DE102022001178A1

DE102022001178A1 - Ventilsitzzwischenadapter für Membranventile mit Anschlussstutzen

Info

Publication number: DE102022001178A1
Application number: DE102022001178.6A
Authority: DE
Inventors: Bernhard Kammermeier; Christoph Pickelmann; Tobias Kammermeier
Original assignee: IDONEUS ANLAGENBAU GmbH
Current assignee: IDONEUS ANLAGENBAU GmbH
Priority date: 2022-04-06
Filing date: 2022-04-06
Publication date: 2023-10-12

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Einbau zwischen dem Ventilsitz eines Membranventils und dessen Antriebseinheit samt Dichtmembrane, um so einen Anschlussbereich zu schaffen für messtechnische Sensoren oder Rohr- und Ventilanschlüsse.
Die vorliegende Erfindung entstand aus der Beobachtung und Erkenntnis von Nachteilen, die bei typischen Reinstwasser-Verteilsystemen in der pharmazeutischen Produktion bestehen. In pharmazeutischen Produktionsstätten, die flüssige Produkte oder Zwischenprodukte herstellen, wird fast immer Reinstwasser als Einsatzstoff und bzw. oder als Reinigungsmedium benutzt. Im Fachjargon wird meist von PUW (purified water) oder WFI (water for injection) gesprochen.
An zentraler Stelle existiert eine Reinstwasser-Erzeugungsanlage und über ein meist weit verzweigtes Rohmetz wird das Reinstwasser zu den verschiedenen Verbrauchsorten geleitet. An den Verbrauchsorten existieren Zapfstellen mit manuellen bzw. meist automatisierten Abgangsventilen aus der Verteilleitung.
Typischerweise ist die Verteilleitung als geschlossener Rohrleitungsring mit Reinstwasser-Vorlauf und -Rücklauf ausgeführt. Man spricht üblicherweise vom Reinstwasser-Loop. Das Reinstwasser wird hier stetig im Kreis gepumpt, angesaugt aus einem Vorlagetank, in den der Rücklauf auch wieder mündet.
Da pharmazeutisches Reinstwasser sehr hohen Hygieneanforderungen unterliegt, wird es durch verschiedene Maßnahmen, z.B. Ozonisierung und UV-Bestrahlung im Kreislauf keimfrei bzw. sehr keimarm gehalten und in zyklischen Zeitabständen wird das Leitungssystem auch sterilisiert, meist mittels Wasserdampf.
Des Weiteren unterliegt das Reinstwasser strengen Qualitätskontrollen, d.h. es müssen regelmäßig an allen Zapfstellen Proben gezogen und auf Einhaltung aller hygienischen und chemisch-physikalischen Eigenschaften untersucht werden. Falls Abweichungen festgestellt werden, sind unter Umständen bereits produzierte Chargen zu verwerfen, oder es muss die Produktion unterbrochen werden, bis die einwandfreie Qualität des Reinstwassers wieder hergestellt und nachgewiesen ist.
Eine ganz erhebliche Gefahr für die Verunreinigung des Reinstwasser-Loops ist durch die Zapfstellen bedingt. Es kann z.B. zu Situationen kommen, dass ein an einem Zapfventil angeschlossener Verbraucher unter höherem Druck steht als der Reinstwasser-Loop. Bei Öffnen des Zapfventils kann dann ein „feindliches Medium“, d.h. ein Medium, das nicht Reinstwasser-Qualität hat, entgegen der gewünschten Fließrichtung über das Zapfventil in den Reinstwasser-Loop gelangen.
Nach Stand der Technik wird versucht, den Druck im Reinstwasser-Loop immer deutlich höher einzuregeln als er in den angeschlossenen Verbrauchern vorkommen kann. Allerdings kann es durch ungünstige Strömungssituationen, weil z.B. zufällig zeitgleich viele Verbraucher aus dem Loop zapfen, dazu kommen, dass der Druck im Loop zwischenzeitlich unerwünscht niedrig liegt. Wenn gleichzeitig auf Seiten eines Verbrauchers durch dessen Bedingungen zufällig ein hoher Druck herrscht, dann kommt es zu Rückströmung vom Verbraucher zum Loop und somit potentiell zu Kontamination des Loops.
Nach Stand der Technik werden bei vielen Anlagen deshalb softwaretechnische Logiken aufgebaut, die über Datensignalaustausch zwischen Reinstwasser-Anlage und Verbraucheranlagen sicherstellen, dass die Betriebssituationen so organisiert werden, dass eine Rückströmung von „feindlichen Medien“ in den Loop unwahrscheinlicher ist.
Nach Stand der Technik sind die Zapfventile aus Reinstwasser-Loops fast ausnahmslos in Form von sogenannten Membranventilen gebaut, da diese Ventilbauform den Hygieneansprüchen am besten gerecht wird, u.a. weil es keine produktberührte Antriebsspindel gibt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zu schaffen, mit der es möglich ist, unter allen Bedingungen sicherzustellen, dass kein „feindliches Medium“ in falscher Fließrichtung über das Zapfventil in den Reinstwasser-Loop gelangt, wobei diese Vorrichtung so gestaltet sein soll, dass sie auch an bestehenden Loop-Systemen ohne Schneid- und Schweißarbeiten nachgerüstet werden kann, da derartige Arbeiten am Loop äußerst ungern ausgeführt werden, weil sie mit längeren Produktions-Unterbrechungen und langwierigen Requalifizierungsarbeiten verbunden sind.
Die Aufgabenstellung wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass bei bestehenden Zapfventilen ein Adapterteil zwischen dem Ventilsitz des bestehenden Membranventilkörpers und der Antriebseinheit samt Membrane eingebaut wird. Im Adapterteil eingearbeitet sind Anschlüsse für Drucksensoren. Eine Steuerungslogik wertet aus, ob der sekundärseitige, d.h. verbraucherseitige Druck, deutlich niedriger liegt als der primärseitige, d.h. auf Seiten des Reinstwasser-Loops. Nur wenn das der Fall, gewährt die Steuerungslogik das Öffnen des Zapfventilantriebs.
Die 1 zeigt eine typische Ausführung einer Zapfstelle aus einer Verteilleitung bzw. aus einem Reinstwasser-Loop nach Stand der Technik. Es ist ein konventionelles Membranventil eingebaut, das wie sehr oft, in Form eines sogenannten T-Ventil-Körpers ausgeführt ist, bestehend aus Membranventilkörper (1.1), Ventilantrieb (1.2) und Membrandichtung (1.3). Auf der rechten Seite der 1 ist die erfindungsmäßige Lösung dargestellt. Hier ist zwischen dem vorhandenen Membranventilkörper (1.1) und der Einheit bestehend aus Ventilantrieb (1.2) und Membrandichtung (1.3) der Ventilsitzzwischenadapter (2.1) zu sehen, der auch Träger für die Drucksensoren (2.7 und 2.8) ist.
Die 2 zeigt aus 2 Blickrichtungen in Explosionsansicht die Details des Ventilsitzzwischenadapters (2.1).
Vor Einbau des Zwischenadapters ist die Strömung von der Primärseite zur Sekundärseite verhindert, indem die Membrandichtung (1.3) vom Ventilantrieb (1.2) zum Ventilsitz (1.4) des Membranventilkörper (1.1) gedrückt wird. Nach Einbau des Ventilsitzzwischenadapters (2.1) übernimmt dieser die Dichtaufgabe an dieser Stelle. Hierzu ist der Ventilsitzzwischenadapter (2.1) an der Seite, die dem Membranventilkörper (1.1) zugewandt ist, so ausgeformt, dass er der Form des Ventilsitzes (1.4) folgt. Des Weiteren ist der Ventilsitzzwischenadapter (2.1) an den Berührungsflächen mit zwei O-Ringen (2.5 und 2.6) versehen, die eine Abdichtung zum Membranventilkörper (1.1) in der Art gewährleisten, dass eine Strömung von der Primärseite zur Sekundärseite verhindert wird. Alternativ kann anstelle der zwei O-Ringe auch eine flächig geformte Dichtung Anwendung finden, die zwei nierenförmige Ausnehmungen hat, wie sie den Öffnungen der Primärseite und Sekundärseite am Membranventilkörper (1.1) entsprechen.
Der Ventilsitzzwischenadapter (2.1) ist so ausgeformt, dass das Medium über den primärseitigen inneren Kanal (2.2) zum anderen Ende des Adapters geleitet wird. An dieser Seite ist der Ventilsitzzwischenadapter (2.1) mit einer Ventilsitzkontur (2.4) ausgestattet, die vorzugsweise der Ventilsitzkontur (1.4) am Membranventilkörper (1.1) gleicht. Alternativ kann die Ventilsitzkontur (2.4) aber auch einer anderen Dimension oder Ausführung entsprechen, wenn auch die Membrane (1.3) und der Antrieb (1.2) gewechselt werden.
Bei geöffnetem Ventilantrieb (1.2) gelangt das Medium über den Ventilsitz (2.4) zum sekundärseitigen inneren Kanal (2.3) und damit zum Auslassstutzen (1.5) des Zapfventils.
Sowohl im Verlauf des primärseitigen inneren Kanals (2.2) als auch im Verlauf des sekundärseitigen inneren Kanals (2.3) können jeweils ein oder auch mehrere Anschlussstutzen für Messsensoren, aber als Zusatznutzen des auch Stutzen zum Anschluss von Rohrleitungen oder kleinen Ventilen vorgesehen werden. Im dargestellten Beispiel ist bei beiden inneren Kanälen jeweils ein elektronischer Drucksensor (2.7 und 2.8) eingeschraubt.
Die Abbildung links unten in 1 zeigt ein Beispiel mit zwei zusätzlichen Rohranschlusselementen (2.9), über die z.B. Dampf zum Sterilisieren der Zapfstelle oder Luft zum Belüften der Zapfstelle herangeleitet werden kann, oder auch ein Probenahmestrom abgeleitet werden kann.
Der beschriebene Ventilsitzzwischenadapter (2.1) ist im Sinne dieser Erfindung in erster Linie dazu vorgesehen, um Anschlüsse zur Erfassung des Druckunterschieds von Primärseite und Sekundärseite an Reinstwasser-Zapfstellen in leicht nachrüstbarer Weise anzubieten.
Ebenso können in dem Ventilsitzzwischenadapter (2.1) aber auch andere oder zusätzliche Anschlüsse integriert werden, die für die jeweilige Anwendung nützlich sind, und ohne den Adapter nur verbaut werden könnten, in dem man am bestehenden Rohrleitungssystem schneid- und schweißtechnische Umbauten vornimmt.

Claims

Ventilsitzzwischenadapter für Membranventile mit Anschlussstutzen, dadurch gekennzeichnet, dass die Formgebung des Zwischenadapters an der dem Ventilsitz eines Membranventilkörpers zugewandten Seite so ausgeführt ist, dass über eine oder mehrere Dichtungen der ursprüngliche Weg des Mediums von der Primärseite zur Sekundärseite des Membranventilkörpers über den Ventilsitz versperrt wird, und das Medium entlang eines ersten, primärseitigen inneren Kanals im Zwischenadapter zu einem anderen, im Zwischenadapter ausgeformten Ventilsitz geleitet wird, an dem die Formgebung so gewählt ist, dass eine Membrandichtung und der zugehörige Ventilantrieb angebaut werden können, so dass bei Offensituation des Ventilantriebs das Medium über einen zweiten, sekundärseitigen inneren Kanal im Zwischenadapter zur Sekundärseite des Membranventilkörpers geleitet wird, und entlang des primärseitigen oder entlang des sekundärseitigen oder entlang beider innerer Kanäle des Zwischenadapters Anschlussstutzen vorgesehen sind, um messtechnische Sensoren oder zusätzliche Rohr- oder Ventilanschlüsse anzubauen.
Ventilsitzzwischenadapter für Membranventile mit Anschlussstutzen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei Anbau von Drucksensoren an den inneren Kanälen des Zwischenadapters die Anschlussstutzen nicht invasiv ausgeführt sind, sondern dass nach Art eines Rohrdruckmittlers dünnwandige, fluidgefüllte Kammern vorgesehen sind, die aufgrund ihrer dünnen, verformbaren Wandung den Innendruck der inneren Kanäle des Zwischenadapters über das eingeschlossene Fluid an außen angebaute Drucksensoren übertragen.