungsgemäß einen Haupt-Fluideingang für ein Trägerfluid,
beispielsweise Wasser, auf. Diesem Trägerfluid werden in dem Desinfektions- und
Reinigungssystem verschiedene Chemikalien als Desinfektions- und
Reinigungsmittel und ggf. Luft und/oder Dampf zugemischt. Erfindungsgemäß ist ferner
in dem integralen Bauteil zumindest ein Fluidausgang vorgesehen,
welcher über
einen internen Kanal im Inneren des Bauteils mit dem Haupt-Fluideingang verbunden
ist. Dieser ermöglicht
es, dass das Trägerfluid
von dem Haupt-Fluideingang zu dem Fluidausgang strömen kann.
An den Fluidausgang schließt
sich dann die weitere Verteilung für die Desinfektions- und Reinigungsmedien
an, beispielsweise eine zentrale Zuführleitung, welche zu den zu
reinigenden bzw. zu desinfizierenden Bereichen einer Abfüllanlage
führt.
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Ferner
ist in das integrale Bauteil zumindest ein Zusatz-Fluideingang integriert.
Dieser dient dazu, dem Trägerfluid
Zusätze
wie Desinfektions- oder
Reinigungschemikalien zuzuführen
bzw. zuzumischen. Dazu ist der Zusatz-Fluideingang im Inneren des
integralen Bauteils mit dem Kanal zwischen dem Haupt-Fluideingang
und dem Fluidausgang verbunden. Das heißt, die Verbindung des Zusatz-Fluideingangs
mit dem Kanal liegt stromaufwärts
des Fluidausgangs, sodass aus dem Fluidausgang das Trägerfluid
mit einem zugemischten Zusatz, welcher über den Zusatz-Fluideingang zugeführt wurde,
austreten kann.
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Ferner
ist in das integrale Bauteil auch zumindest ein Ventil integriert,
welches im Strömungsweg
stromaufwärts
des Fluidausgangs angeordnet ist. Dabei kann es sich zum einen um
ein Ventil handeln, welches in dem Hauptströmungsweg zwischen Haupt-Fluideingang
und Fluidausgang gelegen ist und die Strömung zwischen Haupt-Fluideingang
und Fluidausgang beeinflusst. Zum anderen kann es sich auch um ein
Ventil handeln, welches in der Verbindung zwischen Zusatz-Fluideingang
und dem Kanal zwischen Haupt-Fluideingang und Fluidausgang gelegen
ist und beispielsweise dazu dient, den Zusatz-Fluideingang abzusperren.
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Durch
die Integration zumindest einer Einspeisestelle, nämlich der
Verbindung von Zusatz-Fluideingang und dem Strömungskanal zwischen Haupt-Fluideingang
und Fluidausgang, sowie mindestens eines Ventils wird die Anzahl
der Einzelbauteile des Desinfektions- und Reinigungssystems reduziert.
Dadurch wird die Montage vereinfacht. Darüber hinaus wird die Zahl von
Schnittstellen und Nähten
im System reduziert, wodurch die hygienischen Eigenschaften verbessert
werden, da Bereiche, in welchem sich potentiell Verunreinigungen
anlagern könnten,
minimiert bzw. beseitigt werden. Es ist bevorzugt, weitere Elemente,
insbesondere weitere Ventile und Strömungswege in das integrale
Bauteil zu integrieren, sodass vorzugsweise ein Zentralbauteil in
Form des Ventilverteilers für
das Desinfektions- und Reinigungssystem bereit gestellt wird, in
welches alle wesentlichen strömungstechnischen
Komponenten integriert sind.
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Vorzugsweise
ist das integrale Bauteil als massiver Block ausgebildet. In diesen
Block sind die erforderlichen Elemente, beispielsweise Ventilsitze und
Kanäle
sowie die Anschlussöffnungen
eingearbeitet, beispielsweise spanend eingearbeitet. Alternativ
kann der Block auch als Gussteil ausgebildet sein. Der Block ist
besonders bevorzugt einstückig ausgebildet,
d. h. im Bereich der in dem Block ausgebildeten Strömungswege
bzw. Kanäle
befinden sich keinerlei Naht- oder Schnittstellen, sodass hier sehr gute
hygienische Eigenschaften erzielt werden können.
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Vorzugsweise
ist mindestens ein Zusatz-Fluideingang und weiter bevorzugt sind
mehrere Zusatz-Fluideingänge
zur Zufuhr von Chemikalien zu dem Trägerfluid vorgesehen. Hierbei
kann es sich um Reinigungs- bzw. Desinfektionschemikalien handeln. Vorzugsweise
ist einem oder jedem der Zusatz-Fluideingänge jeweils ein Ventil zugeordnet,
welches in ei nem Strömungsweg
zwischen dem Zusatz-Fluideingang und dem zentralen Kanal zwischen Haupt-Fluideingang
und Fluidausgang im Inneren des integralen Bauteils angeordnet ist.
Auf diese Weise können
die Zusatz-Fluideingänge
abgesperrt werden oder auch eine Dosierung des zugeführten Zusatzes
vorgenommen werden. Bevorzugt wird die Dosierung jedoch über extern
angeordnete Dosierpumpen realisiert.
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Weiter
bevorzugt ist zumindest ein Zusatz-Fluideingang zur Zufuhr von Luft
zu dem Trägerfluid
vorgesehen. Luft bzw. Druckluft kann beispielsweise zum Aufschäumen von
Reinigungsmitteln verwendet werden. Die Luft wird auf diese Weise
so ebenfalls dem Strömungsweg
zwischen Haupt-Fluideingang und Fluidausgang zugeführt. Dabei
kann der Lufteingang entweder direkt in dem Kanal, welcher den Haupt-Fluideingang und
der Fluidausgang verbindet, gelegen sein oder aber auch in einen
Strömungsweg
zwischen einem weiteren Zusatz-Fluideingang
und dem genannten Kanal zwischen Haupt-Fluideingang und Fluidausgang
münden.
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Gemäß einer
weiteren bevorzugten Ausführungsform
ist ein Zusatz-Fluideingang
in dem integralen Bauteil für
die Zufuhr von Dampf vorgesehen, wobei dieser Zusatz-Fluideingang
vorzugsweise derart angeordnet und mit den Kanälen im Inneren des Bauteils
verbunden ist, dass alle Kanäle
bzw. Strömungswege
im Inneren des Bauteils mit Dampf beaufschlagbar sind. Auf diese
Weise lässt
sich das integrale Bauteil in seinem Inneren vollständig durch Dampf
sterilisieren. Ferner ist es auch möglich, Dampf aus dem integralen
Bauteil über
den Fluidausgang in sich anschließende Leitungen zu leiten.
Bevorzugt ist auch in dem Zusatz-Fluideingang für den Dampf ein Ventil zum
Absperren dieses Einganges vorgesehen.
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Gemäß einer
besonderen Ausführungsform der
Erfindung sind der Haupt-Fluideingang und der Fluidausgang über zwei
strömungstech nisch
parallel angeordnete Kanäle
verbunden, wobei zumindest in einem dieser Kanäle ein Ventil angeordnet ist.
Das bedeutet, der Kanal bzw. Strömungsweg
im Inneren des Bauteils, welcher den Haupt-Fluideingang und den Fluidausgang verbindet,
ist zumindest in einem Abschnitt derart verzweigt, dass dort zwei
parallele Strömungswege
gebildet werden, wobei zumindest in einem dieser Strömungswege
ein Ventil angeordnet ist. Es können
jedoch auch in beiden Strömungswegen
Ventile angeordnet sein. Über
das Ventil ist der Strömungsweg,
in welchem das Ventil angeordnet ist, absperrbar. Auf diese Weise
ist es möglich
die Strömung
entweder durch beide parallele Kanäle zu leiten oder je nach Anordnung
und Schaltung der Ventile die Strömung zwischen beiden Kanälen umzuschalten
bzw. nur durch einen Kanal zu leiten.
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Bevorzugt
weisen die beiden parallel angeordneten Kanäle unterschiedlich große Querschnitte auf.
Auf diese Weise lässt
sich sehr einfach die Fluidmenge des Trägerfluids, welches aus dem
Fluidausgang austritt, steuern, da, je nachdem ob ein größerer oder
kleinerer paralleler Kanal oder beide zugeschaltet werden, der Fluiddurchsatz
durch das integrale Bauteil verändert
werden kann. Dabei können einfache
Absperrventile eingesetzt werden, es sind keine Regel- bzw. Proportionalventile
erforderlich.
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Besonders
bevorzugt ist zumindest eines, vorzugsweise sind alle der in dem
Bauteil vorgesehenen Ventile als Absperrventile ausgebildet. Dies
betrifft zum einen mögliche
Ventile, welche in dem Hauptströmungsweg
zwischen Haupt-Fluideingang und Fluidausgang angeordnet sind, und
zum anderen auch die Ventile, welche den Zusatz-Fluideingängen zugeordnet
sind. Wie oben beschrieben erfolgt die Dosierung von Chemikalien
und Additiven, welche in dem Ventilverteiler in den Hauptströmungsweg,
durch welchen das Trägerfluid
strömt,
eingespeist werden, bevorzugt durch extern angeordnete Regelinstrumente,
beispiels weise Dosierpumpen, sodass in dem Ventilverteiler lediglich
Absperrventile angeordnet werden müssen.
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Weiter
bevorzugt ist zumindest eines, vorzugsweise sind alle der in dem
Bauteil vorgesehene Ventile als Membranventile ausgebildet. Derartige Membranventile
weisen insbesondere gute hygienische Eigenschaften auf.
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Zumindest
eines, vorzugsweise alle der Membranventile sind zweckmäßigerweise
derart ausgebildet, dass der Ventilsitz in der Oberfläche des integralen
Bauteils ausgeformt ist und die Membran mit der Betätigungseinrichtung
des Ventils von außen an
das Bauteil angesetzt ist. Das heißt in dem integralen Bauteil
sind die Anschlusskanäle
und der Ventilsitz ausgebildet, das Ventilelement selber, nämlich die
Membran und die Betätigungselemente
werden von außen
an das integrale Bauteil angesetzt, insbesondere angeflanscht. Auf
diese Weise sind diese Bauteile gut zugänglich und können zu
Wartungs- und Reparaturzwecken leicht abgenommen werden. Auch bei
Verwendung anderer Ventile können
diese in dem integralen Bauteil derart ausgebildet sein, dass lediglich
Teilelemente, wie beispielsweise die Anschlusskanäle und der
Ventilsitz in dem Bauteil, vorzugsweise an dessen Oberfläche ausgebildet sind,
während
Ventilelemente und Betätigungselemente
von außen
an das Bauteil angeflanscht werden. Wesentlich für die Integration gemäß der Erfindung
ist, dass die Strömungswege
des Ventils bevorzugt vollständig
in dem integralen Bauteil ausgebildet sind und die Strömung nicht
durch extern angesetzte Bauteile verläuft. Auf diese Weise werden
Schnittstellen und Flansche im Strömungsweg vermieden.
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Gemäß einer
weiteren bevorzugten Ausführungsform
ist in dem integralen Bauteil zumindest eine Anschlussausnehmung
ausgebildet, welche mit einem Kanal im Inneren des Bauteils in Verbindung steht
und zur Aufnahme eines Sensors oder Probenentnahmehahns ausgebildet
ist.
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Die
Anschlussausnehmung kann dabei mit dem Haupt-Strömungskanal zwischen Haupt-Fluideingang
und Fluidausgang, je nach Verwendungszweck jedoch auch mit einem
der anderen in dem integralen Bauteil ausgebildeten Kanäle bzw.
Strömungswege
in Verbindung stehen. Die Anschlussausnehmung kann standardisierte
Abmessungen haben, sodass dort Standardbauteile eingesetzt werden
können.
Es können
beispielsweise Druck- oder Temperatursensoren in eine derartige
Anschlussausnehmung eingesetzt werden. Auch dabei ist wesentlich,
dass der Strömungsweg
bzw. die Strömungskanäle bevorzugt
vollständig
im Inneren des integralen Bauteils verlaufen und nicht nach außen durch
angesetzte Sensorelemente verlaufen müssen.
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Besonders
bevorzugt sind alle Kanäle
und Ventile in dem Bauteil aseptisch ausgebildet. Das bedeutet,
dass sämtliche
Elemente im Inneren des integralen Bauteils, durch welche Strömungen verlaufen bzw.
Fluide geleitet werden, aseptisch ausgebildet sind, sodass hier
optimale Hygieneeigenschaften gewährleistet sind.
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Das
integrale Bauteil ist bevorzugt aus Metall, weiter bevorzugt aus
rostfreiem Edelstahl gefertigt. Dabei kann das integrale Bauteil
als Gussteil gefertigt sein, oder aber aus dem Vollen hergestellt sein.
Bevorzugt ist das integrale Bauteil blockförmig, wobei Strömungswege
und Ventilsitze in diesen Block spanend oder erosiv eingebracht
sind, sodass innen glatte Kanäle
und Strömungswege
ohne Schnittstellen und Nähte
gebildet sind.
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Die
Erfindung betrifft ferner ein Desinfektions- und Reinigungssystem
für Verpackungs-
und Abfüllanlagen
für Lebensmittel,
bei welchem für
die Zufuhr der Desinfektions- und Reinigungsmedien ein Ventilverteiler
gemäß der vorangehenden
Beschreibung vorgesehen ist.
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Wie
erläutert,
hat der Ventilverteiler für
das Desinfektions- und Reinigungssystem den Vorteil, dass zahlreiche,
vorzugsweise alle zentralen Komponenten zur Zumischung verschiedener
Chemikalien und Medien zu einem Trägermedium in einen Ventilverteiler,
welcher als integrales Bauteil ausgebildet ist, integriert werden
können.
Auf diese Weise wird der Anlagenaufbau zum einen erheblich verkleinert und
die Montage vereinfacht. Zum anderen wird die Zahl der Nähte und
Schnittstellen in den Strömungswegen
reduziert, wodurch die aseptische Ausbildung vereinfacht und verbessert
wird.
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Nachfolgen
wird die Erfindung beispielhaft anhand der beigefügten Figuren
beschrieben. In diesem zeigt:
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1 eine
perspektivische Frontansicht eines Ventilverteilers gemäß einer
ersten Ausführungsform
der Erfindung,
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2 eine
Rückansicht
des Ventilverteilers gemäß 1,
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3 eine
Schnittansicht des Ventilverteilers gemäß 1 und 2 entlang
der Linie III-III in 5,
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4 eine
Seitenansicht des Ventilverteilers gemäß 1 und 2,
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5 eine
Schnittansicht des Ventilverteilers gemäß 1 und 2 entlang
der Linie V-V in 4,
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6 eine
perspektivische Rückansicht
eines Ventilverteilers gemäß einer
zweiten Ausführungsform
der Erfindung,
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7 eine
perspektivische Frontansicht des Ventilverteilers gemäß 6,
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8 eine
Seitenansicht des Ventilverteilers gemäß 6 und 7,
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9 eine
Frontansicht des Ventilverteilers gemäß 6–8,
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10 eine
Schnittansicht des Ventilverteilers gemäß 6–9 entlang
Linie X-X in 9,
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11 eine
Seitenansicht des Ventilverteilers gemäß 6–10 von
der der Ansicht gemäß 8 entgegengesetzten
Seite her gesehen.
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12 eine
Rückansicht
des Ventilverteilers gemäß 6–11 und
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13 eine
Schnittansicht des Ventilverteilers gemäß 6–12 entlang
Linie XIII-XIII in 11.
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Zunächst wird
eine erste Ausführungsform der
Erfindung anhand der 1–5 beschrieben.
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Der
in den 1–5 dargestellte
Ventilverteiler ist als integrales Bauteil 2 in Form eines massiven
Blockes ausgeführt,
in welchen verschiedene Strömungswege
bzw. Kanäle
und Anschlüsse, welche
nachfolgend näher
beschrieben werden, eingearbeitet sind. Dieses blockförmige integrale
Bauteil 2 ist massiv aus Metall, vorzugsweise rostfreiem Edelstahl
gefertigt, wobei die Anschlüsse
der Kanäle spanend
und/oder erosiv eingebracht sein können.
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Das
integrale Bauteil weist an seinem ersten Ende einen Haupt-Fluideingang 4 auf,
welcher zur Anbindung an eine externe Rohrleitung vorgesehen ist. Über den
Haupt-Fluideingang 4 wird dem System ein Trägerfluid,
beispielsweise Wasser, zugeführt. Am
entgegengesetzten Ende des integralen Bauteils 2 ist ein
Fluidausgang 6 angeordnet, welcher ebenfalls zur Anbindung
an eine externe Rohrleitung vorgesehen ist. Durch den Fluidausgang 6 tritt
das Desinfektions- bzw. Reinigungsmedium aus, welches über die
angeschlossene Rohrleitung den zu reinigenden bzw. zu desinfizierenden
Anlageteilen oder z. B. Reinigungs- bzw. Desinfektionsstationen für Behältnisse
zugeführt
wird. Das aus dem Fluidausgang 6 austretende Reinigungs-
bzw. Desinfektionsmedium besteht aus dem durch den Haupt-Fluideingang zugeführten Trägerfluid
und aus durch weitere Eingänge
zugeführte
und dem Trägerfluid
zugemischte Zusätze,
wie nachfolgend näher
beschrieben werden wird.
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In
dem integralen Bauteil 2 ist zwischen dem Haupt-Fluideingang 4 und
dem Fluidausgang 6 ein Kanal bzw. Strömungsweg ausgebildet. Dieser
zentrale Strömungsweg
verzweigt sich im Anschluss an den Haupt-Fluideingang in zwei Kanäle 8 und 10, welche
im weiteren Verlauf der Strömungsrichtung
in einen gemeinsamen zentralen Kanal 12 münden, welcher
zu dem Fluidausgang 6 führt.
In dem Kanal 10 ist eine Öffnung 14 ausgebildet,
welche sich zur Außenseite
des Bauteils 2 hin öffnet.
Diese Öffnung 14 ist
als Aufnahme für
einen Sensor ausgebildet. Im vorliegenden Fall ist die Öffnung 14 insbesondere
zur Aufnahme eines Strömungssensors
vorgesehen, welcher die Strömungs-
bzw. Durchflussmenge in dem Kanal 10 erfasst.
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Ferner
sind in den Kanälen 8 und 10 Ventile vorgesehen,
um die Kanäle
absperren zu können. Dazu
münden
die Kanäle 8 und 10 in
zwei Ventilsitze 16, 18. Diese Ventilsitze 16, 18 sind
als Ventilsitze für Membranventile
ausgebildet und liegen in der Oberfläche des integralen Bauteils 2.
An diese Ventilsitze 16, 18 wird von außen an das
integrale Bauteil 2 ein entsprechendes Membranventil angeflanscht,
wobei das Ventilelement, d. h. die Membran, welche hier nicht gezeigt
ist, an den Ventilsit zen 16 bzw. 18 zu liegen
kommt. Auch das Betätigungselement,
welches vorzugsweise pneumatisch betrieben wird, welches die Membran
von dem Ventilsitz abhebt bzw. an diesen andrückt, wird von außen an das
integrale Bauteil 2 angeflanscht. Dazu sind Schraublöcher 20 vorgesehen,
welche die Ventilsitze 16, 18 umgeben.
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Der
Kanal 10 hat einen kleineren Querschnitt als der Kanal 8.
Auf diese Weise ist es möglich,
durch Betätigung
der an den Ventilsitzen 16 und 18 anliegenden
Ventile die Durchflussmenge durch den zentralen Kanal zwischen Haupt-Fluideingang 4 und
Fluidausgang 6 zu verändern.
Wenn beide Ventile an den Ventilsitzen 16, 18 geöffnet sind,
wird der maximale Durchfluss erreicht. Die kleinste Durchflussmenge
wird erreicht, wenn das Ventil an dem Ventilsitz 16 geschlossen
und das Ventil an dem Ventilsitz 18 geöffnet wird, so dass das Trägerfluid
nur durch den Bypass bzw. Kanal 10 strömt.
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In
dem Kanal 12 sind darüber
hinaus zwei weitere Öffnungen 22 und 24 vorgesehen,
welche zur Außenseite
des integralen Bauteils 2 hin geöffnet sind. Diese Öffnungen
dienen zur Aufnahme weiterer Sensoren, insbesondere zur Druck- und/oder
Temperaturmessung. Die Öffnungen 14, 22 und 24 sind
vorzugsweise in ihrer Geometrie an gängige Standards angepasst,
so dass hier standardisierte Sensoren eingesetzt werden können.
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Ferner
weist das integrale Bauteil 2 als Zusatz-Fluideingang einen
weiteren Anschluss 26 auf, welcher zur Zufuhr von Dampf
vorgesehen ist. Auch der Anschluss 26 ist zum Anschluss
einer externen Rohrleitung ausgebildet, durch welche der Dampf zugeführt wird.
Der Anschluss 26 führt
in einen Kanal 28, welcher über einen weiteren Ventilsitz 30 zur
Aufnahme eines Membranventils führt
und ausgangsseitig des Ventilsitzes 16 in den Kanal 12 mündet. Auch an
dem Ventilsitz 30 kann wie an die Ventilsitze 16, 18 über die
Schraublöcher 20 ein
Membranventil an geflanscht werden, so dass die Membran, welche das
Ventilelement bildet, an dem Ventilsitz 30 anliegt. Indem
die Membran von dem Ventilsitz 30 angehoben wird, wird
der Kanal 28 freigegeben, und Dampf kann von dem Anschluss 26 in
den Kanal 12 strömen.
Wird die Membran an dem Ventilsitz 30 zur Anlage gebracht,
ist der Strömungsweg
durch den Kanal 28 versperrt.
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In
dem integralen Bauteil 2 ist darüber hinaus eine weitere Öffnung 32 zur
Außenseite
hin ausgebildet, welche zur Probenentnahme dient. In die Öffnung 32 kann
ein Probenentnahmehahn oder entsprechender Anschluss zur Probenentnahme
eingesetzt werden. Die Öffnung 32 ist
im Inneren des integralen Bauteils 2 über Kanäle 34 und 36 mit
dem Kanal 12 bzw. dem Kanal 28 verbunden. Zwischen
der Öffnung 32 und
dem Kanal 12 ist in dem Kanal 34 ein Ventilsitz 38 ausgebildet.
Der Ventilsitz 38 ist ebenfalls ein Ventilsitz für ein Membranventil,
welches von außen über Schraub-
bzw. Befestigungslöcher 20 an das
Bauteil 2 angeflanscht wird. Über die an dem Ventilsitz 38 anliegende
Membran kann der Kanal 34 freigegeben werden. Bei geöffnetem
Kanal 34 kann über
die Öffnung 32 eine
Probe des im Kanal 12 strömenden Fluids entnommen werden.
In dem Kanal 36, welcher von der Öffnung 32 zu dem Kanal 28 führt, ist
ebenfalls ein Ventilsitz 40 für ein Membranventil ausgebildet.
Auch hier kann in der anhand der anderen Ventilsitze 16, 18, 30 und 38 beschriebenen Weise
ein Membranventil angeflanscht werden. Die Kanäle 34 und 36 sind
miteinander verbunden, so dass bei geöffneten Ventilen an den Ventilsitzen 38 und 40 eine
durchgehende Verbindung zwischen dem Kanal 28 und dem Kanal 12 über die
Kanäle 34 und 36 gegeben
ist. Dies ermöglicht
es, auch diesen Bereich im Inneren des integralen Bauteils 2 mit Dampf
aus dem Zusatz-Fluideingang bzw. Anschluss 26 zu beaufschlagen,
um das Innere des Bauteils 2 zu desinfizieren. Über den
Kanal 28 können
alle weiteren Bereiche im Inneren des Bauteils 2, insbesondere
die Kanäle 12, 8 und 10 bei
geöffneten
Ventilen an den Ventilsitzen 16, 18 und 30 bedampft
werden.
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Ein
wesentlicher Aspekt der Erfindung, welcher an dem Ausführungsbeispiel
in 1–5 deutlich
wird, ist der, dass alle Strömungswege
und insbesondere auch die Strömungswege
der Ventile im Inneren des Bauteils 2 ausgebildet sind.
So liegen an den Ventilsitzen 16, 18, 30, 38 und 40 lediglich
die Ventilelemente, d. h. im gezeigten Beispiel die Membranen von
außen
an, die Strömung
durch die Ventile wird jedoch nicht durch externe Bauteile geführt. Alle Strömungen verlaufen
im Inneren des integralen Bauteils 2. Auf diese Weise werden
kurze Strömungswege
erreicht und Schnittstellen bzw. Nähte in den Strömungswegen
vermieden, wodurch die Hygieneeigenschaften des Systems verbessert
werden.
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In
dem ersten Ausführungsbeispiel
ist lediglich ein Zusatz-Fluideingang in Form des Anschlusses 26 vorgesehen.
Bei dem zweiten Ausführungsbeispiel,
welches anhand der 6–13 beschrieben
werden wird, sind hingegen mehrere Zusatz-Fluideingänge vorgesehen.
Auch bei der zweiten Ausführungsform
handelt es sich um einen hygienischen Ventilverteiler mit optimierter,
aseptischer Ausgestaltung.
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Auch
der Ventilverteiler gemäß der zweiten beschriebenen
Ausführungsform
ist als blockförmiges
integrales Bauteil 42 ausgebildet, in dem Kanäle, Öffnungen
und Ventilsitze, welche nachfolgend näher beschrieben werden, eingearbeitet
sind. Bevorzugt ist der Block 42 aus rostfreiem Edelstahl
gefertigt, und sämtliche
Elemente und Kanäle
sind spanend oder erosiv eingearbeitet.
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An
einem Ende des integralen Bauteils 42 ist ein Haupt-Fluideingang 44 ausgebildet,
welcher zum Anschluss an eine externe Rohrleitung vorgesehen ist
und der Zufuhr eines Trägerfluids
wie Wasser dient. Seitlich ist in dem integralen Bauteil 42 ein
Fluidausgang 46 ausgebildet, welcher ebenfalls zur Anbindung
an eine externe Rohrleitung vorgesehen ist und dazu dient, ein in
dem integralen Bauteil 42 gemischtes Reinigungs- oder Desinfektionsfluid
einer zu reinigenden oder zu desinfizierenden Anlage zuzuführen. Der
Haupt-Fluideingang 44 und der Fluidausgang 46 sind
im Inneren des Bauteils 42 durch einen Kanal 48 miteinander
verbunden. Im Gegensatz zu der Ausführungsform gemäß 1–5 weist die
Verbindung zwischen Haupt-Fluideingang 44 und Fluidausgang 46 bei
dem zweiten Ausführungsbeispiel
keinen Bypass auf, d. h. hier ist nur ein Strömungsweg vorgesehen, welcher
durch den Kanal 48 gebildet ist.
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Der
Kanal 48 führt über einen
Ventilsitz 50, welcher in der Oberfläche des Bauteils 42 ausgebildet
ist. Entsprechend den oben beschriebenen Ventilsitzen ist auch dieser
Ventilsitz 50 als Ventilsitz für ein Membranventil ausgebildet.
D. h. hier wird von außen
an den Ventilsitz 50 eine Membran und eine Betätigungseinrichtung
für das
Ventil angesetzt. Hierzu sind Gewindelöcher 52 in der Umgebung
des Ventilsitzes 50 vorgesehen, an welchen die übrigen Ventilelemente
angeflanscht werden können.
Durch Öffnen
und Schließen
des an den Ventilsitz 50 angesetzten Membranventils, d.
h. durch Abheben und Anlegen der Membran kann der Strömungsweg durch
den Kanal 48 zwischen Haupt-Fluideingang 44 und Fluidausgang 46 freigegeben
oder unterbrochen werden.
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An
der dem Haupt-Fluideingang 44 entgegengesetzten Seite (Unterseite 6–13)
ist eine Austrittsöffnung 47 vorgesehen,
welche hier der Entleerung des Bauteils 42 dient. Diese
steht mit dem Kanal 48 in Verbindung bzw. ist an dessen
unterem Ende angeordnet und mit dem Kanal 48 über den Ventilsitz 50 verbunden.
Der Ventilsitz 50 ist dabei als Sitz für ein Membranventil ausgebildet,
d. h. das Ventilelement in Form einer Membran kommt an dem Ventilsitz 50 zur
Anlage. Durch Abheben der Membran wird das Ventil geöffnet, durch
Anlegen der Membran geschlossen. Die Membran mit der vorzugsweise
pneumatischen Betä tigungseinrichtung
wird über die
Gewindebohrung 52 an das Bauteil 42 angeflanscht.
Durch Öffnen
des Ventils an dem Ventilsitz 50 wird die Verbindung zwischen
dem Kanal 48 und der Öffnung 47 freigegeben,
so dass hierüber
die Entleerung stattfinden kann.
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Bei
diesem zweiten Ausführungsbeispiel sind
in dem integralen Bauteil 42 zusätzlich drei Zusatz-Fluideingänge in Form
von Öffnungen,
welche zur Außenseite
des Bauteils 42 hin geöffnet
sind, ausgebildet. Diese Zusatz-Fluideingänge 54, 56 und 58 dienen
zur Zufuhr von Reinigungs- bzw. Desinfektionschemikalien und sind
zum Anschluss an externe Rohrleitungen zur Verbindung mit jeweils
einer Chemikalienzufuhr verbunden. Diese Chemikalienzufuhr wird
vorzugsweise durch eine Dosierpumpe gebildet, welche die Dosierung
der jeweiligen Chemikalie übernimmt.
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Für jeden
der Zusatz-Fluideingänge 54, 56 und 58 ist
in dem integralen Bauteil 42 ein Absperrventil vorgesehen.
Hierzu sind in dem integralen Bauteil drei Ventilsitze 60, 62, 64 ausgebildet,
welche ebenfalls für
Membranventile vorgesehen sind, d. h. an diese Ventilsitze 60, 62, 64 wird
in der oben beschriebenen Weise ein Ventilelement in Form einer Membran
angesetzt, welches, wenn es an dem jeweiligen Ventilsitz anliegt,
das Ventil verschließt,
und wenn es abgehoben wird, das Ventil öffnet. Zum Anflanschen sind
hier ebenfalls Gewindelöcher 52 vorgesehen.
Die Betätigung
der Ventile erfolgt wie oben beschrieben vorzugsweise jeweils über ein
pneumatisches Betätigungselement.
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Der
Fluideingang 54 ist über
einen Kanal bzw. Strömungsweg 66,
welcher über
den Ventilsitz 60 führt,
mit dem Kanal 48 verbunden. Entsprechend ist der Zusatz-Fluideingang 56 über einen
Kanal 68, welcher über
oder durch den Ventilsitz 62 führt, ebenfalls mit dem Kanal 48 verbunden.
Der Zusatz-Fluideingang 58 ist über einen in den Schnittansichten nicht
erkennbaren Kanal ebenfalls mit dem Kanal 48 verbunden.
Diese Verbindung des Zusatz-Fluideingangs 58 verläuft durch
bzw. über
den Ventilsitz 64, so dass das an diesem angeordnete Ventil
die Verbindung zwischen dem Zusatz-Fluideingang 58 und dem
Kanal 48 abschalten kann. Die Zusatz-Fluideingänge 54–58 mit
den zugeordneten, an den Ventilsitzen 60, 62 und 64 angeordneten
Ventilen bilden somit Eingänge,
durch welche drei verschiedene Medien, insbesondere Reinigungs- oder Desinfektionschemikalien,
durch Öffnen
der an den Ventilsitzen 60, 62 bzw. 64 anliegenden
Ventilelemente dem Trägerfluid,
welches von dem Haupt-Fluideingang 44 durch den Kanal 48 strömt, zugemischt
werden können.
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Darüber hinaus
ist ein vierter Zusatz-Fluideingang 70 in Form einer Öffnung an
der Außenseite
des Bauteiles 42 vorgesehen. Dieser Zusatz-Fluideingang 70 dient
zur Zufuhr von Luft und ist über
einen Kanal 71, welcher über den Ventilsitz 72 führt, ebenfalls
mit dem Kanal 48 verbunden. Dabei mündet der von dem Ventilsitz 72 zu
dem Kanal 48 führende
Kanal 71 direkt gegenüberliegend
der Austrittsöffnung 46 in
den Kanal 48, so dass von der durch den Kanal 71 eintretenden
Luft die im Kanal 48 befindlichen Medien aus der Austrittsöffnung 46 herausgespült werden.
Die Luftzufuhr ist beispielsweise vorgesehen, wenn Chemikalien aufgeschäumt werden müssen, was
dann ebenfalls in dem zentralen Ventilverteiler in Form des integralen
Bauteils 42 geschehen kann. Auch der Ventilsitz 72 dient
zur Aufnahme einer Membran eines Membranventils, wobei die Betätigungseinrichtung
mit der Membran von außen über die
Gewindebohrung 52 an das Bauteil 42 anflanschbar
ist.
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Der
Ventilverteiler gemäß der Erfindung
eignet sich besonders bevorzugt, aber nicht ausschließlich zum
Einsatz in einer Anlage, welche Chlordioxid als alleiniges Desinfektionsmittel
verwendet. Dabei kann Chlordioxid in unterschiedlichen Konzentrationen
sowohl zur Reinigung als auch zur Desinfektion der Anlage sowie
auch von Behältnissen,
in welche Lebensmittel verpackt oder abgefüllt werden sollen, verwendet
werden. Dies eignet sich insbesondere für die kalt-aseptische Abfüllung.
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Hier
kann ein Gemisch aus Wasser und Chlordioxid, welches beispielsweise
in dem Ventilverteiler gemäß 6–13 erzeugt
werden kann, zur Desinfektion der Behältnisse, insbesondere Flaschen
verwendet werden. Dabei wird das Chlordioxid durch einen der Zusatz-Fluideingänge 54–58 dem Wasser,
welches als Trägerfluid
in dem Kanal 48 zu dem Ausgang 46 strömt, zugemischt.
Chlordioxid hat den Vorteil, dass es für die Trinkwasserdesinfektion zugelassen
ist, so dass es unproblematisch ist, falls Chlordioxidreste in die
abzufüllenden
Lebensmittel gelangen. Auch das Wasser zum Spülen nach der Desinfektion der
Flaschen kann mit Chlordioxid angereichert sein, wobei hier vorzugsweise
eine geringere Konzentration verwendet wird, welche den Trinkwassernormen
entspricht, so dass es unproblematisch ist, falls Spülwasser
in das zu verpackende bzw. abzufüllende
Lebensmittel, insbesondere Getränk
gelangt. Auch diese Spülflüssigkeit
kann in dem Ventilverteiler, wie er vorangehend beschrieben wurde,
durch entsprechende Zudosierung von Chlordioxid bereitgestellt werden.
Auch die Anlagendesinfektion erfolgt vorzugsweise durch Zusatz von
Chlordioxid zu einem Trägerfluid
wie Wasser z. B. in einem Ventilverteiler gemäß der vorangehenden Beschreibung.
So kann im Idealfall Chlordioxid als alleiniges Desinfektionsmittel
in der Anlage verwendet werden. Zur Reinigung müssen dann nur noch Reinigungsmittel
eingesetzt werden, welche durch einen der anderen Zusatz-Fluideingänge 54–58 dem
Trägerfluid zugemischt
werden können.
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- 2
- integrales
Bauteil
- 4
- Haupt-Fluideingang
- 6
- Fluidausgang
- 8,
10
- Kanäle
- 12
- Kanal
- 14
- Öffnung
- 16,
18
- Ventilsitze
- 20
- Schraublöcher
- 22,
24
- Öffnungen
- 26
- Anschluss
- 28
- Kanal
- 30
- Ventilsitz
- 32
- Öffnung
- 34,
36
- Kanäle
- 38,
40
- Ventilsitze
- 42
- integrales
Bauteil
- 44
- Haupt-Fluideingang
- 46
- Fluidausgang
- 47
- Öffnung
- 48
- Kanal
- 50
- Ventilsitz
- 52
- Gewindelöcher
- 54,
56, 58
- Zusatz-Fluideingänge
- 60,
62, 64
- Ventilsitze
- 66,
68
- Kanäle
- 70
- Zusatz-Fluideingang
- 71
- Kanal
- 72
- Ventilsitz