DE102008018665B4

DE102008018665B4 - Vorrichtung und Verfahren zur aseptischen Druckentlastung

Info

Publication number: DE102008018665B4
Application number: DE102008018665A
Authority: DE
Inventors: Holger Grossmann
Original assignee: KHS GmbH
Current assignee: KHS GmbH
Priority date: 2008-04-11
Filing date: 2008-04-11
Publication date: 2011-02-03
Anticipated expiration: 2028-04-12
Also published as: WO2009124648A1; EP2279048A1; PL2279048T3; DE102008018665A1; ATE516894T1; US8985134B2; CA2712646C; EP2279048B1; US20110017313A1; CA2712646A1

Abstract

Überdrucksicherungsvorrichtung (1) für Rohrleitungsnetzwerken, umfassend eine Zuleitung, welche von dem zu sichernden Rohrleitungsnetzwerk zu der Überdrucksicherungsvorrichtung (1) führt und weiterhin mindestens ein Sicherheitsventil und eine Ableitung aufweist, wobei mindestens zwei Sicherheitsventile (2, 3) vorgesehen sind, und beide Sicherheitsventile eine Einlassseite und eine Auslassseite aufweisen, wobei das erste Sicherheitsventil (2) mit einer Leitung des Rohrleitungsnetzwerkes verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass das erste mit dem zweiten Sicherheitsventil (3) über eine Verbindungsrohrleitung (4) verbunden ist, wobei die Verbindungsrohrleitung (4) eine Zuleitung (7) und eine Ableitung (10) aufweist, über welche ein flüssiges oder gasförmiges Spül-, Reinigungs- und/oder Sterilisierungsmittel zu- und ableitbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Überdrucksicherungsvorrichtung für Rohrleitungsnetzwerke, die eine Zuleitung umfasst, welche von dem zu sichernden Rohrleitungsnetzwerk zu der Überdrucksicherungsvorrichtung führt, mindestens ein Sicherheitsventil und eine Ableitung aufweist. Zentrales hierbei ist, dass mindestens zwei Sicherheitsventile vorgesehen sind, und beide Sicherheitsventile eine Einlassseite und eine Auslassseite aufweisen, wobei das erste Sicherheitsventil mit einer Leitung des Rohrleitungsnetzwerkes verbunden ist, und das ersten mit dem zweiten Sicherheitsventil über eine Verbindungsrohrleitung verbunden ist. Dabei weist die Verbindungsleitung eine Zuleitung und eine Ableitung aufweist, über welche ein flüssiges oder gasförmiges Spül-, Reinigungs- und/oder Sterilisierungsmittel zu- und ableitbar ist.
Bei Füllern für sterile Produkte, insbesondere wenn hohe behördliche Zulassungen angestrebt werden, wie beispielsweise eine FDA-Zulassung, sind übliche Sicherheitsventile nicht ausreichend. Üblich Sicherheitsventile weisen in der Regel einen Federbelasteten Ventilkörper auf, der bei einem gewissen Grenzdruck automatisch öffnet. Derartige Sicherheitsventile sind bekannt und in der Patentliteratur vielfach beschrieben. Beispielhaft seinen hier genannt EP 0 022 941 A1 , EP 0 051 082 A1 , DE 37 42 722 A1 und DE 196 07 840 C1 .
Eine verbesserte Lösung wird in DE 199 10 728 A1 gezeigt, bei welcher zwei Sicherheitsventile vorgesehen sind, und beide Sicherheitsventile eine Einlassseite und eine Auslassseite aufweisen, wobei das erste Sicherheitsventil mit einer Leitung des Rohrleitungsnetzwerkes in Verbindung steht.
In steril zu haltenden Rohrleitungssystemen besteht bei Druckstößen die Gefahr, dass das Ventil kurz zur unsterilen Abblasleitung öffnet und einer Rekontamination erfolgt. Bei der Anwendung in Füllprozessen für Lebensmittel, insbesondere bei Getränken, wird die Gefahr einer Rekontamination dadurch vermindert, dass das Gehäuse des Sicherheitsventils ständig mit Dampf, allerdings drucklos, durchströmt wird. Diese Verfahrensweise führt zu einer permanenten lokalen Erwärmung des Rohrleitungsnetzes, was durch die Wärmeleitung innerhalb der metallischen Rohrleitungswerkstoffe in entfernteren Regionen zu einer einfachen Temperaturerhöhung führt, ohne Sterilisierungseffekt. Eine derartige leichte Temperaturerhöhung beschleunigt wiederum das Keimwachstum. Weiterhin ist diese Lösung energetisch problematisch.
Bekannt ist der Einsatz einer Berstscheibe, die mit einem nachgeschalteten Sicherheitsventil gekoppelt ist. Die Berstscheibe schließt mehr oder weniger eben mit der Rohrleitung ab und wird einseitig bei den regelmäßigen Reinigungs- und Sterilisierungsroutinen behandelt. Diese Lösung ermöglicht es, dass bei einem Bruch der Berstscheibe der Prozess kontrolliert beendet werden kann. Nachteilig an dem Einsatz von Berstscheiben sind die Kosten bei dem Verlust einer Berstscheibe und dem nachfolgenden Arbeits- und Reinigungsaufwand, wenn eine Berstscheibe ersetzt werden muss.
Die Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung zu offenbaren, die die vorstehend genannten Nachteile behebt.
Dies wird durch eine Überdrucksicherungsvorrichtung (1) für Rohrleitungsnetzwerken erreicht, die eine Zuleitung umfasst, welche von dem zu sichernden Rohrleitungsnetzwerk zu der Überdrucksicherungsvorrichtung (1) führt, mindestens ein Sicherheitsventil und eine Ableitung aufweist. Zentral hierbei ist, dass mindestens zwei Sicherheitsventile (2)(3) vorgesehen sind, und beide Sicherheitsventile eine Einlassseite und eine Auslassseite aufweisen, wobei das erste Sicherheitsventil (2) mit einer Leitung des Rohrleitungsnetzwerkes verbunden ist, und das ersten mit dem zweiten Sicherheitsventil (3) über eine Verbindungsrohrleitung (4) verbunden ist. Dabei weist die Verbindungsrohrleitung (4) eine Zuleitung und eine Ableitung aufweist, über welche ein flüssiges oder gasförmiges Spül-, Reinigungs- und/oder Sterilisierungsmittel zu- und ableitbar ist.
Idealerweise ist das erste Sicherheitsventil (2) derart konstruiert oder eingestellt, dass dieses einem höheren Grenzdruck standhält, als das Sicherheitsventil (3). Diese Konstruktion ermöglicht es, dass das Öffnen des ersten Sicherheitsventils nicht zu einer Unsterilität führt, sondern das Verfahren im Anschluss an einen Druckschlag oder eine Druckspitze nicht unterbrochen werden muss. Der Rohrinnenraum der Verbindungsrohrleitung kann nach einem solchen Ereignis und regelmäßig mit einem geeigneten Sterilisierungsmittel beaufschlagt werden, wie zum Beispiel Dampf, Ozon, H₂O₂ oder Peressigsäure. Unter Grenzdruck soll hierbei die Druckhöhe verstanden werden, bei der das jeweilige Sicherheitsventil öffnet.
Vorteilhafterweise ist die Belastbarkeit der Sicherheitsventile derart, dass der Grenzdruck des zweiten Sicherheitsventils (3) um 50% unterhalb des Grenzdruckes des ersten Sicherheitsventils (2) liegt oder noch kleiner ist. Dabei muss beachtet werden, dass der Druck des Sterilisierungsmediums, das durch die Verbindungsrohrleitung geleitet wird, unterhalb des Grenzdrucks des zweiten Sicherheitsventils liegt.
Die Strömungsführung in der Verbindungsrohrleitung (4) kann insbesondere beim Einsatz von flüssigen Sterilisationsmitteln problematisch sein, so dass bei einer verbesserten Variante die Zuleitung des Sterilisierungsmittels direkt in die Auslassseite des ersten Sicherheitsventils (2) führt und die Ableitung direkt mit der Einlassseite des zweiten Sicherheitsventils (3) verbunden ist. Hierdurch wird sichergestellt, dass eine definierte Strömung in der Verbindungsrohrleitung (4) erfolgt.
Diese Variante kann noch verbessert werden, indem das Ende der Zuleitung in der Auslassseite oder in der Verbindungsrohrleitung derart ausgerichtet wird, dass dessen Auslass auf den Ventilsitz des ersten Sicherheitsventils (2) gerichtet ist. Damit wird eine schnellst mögliche und hoch effektive Sterilisierung des Ventilsitzes sicher gestellt. Das Ende der Zuleitung sollte hierfür vom Ventilsitz des ersten Sicherheitsventils (2) maximal 20 mm entfernt sein.
Eine weite Verbesserung besteht darin, dass mehrere Zuleitungen in die Verbindungsrohrleitung (4) führen oder dass auf beide Ventilsitze, den Ventilsitz des ersten und des zweiten Sicherheitsventils, mindestens ein Auslass der Zuleitung gerichtet ist.
Vorteilhafterweise sollte in der Ableitung ein Kondensatabscheider angeordnet sein und die Verbindungsrohrleitung (4) derart angeordnet oder geformt sein, dass Kondensat frei abfließen kann.
Von der Erfindung ist weiterhin umfasst ein Verfahren zur Überdruckabsicherung von Rohrleitungsnetzwerken, welches eine Ausführungsform der vorstehend genannten Vorrichtungen umfasst.
Die Erfindung ist anhand von zwei Ausführungsbeispielen in den 1 und 2 gezeigt.
1 zeigt schematisch die grundsätzliche Anordnung
2 zeigt eine spezielle Anordnung der Auslässe innerhalb der Verbindungsrohrleitung.
1 ein zeigt schematisch die Überdrucksicherungsvorrichtung 1, umfassend die beiden Sicherheitsventile 2 und 3. Das erste Sicherheitsventil 2, mit einem Grenzdruck von 5,5 bar und das zweite Sicherheitsventil 3 mit einem Grenzdruck von 2,0 bar, sind über die Verbindungsrohrleitung 4 verbunden. Das Sicherheitsventil 2 ist über einen Rohrstutzen 5 mit der Rohrleitung 6 verbunden, die Teil des zu überwachenden Rohrleitungsnetzwerkes (nicht dargestellt) ist. Zu der Verbindungsrohrleitung 4 führt eine Zuleitung 7, in deren Leitungsweg ein gesteuertes Ventil 8 und eine Rückschlagklappe 9 angeordnet ist. Der Pfeil deutet die Strömungsrichtung des Sterilisierungsmediums an.
Von der Verbindungsrohrleitung 4 weg führt die Ableitung 10, die mit einem Kondensatabscheider 11 verbunden ist. Die in 1 gezeigte Überdrucksicherungsvorrichtung 1 wird idealerweise mit Dampf beaufschlagt. Der Dampf bildet eine aktive Sterilsperre. Im Bedarfsfall ist es möglich, den Zwischenraum kontinuierlich zu sterilisiert. Der besondere Vorteil liegt darin, dass selbst bei einem Defekt des Faltenbalgs über den Ventilschaft keine Kontamination in das Rohrleitungssystem hinein stattfinden kann.
Eventuelle Produktleckagen des ersten Sicherheitsventils 2 bei Druckspitzen im Rohr 6 fließen zusammen mit dem Kondensat ab. Bei der Reinigung werden beide Sicherheitsventile zusammen getaktet. Bei Sterilisation brauchen die Ventile nicht getaktet werden, weil das heiße Wasser in der Produktrohrleitung zusammen mit dem Dampf in der Verbindungsrohrleitung 4 den Ventilsitz ausreichend aufheizt und sterilisiert. Unterhalb der Auslassseite 19 des zweiten Sicherheitsventils 3 ist ein Abfluss 20 vorgesehen.
2 zeigt ebenfalls schematisch die Überdrucksicherungsvorrichtung 1, welche insbesondere für den Einsatz eines flüssigen Sterilisierungsmediums geeignet ist. Die Zuleitung 7 verzweigt sich in der Verbindungsrohrleitung in einen linken und einen rechten Ast. Der rechte Ast führt in die Auslassseite 12 des ersten Sicherheitsventils 2 und der Auslass 13 des rechten Astes der Zuleitung 7 ist direkt auf den Ventilsitz 14 gerichtet.
Der linke Ast der Zuleitung 7 führt in die Einlassseite 15 des zweiten Sicherheitsventils 3 und der Auslass 16 steht dem Ventilsitz 17 direkt gegenüber und ist auf diesen gerichtet. Im Bereich des Flansches 18 ist eine Erweiterung vorgesehen, so dass sich Restflüssigkeit oder Kondensat dort sammeln und abfließen kann. In diesem Bereich ist auch die Ableitung 10 angeordnet. Diese Anordnung sichert eine ideale Strömungsführung in der Verbindungsrohrleitung 4.

Claims

Überdrucksicherungsvorrichtung (1) für Rohrleitungsnetzwerken, umfassend eine Zuleitung, welche von dem zu sichernden Rohrleitungsnetzwerk zu der Überdrucksicherungsvorrichtung (1) führt und weiterhin mindestens ein Sicherheitsventil und eine Ableitung aufweist, wobei mindestens zwei Sicherheitsventile (2, 3) vorgesehen sind, und beide Sicherheitsventile eine Einlassseite und eine Auslassseite aufweisen, wobei das erste Sicherheitsventil (2) mit einer Leitung des Rohrleitungsnetzwerkes verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass das erste mit dem zweiten Sicherheitsventil (3) über eine Verbindungsrohrleitung (4) verbunden ist, wobei die Verbindungsrohrleitung (4) eine Zuleitung (7) und eine Ableitung (10) aufweist, über welche ein flüssiges oder gasförmiges Spül-, Reinigungs- und/oder Sterilisierungsmittel zu- und ableitbar ist.
Überdrucksicherungsvorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Sicherheitsventil (2) einen höheren Grenzdruck standhält, als das Sicherheitsventil (3).
Überdrucksicherungsvorrichtung gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Grenzdruck des zweiten Sicherheitsventils (3) 50% oder kleiner ist als der Grenzdruck des ersten Sicherheitsventils (2).
Überdrucksicherungsvorrichtung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuleitung (7) in die Auslassseite (13) des ersten Sicherheitsventils (2) führt und die Ableitung (10) in die Einlassseite (15) des zweiten Sicherheitsventils (3) führt.
Überdrucksicherungsvorrichtung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ende der Zuleitung in der Auslassseite oder in der Verbindungsrohrleitung derart ausgerichtet ist, dass dessen Auslass auf den Ventilsitz des ersten Sicherheitsventils (2) gerichtet ist.
Überdrucksicherungsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Ende der Zuleitung (7) vom Ventilsitz des ersten Sicherheitsventils (2) maximal 20 mm entfernt ist.
Überdrucksicherungsvorrichtung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Zuleitungen in die Verbindungsrohrleitung (4) führen.
Überdrucksicherungsvorrichtung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf den Ventilsitz des ersten und des zweiten Sicherheitsventils mindestens ein Auslass der Zuleitung gerichtet ist.
Überdrucksicherungsvorrichtung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Ableitung eine Kondensatabscheider (11) angeordnet ist und die Verbindungsrohrleitung (4) derart angeordnet oder geformt ist, dass Kondensat abfließen kann.
Verfahren zur Überdruckabsicherung von Rohrleitungsnetzwerken, dadurch gekennzeichnet, dass eine Vorrichtung gemäß einem der vorstehend genannten Ansprüche eingesetzt wird.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass als Sterilisationsmittel Dampf, Ozon oder eine Mischung eingesetzt wird.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass als Sterilisationsmittel H₂O₂ oder Peressigsäure eingesetzt wird.