DE2339214A1 - Aseptisches verbundventil - Google Patents

Description

Aseptisches Verbundventil (Priorität: 3. August 1972, Japan, 91544/72)

Die Erfindung bezieht sich auf Ventile zum Absperren der Strömung eines Fluids, d.h. eines flüssigen, gasförmigen oder rieselfähigen Mediums, insbesondere auf ein aseptisches Verbundventil zur Verwendung in Maschinen oder Anlagen zur Verarbeitung von Lebensmitteln, insbesondere von Mich.

In Milchverarbeitungsanlagen muß das Rohrleitungssystem zur Abgabe der Milch häufig an Ort und Stelle gereinigt werden. Dabei muß das Rohrleitungssystem ausnahmslos vollständig vom Milchlagert/'ank abgedichtet v/erden. Anderenfalls besteht die Gefahr, daß unerwünschte oder gar schädliche Reinigungsflüssigkeit in das Lebensmittel, z.B. in die Milch eindringt und so große Mengen an Milch vernichtet werden müssen.

Bisher war es üblich, ein einziges Ventil an einer Verbindung zwischen dem Rohrleitungssystem und dem Lagertank zu verwenden. Dabei wurden im allgemeinen zufriedenstellende Ergebnisse erzielt. Sind jedoch in einem Rohmaterial wie Milch außergewöhnliche Substanzen enthalten, die in beträchtlichem Maße an der Ventildichtung oder an dem Ventilsitz anhaften, oder tritt ein Defekt an der Ventildichtung oder am Ventilsitz auf, so kann das Ventil nicht vollständig verschlossen und somit keine

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zufriedenstellende Dichtung erzielt werden.

In Milchverarbeitungsanlagen sollten vorzugsweise nicht nur Luft, Maschinenöl und dergleichen am Eintritt in das Rohrleitungssystem gehindert werden, sondern es sollte auch verhindert werden, daß die im Rohrleitungssystem "befindliche Milch durch das Ventil hindurchleckt. Anderenfalls bestünde die Gefahr, daß Krankheitserreger auf der ausgetretenen Milch entstehen und schließlich in das System eindringen.

In solchen Anlagen verwendete Ventile müssen daher eine sehr lecksichere Verbindung zwischen dem Raum, den sie verschließen und dem Äußeren bilden. In der Praxis haben jedoch solche Ventile einen Ventilschaft, der in das System eingeführt und aus diesem herausgeführt wird, um die Ventildichtung zu betätigen. Es ist äußerst schwierig, diesen Teil des Ventilschafts hermetisch abzudichten.

Bisher wurden auch beispielsweise Membranventile verwendet, um eine Verschmutzung der Milch im Rohrleitungssystem zu verhindern. Nachteilig hieran ist, daß das Membranventil Temperaturen von bis zu 130°C bei der Sterilisation der Milch sowie ferner zu Reinigungszwecken verwendeten sauren oder alkalischen Lösungen ausgesetzt wird. Daher werden selbst Neoprenmembranen innerhalb ein bis zwei Wochen zerstört.

Gegenstand der Erfindung ist ein aseptisches Verbundventil mit doppelter Dichtung, das ein erstes, als normale Abdichtung wirkendes Ventil und ein zweites Hilfsventil enthält, das auf dem Ventilschaft anstelle des ersten Ventils durch Zufuhr oder Ableitung von Luft aus einem Balgen betätigt wird, der den aus dem Ventilgehäuse heraus und in dieses hinein beweglichen Teil des Ventilschafts umschließt. Das am Ventilschaft befestigte zweite Hilfsventil wird direkt und unabhängig durch einen Balgen betätigt, so daß sich eine zweite Abdichtung ergibt. Das aseptische Verbundventil soll einfach aufgebaut und gut zur

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Reinigung an Ort und Stelle geeignet sein. Der Berührungsbereich zwischen der Ventildichtung des zweiten Hilfsventils, das durch den Balgen betätigt wird und dem zugehörigen Ventilsitz soll gegenüber dem gleichen Kontaktbereich des ersten Ventils klein sein, so daß sich bei niedriger Druckkraft eine zufriedenstellende Abdichtung ergibt.

Durch das erfindungsgemäße aseptische Verbundventil wird der Nachteil der schlechten Absperrung des Fluiddurchtritts beseitigt und der bei herkömmlichen Ventilen nach außen freiliegende Teil des Ventilschafts, der in das Ventilgehäuse hinein und aus diesem heraus beweglich ist, ist mit einem Balgen umschlossen. Ein Teil des Balgens dient zur vom ersten Ventil unabhängigen Betätigung des zweiten Ventils auf dem Ventilschaft für das erste Ventil.

Durch das erfindungsgemäße aseptische Verbundventil wird also der Fluiddurchtritt zweifach gesperrt. Das Ventil ist in hohem Maße aseptisch und ergibt eine doppelte Abdichtung, so daß es sich hervorragend zur Verwendung in Herstellungs- und Verarbeitungsanlagen für Lebensmittel oder Getränke eignet. Das Ventil enthält eine erste Ventildichtung, eine zweite Hilfs-Ventildichtung, die auf einem Ventilschaft zur Betätigung der .ersten Ventildichtung befestigt ist, einen vom Ventiltrieb zur Betätigung des Ventilschafts unabhängigen Ventiltrieb zum Antrieb der zweiten Hilfs-Ventildichtung auf dem Ventilschaft in der Schließrichtung des Ventils, je einen Ventilsitz, mit dem die erste Ventildichtung bzw. die zweite Ventildichtung in Berührung kommen, wobei die Ventilsitze im gleichen Ventilgehäuse angeordnet sind und eine doppelte Abdichtung ergeben, und einen Balgen zur Abdichtung des Teils des Ventilschafts innerhalb des Gehäuses, der in das Ventilgehäuse hinein und aus diesem heraus beweglich ist.

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Anhand des in der Zeichnung dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispiels wird die Erfindung im folgenden näher erläutert. Die Zeichnung zeigt einen Schnitt durch ein erfindungsgemäßes Ventil.

Bei dem gezeigten Ventil wird das Rohmaterial, beispielsweise Milch, von einer an einen Lagertank angeschlossenen Öffnung 21 einer Auslaßöffnung 23 augeleitet, die an ein Milchleitungssystem angeschlossen ist. Alternativ wird die Milch von einer Einlaßöffnung 22 durch die öffnung 21 in den Lagertank geleitet. An einem Ende des Ventils, dem in der Zeichnung links dargestellten, befindet sich ein Luftzylinder 16 mit einer Feder 27 zur Betätigung von Ventilschaftteilen 1 und 2.

Auf dem Ventilschaftteil 1 des Luftzylinders 16 ist ein mittels eines linken und rechten Schnappringes 18 gesicherter Kolben befestigt. Durch Bewegung des Kolbens 17 wird das Ventilschaftteil 1 geradlinig nach rechts oder links "bewegt. In einer Ringnut 28 des Kolbens 17 liegt ein O-Ring, der an der Wand 29 des Luftzylinders 16 anliegt und gegenüber dieser gleitend beweglich ist. Der Ventilschaftteil 1 ist mit dem einen Ende des Ventilschaftteils 2 verschraubt. Im mittleren Bereich des Ventilschaf tteils 2 befindet sich eine Stufe 2'. An einem Ende des Ventilschaftteils 2 ist eine Balgenführung 5 befestigt. An dem einen Ende der Balgenführung 5 ist eine erste Ventildichtung bzw. ein Ventilteller 6 mit einer Dichtung 7 aus Teflon oder dergleichen angebracht. Die Ventildichtung 6 ist mittels einer Klemmschraube 20 einteilig mit dem Ventilschaftteil 2 verbunden. Auf dem einen Endbereich des Ventilschaftteils 2 liegt eine Hülse 4. Die linke Endfläche der Hülse 4 bildet zusammen mit dem Ventilschaftteil 2 eine Stufe 4^f. Eine zweite Ventildichtung bzw. ein zweiter Ventilteller 3 ist auf dem Ventilschaftteil 2 zwischen den Stufen 2¹ und 4^: ^befestigt. Zwischen den beiden Stufen 2¹ und 4^! und der Ventildichtung 3, d.h. zwischen der Fläche 3^l und der Stufe 2^r einerseits Lind der Fläche 3" .und der Stufe 4¹ anderer-

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seits besteht jeweils ein gewisses Spiel. In einer Ringnut 2a des Ventilschaftteils 2 liegt ein O-Ring, und zwar dort, wo die zweite Ventildichtung 3 "befestigt ist. Die zweite Ventildichtung 3 ist in Axialrichtung zwischen den Stufen 2¹ und 4' auf dem Ventilschaftteil 2 verschiebbar. Die am rechten Ende gelegene ümfangskante der Hülse 4 ist mit der Balgenführung 5 fest ver^- bunden, beispielsweise verschweißt. Ein Balgen 30 ist mit seinen Enden an der Ventildichtung 3 bzw. der Balgenführung 5 befestigt. Der Balgen 30 verhindert vollständig die Verschmutzung des Fluids durch den Ventilschaftteil 2 in einem Raum 31 des Ventilgehäuses. Der O-Ring in der Nut 2a verhindert den Durchtritt von Druckluft in einem Balgen 10 aus dem Spalt zwischen der Ventildichtung 3 und dem Ventilschaftteil 2.

Ein Deckel 19 mit einem Durchgangsloch 13, der am anderen Ende des Ventilschaftteils 2 angeordnet ist, ist mit dem Ventilgehäuse mittels eines Flansches an der linken zylindrischen Seitenwand verbunden und liegt in einer inneren Ausnehmung. Zwischen dem Flansch und dem Deckel befindet sich eine Teflondichtung. Der linke Flansch des Ventilgehäuses ist ferner mittels eines Klemmringes mit dem Flansch des Luftzylinders 16 verbunden. Der Deckel 19 des Ventilgehäuses ist ebenfalls mit einem O-Ring versehen, der in einer Ringnut in der Innenwand der Mittelöffnung liegt. Der Ventilschaftteil 2 ist in der Mitteloffnung gleitend beweglich. Das eine Ende des Balgens.10 ist mit dem Deckel 19 fest verbunden, beispielsweise verschweißt, und zwar am äußeren Umfang des Durchgangslochs 13. Das andere Ende des Balgens 10 ist mit der Oberfläche der zweiten Ventildichtung 3 fest verbunden, beispielsweise verschweißt. Der Balgen 10 umschließt und dichtet den Bereich des Ventilschaftteils 2, der durch den Deckel 19 in das Ventilgehäuse hinein und aus diesem heraus bewegt wird. Auf der Innenseite des Balgens 10 befindet sich eine Balgenführung 11, durch die Schwingungen des Balgen 10 infolge Druckänderungen oder Pulsationen des Fluids verhindert werden. Die Balgenführung 11 ist mit einem Loch 14 zur Aufnahme eines Teils der Druckluft versehen, der durch das Durchgangsloch 13

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des Deckels 19 zugeführt wird.

Das Ventilgehäuse besteht im wesentlichen aus zwei Teilen, nämlich einem ersten Ventilgehäuseteil 31 und einem zweiten Ventilgehäuseteil 12. Der zweite Ventilgehäuseteil 12 ist an der rechten Endkante mit einer Stufe 12^f versehen, in die unter Zwischenlage einer Dichtung 31' aus Teflon oder dergleichen der erste Ventilgehäuseteil 31 eingesetzt ist. Die . Verbindungsflansche der beiden Ventilgehäuseteile sind ebenfalls mittels einer Ringklammer miteinander verbunden. Die Dichtung 31' bildet einen zweiten Ventilsitz 9, der mit der Ventilfläche 3a der zweiten Ventildichtung 3 zusammenarbeitet. Die Kontaktfläche zwischen der Ventilfläche 3a und dem Ventilsitz 9 wird vorzugsweise möglichst klein ausgeführt, um die Kräfte möglichst gering zu halten, die erforderlich sind, die Teile miteinander in Berührung zu bringen bzw. voneinander zu lösen.

Das Ventil arbeitet wie folgt. Wenn das erste und zweite Ventil geöffnet werden soll, um das Fluid aus der Einlaßöffnung 22 durch die Öffnung 21 in den Tank oder durch die Öffnung 21 zur Auslaßöffnung 23 zu leiten, wird dem Luftzylinder 16 durch ein Loch 15 Druckluft'zugeführt. Hierdurch bewegt sich der Kolben 17 gegen die Kraft der Feder 27 nach links, so daß die Ventilschaf tteile 1 und 2 über die Schnappringe 18 ebenfalls nach links bewegt werden. D.h., die kraft- und formschlüssig miteinander verbundenen Ventilschaftteile 1 und 2 werden gleichzeitig betätigt, so daß die Ventildichtung 6 und ihre Dichtung 7 vom Ventilsitz 8 getrennt und das erste Ventil geöffnet werden. Zu dieser Zeit wird die zuvor dem Balgen 10 zugeführte Druckluft abgelassen. Wenn sich der Ventilschaftteil 2 nach links bewegt, drückt das rechte Ende der Hülse 4 auf die rechte Seite der zweiten Ventildichtung 3, so daß das zweite Ventil etwas nach dem ersten Ventil geöffnet wird. Darauf bewegt sich der Ventilschaftteil 2 zusammen mit der zweiten Ventildichtung 3 über einen vorherbestimmten Abstand. Wenn die beiden Ventile auf diese Weise geöffnet werden, fließt beispielsweise das vom

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Tank zugeleitete Fluid durch die Öffnung 21 in den ersten Ventilgehäuseteil 31. Das Fluid strömt damit in die Auslaßöffnung 23 und zwar um den Umfang der zweiten Ventildichtung 3, die sich bereits nach oben bewegt hat, so daß sich eine ausreichende Querschnittsfläche für den Durchtritt des Fluids ergibt. Auf diese V/eise werden das erste und zweite Ventil mit dem gleichen Antrieb geöffnet.

Sollen die beiden Ventile geschlossen werden, so wird die Luft aus dem Luftzylinder 16 abgelassen, so daß sich die Feder 2? ausdehnen kann. Hierdurch bewegen sich der Kolben 17 und die Ventilschaftteile 1 und 2 nach rechts. Dadurch gelangt die Dichtung 7 des Ventiltellers 6, die am Ende des Ventilschaftteils 2 befestigt sind, in Berührung mit dem Ventilsitz 8, so daß das erste Ventil schließt. Darauf ■ wird über das Durchgangsloch 13 im Deckel 19 des Ventilgehäuses Druckluft in den Balgen

10 eingeleitet. Ein Teil der durch das Durchgangsloch 13 zugeführten Druckluft wird durch das Loch 14 in die Balgenführung

11 gedrückt, so daß die Ventildichtung 3 beaufschlagt wird. Bei Ausdehnung des Balgens 10 wird die am rechten Ende desselben befestigte zweite Ventildichtung 3 nach rechts bewegt, so daß das zweite Ventil schließt. Durch die zuerst erfolgende Schließung des ersten Ventils wird der Druck des Fluids auf der Seite der Öffnung 21 abgesperrt;, so daß das Schließen des zweiten Ventils erleichtert wird.

Da zwischen der zweiten Ventildichtung 3 und der Stufe 2^f des Ventilschaftteils 2 ein Spiel besteht, hebt sich der Ventilschaftteil 2 auch dann nicht zusammen mit der zweiten Ventildichtung 3> wenn Fremdkörper zwischen dem zweiten Ventilsitz und der Ventildichtung 3 liegen, die die letztere anheben. Das erste Ventil verbleibt daher in der geschlossenen Stellung. Da ferner zwischen dem zweiten Ventilsitz 3 und der Hülse 4 ein gewisses Spiel besteht, kann das zweite Ventil auch dann verschlossen werden, wenn Fremdkörper zwischen den ersten Ventilsitz 8 und die Ventildichtung 6 eindringen, so daß der Ventilschaftteil 2 angehoben wird.

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Bei dem erfindungsgemäßen Ventil werden der erste und zweite Ventilteil je durch einen eigenen Antrieb betätigt, so daß praktisch ein gleichzeitiges Undichtwerden unmöglich ist. Selbst wenn in einem der Dichtungssysteme Fremdsubstanzen vorhanden sind, wird das andere Dichtungssystem zwangsweise geschlossen.

Wenn nach dem Betrieb das Rohrleitungssystem gereinigt werden soll, wird das erste und zweite Ventil verschlossen, so daß sich zwischen dem Einlaß und Auslaß ein mit Fluid gefüllter abgedichteter Raum bildet. Darauf wird das im System befindlihe Fluid über die Auslaßöffnung 23 abgelassen. Danach wird der Auslaßöffnung 23 von der Öffnung 22 eine Reinigungsflüssigkeit zugeführt, um die Rohre außerhalb des Tanks zu reinigen. Da auf der Seite des Lagertanks eine doppelte Abdichtung vorliegt, wird die Reinigungsflüssigkeit auch dann daran gehindert, in den Lagertank einzutreten, wenn eines der Ventile fehlerhaft arbeitet und nicht vollständig schließt. Da während der Reinigung der Rohrleitungen der erste Ventilgehäuseteil 31 nicht gereinigt wird, kann, beispielsweise um ein Umschlagen der Milch infolge Temperaturanstiegs derselben zu verhindern, aus einer Öffnung 25 dauernd ein Kühlmittel in eine Hülse 26 in der gleichen Art eingeführt werden, wie das Kühlmittel des Tanks, um so die Milch zu kühlen und frischzuhalten. Die Reinigung des Ventilgehäuseteils 31 erfolgt gleichzeitig mit der Reinigung des Tanks.

Ferner kann ein Ventil 24 ausschließlich zur Ableitung zwischen dem ersten Ventildichtungssystem 7, 8 und dem zweiten Ventildichtungssyste«3a, 9 vorgesehen sein, das zur Prüfung des restlichen darin enthaltenen Fluids dient. Befindet sich Reinigungsflüssigkeit im Fluid, so bedeutet dies, daß das zweite Ventildichtungssystem undicht ist. Wird dagegen Mich oder dergleichen festgestellt, nachdem das Fluid zwischen dem ersten und zweiten Ventildichtungssystem abgeleitet wurde, so bedeutet dies, daß das erste Ventildichtungssystem undicht ist.

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Bei dem erfindungsgemäßen doppelt dichtenden Ventil werden also die beiden Ventilanordnungen mittels getrennter Antriebe geschlossen, während sie durch den gleichen Antrieb geöffnet werden. Auf diese Weise kann der Durchtritt von Fluid sicher und zwangsweise auch dann verhindert werden, wenn sich in einem der Ventile Fremdsubstanzen befinden oder eines derselben einen Fehler aufweist.

Patentansprüche

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Claims (5)

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   PATENTANSPRÜCHE

   1J Aseptisches Verbundventil mit einem Ventilgehäuse, je einer Öffnung für den Durchtritt eines Fluids in der Nähe jedes Endes des Ventilgehäuses und einem geradlinig im Ventilgehäuse hin und her beweglichen Ventilschaft, gekennzeichnet durch eine erste Ventildichtung (6) an einem Ende des Ventilschafts (2), durch einen der ersten Ventildichtung zugeordneten ersten Ventilsitz (8), so daß der Fluiddurchtritt zwischen den Fluiddur chlaß öffnungen "(21, 22) verhindert wird, wenn der Ventilschaft in der einen Richtung betätigt ist, durch eine am Ventilschaft befestigte zweite Ventildichtung (3)j die durch Dehnung eines Balgen (10) in der einen Richtung betätigt v/erden kann, der die Basis des Ventilschafts zwischen einem Deckel (19) des Ventilgehäuses (12) und der zweiten Ventildichtung'(3) umschließt, und durch einen der zweiten Ventildichtung zugeordneten zweiten Ventilsitz (9), so daß der Fluiddurchtritt zwischen den Fluidöffnungen verhindert wird, wenn die zweite Ventildichtung durch Dehnung des Balgen in der einen Richtung des Ventilschafts betätigt wird.
2. 2. Verbundventü nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeich net, daß die zweite Ventildichtung (3) auf einem Teil mit geringerem Durchmesser des Ventilschafts zwischen zwei Stufen

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   dem Ventilschaft befestigt ist, daß die zweite Ventildichtung zwischen den beiden Stufen gleitend beweglich ist, so daß, wenn die erste und zweite Ventildichtung auf ihre zugehörigen. Ventilsitze (8,9) gedrückt werden, der Abstand zwischen einer Stufe (2') und der zweiten Ventildichtung (3) größer ist als der Abstand, bei dem die zweite Ventildichtung in enge Berührung mit dem zweiten Ventilsitz gelangen kann, auch wenn sich Fremdsubstanzen zwischen der ersten Ventildichtung und dem ersten Ventilsitz befinden, jedoch geringer als der zur Betätigung der zweiten Ventildichtung notwendige Abstand, so daß, wenn der Ventilschaft in eine Stellung bewegt wird, in der die erste Ventildichtung vom ersten Ventilsitz getrennt ist und den Durchtritt des Fluids gestattet, ein ausreichender Querschnitt für den Fluiddurchtritt in ähnlicher Weise zwischen der zweiten Ventildichtung und dem zweiten Ventilsitz gegeben ist.
3. 3. Verbundventil nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine an der zweiten Ventildichtung (3) befestigte Führungshülse (11), die eine Oberfläche aufweist, die angrenzend an die Innenseite des Balgen angeordnet ist.
4. 4. Verbundventil nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch einen zweiten Balgen (30), der den Teil des Ventilschafts (2) umschließt, der zwischen der ersten und zweiten Ventildichtung liegt.

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5. 5. Verbundventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeic-h net , daß der Querschnitt der Berührungsfläche zwischen der Ventilfläche der zweiten Veiüldichtung (3) und dem zweiten Ventilsitz (9) kleiner ist als die zwischen der Ventilfläche der ersten Ventildichtung (6) und dem ersten Ventilsitz (8).

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