DE2432967A1 - Aseptisches verbundventil - Google Patents

Description

(Priorität: 12. Juli 1975, Japan, Kr. 83 037/73)

Die Erfindung besieht sich auf Ventile zum Absperren von Pluiden, insbesondere auf ein aseptisches Verbundventil zur Verwendung in Verarbeitungsmaschinen oder -anlagen für Lebensmittel, insbesondere Milch.

In Milchverarbeitungsanlagen muß das Rohrleitungssystem zur Zufuhr und Weiterleitung der Milch oft gereinigt werden. Dabei muß das Rohrleitungssystem ausnahmslos vollständig vom Milch-Lagertank abgedichtet werden. Sonst besteht die Gefahr, daß die Reinigungsflüssigkeit in das Lebensmittel, z. B. Milch eindringt und dieses verschmutzt, wodurch große Verluste eintreten können, wenn große Milchmengen vernichtet werden müssen.

Bisher ist es üblich, ein einzelnes einfaches Ventil an einer Verbindungsstelle zwischen dem Rohrleitungssystem und dem Lagertank zu verwenden. Dabei werden im allgemeinen zufriedenstellende Ergebnisse erzielt. Setzen sich jedoch so außergewöhnliche

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Substanzen, wie sie in der Rohmilch enthalten sind, in merklichen Mengen am Ventilteller oder -sitz ab, oder tritt am Ventilteller oder Ventilsitz ein Defekt ein, so kann das Ventil nicht vollständig schließen und die Dichtwirkung wird unzureichend.

Ferner darf in Milchverarbeitungsanlagen nicht nur keine Luft und kein Maschinenöl und dergleichen in das Rohrleitungssystem eindringen, sondern die Milch im Rohrleitungssystem darf auch nicht durch das Ventil hindurchlecken. Anderenfalls besteht die Gefahr, daß krankeitserregende Mikroorganismen auf der aus- oder durchgeleckten Milch wachsen und schließlich in das System eindringen.

Die in derartigen Anlagen verwendeten Ventile müssen daher eine sehr zuverlässige lecksichere Verbindung zwischen der Außenseite und dem verschlossenen Raum gewährleisten. In der Praxis wird jedoch der Ventilschaft zur Betätigung des Ventilglieds oder -tellers in das System und aus diesem herausbewegt, so daß es äußerst schwierig ist, den Teil des Ventilschafts hermetisch abzudichten, der in das System hinein und aus diesem herausbewegt wird.

Um die Verschmutzung der Milch im Leitungssystem zu verhindern, wurden bisher beispielsweise Membranventile verwendet. Ein. Nachteil des Membranventils besteht jedoch darin, daß es auch bei Verwendung von Neoprenmembranen innerhalb von 1 oder 2 Wochen zerstört wird, weil es hohen Temperaturen von etwa 130° C, die zur Sterilisation der Milch notwendig sind sowie sauren oder alkalischen Lösungen bei der Reinigung ausgesetzt wird.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein dauerhaftes und sicher schließendes Ventil zu schaffen, das einfach aufgebaut und leicht zu reinigen ist.

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Das erfindungsgemäße aseptische Verbundventil verhindert auf doppelte Weise den Durchtritt von Fluid zwischen zwei in einem Abstand voneinander angeordneten Öffnungen. Das Ventil ist in hohem Maße aseptisch und bietet eine doppelte AbdichtwirKung. Es ist daher gut geeignet für Herstellungs- und Verarbeitungsmaschlnen oder -anlagen, in denen lebensmittel oder Getränke verarbeitet werden. Das Ventil enthält ein erstes Ventilglied bzw. einen ersten Ventilteller, ein zweites Hilfs-Ventilglied bzw. einen zweiten Hilfsventilteller, der auf einem ersten Ventilschaft zur Betätigung des ersten Ventiltellers befestigt ist, einen hülsenfö'rmigen, auf dem ersten Ventilschaft befestigten zweiten Ventilschaft zur Betätigung des zweiten Hilfs-Ventiltellers auf dem ersten Ventilteller, einen von einem ersten Antrieb zur Betätigung des ersten Ventiltellers unabhängigen zweiten Antrieb zur Bewegung des zweiten Hilfs-Ventiltellers und des zweiten Ventilschaftes auf dem ersten Ventilschaft in der Schließrichtung des Ventils, je einen Ventilsitz für den ersten und zweiten Ventilteller, die jeweils miteinander in Berührung gebracht werden, wobei die Ventilsitze im gleichen Ventilgehäuse angeordnet sind und eine doppelte Abdichtwirkung gewährleisten, und einen Balgen zur Abdichtung derjenigen Teile des ersten und zweiten Ventilschafts innerhalb des Gehäuses, die in das Ventilgehäuse hinein und aus diesem herausbewegt werden.

Durch die erste Ventilanordnung wird eine normale Abdichtung erzielt, wobei der zweite Hilfs-Ventilteller auf dem Ventilschaft für das erste Ventil betätigbar ist. Es enthält einen Verbund-Druckluftzylinder mit einem einzelnen Schaft sowie einen zweiten hülsenförmigen Ventilschaft, der auf dem ersten Ventilschaft befestigt ist. Der zweite Hilfs-Ventilteller wird auf dem ersten Ventilschaft duröh den zweiten Ventilschaft betätigt. Die Verbund-Ventilschafteinheit mit einem einzigen Schaft

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ist durch. Balgen innerhalb des Ventilgehäuses vollständig umschlossen, so daß die Innenseite des Ventilsystems vollständig von der Außenseite abgeschlossen ist. Das erfindungsgemäße Ventil ist einfach und kann leicht an Ort und Stelle gereinigt werden.

Durch das erfindungsgemäße Verbundventil wird also das Problem der unzureichenden Absperrung von Rohrleitungssystemen gelöst, das bei herkömmlichen Ventilen gegeben ist. Die zur Außenseite freiliegenden Teile der Ventilschäfte werden völlig abgedichtet. Diejenigen Teile der Ventilschäfte, die in das Gehäsue hinein- und aus disem herausbeweglich sind, sind von einem Balgen umschlossen. Der zweite Hilfs-Ventilteller ist auf dem Ventilschaft für den ersten Ventilteller unabhängig von diesem betätigbar.

Anhand des in der Zeichnung dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispiels wird die Erfindung im folgenden näher erläutert. Die einzige Figur zeigt den Längsschnitt eines doppelt dichtenden aseptischen Verbundventils.

Bei dem in der Figur dargestellten Ventil wird Rohmaterial wie Milch von einer an einen Lagertank angeschlossenen Öffnung 21 durch Teile 10 und 9 des Ventilgehäuses zu einer Auslaßöffnung 12 geleitet, die mit einem Milch-Speiseleitungssystem verbunden ist. Alternativ wird die Milch von einer Einlaßöffnung 11 durch die Öffnung 21 in den Lagertank geleitet. In der Darstellung der Figur ist auf der linken Seite ein Druckluftzylinder 17 angeordnet, in dem eine Feder 19 zur Betätigung eines Ventilschafts 1 befestigt ist. Auf dem Ventilschaft 1 ist innerhalb des Druckluftzylinders 17 ein Kolben H befestigt, der auf dem Ventilschaft 1 durch einen linken und einen rechten Schnappring 15 gesichert ist, so daß der Kolben 14 gemeinsam mit dem Ventilschaft 1 beweglich ist. Der Kolben 14 ist mit einem O-Ring versehen,

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der in einer am Kolben vorgesehenen Umfangsnut liegt. Der O-Ring gleitet an der Wand des DruckluftZylinders 17.

Auf der rechten Seite des DruckluftZylinders 17 ist ein Druckluftzylinder 18 mit einem Kolben 16 angeordnet. Der Kolben 16 ist auf dem Ventilschaft 1 gleitend beweglich. Am inneren und äußeren Umfang sind jeweils kreisförmige Nuten angeordnet, in denen je ein O-Ring liegt, die am Ventilschaft 1 bzw. an der Innenwand des Druckluftzylinders 18 gleiten.

An einem Ende des Ventilschafts 1 ist eine Hülse 24 befestigt. Die linke Endfläche der Hülse 24 bildet einen Anschlag 24' für den Ventilschaft 1. Auf dem Ventilschaft 1 ist an dessen Ende eine Balgenführung 3a befestigt. An einem Ende der Balgenführung ^a ist ein erster Ventilteller 3 befestigt, der mittels einer Klemmschraube 25 starr am Ventilschaft 1 angebracht ist.

Links vom Anschlag 24' ist mit einem gewissen Spiel am Ventilschaft 1 ein zweiter Ventilteller 2 befestigt. In einer Umfangsnut 1a des Ventilschafts 1 befindet sich ein O-Ring, und zwar an der Stelle, an der der zweite Ventilteller 2 befestigt ist. Der zweite Ventilteller 2 ist auf dem Ventilschaft 1 gleitend beweglich..

Der Ventilschaft 1 ist ferner mit einer Hülse oder einem zweiten Ventilschaft 6 versehen, der den zweiten Ventilteller 2 mit dem Kolben 16 verbindet und auf dem Ventilschaft 1 gleitend beweglich ist. Der Ventilgehäusedeckel 13 ist mit einer Öffnung versehen, durch die die Ventilschäfte 1 und 6 hindurchlaufen. In der Wand der Öffnung im Ventilgehäusedeckel 1 3 ist eine Umfangsnut 13a ausgebildet, in der ebenfalls ein O-Ring liegt. Die Ventilschäfte, 1 und 6 sind in dieser Öffnung gleitend beweglich. Das eine Ende eines Balgens 7 ist am Ventilgehäusedeckel 13 befestigt, beispiels-

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weise festgeschweißt. Das andere Ende des Balgens 7 ist beispielsweise ebenfalls durch Schweißen an der Oberfläche des zweiten Yentiltellers 2 befestigt. Der Balgen 7 umschließt und dichtet so den Teil des Ventilschafts 6, der durch den Deckel 1 3 in das Ventilgehäuse hinein- und aus diesem herausbeweglich ist. Während der O-Ring in der Ringnut 13a in &r Öffnung des Deckels 13 liegt, wird ein Eindringen einer verschmutzenden Substanz in den Ventilgehäuseteil 9 am O-Ring in der Nut 13a durch den Balgen 7 vollständig verhindert.

Am Ventilteller 2 und an der Balgenführung 3a ist mit seinen beiden Enden ein Balgen 8 befestigt, beispielsweise geschweißt. Der Balgen 8 verhindert, daß an der zur Außenseite freiliegenden Oberfläche des Ventilschafts 1 anhaftende Premdsubstanzen durch die kleine Öffnung zwischen der Oberfläche des Ventilschafts und der Innenfläche der Hülse 6 in den Ventilgehäuseteil 9 eintreten können. Ferner wird verhindert, daß mit der Luft in den Balgen 7 mitgeführte Fremdsubstanzen in den Ventilgehäuseteil 10 durch die kleine Öffnung zwischen dem Ventilteller 2 und dem Ventilschaft 1 eintreten können. Die Hülsen 6 und 24 dienen als Balgenführungsfläche innerhalb der Balgen 7 bzw. 8. Sie verhindern Schwingungen der Balgen 7 und 8 bei Druckänderungen oder Druckpulsationen des Fluids. Die Hülsen 6 und 24 füllen den Innenraum der Balgen 7 und 8, so daß, wenn Fluid aus irgend einem Grund in die Balgen 7 und 8 eintritt, dieses schnell wieder durch die nichtgezeigten Entlüftungsöffnungen ausfließt, so daß Schaden leicht festgestellt werden können.

Das Ventilgehäuse besteht aus zwei Teilen, nämlich dem ersten Ventilgehäuseteil 10 und dem zweiten Ventilgehäuseteil 9. Der erste Ventilgehäuseteil 10 ist an seiner linken Endkante mit einer Stufe versehen, in der eine Dichtung 4a beispielsweise aus Teflon liegt. Die Dichtung 4a bildet einen zweiten Ventilsitz 4, auf dem der Ventilteller 2 aufsitzt. Der am Ventilsitz 4 zur'

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Anlage kommende Teil des zweiten Ventiltellers 2 kann, wie in der Figur gezeigt, flach, sein, oder mit einer ringförmigen vorspringenden Kante versehen sein.

Das Ventil arbeitet folgendermaßen. Die Zylinder 17 und 18 sind mit normalerweise offenen Durchgangslöchern 17a und 18a versehen. Sollen das erste und zweite Ventil geöffnet werden, so daß das Fluid von der Einlaßöffnung 11 durch die Öffnung 21 in den Tank oder durch die Öffnung 21 zur Auslaß öffnung' zurückfließt, so wird durch die Öffnung 17a Druckluft in den Zylinder 17 eingeleitet. Hierdurch bewegt sich der Kolben 14 gegen die Kraft der Feder 19 nach links. Wegen der Schnappringe 15 bewegt sich zusammen mit dem Kolben 14 auch der Ventilschaft 1 nach links. Damit trennt sich der durch die Schraube 25 am Ventilschaft 1 befestigte Ventilteller 3 vom ersten Ventilsitz 5, so daß das erste Ventil öffnet. Gleichzeitig tritt die zuvor in den Zylinder 18 eingeleitete Luft durch die Öffnung 18a aus. Bei der Linksbewegung des Ventilschafts 1 stößt schließlich das linke Ende 24' der Hülse 24 an die rechte Seite des zweiten Ventiltellers 2, so daß das zweite Ventil etwas später als das erste Ventil öffnet. Darauf wird der Ventilschaft 1 zusammen mit dem zweiten Ventilteller 2 um einen vorherbestimmten Abstand bewegt. Wenn die beiden Ventile auf diese Weise geöffnet sind, fließt das vom Tank zugeführte Fluid durch die Öffnung 21 in den ersten Ventilgehäuseteil 10 und durch das Ventilgehäuse rings um den Umfang des zweiten Ventiltellers 2, der bereits so weit geöffnet ist, daß eine ausreichende Querschnittsfläche für den Durchtritt des Fluids zur Verfügung steht, zu der an die Speiseleitung angeschlossenen Auslaßöffnung 12. Die beiden Ventile werden also durch den gleichen Antrieb geöffnet. Beim Öffnen des ersten und zweiten Ventils wird der Balgen 7 durch ein nichtgezeigtes Loch im Deckel 13 entlüftet. Der Balgen 8 wird durch die oben erwähnte Entlüftungsöffnung entlüftet.

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Sollen die beiden Tentile geschlossen warden, so wird der Druckluftzylinder 17 durch die Öffnung 17a entlüftet, so daß sich die Feder 19 ausdehnen kann. Hierdurch bewegt sich der Kolben 14 und mit diesem der Ventilschaft 1 nach rechts, so daß der aiii Ventilschaft 1 befestigte Ventilteller 3 den ersten Ventilsitz 5 berührt und das erste Ventil schließt. Gleichzeitig mit der Entlüftung des Zylinders 17 durch die Öffnung 17a wird durch die Öffnung 18a Druckluft in den Zylinder 18 eingeleitet, so daß sich der Kolben 16 nach rechts bewegt. Der Kolben 16 treibt die Hülse 6 nach rechts, so daß der an der Hülse 6 befestigte zweite Ventilteller 2 gegen den zweiten Ventilsitz 4 drückt und das zweite Ventil schließt. Da die beiden Ventile durch Zufuhr und Auslassender Druckluft durch die Öffnung 17a oder 18a geöffnet oder geschlossen werden, wird nur eine Druckluftleitung benötigt und es kann in einfacher Weise zentral gesteuert werden.

Da die beiden Ventile je von einem eigenen Antrieb gesteuert werden, wird, wenn zwischen den zweiten Ventilsitz 4 und den Ventilteller 2 ein Fremdkörper gelangt und hierdurch der Ventilteller 2 angehoben wird, der Ventilschaft 1 nicht zusammen mit dem zweiten Ventilteller 2 angehoben, so daß das erste Ventil geschlossen bleibt. Da zwischen dem zweiten Ventilteller 2 und der Hülse 24 ein Spiel besteht, kann das zweite Ventil verschlossenwerden, wenn zwischen den ersten Ventilsitz 5 und den Ventilteller 3 ein. Fremdkörper gelangt.

Bei der Reinigung des Leitungssystems werden das erste und zweite Ventil geschlossen, so daß mit der Einlaß- und Auslaßseite für das abzudichtende Fluid ein Raum besteht. Danach wird das innerhalb des Systems befindliche Fluid durch die Auslaßöffnung 12 abgelassen und von der Öffnung 11 zur Auslaßöffnung 12 eine Reiningungsflüssigkeit zugeführt, um die Rohre außerhalb des Tanks zu reinigen. Da auf der Seite des Lagertanks eine doppelte Abdichtung gegeben ist, wird auch dann verhindert, daß die Reinigungsflüssigkeit in den Lagertank leckt, wenn an einem der beiden

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Ventile ein Fehler vorliegt, so daß es unvollständig schließt. Da bei der Reinigung der Rohrleitungen der erste Ventilgehäuseteil 10 nicht mitgereinigt wird, kann, um zu verhindern, daß die Milch infolge des Temperaturanstiegs sauer wird, ähnlich wie bei der Kühlung des Lagertanks dauernd ein Kühlmittel von einer Öffnung 20 in einen ringförmigen Raum 22 geleitet werden. Der Ventilgehäuseteil 10 wird gleichzeitig mit dem Lagertank gereinigt.

Zwischen den beiden Ventilen 3> 5 und 2, 4 kann ein Ventil 23 angeordnet sein, das auschließlich als Ablaßventil dient. Dieses Ablaßventil kann geöffnet werden, um das im Ventilgehäuseteil 10 verbleibende Fluid zu prüfen. Befindet sich in dem Fluid Reinigungsflüssigkeit, so zeigt dies an, daß das zweite Ventil 2, 4 undicht ist. Wird dagegen Milch oder dergleichen festgestellt, nachdem das Fluid zwischen den beiden Ventilen abgelassen ist, so zeigt dies an, daß das erste Ventil undicht ist.

Bei dem erfindungsgemäßen Verbundventil werden also die beiden einzelnen Ventile durch getrennte Antriebsquellen geschlossen und durch den gleichen Antrieb geöffnet. Auf diese Weise kann der Durchtritt des Fluids auch dann sicher und zwangsweise verhindert werden, wenn eines der beiden Ventile einen Fehler aufweist.

Pat entanspräche

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Claims (6)

1. . ic .

   PATENTANSPRÜCHE*

   [1 .y Aseptisches Verbundventil mit einem Ventilgehäuse zwischen zwei in einem Abstand voneinander angeordneten Öffnungen, das einen Strömungsweg zwischen den beiden Öffnungen bildet, gekennzeichnet durch einen ersten (5) und einen zweiten Ventilsitz (4), die längs des Strömungsweges im Gehäuse in einem Abstand voneinander angeordnet sind, durch einen im Ventilgehäuse angeordneten länglichen Ventilschaft (1) mit einer darauf befestigten Hülse (6), durch eine erste Betätigungseinrichtung (17, 14) zur Längsbewegung des Ventilschafts (1), durch eine zweite Betätigungseinrichtung (18, 16) zur Längsbewegung der Hülse (6) auf dem Ventilschaft (1), durch einen ersten (3) und einen zweiten Ventilteller (2), die auf dem Schaft (1) befestigt sind, wobei der erste Ventilteller (3) sich dichtend an den ersten Ventilsitz (5) anlegt, wenn der Ventilschaft (1) durch die erste Betätigungseinrichtung (14) in einer ersten Richtung bewegt wird, so daß der Strömungsweg zwischen den beiden Öffnungen (11, 21) verschlossen wird, wobei der erste Ventilteller (3) vom ersten Ventilsitz (5) bei nachfolgendem Antrieb des Schaftes (1) entgegen der ersten Richtung durch die Betätigungseinrichtung gelöst wird, wobei der zweite Ventilteller (2) den zweiten Ventilsitz (4) bei Bewegung der Hülse (6) in einer ersten Richtung durch die zweite Betätigungseinrichtung (16) verschließt, so daß der Strömungsweg zwischen den beiden

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   Öffnungen (11, 21) verschlossen wird, und wobei der zweite Ventilteller (2) vom zweiten Ventilsitz (4) bei nachfolgender Bewegung des Schaftes (1) in der ersten entgegengesetzten Richtung durch die Betätigungseinrichtung gelöst wird, und durch einen ersten (8) und einen zweiten Balgen (7), die einen Teil der Anordnung des Schafts (1) bzw. der Hülse (6) verschließen, wobei der erste Balgen (8) zwischen dem ersten und zweiten Ventilteller in der Ausdehungsrichtung des Schafts (1) und der zweite Balgen (7) zwischen dem Ventilgehäuse und dem zweiten Ventilteller (2) in der Ausdehnungsrichtung des Schafts (1) und der Hülse (6) angeordnet ist.
2. 2. Verbundventil nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen durch eine zweite, auf dem Schaft (1) befestigte Hülse (24) gebildeten Anschlag (24'), wobei der zweite Ventilteller (2) so auf dem Schaft (1) befestigt ist, daß durch den Anschlag die Bewegung übertragen wird, wenn sich der Schaft (1) entgegen der ersten Richtung bewegt, und wobei der Anschlag (24') den zweiten Ventilteller (2) gemeinsam mit der zweiten Betätigungseinrichtung (16) betätigt.
3. 3. Verbundventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß der Abstand zwischen dem zweiten Ventilteller (2) und dem Anschlag (24') größer ist als der Durchmesser von normalerweise zwischen den ersten Ventilteller (3) und den ersten Ventilsitz (5) in deren Dichtungsbereichen

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   eintretenden Fremdkörpern, wenn der erste und zweite Ventilteller (3, 2) am ersten bzw. zweiten Ventilsitz (5, 2) anliegen.
4. 4. Verbundventil nach Anspruch 1., gekennzeichnet durch eine am ersten Ventilteller (3) befestigte und mit diesem bewegliche Führungshülse (24), die vom ersten Balgen (8) umschlossen ist und eine in Ausdehnungsrichtung des Schafts verlaufende und den ersten Balgen stützende Führungsfläche aufweist.
5. 5. Verbundventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die erste Betätigungseinrichtung einen Druckluftzylinder (17) enthält, wobei die Antriebskraft für den Schaft (1) in der ersten Richtung durch eine Feder (19) und die Antriebskraft zur Bewegung des Schafts in der Gegenrichtung durch Druckluft erzeugt wird, und "wobei, die zweite Betätigungseinrichtung einen Druckluftzylinder (18) enthält, wobei die Kraft zur Bewegung der Hülse (6) in der ersten Richtung durch Druckluft erzeugt wird.
6. 6. Verbundventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , daß die Druckluft, die die Kraft zur Bewegung des Schafts durch die erste Betätigungseinrichtung (17, 14) in der Gegenrichtung erzeugt, und die Druckluft, die die Kraft zur Bewegung der Hülse (6) durch die zweite Betätigungs-

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   einrichtung (18, 16) in der Gegenrichtung erzeugt, durch eine einzige gemeinsame Druckluftspeiseleitung zur ersten und . zweiten Betätigungseinrichtung durch ein Umschaltventil zugeführt werden.

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