DE69114078T2 - Bodenventil. - Google Patents

Description

• In der Lebensmittel-, Landwirtschafts-, pharmazeutischen und kosmetischen Industrie enthalten die Anlagen Bottiche, in denen verschiedene Produkte gemischt oder hergestellt werden. Um den Inhalt dieser Bottiche zu entleeren, sind diese an ihrem Boden mit einem allgemein "Bottichboden- Ventil" genannten Ventil versehen.
• Wenn der Bottich geleert ist, werden er und das Bottichboden-Ventil gereinigt und sehr oft auch sterilisiert, entweder mit Hilfe einer Säure oder einer Base, oder mit Dampf (zwischen 121 und 145ºC). In diesem Fall besitzt das Ventil zwei Wege: einen Ein- und einen Ausgang. Um bestimmte Verfahren anzuwenden, muß der Entleerungskreis zum Zeitpunkt der Entfernung des Produkts absolut steril sein; in diesem Fall enthält das Ventil einen dritten Weg, der ein Dampfeinlaß ist.
• Wenn es geschlossen ist, muß das Ventil natürlich dicht sein, aber es muß seine Sterilität bewahren, um die Verunreinigung des Inhalts des Bottichs zu vermeiden. Es muß auch garantieren können, daß das Rückhaltevolumen am Boden des Bottichs minimal ist, um eine mangelhafte Vermischung der Produkte zu vermeiden.
• Die Erfindung hat zum Ziel, das Problem der Bottichboden-Ventile zu lösen, die steril sein und ein minimales Rückhaltevolumen im Bottich gewährleisten müssen.
• Die derzeit verwendeten Bottichboden-Ventile sind
• - Ventile mit einer Ventilklappe, die sich entweder innerhalb des Ventils oder außerhalb, d.h. im Bottich, öffnet;
• - ein Kugelventil;
• - oder ein Flügelklappenventil.
• Diese bekannten Ventile haben insbesondere den Nachteil, daß sie Elemente enthalten, die "Bakterienfallen" bilden, wie z.B. eine Stopfbüchse, Nuten der Dichtungen, Mechanismen, Rückhaltezonen. Um ihre Sterilität aufrechtzuerhalten, ist es notwendig, eine "sterile Barriere" aufrechtzuerhalten, für die Energie aufgewendet werden muß.
• Die Druckschrift FR-A-1 240 858 beschreibt ein Bottichboden-Ventil gemäß dem Oberbegriff des nachfolgenden Anspruchs 1. Das Verschlußorgan dieses Ventils liegt in der geschlossenen Stellung auf Dichtungen auf, die in Kehlen angeordnet sind.
• Die Druckschrift FR-A-2 523 720 beschreibt eine Dosiervorichtung mit mehreren Ventilen, deren Verschlußorgan in Bezug auf einen Betätigungsstab mittels eines Balgs abgedichtet wird.
• Die vorliegende Erfindung hat insbesondere zum Ziel, ein Bottichboden-Ventil anzugeben, das zumindest weitgehend ohne jegliches eine Bakterienfalle bildendes inneres Element auskommt, wobei das Ventil leicht zu sterilisieren, im Fall einer Beschädigung leicht zu reparieren und gleichzeitig kostengünstig herzustellen sein soll.
• Dieses Ziel wird erfindungsgemäß durch das im beiliegenden Anspruch 1 definierte Ventil erreicht. Hinsichtlich bevorzugter Ausführungsformen dieses Ventils wird auf die abhängigen Ansprüche verwiesen.
• Anhand der beiliegenden schematischen Zeichnungen wird nun beschrieben, wie die vorliegende Erfindung angewandt werden kann, wobei die erwähnten und gezeigten Elemente und Anordnungen nicht beschränkend zu verstehende Beispiele sind. Wenn ein Element in mehreren Figuren dargestellt ist, trägt es das gleiche Bezugszeichen.
• Figur 1 zeigt ein erstes erfindungsgemäßes Ventil im Axialschnitt.
• Figur 2 zeigt eine Teilansicht dieses Ventils im Schnitt durch eine axiale Ebene senkrecht zu der der Figur 1.
• Figur 3 zeigt ein zweites erfindungsgemäßes Ventil im Axialschnitt.
• Zuerst werden allgemein verschiedene vorteilhafte Anordnungen beschrieben, die in diesen Ventilen verwendet werden.
• Das Ventil enthält die folgenden Elemente, die bekannterweise die angegebenen Funktionen erfüllen:
• - einen Ventilkörper 1, der sich unter einem Bottich 2 am Rand einer Öffnung dieses Bottichs befindet, wobei dieser Körper einen inneren Hohlraum 8 aufweist, der drei Öffnungen besitzt, nämlich:
• - eine verschließbare Öffnung 5, die den Bottich und den inneren Hohlraum verbindet,
• - eine komplementäre Öffnung 6, um den inneren Hohlraum mit einem äußeren Raum in Verbindung zu setzen,
• - und eine Betätigungsöffnung 1B.
• Der Ventilkörper bildet einen Verschlußsitz 1A um diese verschließbare Öffnung herum.
• Das Ventil enthält weiter
• - ein Verschlußorgan 3A, das zwischen einer vorderen Stellung, in der es mit diesem Verschlußsitz zusammenwirkt, um die Öffnung zu verschließen, und einer von diesem Sitz abgehobenen Stellung beweglich ist,
• - ein Betätigungsteil 10, um das Verschlußorgan zu verschieben, wobei dieses Teil die Betätigungsöffnung durchquert,
• - Betätigungs-Dichtmittel 3B, um eine Verschiebung dieses Betätigungsteils zu ermöglichen und gleichzeitig diese Betätigungsöffnung zu verschließen,
• - und Betätigungsmittel 11, 12, die außerhalb des Ventilkörpers angeordnet sind, um das Betätigungsteil anzutreiben.
• Gemäß der vorliegenden Erfindung bestehen das Verschlußorgan 3A und die Betätigungs-Dichtmittel 3B aus einer einzigen verformbaren Membran 3, von der eine vorstehende Fläche das Verschlußorgan 3A enthält, das sich gegen den Ventilsitz 1A anlegt, und eine ringförmige periphere Zone die Betätigungs-Dichtmittel 3B bildet und das Verschlußorgan 3A umgibt sowie gegen den Rand der Betätigungsöffnung 1B anliegt, um diese Öffnung zu verschließen, während die vorstehende Fläche sowohl in der vorderen Stellung als auch in der abgehobenen Stellung des Verschlußorgans eine Form einer Glocke aufweist, die sich progressiv erhebt, ausgehend von dieser peripheren Zone, bis zu einem Scheitel dieser Glocke.
• Das Ventil enthält einen Deckel 4, der lösbar am Ventilkörper 1 befestigt ist und der die periphere Zone der verformbaren Membran gegen den Rand der Betätigungsöffnung 1B drückt.
• Dieser Deckel 4 trägt einen Mechanismus 11, 12, der die Betätigungsmittel bildet.
• Der Ventilkörper 1 hat die allgemeine Form einer Glocke ausgehend von einer im wesentlichen ebenen ringförmigen Basis 1C, die den Rand der Betätigungsöffnung 1B darstellt, wobei die verschließbare Öffnung 5 in der Nähe eines Scheitels dieser Glocke mit einer Winkelverschiebung in Bezug auf diesen Scheitel ausgebildet ist, damit, wenn dieses Ventil so ausgerichtet ist, daß diese verschließbare Öffnung am höchsten Punkt des inneren Hohlraums 8 liegt, und wenn die verschließbare Öffnung durch das Verschlußorgan 3A der Membran verschlossen ist, eine ringförmige Zwischenzone 3C dieser Membran einen geneigten Boden für den inneren Hohlraum 8 um dieses Verschlußorgan 3A herum bildet, wobei die komplementäre Öffnung 6 in diesem Körper in Kontakt mit dem unteren Punkt dieses Bodens ausgebildet ist, damit die Schwerkraft die Entleerung dieses inneren Hohlraums bewirkt.
• Das Verschlußorgan 3A dieser verformbaren Membran 3 hat die Form eines Glockenkörpers der in den inneren Hohlraum 8 des Ventilkörpers 1 hineinragt, wobei diese Zone einen steifen Einsatz 9 enthält, der vom Betätigungsteil 10 betätigt wird und diese Membran in diese Form bringt.
• Der Ventilkörper 1 kann außerdem eine Hilfsöffnung 7 bilden, die es einem Fluid erlaubt, permanent zwischen der Hilfsöffnung und der komplementaren Öffnung den inneren Hohlraum 8 dieses Körpers zu durchströmen.
• Nun werden die gezeigten Ventile genauer beschrieben, und zuerst das der Figur 1.
• Das Ventil besteht aus einem Körper 1 am Rand einer Öffnung im Boden des Bottichs 2, einer Membran 3, die einen Einsatz 9 umgibt, und einem Deckel 4, der am Körper über vier nicht dargestellte Schrauben befestigt ist.
• Der Körper 1 besitzt eine Steueröffnung 5 mit senkrechter Achse in Verbindung mit dem Bottich und eine komplementäre Öffnung, die zu einer Entleerungs-Rohrleitung 6 führt.
• Die Hauptachse des Körpers ist geneigt, um eine vollständige Entleerung des Inneren des Körpers beim Schließen des Ventils zu erlauben.
• Eine Hilfsöffnung, die zu einer Rohrleitung 7 führt, kann in dem ringförmigen Hohlraum 8 münden. Sie erlaubt das permanente Einspeisen von Dampf oder einem Sterilisationsmittel in dem Raum um die Dichtzone herum, um jede Verschmutzung zu vermeiden, die durch die Rohrleitung 6 eindringen könnte.
• Die Membran 3 besteht aus einem auf den steifen Einsatz 9 aufgegossenem Elastomermaterial. Der Einsatz ist an einem Betätigungsstab 10 befestigt. Das Elastomermaterial der Membran kann mit einer Schutzfolie bedeckt sein, die aus einem chemisch inerten Kunststoffmaterial besteht, um die chemische Widerstandsfähigkeit des Ventils zu erhöhen. Diese Membran dient sowohl als Verschlußorgan, um den Durchfluß zwischen der Öffnung 5 und der Rohrleitung 6 zu unterbrechen, als auch als Dichtmittel, um das Fluid, das in diesem Ventil fließt, gegenüber dem Deckel 4 und einem Steuermechanismus im Deckel 4 zu isolieren. Dieser Mechanismus bewirkt eine axiale Verschiebung des Betätigungsstabs 10. Er kann aus einem Rad 11 (siehe Figur 1) oder aus einem Pneumatikmotor oder Elektromotor 12 (siehe Figur 3) bestehen.
• Das zweite Ventil der Figur 3 ähnelt dem ersten Ventil der Figur 1, abgesehen einerseits von den Betätigungsmechanismen 11 und 12, die soeben beschrieben wurden, und andererseits von den folgenden Punkten:
• Das erste Ventil wird im Fall eines Mischbottichs verwendet, der eine Rührschaufel enthält, die als Abstreifer dient. Das nicht gemischte Bottich-Volumen ist dann unbedeutend klein, da die Membran 3 bis zum Boden des Bottichs reicht (Figur 1).
• Dagegen verwendet man das zweite Ventil, dessen Membran leicht in den Bottich vorsteht, im Fall eines Mischbottichs, der eine Rührschaufel aufweist, die nicht den Boden des Bottichs berührt. Die Rückhaltung von Flüssigkeit ist dann gleich null (Figur 3).
• Der Körper 1 des ersten Ventils ist dann durch einen leicht unterschiedlichen Körper 21 ersetzt, der einen Sitz 21A, eine Betätigungsöffnung 21B bildet und eine ringförmige Basis 21C hat.
• Die Erfindung ermöglicht die folgenden Vorteile:
• - Abwesenheit von Dichtungen, Nuten, Führungen oder Gewinden in Kontakt mit dem Fluid, die schwierig zu reinigen und zu sterilisieren sind;
• - nur zwei Bauteile sind mit dem Fluid in Kontakt;
• - aufgrund der Neigung der Achse des Ventils hat man eine vollständige Entleerung des inneren Hohlraums des Körpers;
• - der Körper enthält keine sich abnützende Zone und kann folglich an den Bottich angeschweißt werden;
• - die Wartung des Ventils erfolgt sehr leicht durch Demontage des Deckels und Auswechseln der Membran;
• - das Ventil hat einen geringen Platzbedarf, was bei einem unter einem Bottich angebrachten Gerät günstig ist.
• Außerdem verwendet man vorteilhafterweise die folgende Anordnung: Der Körper des Ventils 1 besitzt eine obere Wand 30, die so angeordnet ist, daß sie durch Verschweißung in eine Bodenwand 32 des Bottichs 2 integriert werden kann, wobei die verschließbare Öffnung 5 in dieser obere Wand ausgebildet ist, um gleichzeitig die Öffnung dieses Bottichs zu bilden.
• Eine in Figur 1 dargestellte kreisförmige Lötnaht 34 gewährleistet die Verbindung zwischen einem verdünnten Rand der oberen Wand 30 des Ventilkörpers und dem Rest der Wand 32 des Bottichs, und ergibt einen glatten Übergang. Diese Anordnung hat die folgende Vorteile:
• - das sehr geringe Rückhaltevolumen (Figur 1), wenn die Membran nicht über den Boden des Bottichs hochragt (zum Beispiel Bottich mit Rührer), oder gar kein Rückhaltevolumen (Figur 3), wenn die Membran über den Boden des Bottichs vorstehen kann.
• - die Tatsache, daß die Membran sich im geschlossenen Zustand des Ventils im Inneren des Bottichs befinden kann, erlaubt, wenn ein fester Bodensatz sich auf dem Boden dieses Bottichs gebildet hat und eine feste Schicht darstellt, die manchmal Kruste genannt wird, diese Schicht aufzubrechen, indem das Ventil geöffnet wird, und somit die Entleerung des Bottichs zu bewirken (Krustenbrechungswirkung).

Claims (7)

1. Ventil am Boden eines Bottichs, das aufweist:

- einen Ventilkörper (1), der sich unter einem Bottich (2) am Rand einer Öffnung dieses Bottichs befindet, wobei dieser Körper einen inneren Hohlraum (8) aufweist, der drei Öffnungen besitzt, nämlich:

- eine verschließbare Öffnung (5), die den Bottich (2) und diesen inneren Hohlraum (8) verbindet,

- eine komplementäre Öffnung (6), um den inneren Hohlraum (8) mit einem äußeren Raum in Verbindung zu setzen,

- und eine Betätigungsöffnung (1B), wobei der Ventilkörper einen Verschlußsitz (1A) um diese verschließbare Öffnung (5) herum bildet,

- ein Verschlußorgan (3A), das eine Verschlußzone und eine diese Verschlußzone umgebende ringförmige Dichtzone ohne Unterbrechung zwischen diesen beiden Zonen aufweist, wobei dieses Verschlußorgan (3A) zwischen einer vorderen Stellung, in der die Verschlußzone die verschließbare Öffnung (5) verschließt und in der die Dichtzone mit dem Verschlußsitz (1A) zusammenwirkt, um die Dichtheit dieses Verschlusses zu gewährleisten, und einer von diesem Sitz (1A) abgehobenen Stellung beweglich ist,

- ein verschiebbares Betätigungsteil (10), das durch die Betätigungsöffnung (18) tritt, um dieses Verschlußorgan (3A) zwischen der vorderen und der abgehobenen Stellung hin- und herzubewegen,

- Betätigungs-Verbindungsmittel (9), die das Betätigungsteil (10) mit dem Verschlußorgan (3A) verbinden, damit die Verschiebungen dieses Teils (10) die dieses 0rgans (3A) bewirken,

- Betätigungs-Dichtmittel (38), um die Betätigungsöffnung (1B) dicht zu verschließen und gleichzeitig die Verschiebung dieses Betätigungsteils (10) zu ermöglichen,

- und Betätigungsmittel (11, 12), die außerhalb des Ventilkörpers (1) angeordnet sind, um die Verschiebungen des Betätigungsteils (10) zu bewirken,

dadurch gekennzeichnet, daß

das Verschlußorgan (3A) und die Betätigungs-Dichtmittel (3B) aus einer gemeinsamen verformbaren Membran (3) bestehen, von der eine vorstehende Fläche einerseits das Verschlußorgan (3A) und andererseits eine ringförmige periphere Zone enthält, die das Verschlußorgan (3A) umgibt und die gegen den Rand der Betätigungsöffnung (1B) angelegt ist, um die Betätigungs-Dichtmittel (3B) zu bilden, wobei die vorstehende Fläche sowohl in der vorderen Stellung als auch in der abgehobenen Stellung des Verschlußorgans eine Glockenform aufweist, die progressiv von dieser peripheren Zone bis zu einem Scheitel dieser Glocke verläuft, wobei die Betätigungs- Verbindungsmittel (9) innerhalb dieser Glocke ausgebildet sind.

2. Ventil nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkörper (1) eine obere Wand (30) aufweist, die so angeordnet ist, daß sie durch Verschweißen in eine Bodenwand (32) des Bottichs (2) integriert werden kann, wobei die verschließbare Öffnung in dieser oberen Wand angebracht ist und gleichzeitig die Öffnung dieses Bottichs bildet.

3. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es einen Deckel (4) aufweist, der lösbar am Ventilkörper (1) befestigt ist und der die periphere Zone (3B) der verformbaren Membran (3) gegen den Rand der Betätigungsöffnung (1B) drückt.

4. Ventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Deckel (4) einen Mechanismus (11, 12) trägt, der die Betätigungsmittel bildet.

5. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkörper (1) eine allgemeine Glockenform ausgehend von einer im wesentlichen ebenen ringförmigen Basis (1C) besitzt, die den Rand der Betätigungsöffnung (1B) bildet, wobei die verschließbare Öffnung (5) in der Nähe eines Scheitels dieser Glocke mit einer Winkelverschiebung in Bezug auf diesen Scheitel ausgebildet ist, so daß, wenn dieses Ventil ausgerichtet ist, um die verschließbare Öffnung am höchsten Punkt des inneren Hohlraums (8) anzuordnen und wenn die verschließbare Öffnung vom Verschlußorgan (3A) der Membran (3) verschlossen wird, eine ringförmige Zwischenzone (3C) dieser Membran einen geneigten Boden für den inneren Hohlraum (8) um dieses Verschlußorgan (3A) herum bildet, wobei die komplementäre Öffnung (6) im Körper in Kontakt mit dem tiefsten Punkt dieses Bodens ausgebildet ist, damit die Schwerkraft die Entleerung dieses inneren Hohlraums bewirkt.

6. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verschlußorgan (3A) der verformbaren Membran (3) die Form eines in den inneren Hohlraum (8) des Ventilkörpers (1) vorstehenden Glockenkörpers aufweist, wobei diese Zone einen starren Einsatz (9) aufweist, der vom Betätigungsteil (10) betätigt wird und dieser Membran ihre Form aufprägt.

7. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkörper (1) außerdem eine Hilfsöffnung (7) bildet, die es einem Fluid erlaubt, permanent zwischen dieser Hilfsöffnung und der komplementären Öffnung (6) durch den inneren Hohlraum zu strömen.