DE3819146A1 - Ventil fuer die pharmazeutische industrie, insbesondere fuer die biotechnik - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Ventil für die pharma­ zeutische Industrie, insbesondere für die Biotechnik, das im wesentlichen aus einem Ventilgehäuse und einem eine Betätigungsspindel enthaltenden Ventilaufsatz besteht, wobei zwischen diesen Ventilteilen eine, einen hermetischen Abschluß gegenüber der Außenluft bewirkende gummielastische Membran vorgesehen ist, die unter dem Einfluß der Be­ tätigungsspindel steht und gleichzeitig mit ihrer, den Durchflußquerschnitt des Ventils zugekehrten Seite als Dicht- bzw. Absperrelement dient.

Insbesondere in der Biotechnik werden Ventile gefordert, deren Produktionsraum hermetisch gegen die Außenluft abge­ schlossen ist, um eine aseptische Produktion zu gewähr­ leisten. Da es sich bei solchen Produktionen oftmals um sehr teure Produkte handelt, die noch dazu gefährlich sein können, wird ein vollkommenes Leerlaufen waagerechter Leitungen gefordert. Diesen Forderungen sind die be­ kannten Membranventile nicht gewachsen.

In der DE-OS 19 07 465 z.B. ist ein Membranventil be­ schrieben, bei dem die Membrane mit einem hochgezogenen Teil des Ventilgehäuses zusammenwirkt. Dieser hochge­ zogene Teil wirkt gewissermaßen als Staustufe, so daß von einem Leerlaufen keine Rede sein kann und dies auch dann nicht, wenn die Achse des Ventils waagerecht verläuft.

Ähnliche Verhältnisse ergeben sich bei der Bauart gemäß der DE-OS 18 07 242, wo im Durchlaufquerschnitt im Ab­ stand voneinander zwei Dichtrippen vorgesehen sind, zwischen die die Membran dichtend eingreift. Bei dieser Bauart und bei ähnlichen Ausführungen kommt als nach­ teilig auch noch hinzu, daß die Membran überaus starken Verformungen, insbesondere Dehnungen bzw. Reckungen aus­ gesetzt wird, denen sie für längere Zeit nur äußerst bedingt, wenn überhaupt, gewachsen ist.

Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, ein Ventil der eingangs erwähnten Art zu schaffen, das nach wie vor einen hermetischen Abschluß gegenüber der Außen­ luft gewährleistet und zusätzlich ein Leerlaufen des Durch­ laufquerschnittes und der dazugehörigen Leitungen ermöglicht. Außerdem soll eine Konstruktion gefunden werden, die über­ mäßige Materialreckungen vermeidet, so daß eine lange Lebensdauer erwartet werden kann.

Gelöst wird diese Aufgabe durch die Maßnahmen gemäß Anspruch 1. Da bei dieser neuen Bauart der Durchflußquerschnitt des Ventils an allen Stellen glatt ist, kann es an keiner Stelle zu einem Stau von Produktflüssigkeit kommen, ganz gleich ob das Ventil in waagerechter oder in schräger Lage einge­ baut ist. Durch den pfropfenartigen Ansatz wiederum sind übermäßige Reckungen des Materials der mit dem Pfropfen eine Einheit bildenden Membran nicht zu befürchten, so daß eine lange Lebensdauer gewährleistet erscheint. Dies gilt sowohl für Membrane aus Gummi, als auch für solche aus Kunststoff. Durch den absatzlosen Durchlaufquerschnitt des Ventils ist auch eine vorzügliche Reinigungsmöglich­ keit gegeben, die bisher nicht erreichbar war.

Um auch eine sichere Abdichtung der mit dem Ansatz ausge­ statteten Membrane gegenüber dem Ventilgehäuse zu erreichen, wird vorgeschlagen, nach der Lehre des Anspruchs 2 vorzugehen.

Für eine schonende Betätigung der Membrane und im Hinblick darauf, daß das Öffnen und Schließen des Ventils reibungs­ los vor sich gehen kann, wird nach der Erfindung für zweck­ mäßig angesehen, wenn man sich die Maßnahmen gemäß Anspruch 3 zu Nutze macht. Dabei erscheint es zweckmäßig, zusätz­ lich die Maßnahme nach Anspruch 4 zur Anwendung zu bringen.

Damit Scherkräfte an der Einspannstelle der Membrane nicht befürchtet werden müssen, die zu einer Materialüberlastung führen könnten, wird empfohlen, Maßnahmen nach Anspruch 5 zu ergreifen, die im Zusammenwirken mit den Maßnahmen nach Anspruch 3 besonders wertvoll erscheinen.

Um nach allen Richtungen möglichst gleiche Anpreßdrücke an den Dichtstellen zu erreichen, ist es von Vorteil, wenn man sich der Maßnahmen nach Anspruch 6 bedient. Die dadurch er­ zielten Vorteile werden noch vertieft, wenn man die Maß­ nahme nach Anspruch 7 zusätzlich zur Anwendung bringt.

Um die spezifischen Anpreßdrücke an allen Dichtstellen zu erhöhen, wird die Maßnahme nach Anspruch 8 empfohlen.

Damit sich die Membran, insbesondere dann, wenn Dicht­ leisten vorhanden sind, nicht verdrehen kann, ist es zweckmäßig, nach Anspruch 9 vorzugehen.

Um das Ventil leicht bauen zu können und trotzdem im Bereich der Abdichtstellen keine Deformierungen am Durchlaufquerschnitt befürchtet werden müssen, empfiehlt es sich, die Lehre nach Anspruch 10 zur Anwendung zu bringen. Daß damit Material eingespart werden kann, ver­ steht sich von selbst.

In der Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise ver­ anschaulicht; es zeigen:

Fig. 1 das erfindungsgemäße Ventil quer zur Durch­ laufrichtung geschnitten, wobei einmal der geschlossene und zum anderen der geöffnete Zustand des Ventils veranschaulicht ist;

Fig. 2 das gleiche Ventil im Axialschnitt, im ge­ öffneten und geschlossenen Zustand;

Fig. 3 die erfindungsgemäße Membran von ihrem Ansatz aus betrachtet und

Fig. 4 die Membran mit Ansatz im Querschnitt.

Wie sich aus den Fig. 1 und 2 ergibt, besteht das Ventil 1 aus einem Ventilgehäuse 2, einem Ventilaufsatz 3 und aus einer Schraubspindel 4. Zwischen den beiden Ventilteilen 2, 3 ist eine Membran 5 eingespannt, die sich besonders gut aus den Fig. 3 und 4 ergibt.

Die Membran 5 bildet mit einem pfropfenartigen Ansatz 6 eine gummielastische Einheit, die einen Flanschteil 7 und einen Übergangsteil 8 aufweist. Der Übergangsteil 8 be­ sitzt eine kegelige Ringfläche 9, die im geschlossenen Zustand mit einer kegeligen Ringfläche 10 des Ventilgehäuses 2 zusammenwirkt. Auf die Fläche 11 des Übergangsteiles 8 kommt ein entsprechend gestaltetes Druckstück 12 zur Anlage, und zwar so, daß an der Einspannstelle (vgl. 7) keine Scherkräfte auftreten.

Das Druckstück 12, das mit der Spindel 4 in drehbarer, aber in axialschubsicherer Verbindung steht, übergreift kappenartig einen flachen zylinderischen Ansatz 13 der Membran 5, wobei der flache Ansatz 13 einen Schrauban­ satz 14 umgreift, an den sich ein Füllstück 15 anschließt (vgl. Fig. 4), das zusammen mit dem Schraubansatz 14 in die Membrane 5 einvulkanisiert ist, und zwar derart, daß sich im Bereich des Füllstückes 15 annähernd gleiche Ansatz-Wandstärken ergeben.

In Fig. 1 ist zu erkennen, daß der Durchlaufquerschnitt 16 rohrförmig ist, im Bereich des Ventilaufsatzes 3 aber eine konische Erweiterung erfährt, die auf halber Höhe der lichten Höhe des Durchlaufquerschnittes 16 einsetzt.

Um erhöhte Flächenpressungen der gummielastischen Membran 5 gegenüber den z.B. aus Edelstahl bestehenden Ventil­ gehäuses 2 zu erhalten, ist die eigentliche Membran mit einer Ringleiste 17 ausgestattet, während der Ansatz 6 eine quer zur Durchlaufrichtung liegende Dichtleiste 18 aufweist, die in die ringförmige Dichtleiste 17 absatzlos einmündet, wozu insbesondere auf Fig. 3 zu verweisen ist.

Um Deformierungen des z.B. verhältnismäßig schwach aus­ gelegten Durchlaufquerschnittes 16 zu vermeiden, ist letzterer im Bereich der größten Belastung mit einem Steg 19 ausgestattet bzw. verstärkt.

Auf die Verbindung zwischen Spindel 4 und dem Druckstück 12 braucht nicht näher eingegangen zu werden, da es dazu verschiedene Möglichkeiten bekannter Art gibt. Zu er­ wähnen ist noch, daß der flanschartige Teil 7 der Membran 5 einen Ansatz 20 aufweist, der in eine ent­ sprechende Aussparung des Ventilgehäuses 2 eingreift und ein Verdrehen der Membran 5 verhindert, was dann erforderlich ist, wenn eine Dichtleiste 18 vorgesehen wurde. Mit 21 ist ein geteilter Klemmring bezeichnet, der die Ventilteile 2, 3 zusammenpreßt und damit die Membran 5 abdichtend festlegt.

Claims (10)

1. Ventil für die pharmazeutische Industrie, insbesondere für die Biotechnik, das im wesentlichen aus einem Ventilgehäuse und einem eine Betätigungsspindel ent­ haltenden Ventilaufsatz besteht, wobei zwischen diesen Ventilteilen eine, einen hermetischen Abschluß gegen­ über der Außenluft bewirkende gummielastische Membran vorgesehen ist, die unter dem Einfluß der Betätigungs­ spindel steht und gleichzeitig mit ihrer, den Durch­ flußquerschnitt des Ventils zugekehrten Seite als Dicht- bzw. Absperrelement dient, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchflußquerschnitt (16) des Ventilgehäuses (2) über seine ganze Länge frei von Rippen, Rillen oder dergl. ausgeführt ist und die das Ventilgehäuse (2) nach außen hermetisch abdichtende Membran (5) an ihrer der Betätigungsspindel (4) abgekehrten Seite als Absperrelement einen angeformten pfropfenartigen und den Dichtkonturen des Ventilgehäuses (2) ange­ paßten Ansatz (6) aufweist.

2. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die sich in Absperrzustand befindliche Membran (5) von ihrer ringförmigen Einspannfläche (7) aus über eine kegelige Ringfläche (9) in den pfropfenartigen Ansatz (6) übergeht, die abdichtend mit einer eben­ solchen Gegenfläche (10) des Ventilgehäuses (2) zu­ sammenwirkt.

3. Ventil nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der kegeligen Ringfläche (9) zwischen eigentlicher Membran (vgl. 7) und dem pfropfenartigen Ansatz (6) eine gleichartige, jedoch durchmesser­ kleinere Ringfläche (11) mit Abstand gegenüberliegt, auf die ein entsprechend gestaltetes Druckstück (12) einwirkt, das drehbar mit der Betätigungsspindel (4) und lösbar mit dem zentralen Teil der Membran (5) in Verbindung steht.

4. Ventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß für die lösbare Verbindung der Membran (5) mit dem Druckstück (12) die Membran (5) einen eingegossenen oder einvulkanisierten Schraubansatz (14) aufweist, der in ein Innengewinde des Druckstückes (12) eingreift.

5. Ventil nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das auf die Membran (5) einwirkende Druckstück (12) kappenartig eine flache zylindrische Erhebung (13) der Membran (5) übergreift, wobei der Durchmesser dieser Erhebung (13) unter der lichten Weite der kegeligen Ringfläche der Membran (5) liegt.

6. Ventil nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß sich der Schraubansatz (14) als Füll­ stück (15) - je nach Größe der ringförmigen Ein­ spannfläche (vgl. 7) gegenüber dem Durchflußquer­ schnitt (16) - mehr oder weniger kegelig gestaltet in den Ansatz (6) fortsetzt, wobei zu den Außen­ konturen des Ansatzes (6) etwa gleiche Wandstärken eingehalten sind.

7. Ventil nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß sich der Durchlaufquerschnitt (16) des Ventilgehäuses (2) im Bereich des Widerlagers für den Ventilaufsatz (3) ab der halben Durchlaufhöhe konisch erweitert.

8. Ventil nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Ansatz (6) quer zur Durchlauf­ richtung eine Dichtleiste (18) aufweist, die mit ihren Enden in eine ringförmige Dichtleiste (17) der Membran (5) mündet.

9. Ventil nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der ringförmige Einspannflansch (7) der Membran (5) einen radialen, in einer Ausnehmung des Ventilgehäuses (2) eingreifenden Ansatz (20) aufweist.

10. Ventil nach den Ansprüchen 1 bis 9, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Ventilgehäuse (2) im Bereich der höchsten Querkräfte eine Außenverstärkung in Form eines Steges (19) aufweist.