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Die Erfindung betrifft ein Ventil für einen Behälter, welcher eine Zu- und Abführung von Medien gewährleistet. Ein derartiges Ventil wird insbesondere für Einweg-, Misch- und Bioreaktoren in der Pharmazie und Biotechnologie eingesetzt.
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Ventile zum Verschließen und Öffnen eines Behälters sind in vielen verschiedenen Ausführungsformen bekannt. Für Behälter im Bereich der Labortechnologie, im industriellen Gebrauch, wie der pharmazeutischen Produktherstellung oder der Lebensmitteltechnologie, werden Ventile benötigt, die einfach und sicher zu handhaben sind. Insbesondere im Bereich der Einwegprodukte ist eine besonders kostengünstige Herstellung nötig.
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Aus
US 5,975,369 ist ein Trinkflaschenverschluss bekannt, bei welchem eine mit der Trinkflasche verbundene, erste Hülse einen zylindrischen Stempel aufweist. Der Verschluss weist weiterhin eine zweite zylindrische Hülse mit einem kleineren Durchmesser als dem Durchmesser der mit der Flasche verbundenen, ersten Hülse auf, wobei die zylindrische Hülse mit kleinerem Durchmesser an ihrem oberen Ende eine Öffnung aufweist, welche in geschlossenem Zustand der Flasche durch den zylindrischen Stempel verschlossen ist. Die zylindrische Hülse mit kleinerem Durchmesser ist entlang des Stempels axial verschiebbar. Durch Arretierungseinrichtungen am Stempel und der Hülse mit dem kleineren Durchmesser (z. B. durch Anschläge an der Innenwandung der Hülse mit kleinerem Durchmesser) wird ein Abziehen der Hülse mit dem kleineren Durchmesser von dem Stempel ausgeschlossen. Hierbei erweist sich als nachteilig, dass ein Totraum im Verschluss selbst existiert. Konstruktionsbedingt sind zwischen den zylindrischen Hülsen und am Stempel Freiräume. Der bestimmungsgemäße Gebrauch für beispielsweise Trinkflaschen lässt einen Rückfluss des Mediums in den Behälter zu, da eine Anbringung an der Behälterdecke vorgesehen ist. Bei Anbringung am Boden eines Behälters würde ein solcher Verschluss Platz für ein Medium schaffen, welches in diesem Freiraum verweilt. Für die Verwendung an einem Einweg-, Misch- oder Bioreaktor ist ein solcher Verschluss ungünstig, da der im Totraum des Verschlusses verbleibende Anteil des Mediums nicht den gleichen Konditionen unterliegt wie das Medium im Behälter. Auch können Partikel in den Totraum sedimentieren und diesen verstopfen.
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US 2003/0121879 A1 ,
US 6,758,359 B2 ,
US 6,321,924 B1 und
WO 2005/044685 A1 offenbaren Flaschenverschlüsse für Getränke- und Reinigungsmittelbehälter, die weitere Entwicklungen des in
US 5,975,369 offenbarten Verschlusses bezüglich der Ausgestaltung der Hülsen, des Stempels und einer diese Komponenten abdeckenden Schutzkappe darstellen. Auch die Weiterentwicklungen lösen nicht das Problem des Totraumes, da der bestimmungsgemäße Gebrauch gänzlich anders ist.
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Schließlich ist aus
US 2007/0102450 A1 ein Verschluss für einen Behälter bekannt, der ein Verschlussteil, einen Flansch und zwei Dichtringe aufweist, wobei das Verschlussteil ein Hohlkolben ist, der an einem Ende verschlossen ist und an dem anderen Ende geöffnet ist, wobei unterhalb der verschlossenen Seite Bohrungen vorhanden sind, durch welche das Medium bei geöffnetem Verschluss fließt. Über und unter den Bohrungen befinden sich Dichtungen. Die verschlossene Seite verschließt im geschlossenen Zustand zusammen mit dem oberen Dichtring die Flanschöffnung.
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Bei einer ersten, in
US 2007/0102450 A1 offenbarten Ausführungsform ist der Hohlkolben zum Öffnen in den Behälter hinein verschiebbar. Nachteilig dabei ist, dass ein in den Behälter hineinragendes Teil störend wirkt gegenüber behälterinnenseitig anzubringenden Elementen, wie zum Beispiel Rührern oder Begasungsvorrichtungen, die bevorzugt, ebenso wie ein Verschluss, mittig angebracht werden.
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In einer zweiten Ausführungsform lässt sich der Hohlkolben aus dem Behälter heraus in einen „Vorraum” zurückziehen. Das Medium gelangt bei geöffnetem Zustand des Verschlusses in den Vorraum und von dort aus durch die Bohrungen in den Hohlkolben. Nachteilig ist hier die konstruktionsbedingt fehlende Arretierung, wodurch keine Sicherheit gegen ein unbeabsichtigtes, vollständiges Herausziehen des Hohlkolbens gegeben ist. Ein weiterer Nachteil ist die ungünstige Umlenkung des Behälterinhaltes beim Abflussvorgang. Das Medium wird über das geschlossene Ende und durch die bei geöffnetem Zustand sich im Vorraum befindlichen Bohrungen mehrfach umgelenkt und erfährt somit einen höheren Fließwiderstand. Dies hat einerseits einen negativen Einfluss auf scherempfindliche Substanzen und andererseits verringert sich somit der Volumenstrom, was zu einer längeren Entleerungszeit des Behälters führt. Der Vorraum erweist sich weiterhin als nachteilig, wenn sich der Verschluss in einem geschlossenen Zustand befindet. Im Falle einer Leckage am zum Behälterinneren angebrachten Dichtring, aber auch bei unzureichendem oder fehlerhaftem Verschließen, würde sich der Vorraum mit dem Medium füllen. Bei kleinen Leckagen füllt sich vorerst der Vorraum und das Medium gelangt erst nach einiger Zeit durch die Bohrungen in den Hohlkolben und von dort aus in den Abflussschlauch. Des weiteren entsteht durch den Vorraum ein Totraum, welcher im Hinblick auf hygienisches Design nicht erwünschenswert ist. Somit gestaltet sich eine etwaige Reinigung als problematisch und es könnten sich beispielsweise Bakterien vermehren oder Zellen absterben. Es ist auch möglich, dass zurückbleibende Substanzen sich anderweitig entwickeln und bei einer Entnahme des Mediums, welches durch Öffnung des Verschlusses unweigerlich mit im Vorraum zurückbleibenden Substanzen in Verbindung gerät, entsprechende Analysen verfälscht werden.
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Ein gemeinsamer Nachteil beider Ausführungsformen der
US 2007/0102450 A1 besteht darin, dass im Falle einer Leckage an beiden Dichtungen oder im geöffnetem Zustand bei einer Leckage an der Dichtung unterhalb der Bohrungen der Behälterinhalt ins Freie austritt. Dies kann zu einer gefährlichen Personal- und/oder Umweltkontamination führen und gefährdet darüber hinaus eine zu wahrende Sterilität.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Ventil für einen Behälter zu schaffen, das eine günstige Medienführung zulässt, eine hohe Sicherheit und keinen Totraum aufweist.
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Die Aufgabe wird durch eine Vorrichtung gemäß Anspruch 1 gelöst. Das erfindungsgemäße Ventil für einen Behälter umfasst ein Oberteil und ein Unterteil. Das Oberteil ist mit dem Behälter verbindbar und weist ein Verschlusselement mit mindestens einer Öffnung auf. Weiterhin weist es mindestens einen Hohlkörper auf. Das Unterteil weist einen äußeren Hohlkörper und einen zu diesem koaxial angeordneten inneren Hohlkörper auf. Zwischen diesen beiden Hohlkörpern ist ein Zwischenraum ausgebildet, in welchen der Hohlkörper des Oberteils einführbar und längsverschiebbar ist. Mindestens eine Arretierungseinrichtung begrenzt die Längsverschiebbarkeit. Die Arretierungseinrichtungen sind beispielsweise an der Innenwand des Hohlkörpers des Oberteils und an der Außenwand des inneren Hohlkörpers des Unterteils angeordnet. Dies kann im Spritzgießverfahren einfach und kostengünstig realisiert werden. Die Schub- und Zughandhabung kann somit sicher und einfach zum Öffnen und Verschließen des Ventils führen. Gleichzeitig wird ein vollständiges Abziehen effektiv verhindert. Der Aufbau des Ventils erlaubt zudem, dass zu dessen Herstellung flexibles Material verwendet werden kann, da die geometrische Anordnung von äußerem und innerem Hohlkörper des Unterteils und dem Hohlkörper des Oberteils zueinander ein Verbiegen, beispielsweise durch kräftiges Öffnen und somit Übereinanderbewegen der Arretierungseinrichtungen, verhindert. Die Arretierungseinrichtungen sind beispielsweise umlaufende Dichtlippen oder Rippen. Zu einer vereinfachten Ineinanderführung von Oberteil und Unterteil und zur gleichzeitigen Arretierung des Hohlkörpers des Unterteils innerhalb des inneren und äußeren Hohlkörpers des Oberteils können beispielsweise Dichtlippen dienen. Derartige Dichtlippen ermöglichen durch einen einseitig abgeschrägten Vorsprung ein einfaches Ineinanderstecken und verhindern ein späteres Herausziehen aber diese Stelle hinaus. Die Öffnung(en) am Verschlussteil des Oberteil ist/sind durch den inneren Hohlkörper des Unterteils verschließbar. Konstruktionsbedingt ist ebenfalls gewährleistbar, dass zum Öffnen und Schließen keine Gegenstände in den behälterinnenseitigen Bereich hineinbewegbar sind. Während die Handhabung wünschenswert einfach ist, verhindern gleichzeitig die Arretierungseinrichtungen ein Abziehen des Unterteils und übernehmen somit eine wichtige Sicherungsfunktion. Hektisches, schnelles oder zu kräftiges Öffnen wird somit abgefangen. Weiterhin besteht das Ventil im Wesentlichen aus den zwei Teilen Oberteil und Unterteil, die jeweils einfach und kostengünstig gefertigt und zusammengefügt werden können. Das Oberteil kann an Container aus beliebigen Materialien angepasst werden, z. B. kann es für Metallcontainer als Einschraubteil und für Kunststoffcontainer als Anklebe- oder Anschweißteil ausgeführt sein. Ein weiterer wichtiger Vorteil ist die Art der Medienführung. Durch den geradlinigen Übergang vom Behälter in die Öffnung über das Ventil in eine Leitung fällt ein Vorraum, und somit Totraum, für das Medium weg. Auch innerhalb des Fluidraumes des Ventils ist keine Totzone enthalten. Durch die koaxialen Hohlkörper und das darin längsverschiebbar aufgenommene und führbare hohlkörperförmige Unterteil wird das Medium geradlinig, einfach und schonend in den Behälter hinein oder aus diesem heraus geführt. Der eigentliche Fließkanal ist rohrartig ausgebildet und enthält keine Hindernisse. Somit ist eine schonende und geradlinige Fluidströmung möglich, was insbesondere bei sensiblen bzw. empfindlichen Mikroorganismen von Vorteil ist. Darüber hinaus kann das Medium konstruktionsbedingt nicht nach Außen gelangen, wodurch Umweltkontamination und Personenschäden vermieden werden.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist das Oberteil einen zum Hohlkörper koaxial und außerhalb dessen angeordneten Zusatzhohlkörper auf. Zwischen den beiden Hohlkörpern des Oberteils ist entsprechend ein Zwischenraum vorhanden. Somit kann eine noch sicherere Längsverschiebbarkeit gewährleistet werden. Bei einer Anbringung von Dichtungen ist außerdem eine höhere Dichtigkeit gewährleistet.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist mindestens ein Dichtelement am inneren Hohlkörper und/oder am Hohlkörper des Oberteils bzw. am Verschlusselement oder an der mindestens einen Öffnung des Verschlusselementes angebracht. Beispielsweise weisen die Innenwand des äußeren Hohlkörpers und die Außenwand des inneren Hohlkörpers je mindestens ein Dichtungselement, z. Bsp. einen O-Ring auf. Hierdurch wird ein sicherer und dichter Verschluss gewährleistet. Das Medium ist steril zu- und abführbar und es gibt keinen Totraum für ein Medium, welches aufgrund fehlerhaften Verschlusses oder leckagenbedingt durch die Öffnung austritt, bereits ausgetreten ist oder sich nach dem Ab- bzw. Zufluss im Verschluss bzw. Ventil sammelt. Dadurch ist ebenso eine weitere Sicherung vorhanden, die einen Leckagenaustritt in die Umwelt verhindert. Somit sind Umweltkontaminationen vermeidbar und eine Gefährdung von Personen ist ausgeschlossen. Bei einem bereits befülltem Behälter fließt das Medium aufgrund des geringsten Fließwiderstandes direkt in das Unterteil und von dort hinaus in eine Ableitung. Ebenso verhält es sich bei einer Fließrichtung in den Behälter hinein. Bei hohen Volumenströmen ist es jedoch möglich, dass Teile des Medienstromes entlang der Innenwand des Hohlkörpers in den Bereich zwischen innerem und äußerem Hohlkörper des Unterteils gelangen. Durch Dichtungselemente an dem vorstehend genannten Bereich(en) ist ein Austritt effektiv verhinderbar.
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In einer besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Ventils sind im geöffneten Zustand durch die Öffnung Medien durch den inneren Hohlkörper aus dem Behälter abführbar bzw. in den Behälter zuführbar. Das erfindungsgemäße Ventil erlaubt es, Medien dem Behälter insbesondere steril zuzuführen bzw. aus diesem steril abzuführen.
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Gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Ventils sind der äußere und/oder der innere Hohlkörper und/oder der Hohlkörper des Unterteils rotationssymmetrisch ausgebildet. Vorzugsweise ist die Form rund. Somit erleichtern sich die Herstellung und die Handhabung. Insbesondere bei einer zylindrischen Ausführung vereinfacht sich die Konnektivität mit Schlauch- oder Rohrleitungen.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind der äußere und/oder der innere Hohlkörper und/oder der Hohlkörper des Unterteils polygonal ausgebildet.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der untere Bereich des inneren Hohlzylinders des Unterteils konisch ausgebildet. Der Ausdruck „untere Bereich” ist relativ zu dem Behälter zu verstehen, wenn das Ventil am Behälterboden angebracht ist. Durch den konischen Bereich können Schlauchleitungen sicher, fest und schnell angebunden werden. Auch andere Ausführungsformen des unteren Bereichs des Unterteils, wie Gewinde für Rohrleitungen, Klemmverbindungen etc. sind möglich. Der Durchmesser kann beliebig variiert werden.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Ventil beispielsweise durch Einschraubung, Einklebung, Einklemmung oder Einschweißung mit dem Behälter verbindbar. Der obere Teil des Oberteils ist bevorzugt als Scheibe ausgebildet, welche mit dem Behälter durch vorstehend genannte Verbindungsmöglichkeiten verbindbar ist.
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Gemäß einer weiteren, besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Behälter ein Reaktor, beispielsweise ein Bioreaktor bzw. Fermenter, zum Einweggebrauch und aus flexiblem Kunststoff. Insbesondere bei Einwegprodukten ist es nötig, kostengünstige, aber dennoch sichere und einfach zu handhabende Verschlüsse zu schaffen, was durch die Erfindung erreicht wird.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Ventils ist durch das Oberteil ein Schaft einer Mischeinrichtung des Behälters oder eine Begasungseinrichtung, beispielsweise durch eine Schaftaufnahme, aufnehmbar. Derartige Vorrichtungen sind zum Beispiel über dem Verschlusselement platzierbar. Durch die erfindungsgemäße Ausführung als nicht in den Behälterinnenraum hineinragendes Ventil kann beispielsweise ein Rührer oder eine Begasungseinrichtung ebenso wie das Ventil selbst mittig angebracht werden, was von Vorteil ist, da Rührer oder Begasungseinrichtungen einer gleichmäßigen Verteilung ihres produzierten Prozessanteils (Strömung, Gasblasen) bedürfen. Ein Rührer wird ebenfalls bevorzugt beidseitig angebracht, da hierdurch eine besonders hohe Stabilität erreichbar ist. Eine Aufnahmevorrichtung kann beispielsweise an dem Ventil angebracht oder in dieses integriert sein.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Ventil durch eine Überwurfmutter, einen Bajonett-Verschluss, eine Torsionsschnappverbindung oder eine Hülse mit Sollbruchstelle gegen eine unbeabsichtigte Öffnung zusätzlich gesichert. Weiterhin können diese Vorrichtungen eine Indikatorfunktion erfüllen, beispielsweise im Zusammenwirken mit RFID-Einrichtungen oder Computerprogrammprodukten, welche die unbeabsichtigte Öffnung des Ventils registrieren, speichern und einem Nutzer auslesbar zur Verfügung stellen. Ein weiteres Beispiel ist eine Hülse mit Sollbruchstellen. Die Hülse ist über Kragen an einer Seite mit dem Oberteil und an der anderen Seite mit dem Unterteil verbunden und hält diese ineinander. Durch Drehen der Kragen gegeneinander oder des Unterteils gegenüber dem Oberteil bricht die Hülse an Sollbruchstellen auf und das Ventil kann geöffnet werden. Ein Bruch an der Hülse kann nun als Indikator genutzt werden, welcher die Benutzung des Abflusses anzeigt und somit zu mehr Prozesssicherheit und -kontrolle führt.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weisen das Oberteil und das Unterteil jeweils ein Schraubgewinde auf und das Unterteil ist in das Oberteil schraubbar. Somit können beispielsweise auch kleine Mengen des Mediums kontrolliert heraus- oder hinengelassen werden und eine sichere und dichte Verschließung ist gewährleistet, da durch eine Schraubung mehr Kraft übertragbar ist.
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Die 1 bis 11b zeigen unterschiedliche Ausführungsformen des Ventils für einen Behälter.
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In den Zeichnungen zeigen:
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1 einen Querschnitt durch ein Ausführungsbeispiel, wobei Unterteil und Oberteil voneinander getrennt dargestellt sind,
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2 einen Querschnitt durch ein Ausführungsbeispiel im geschlossenen Zustand,
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3a eine Draufsicht auf eine Ausführungsform des Oberteils,
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3b eine perspektivische Ansicht eines Ausführungsbeispiels,
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3c eine perspektivische Ansicht eines Ausführungsbeispiels mit Schraubverschluss,
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4 einen Querschnitt durch ein Ausführungsbeispiel mit Zusatzhohlkörper, wobei Unterteil und Oberteil voneinander getrennt dargestellt sind,
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5 einen Querschnitt durch ein Ausführungsbeispiel im geschlossenem Zustand,
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6 einen Querschnitt durch ein Ausführungsbeispiel im geschlossenem Zustand,
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7a einen Querschnitt durch ein Ausführungsbeispiel des Unterteils mit Dichtlippen/Arretierungseinrichtungen,
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7b einen Querschnitt durch ein Ausführungsbeispiel des Unterteils mit O-Ringen.
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7c einen Querschnitt durch ein Ausführungsbeispiel des Unterteils mit Dichtlippen/Arretierungseinrichtungen,
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8 einen Querschnitt durch ein Ausführungsbeispiel des Unterteils mit Dichtelementen/Arretierungseinrichtungen,
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9 eine perspektivische Ansicht eines Ausführungsbeispiels mit Schaftaufnahme,
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10 eine perspektivische Ansicht eines Ausführungsbeispiels mit Überwurfmutter,
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11a einen Querschnitt durch ein Ausführungsbeispiel des Oberteils mit Schraubgewinde,
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11b einen Querschnitt durch ein Ausführungsbeispiel des Unterteils mit Schraubgewinde und
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12 einen Querschnitt durch ein Ausführungsbeispiel mit konischem Verschlusselement.
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Gemäß 1 und 2 besteht das Ventil für einen Behälter aus einem mit dem Behälter verbindbaren Oberteil 1 und einem Unterteil 5. Das Oberteil 1 besitzt ein Verschlusselement 3, welches mindestens eine Öffnung 4 aufweist, und einen Hohlkörper 2. Eine Scheibe 16 ermöglicht eine vereinfachte Verbindung mit einem Behälter. Das Unterteil 5 weist einen äußeren Hohlkörper 6 und einen zu diesem im wesentlichen koaxial angeordneten inneren Hohlkörper 7 auf. Der innere Hohlkörper 7 und der äußere Hohlkörper 6 bilden miteinander einen Zwischenraum 8' aus. Durch den inneren Hohlkörper 7 ist die mindestens eine Öffnung 4 verschließbar.
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1 zeigt einen Querschnitt durch ein Ausführungsbeispiel, wobei Unterteil 5 und Oberteil 1 voneinander getrennt dargestellt sind.
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2 zeigt einen Querschnitt durch ein Ausführungsbeispiel im geschlossenen Zustand. Durch den inneren Hohlkörper 7 ist die Öffnung 4 des Verschlusselements 3 geschlossen.
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3a zeigt eine Draufsicht auf ein Ausführungsbeispiel des Oberteils mit Scheibe 16, und Verschlusselement 3.
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Dasselbe Ausführungsbeispiel ist in 3b und 3c perspektivisch dargestellt. Hierbei ist erkennbar, dass beispielsweise ein Fluid aus dem Behälter durch die Öffnungen 4 in das innere des Hohlkörpers 2 gelangen kann. 3c zeigt ein Ausführungsbeispiel als Einschraubteil mit Gewinde 18, beispielsweise für Metallbehälter. Das Ventil kann entsprechend den Anforderungen, Bedürfnissen oder aus Gründen der Materialgleichheit aus beliebigen Materialien gefertigt werden.
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4 zeigt einen Querschnitt durch ein Ausführungsbeispiel mit Zusatzhohlkörper 11. Dieser bildet zusammen mit dem Hohlkörper 2 einen Zwischenraum 8'' aus, in welchem der äußere Hohlkörper 6 des Unterteils 5 führbar ist, was die Dichtigkeit zusätzlich verstärkt.
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5 und 6 zeigen einen Querschnitt durch Ausführungsbeispiele im geschlossenen Zustand mit Varianten des Verschlusselements 3. Das Ventil ist mit einem Behälter über die Scheibe 6 derart verbunden, dass sich das Verschlusselement 3 vorsprunghaft im inneren des Behälters befindet. In 5 verschließt das Verschlusselement 3 den inneren Hohlkörper 7 von außen, wohingegen in 6 eine umlaufende Nut 17 mit einem entsprechenden Vorsprung des Verschlusselements 3 zusätzliche Verschlusssicherheit gegenüber der Öffnung 4 gibt. Der Hohlkörper 2 befindet sich im geschlossenem Zustand zwischen dem äußeren Hohlkörper 6 und dem inneren Hohlkörper 7.
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Die 7a–7c und 8 zeigen Ausführungsbeispiele des Unterteils 5 mit Dichtelementen 12 bzw. Arretierungseinrichtungen 9/10. Der innere Hohlkörper 7 und der äußere Hohlkörper 6 bilden miteinander einen Zwischenraum 8' aus. 7a weist Dichtelemente 12 in Form von Dichtlippen auf, welche beispielsweise direkt im Spritzgussverfahren zusammen mit dem Unterteil 5 herstellbar sind. Hierbei sorgen Dichtelemente 12 an der Innen- und der Außenwandung des inneren Hohlkörpers 7 für Dichtigkeit. Ebenso angeordnet sind die Dichtelemente 12 in 7b, wobei hier O-Ringe dargestellt sind. In 7c sind die Dichtelemente 12 an der Außenwand des inneren Hohlkörpers 7 sowie an der Innenwand des äußeren Hohlkörpers 6 angebracht. Die vorstehend genannten Dichtelemente 12 sind gleichzeitig als Arretierungseinrichtungen 9 anwendbar. Dies können zum Beispiel umlaufende Rippen oder Lippen sein. Ebenso sind zusätzlich zu Dichtelementen 12 zusätzlich angebrachte Arretierungseinrichtungen 9 möglich.
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Gemäß 8 weist das zu den 7a–7c korrespondierende Oberteil 1 neben dem Verschlusselement 3 und der Scheibe 16 ebenfalls mindestens eine Arretierungseinrichtung 10, zum Beispiel eine umlaufend Rippe oder Lippe, an der Außenseite des Hohlkörpers 2 auf. Die Längsverschiebbarkeit des Unterteils 5 ist somit durch die Arretierungseinrichtung 9 sowie die die Arretierungseinrichtung 10 des Oberteils 1 begrenzt. Als zusätzliche Absicherung sind auch mehrere Arretierungseinrichtungen 9/10 denkbar. So könnte eine weniger starke Arretierung durch den spürbaren Druckpunkt des Übereinandergleitens der Arretierungseinrichtungen 9 des Unterteils 5 und der Arretierungseinrichtungen 10 des Oberteils 1 die Öffnung signalisieren, und eine weitere Arretierung verhindert ein vollständiges Auseinanderziehen, indem entsprechend große Vorsprünge sich gegenseitig behindern. Ebenso ist die Ausführung als Dichtelement 12 am Oberteil denkbar.
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Das Ausführungsbeispiel der 9 zeigt perspektivisch ein Ventil für einen Behälter mit einer mit dem Oberteil 5 verbindbaren Schaftaufnahme 13 für die Lagerung eines Schaftes inklusive Öffnung 4'. Für die Lagerungsaufnahme sind zum Beispiel jegliche in Bioreaktoren verwendete Geräteteile, wie beispielsweise eine Begasungseinrichtung oder ein Rührer, denkbar. Um weiterhin einen Durchgang für das Medium zwischen Behälterinnenraum und Ventil zu gewährleisten, ist mindestens eine Öffnung 4' an der Schaftaufnahme 13 oder anderweitige Durchbrechungen möglich. Die Schaftaufnahme 13 kann als fester Bestandteil des Oberteils 1 hergestellt werden, zum Beispiel mittels Spritzgießverfahren in einem Stück, oder als separate Vorrichtung im Nachhinein an das Oberteil 1 angebracht werden, beispielsweise durch Verkleben, Verschweißen, Einklemmen oder Einschrauben. Es ist auch möglich, die Schaftaufnahme 13 direkt mit dem Behälter zu verbinden.
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10 zeigt perspektivisch ein Ausführungsbeispiel des Ventils für einen Behälter mit Sicherung durch eine Überwurfmutter 14. Mit Hilfe einer Überwurfmutter 14 kann ein Zusammenhalt gewährleistet werden. Gleichzeitig kann eine derartige Ausführung auch als Öffnungs- bzw. Schließmechanismus dienen, wenn beispielsweise die Überwurfmutter 14 an ihrem oberen Bereich mit dem Hohlkörper 2 fest verbunden ist und, je nach Ausführungsform, Innen- bzw. Außengewinde um das entsprechende Gegengewinde am Unterteil ein- bzw. herausdrehbar ist. Ein ebenfalls drehbar gelagerter Schlauchanschluss oder eine gleichartige Vorrichtung kann zusätzlich einer Verdrehung einer angeschlossenen Leitung entgegenwirken. Ebenfalls möglich ist eine Hülse mit Sollbruchstelle(n). Die Hülse ist beispielsweise mit dem oberen Bereich an dem Oberteil 1 und mit dem unteren Bereich am Unterteil 5 befestigt. Diese Befestigung kann beispielsweise über Kragen erfolgen. Das Vorhandensein einer oder mehrerer Sollbruchstelle(n) erleichtert einerseits die Öffnung des Ventils und kann gleichzeitig als Indikator dienen. Somit kann eine Vorbenutzung und versehentliches Öffnen erkannt werden und die Sterilität gewahrt werden. Zusätzlich hält eine Hülse das Oberteil 1 und das Unterteil 5 sicher und effektiv zusammen.
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Die 11a und 11b stellen Ausführungsformen des Oberteils 1 und des Unterteils 5 dar. 11a zeigt im Querschnitt das Oberteil 1 mit Verschlusselement 3 inklusive Öffnung 4, die Scheibe 16 und ein an der Außenwandung des Hohlkörpers 2 befindliches Schraubgewinde 15. Ein entsprechendes Gegenschraubgewinde 15' ist in 11b an der Innenwandung des äußeren Hohlkörpers 6 dargestellt. Somit ist das Unterteil 5 in das Oberteil 1 hinein- und herausschraubbar. Das Öffnen bzw. das Schließen des Ventils geschieht durch Drehung des Unterteils 5 gegen das Oberteil 1. Schraubgewinde 15 und Gegenschraubgewinde 15' können auch an anderen Stellen angebracht bzw. integriert sein und auch in ihrer Ausführungsart (Innen- bzw. Außengewinde) miteinander beliebig vertauscht sein. Es ist auch möglich, durch Bohrung zwischen dem äußeren Hohlkörper 6 und dem inneren Hohlkörper 7 ein Muttergewinde zu schaffen, in welches der Hohlkörper 2 des Oberteils 1, als Bolzengewinde ausgeführt, eingeschraubt werden kann. Das Schraub-/Gegenschraubgewinde 15/15' ist beispielsweise als Metrisches-ISO-Gewinde, Whitworthgewinde, Rohrgewinde, Trapezgewinde, Rundgewinde, Sägengewinde oder nach anderen Gewindearten ausführbar. Durch die Verwendung eines Schraub-/Gegenschraubgewinde 15/15' lässt sich ein Medium kontrolliert zu- und abführen. Wird beispielsweise ein Feingewinde eingesetzt, erlaubt der geringe Vorschub pro Umdrehung präzise Einstellungen. Durch die Ausführung mit Gewinde wird ebenso ein hohes Maß an Stabilität, Festigkeit, Flexibilität und Sicherheit gegeben.
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12 zeigt einen Querschnitt durch ein Ausführungsbeispiel mit konisch zulaufendem Verschlusselement 3. Zusätzlich zu oder unabhängig von einem Schraubgewinde ist das Ventil hiermit fein justierbar. Bei komplett geöffnetem Zustand kann ein Medium ungehindert die Öffnung 4 passieren. Durch den konischen Zulauf ist ebenso eine Einstellung eines kleineren Volumenstroms möglich.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Oberteil
- 2
- Hohlkörper
- 3
- Verschlusselement
- 4
- Öffnung
- 4'
- Öffnung
- 5
- Unterteil
- 6
- Äußerer Hohlkörper
- 7
- Innerer Hohlkörper
- 8
- Zwischenraum
- 8'
- Zwischenraum
- 9
- Arretierungseinrichtung
- 10
- Arretierungseinrichtung
- 11
- Zusatzhohlkörper
- 12
- Dichtelement(e)
- 13
- Schaftaufnahme
- 14
- Überwurfmutter
- 15
- Schraubgewinde
- 15'
- Gegenschraubgewinde
- 16
- Scheibe
- 17
- Nut
- 18
- Gewinde
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 5975369 [0003, 0004]
- US 2003/0121879 A1 [0004]
- US 6758359 B2 [0004]
- US 6321924 B1 [0004]
- WO 2005/044685 A1 [0004]
- US 2007/0102450 A1 [0005, 0006, 0008]
