DE202014008717U1

DE202014008717U1 - Ventilelement und aseptisches Ventil

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Publication number: DE202014008717U1
Application number: DE201420008717
Authority: DE
Original assignee: Gebr Rieger & Co KG GmbH; Rieger GmbH and Co KG
Current assignee: Gebr Rieger & Co KG GmbH; Rieger GmbH and Co KG
Priority date: 2014-10-29
Filing date: 2014-10-29
Publication date: 2014-11-13
Anticipated expiration: 2024-10-30

Abstract

Ventilelement für ein aseptisches Ventil mit einem einen Ventilsitz (20) aufweisenden Ventilgehäuse (2) und einer an einen Stellantrieb (3) anschließbare Spindel (4), wobei das Ventilelement (1) einen mit dem Ventilsitz zusammenwirkenden, mit der Spindel (4) verbindbaren Ventilteller (10) und einen die Spindel (4) im Gebrauch koaxial umgebenden Faltenbalg (12) aus Polytetrafluorethylen mit einem Anschlussquerschnitt (120) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilteller (10) einen einstückig mit dem Faltenbalg (12) gefertigten, mit der Spindel (4) verbindbaren und einen Innenraum des Faltenbalgs (12) gegenüber einer Umgebung abschließenden Grundkörper (100) und einen daran angebrachten kappenartigen Ventilkopf (102) aufweist.

Description

ANWENDUNGSGEBIET UND STAND DER TECHNIK
Die Erfindung betrifft ein Ventilelement für ein aseptisches Ventil mit einem einen Ventilsitz aufweisenden Ventilgehäuse und einer an einen Stellantrieb anschließbare Spindel, wobei das Ventilelement einen mit dem Ventilsitz zusammenwirkenden, mit der Spindel verbindbaren Ventilteller und einen die Spindel im Gebrauch koaxial umgebenden Faltenbalg mit einem Anschlussquerschnitt umfasst. Die Erfindung betrifft weiter ein aseptisches Ventil mit einem einen Ventilsitz aufweisenden Ventilgehäuse, einer Spindel und mit einem Ventilelement.
Ein Ventilelement für ein aseptisches Ventil umfassend einen Faltenbalg und einen Ventilteller ist beispielsweise aus DE 32 14 799 C2 bekannt, wobei der Faltenbalg und der Ventilteller als einstückiges Bauteil aus Polytetrafluorethylen (PTFE) gefertigt sind.
ANWENDUNGSGEBIET UND STAND DER TECHNIK
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Ventilelement mit einem Faltenbalg aus PTFE zu schaffen, welche eine verbesserte Beständigkeit im Bereich des Ventiltellers aufweist. Es ist eine weitere Aufgabe, ein aseptisches Ventil zu schaffen.
Gemäß einem ersten Aspekt wird ein Ventilelement für ein aseptisches Ventil mit einem einen Ventilsitz aufweisenden Ventilgehäuse und einer an einen Stellantrieb anschließbare Spindel geschaffen, wobei das Ventilelement einen mit dem Ventilsitz zusammenwirkenden, mit der Spindel verbindbaren Ventilteller und einen die Spindel koaxial umgebenden Faltenbalg aus Polytetrafluorethylen mit einem Anschlussquerschnitt umfasst, und wobei der Ventilteller einen einstückig mit dem Faltenbalg gefertigten, mit der Spindel verbindbaren und einen Innenraum des Faltenbalgs gegenüber einer Umgebung abschließenden Grundkörper und einen daran angebrachten kappenartigen Ventilkopf aufweist.
Durch die zweiteilige Gestaltung des Ventiltellers ist es möglich, den Ventilteller gezielt im Bereich seiner Kontaktfläche zu dem Ventilsitz zu verstärken. Durch die geschlossene Gestaltung des Grundkörpers und die kappenartige Gestaltung des Ventilkopfs wird sichergestellt, dass mittels des Ventiltellers getrennte Produkte und/oder ein Innenraum des Ventilelements trotz der zweiteiligen Gestaltung sicher voneinander getrennt bleiben.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der Ventilkopf aus Polyetheretherketon (PEEK) gefertigt. PEEK zeichnet sich durch seine hohe Hitzebeständigkeit und seine Lebensmittelkonformität aus.
In einer Ausgestaltung ist der Ventilkopf getrennt gefertigt und mit dem Grundkörper verbunden. In einer Ausgestaltung weisen der Grundkörper und der Ventilkopf zueinander komplementäre Gewinde auf. In vorteilhaften Ausgestaltungen ist eine klemmende Verbindung unter Ausnutzung elastischer Rückstellkräfte des Ventilkopfs vorgesehen. Dadurch wird erzielt, dass der Ventilkopf sich möglichst eng an den Grundkörper anschmiegt und dadurch bereits ein Dichteffekt erzielt wird.
Für eine weitere Abdichtung ist in einer Ausgestaltung zwischen einem freien Rand des Ventilkopfs und dem Grundkörper ein Dichtungselement angeordnet.
In einer alternativen Ausgestaltung erfolgt eine Verbindung mittels Temperatur- und/oder Druckeinwirkung. Insbesondere ist in einer Ausgestaltung vorgesehen, dass der Grundkörper an den Ventilkopf angeformt ist. In einer anderen Ausgestaltung wird zunächst ein Rohling des Ventilkörpers gefertigt und anschließend das Bauteil umfassend den Grundkörper und dem Faltenbalg unter Einbinden des Ventilkörpers gefertigt. In einer Ausgestaltung erfolgt ein Formen des Bauteils durch Temperatur- und/oder Druckeinwirkung. Dieser Vorgang wird auch als Temperieren bezeichnet. Der Grundkörper und der Ventilkopf bilden bei einer derartigen Fertigung eine untrennbare gemeinsame Baueinheit, an welcher Spalte, Rillen oder Kanäle, in welche ein Produkt eindringen könnte, vermieden sind.
Der Grundkörper wird in einer anderen Ausgestaltung unter Umspritzen des Ventilkopfs gefertigt. In noch einer anderen Ausgestaltung werden der Ventilkopf und der Grundkörper mittels Mehrkomponenten-Spritzgießen gefertigt, wobei ein Materialanteil des Ventilkopfs weniger als 30% des Ventiltellers beträgt. Durch die geeignete Wahl des Materialanteils wird dabei eine sichere Verbindung des Grundkörpers mit dem Ventilkopf bei einer Herstellung des Ventiltellers als Mehrkomponenten-Spritzgussteil erzielt.
In vorteilhaften Ausgestaltungen ist in den Grundkörper ein Verstärkungselement eingebunden. Eine Einbindung erfolgt vorzugsweise in der Herstellung des Grundkörpers, insbesondere mittels Umspritzen und/oder durch Temperatur- und/oder Druckeinwirkung. Das Verstärkungselement weist dabei vorzugsweise eine Kopplungsstruktur, insbesondere eine Gewindebohrung zur Verbindung mit der Spindel auf.
Gemäß einem zweiten Aspekt wird ein aseptisches Ventil mit einem einen Ventilsitz aufweisenden Ventilgehäuse, einer an einen Stellantrieb anschließbare Spindel und einem Ventilelement geschaffen.
Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, die in den Zeichnungen schematisch dargestellt sind. Als Teil eines Ausführungsbeispiels beschriebene oder dargestellte Merkmale können ebenso in einem anderen Ausführungsbeispiel verwendet werden, um eine weitere Ausführungsform der Erfindung zu erhalten.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
In den Zeichnungen zeigen:
1: eine geschnittene Darstellung eines aseptischen Ventils umfassend Ventilelement gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel;
2: eine geschnittene Darstellung des an einer Spindel angebrachten Ventilelements gemäß 1;
3: ein Detail III des Ventilelements gemäß 2;
4: eine geschnittene Darstellung eines an einer Spindel angebrachten Ventilelements gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel; und
5: ein Detail V des Ventilelements gemäß 4.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
1 zeigt in einer geschnittenen Darstellung ein Ausführungsbeispiel eines als Eckventil gestalteten aseptischen Ventils umfassend ein Ventilelement 1. 2 zeigt in einer geschnittenen Darstellung das Ventilelement 1 gemäß 1 und 3 zeigt ein Detail III des Ventilelements 1 gemäß 2.
Das aseptische Ventil umfasst ein Ventilgehäuse 2 mit einem Ventilsitz 20 und eine an einen Stellantrieb 3 anschließbare Spindel 4.
Das Ventilelement 1 umfasst einen mit dem Ventilsitz 20 zusammenwirkenden, mit der Spindel 4 verbindbaren Ventilteller 10 und einen die Spindel 4 koaxial umgebenden Faltenbalg 12 aus PTFE mit einem Anschlussquerschnitt 120.
Der Ventilteller 10 ist mehrteilig und umfasst einen einteilig oder einstückig mit dem Faltenbalg 12 gefertigten Grundkörper 100, einen daran angebrachten kappenartigen Ventilkopf 102, ein zwischen einem Rand des kappenartigen Ventilkopfs 102 und dem Grundkörper angeordnetes Dichtelement 104 und ein Verstärkungselement 106.
Das Verstärkungselement 106 weist eine als Gewindebohrung gestaltete Kopplungsstruktur zur Verbindung mit der Spindel 4 sowie eine radial von einer Spindelachse abragende Verankerungsstruktur für eine sichere Verbindung mit dem Grundkörper 100 auf.
Der Faltenbalg 12 und der Grundkörper 100 werden einteilig aus PTFE, beispielsweise als Spritzgussteil und/oder durch Thermoformen gefertigt, wobei vorzugsweise das Verstärkungselement 106 umspritzt oder eingebettet wird.
Der Grundkörper 100 ist mittels des Verstärkungselements 106 mit der Spindel 4 verbindbar, wobei ein Innenraum des Faltenbalgs 12 durch den Grundkörper 100 gegenüber der Umgebung abgeschlossen ist. Der Faltenbalg 12 und der Grundkörper 100 verhindern somit ein Eindringen von Keimen oder dergleichen aus einem Bereich der Spindel 4 in die im Gebrauch ein Produkt führende Umgebung.
Der kappenartige Ventilkopf 102 ist vorzugsweise aus PEEK. Er wird in dem in den 1 bis 3 dargestellten Ausführungsbeispiel getrennt von dem Grundkörper 100 hergestellt, beispielsweise ebenfalls als Spritzgussteil und/oder durch Thermoformen. Der so hergestellte Ventilkopf 102 wird klemmend unter Ausnutzung interner elastischer Rückstellkräfte mit dem Grundkörper 100 verbunden. Der Ventilkopf 102 liegt dabei eng an dem Grundkörper 100 an. In dem in den 1 bis 3 dargestellten Ausführungsbeispiel weist der Ventilkopf 102 zum Erzielen einer hohen Elastizität und somit hoher Klemmkräfte aufgrund innerer Rückstellkräfte eine geringe Wandstärke auf. Um im Gebrauch ein Eindringen eines Produkts in einen Spalt zwischen dem Grundkörper 100 und dem Ventilkopf 102 über die Dichtwirkung aufgrund der Klemmkraft hinaus sicher zu verhindern, ist weiter der Dichtring 104 zwischen dem Rand des Ventilkopfs 102 und dem Grundkörper 100 vorgesehen. Der Dichtring 104 ist beispielsweise aus Silikon.
Der dargestellte Ventilteller 10 weist einen polygonförmigen, genauer 7-eckigen, spiegelsymmetrischen Querschnitt auf, wobei im Gebrauch eine gegenüber der Spindelachse geneigte Mantelfläche an einem Ventilsitz 20 abdichten anlegbar ist. Die Form ist jedoch lediglich beispielhaft und es sind andere Formen denkbar. Der Ventilkopf 102 ist jeweils so gestaltet, dass zumindest die mit dem Ventilsitz zusammenwirkende Mantelfläche 103 des Ventiltellers 10 durch den Ventilkopf 102 gebildet ist und ein Rand des Ventilkopfs 102 in Richtung des Faltenbalgs 12 versetzt zu dieser Mantelfläche 103 angeordnet ist. Auch bei einem durch den Dichtring 104 im Regelfall verhinderten Eindringen eines Produkts in den Spalt zwischen dem Grundkörper 100 und dem Ventilkopf 102 gelangt dieses Produkt dabei nicht in einen durch das geschlossene Ventil abgetrennten Raum.
4 zeigt in einer geschnittenen Darstellung ein zweites Ausführungsbeispiel eines Ventilelements 1 für ein aseptisches Ventil gemäß 1. 5 zeigt ein Detail V des Ventilelements 1 gemäß 4. Das Ventilelement 1 gemäß den 4 und 5 ist ähnlich dem Ventilelement gemäß den 1 bis 3. Für gleiche oder ähnliche Bauteile werden in den Zeichnungen einheitliche Bezugszeichen verwendet. Auf eine erneute detaillierte Beschreibung bereits beschriebener Bauteile wird verzichtet.
Das Ventilelement 1 gemäß den 4 und 5 umfasst ebenfalls einen mehrteiligen Ventilteller 10 mit einem einteilig oder einstückig mit dem Faltenbalg 12 gefertigten Grundkörper 100 aus PTFE, einem daran angebrachten kappenartigen Ventilkopf 102 und einem Verstärkungselement 106. Der kappenartige Ventilkopf 102 ist vorzugsweise aus PEEK.
In dem in den 4 und 5 dargestellten Ausführungsbeispiel wird vorzugsweise zunächst der kappenartige Ventilkopf 102 gefertigt.
Der Faltenbalg 12 und der Grundkörper 100 werden zur Herstellung des Ventilelements 1 gemäß 4 und 5 ebenfalls einteilig, beispielsweise als Spritzgussteil und/oder durch Thermoformen gefertigt, wobei auch bei dieser Ausgestaltung bei der Fertigung vorzugsweise das Verstärkungselement 106 eingebettet wird.
Zudem ist bei der Fertigung der zuvor geschaffene Rohling des Ventilkopfs 102 in ein entsprechendes Werkzeug eingelegt und der Grundkörper 100 an den Ventilkopf 102 bei der Fertigung angeformt.
Die Gestaltung des Grundkörpers 100 und des Ventilkopfs 102 für eine sichere Verbindung in einem Kunststofffertigungsverfahren sind durch den Fachmann geeignet gewählt, wobei Hinterschneidungen oder dergleichen für eine sichere Verbindung vorgesehen sind. Die Form des Ventilkopfs 102 ist je nach Anforderung geeignet gestaltbar, wobei zumindest die mit dem nicht dargestellten Ventilsitz zusammenwirkende Mantelfläche 103 durch den Ventilkopf 102 gebildet ist.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 3214799 C2 [0002]

Claims

Ventilelement für ein aseptisches Ventil mit einem einen Ventilsitz (20) aufweisenden Ventilgehäuse (2) und einer an einen Stellantrieb (3) anschließbare Spindel (4), wobei das Ventilelement (1) einen mit dem Ventilsitz zusammenwirkenden, mit der Spindel (4) verbindbaren Ventilteller (10) und einen die Spindel (4) im Gebrauch koaxial umgebenden Faltenbalg (12) aus Polytetrafluorethylen mit einem Anschlussquerschnitt (120) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilteller (10) einen einstückig mit dem Faltenbalg (12) gefertigten, mit der Spindel (4) verbindbaren und einen Innenraum des Faltenbalgs (12) gegenüber einer Umgebung abschließenden Grundkörper (100) und einen daran angebrachten kappenartigen Ventilkopf (102) aufweist.
Ventilelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkopf (102) aus Polyetheretherketon gefertigt ist.
Ventilelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkopf (102) getrennt gefertigt und mit dem Grundkörper (100) verbunden ist.
Ventilelement nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkopf (102) mittels elastischer Rückstellkräfte klemmend mit dem Grundkörper (100) verbunden ist.
Ventilelement nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen einem freien Rand des Ventilkopfs (102) und dem Grundkörper (100) ein Dichtungselement (104) angeordnet ist.
Ventilelement nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkopf (102) und der Grundkörper (100) mittels Temperatur- und/oder Druckeinwirkung verbunden sind.
Ventilelement nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (100) an den Ventilkopf (102) angeformt ist.
Ventilelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkopf (102) und der Grundkörper (100) mittels Mehrkomponenten-Spritzgießen gefertigt sind, wobei ein Materialanteil des Ventilkopfs (102) weniger als 30% des Ventiltellers (10) beträgt.
Ventilelement nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Grundkörper (100) ein Verstärkungselement (106) eingebunden ist.
Ventilelement nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Verstärkungselement (106) eine Kopplungsstruktur, insbesondere eine Gewindebohrung zur Verbindung mit der Spindel (4) aufweist.
Aseptisches Ventil mit einem einen Ventilsitz (20) aufweisenden Ventilgehäuse (2), einer an einen Stellantrieb (3) anschließbare Spindel (4) und einem Ventilelement (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10.