DE69428365T2

DE69428365T2 - Ventilkammerwand mit satellitenventilsitz

Info

Publication number: DE69428365T2
Application number: DE69428365T
Authority: DE
Inventors: L. Connolly; Thomas Hoobyar; G. Hughes
Original assignee: Aseptic Controls Investment Co
Current assignee: Aseptic Controls Investment Co
Priority date: 1993-10-22
Filing date: 1994-10-07
Publication date: 2002-07-04
Anticipated expiration: 2014-10-08
Also published as: WO1995011396A3; DK0724694T3; EP0724694B1; JPH09507283A; ATE205923T1; WO1995011396A2; EP0724694A1; EP0724694A4; US5452746A; DE69428365D1

Description

Diese Erfindung bezieht sich auf ein Hauptventil, das eine Kammerwand mit einem Satellitenventilsitz hat, sowie auf eine Anordnung davon, die besonders zum Einsatz mit einer aseptischen Behandlungsvorrichtung geeignet ist.
Man hat bisher Hauptventile bereitgestellt, welche die Fähigkeiten haben, dass man an ihnen Satellitenventile anbringen kann. Diese haben jedoch lange Verbindungsstücke verwendet, um die Herstellung von Verbindungen mit der zentralen Hauptgehäusekammer zu ermöglichen. Diese langen Verbindungsstücke haben gewöhnlich eine Länge im Bereich von 5,08 bis 7,62 cm (2 bis 3 Zoll), was einen Totabschnitt für das Einschließen, von Strömungsmedien bildet. Dies ist vor allem unerwünscht, wenn es sich um Medien handelt, die schal oder ranzig werden können. Es ist auch vor allem in einer Anzahl von Prozessanwendungen, insbesondere bei pharmazeutischen Verarbeitungen unerwünscht. Es besteht deshalb ein Bedürfnis für einen neuen und verbesserten Ventilaufbau, der lange Totabschnitte ausschließt.
Die GB-A-2048436 offenbart ein Kühlerabsperrventil und ein Ablassventil mit einem langen Kanal zwischen der Hauptkammer und der Kammer im Ablassventil. Die US-A-5 246 204 offenbart ein Ventilgehäuse, das an einer Wand eines Behälters angebracht ist, der eine Flüssigkeit enthält, von der von Zeit zu Zeit Proben gezogen werden. In dem Ventilsitz ist ein Stopfenkontakt vorgesehen, durch den eine Injektionsspritze zum Abziehen einer kleinen Flüssigkeitsmenge eingeführt werden kann.
Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, einen Hauptventilaufbau und eine Anordnung davon bereitzustellen, bei denen es möglich ist, Totabschnitte für Satellitenventile auszuschließen. Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht in der Bereitstellung eines Hauptventilaufbaus der obigen Art, bei welchem die Kammerwand mit einer Öffnung versehen ist, die sich in die Kammer, erstreckt, und bei welchem ein Ventilsitz die Öffnung umgibt und sich in unmittelbare Nähe der Innenfläche der Kammerwand erstreckt.
Diese Erfindung stellt eine Ventilanordnung mit einem Hauptventilkörper, der einen Einlassströmungskanal und wenigstens einen Auslassströmungskanal sowie eine sich zwischen dem Einlassströmungskanal und dem wenigstens einen Auslassströmungskanal erstreckende Strömungskammer, einen den Einlassströmungskanal umgebenden Ventilsitz, eine Öffnung in fluchtender Ausrichtung zu dem Einlassströmungskanal, eine die Öffnung umgebende Ringschulter, einen Ventilverschluss, der in der Strömungskammer angeordnet ist, abdichtend an der Schulter angreift und bezüglich des Ventilsitzes zwischen einer Offenstellung und einer Schließstellung bewegbar ist, eine Ventilbetätigungseinrichtung, die an dem Ventilkörper zur Bewegung des Ventilverschlusses zwischen der Offenstellung und der Schließstellung angebracht ist, und eine Seitenwand und in ihr eine Seitenwandöffnung aufweist, die in Verbindung mit der Strömungskammer steht, wobei in der Seitenwand ein Seitenwandventilsitz ausgebildet ist, der die Seitenwandöffnung umgibt, und mit einem Satellitenkörper bereit, der an dem Hauptventilkörper angeordnet ist, und in sich eine Satellitenströmungskammer, die in Verbindung mit der Seitenwandöffnung und der Strömungskammer in dem Hauptventilkörper steht, einen Ventilverschluss, der in dem Satellitenventilkörper angeordnet und zwischen einer Offenstellung und einer Schließstellung bezüglich des Seitenwandventilsitzes bewegbar ist, und eine Ventilbetätigungseinrichtung aufweist, die von dem Satellitenventilkörper für eine Bewegung des Ventilverschlusses in der Satellitenströmungskammer zwischen der Offenstellung und der Schließstellung bezüglich des Seitenwandsitzes getragen wird, wobei die beiden Ventilverschlüsse Diaphragmas sind, die Seitenwand eine Innenfläche hat, die die Strömungskammer begrenzt, der Seitenventilsitz eine geneigte Fläche hat, die sich in einen Bereich erstreckt, der sich in unmittelbarer Nähe zu der Innenwandfläche befindet, und das Diaphragma in der Schließstellung eine Oberfläche hat, die im Wesentlichen bündig zu der Innenfläche des Hauptventilkörpers ist, so dass bei sich in der Schließstellung befindlichem Satellitenventil im Wesentlichen kein Totraum zwischen der Strömungskammer im dem Hauptventilkörper und dem Diaphragma des Satellitenventils besteht.
Bei einem bevorzugten Aufbau nach der Erfindung ist der Seitenwandventilsitz im Querschnitt kreisförmig.
Zusätzliche Merkmale und Ziele der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung, in der eine bevorzugte Ausführungsform in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen erläutert wird.
Fig. 1 ist eine teilweise geschnittene isometrische Ansicht eines Hauptventilaufbaus, der eine Kammerwand mit einem Satellitenventilsitz darin und mit einem daran angebrachten Satellitenventil hat.
Fig. 2 ist eine Schnittansicht längs der Linie 2-2 von Fig. 1.
Fig. 3 ist eine vergrößerte Schnittansicht eines Teils der in Fig. 1 gezeigten Kammerwand und zeigt den Ventilsitz darin.
Der Hauptventilaufbau und die Anordnung davon nach der vorliegenden Erfindung weisen insgesamt einen Hauptventilkörper mit einem Einlassströmungskanal und wenigstens einem Auslassströmungskanal und einer sich zwischen ihnen erstreckenden Strömungskammer auf. Der Ventilkörper hat einen den Einlassströmungskanal umgebenden Ventilsitz. Der Ventilkörper hat eine Öffnung in fluchtender Ausrichtung zu dem Einlass. Der Ventilkörper hat eine Ringschulter, die die Öffnung umgibt. In der Kammer ist ein Diaphragma angeordnet, das abdichtend an der Schulter angreift und zwischen einer Offenstellung und einer Schließstellung bezüglich des Ventilsitzes bewegbar ist. An dem Ventilkörper ist ein Ventilbetätigungsglied zum Bewegen des Diaphragmas zwischen der Offenstellung und der Schließstellung angebracht. Der Körper hat eine Seitenwand, die die Kammer begrenzt, und in ihr eine Seitenwandöffnung in Verbindung mit der Strömungskammer. Die Seitenwand hat einen Seitenwandventilsitz, der in ihr ausgebildet ist und die Seitenwandöffnung umgibt. An dem Hauptventilkörper ist ein Satellitenventilkörper angebracht, in dem sich eine Satellitenströmungskammer in Verbindung mit der Seitenwandöffnung befindet und der einen Strömungskanal in Verbindung mit der Strömungskammer in dem Satellitenventilkörper aufweist. In der Satellitenströmungskammer ist ein Diaphragma angeordnet, das zwischen einer Offenstellung und einer Schließstellung bezüglich des Seitenwandsitzes bewegbar ist. Zur Bewegung des Diaphragmas in der Satellitenkammer zwischen der Offenstellung und der Schließstellung trägt der Satellitenventilkörper eine Ventilbetätigungseinrichtung.
Der Ventilaufbau und die Anordnung 11, wie sie insbesondere in den Zeichnungen gezeigt sind, bestehen aus einem Hauptventil 12 und einem Satellitenventil 13. Die Anordnung 11 eignet sich zur Verwendung im Zusammenhang mit einem herkömmlichen aseptischen Behandlungsbehälter, der eine Bodenwand und eine Seitenwand hat und entweder an der Seitenwand oder an der Bodenwand des Behälters anbringbar ist. In Fig. 1 ist die Anordnung 11 angebracht an der Bodenwand 16 eines Behälters (nicht gezeigt) dargestellt.
Das Hauptventil 12 besteht aus einem Hauptventilkörper oder einem Gehäuse 21, das aus einem geeigneten Material, wie rostfreiem Stahl, hergestellt ist und insgesamt eine zylindrische Form hat. Der Hauptventilkörper ist mit einer zylindrischen Wand 22 und Stirnwänden 23 und 24 zur Bildung der insgesamt zylindrischen Strömungskammer oder des insgesamt zylindrischen Strömungskorridors 26 versehen. Die Stirnwand 23 ist mit einem zentral angeordneten Einlassströmungskanal 31 versehen, der in die untere Behälterwand 16 mündet und sich nach unten in die Kammer 26 öffnet. Die Stirnwand 23 ist mit einer geneigten Fläche 32 versehen, die insgesamt in Fluchtung zu der konkaven Fläche der unteren Wand 16 steht und sich nach innen zu dem Ende des Einlassströmungskanals 31 hin verjüngt. Die Stirnwand 23 ist auch mit einem ringförmigen Ventilsitz 33 versehen, der die Öffnung 31 umschließt oder umgibt. Die zylindrische Wand 22 ist mit einem Auslassströmungskanal (nicht gezeigt) versehen, der sich durch die Wand 22 erstreckt und in Verbindung mit der Kammer 26 und mit einem Strömungskanal (nicht gezeigt) steht, der in einem Krümmerauslass 36 vorgesehen ist, der an der Seitenwand 22 durch geeignete Mittel, wie Schweißen, festgelegt ist. Der Krümmerauslass hat einen Flansch 37 für die Befestigung an einem anderen Rohr oder Anschluss (nicht gezeigt) durch eine Klemme. Alternativ kann der Flansch durch ein Stumpfschweißende für eine Schweißverbindung ersetzt werden.
Zur Unterbrechung der Strömung zwischen dem Einlassströmungskanal 31 und dem Auslasskrümmer 36 ist eine Ventilbetätigungseinrichtung 41 in der in dem US-Patent 5 152 500 beschriebenen Bauweise vorgesehen. Wie in dem Patent offenbart ist, kann eine solche Ventilbetätigungseinrichtung 41 ein Diaphragma 42 aufweisen, das in der Strömungskammer 26 angeordnet und in Eingriff mit dem Ventilsitz 33 und aus dem Eingriff heraus bewegbar ist, um den Strom einer Flüssigkeit durch die Behälterbodenwand 16 und durch den Einlassströmungskanal 33 in die Strömungskammer 26 zu unterbrechen. Das Diaphragma 42 hat einen Abschnitt, der zwischen dem Stirnwandflansch 24 und einer Flanschbüchse 46 eingeklemmt ist, die lösbar an dem Hauptventilkörper 21 durch eine entfernbare Klemme 47 festgelegt ist. Die Ventilbetätigung 41 kann auch einen Knopf oder ein Handrad 48 aufweisen, das von einer menschlichen Hand zur Bewegung des Diaphragmas 42 zwischen der Offenstellung und der Schließstellung bezüglich des Ventilsitzes 33 gegriffen werden kann.
Erfindungsgemäß ist in der zylindrischen Wand 22 des Hauptventilkörpers 21 ein weiterer Strömungskanal oder eine Seitenwandöffnung 51 vorgesehen. Wie in Fig. 1 gezeigt ist, steht diese Öffnung 51 in Verbindung mit der Strömungskammer 26. Die zylindrische Wand 22 hat einen darin ausgebildeten Ventilsitz 52, der die Seitenwandöffnung 51 umschließt oder umgibt. Der Ventilsitz 52 verjüngt sich derart, dass sein Innenende sich in unmittelbarer Nähe der Innenfläche der Wand 22 befindet.
Durch geeignete Mittel, wie Schweißen, ist an der Wand 22 ein Satellitenventilkörper 56 angebracht, in dem sich eine Strömungskammer 57 befindet, die in Verbindung mit der Strömungskammer 26 in dem Hauptventilkörper 21 durch die Seitenwandöffnung 51 steht. An dem Satellitenventilkörper 56 ist ein Anschlussstück 61 durch ein geeignetes Mittel, wie Schweißen, in der gezeigten Weise festgelegt oder kann in einem Stück damit ausgebildet sein und durch eine Klemme 62 mit einem anderen Rohr verbunden sein, beispielsweise einem Dampfrohr für den Fall, dass man das Anschlussstück zum Einführen von Dampf zum Durchsterilisieren und Reinigen des Satellitenventils 13 verwenden möchte.
Für das Satellitenventil 13 kann eine Satellitenventilbetätigungseinrichtung 71 verwendet werden, die ähnlich der Ventilbetätigungseinrichtung 41 ist, wie sie vorstehend in Verbindung mit dem Hauptventil 12 beschrieben ist. Dabei ist, wie hier gezeigt, ein Diaphragma 72 vorgesehen, das in Dichtungseingriff mit dem Seitenwandventilsitz 52 und aus dem Dichtungseingriff heraus bewegbar ist. Das Diaphragma kann aus einem geeigneten Material, wie Silikonkautschuk, hergestellt sein. In die Strömungskammer 57 erstreckt sich ein Einsatz 73 aus einem geeigneten Material, wie rostfreiem Stahl, an dem das Diaphragma 72 angebracht ist. Das Diaphragma 72 ist mit einem sich nach außen erstreckenden Flansch 74 versehen, der über einem Flansch 76 sitzt, der einen Teil des Satellitenventilkörpers 56 bildet. Über die andere Seite des Flansches 74 des Diaphragmas 72 erstreckt sich eine Flanschbüchse 77, die aus einem geeigneten Material, wie rostfreiem Stahl, hergestellt ist. Die Flanschbüchse 77 ist an dem Flansch 76 durch eine Klemme 78 festgelegt, um den Diaphragmaflansch 74 dazwischen festzuklemmen. In die Flanschbüchse 77 erstreckt sich ein Schaft 81, der mit dem Einsatz 73 durch eine geeignete Einrichtung, wie eine Gewindeverbindung 82, gekoppelt ist. Der Schaft 81 erstreckt sich durch eine Führungsbüchse 83, die aus einem geeigneten Material, wie Teflon, hergestellt ist und bildet einen Dichtungseingriff mit der Flanschbüchse durch die Verwendung von inneren und äußeren O-Ringen 84 und 86. An dem Schaft 81 ist eine aus einem geeigneten Material, wie Messing, hergestellte Keilbüchse 88 angeordnet und daran durch eine Keilfeder 89 verkeilt. In der Keilbüchse 88 ist das eine Ende eines eine Drehung verhindernden Zapfens 91 angeordnet, dessen anderes Ende sich in die Flanschbüchse 77 erstreckt.
Auf den Schaft 81 ist, wie gezeigt, eine Flanschmutter 96 aufgeschraubt und mit Scheibenlagern 97 und 98 auf ihren gegenüberliegenden Seiten versehen, wobei das Scheibenlager 97 an der Keilbüchse 88 angreift und das Scheibenlager 98 von einem Schnappring 99 gegriffen ist, der in der Flanschhülse, wie gezeigt, sitzt. An der Flanschmutter 96 ist durch eine geeignete Einrichtung, beispielsweise eine Madenschraube 102, ein Knopf 101 aus einem geeigneten Material, wie rostfreiem Stahl oder Kunststoff, festgelegt.
Wenn der Knopf 101 zwischen Positionen im Uhrzeigersinn und Gegenuhrzeigersinn bewegt wird, wird das Diaphragma 72 zwischen der Offenstellung und der Schließstellung bezüglich des Seitenwandventilsitzes 52 bewegt, um eine Verbindung zwischen dem Anschlussstück 61 und der Strömungskammer 57 durch die Seitenwandöffnung 51 und in die Kammer 26 zu ermöglichen. Die Betätigung der Satellitenventilbetätigungseinrichtung 71 ist ähnlich der im Patent 5 152 500 beschriebenen und wird deshalb im Einzelnen nicht erläutert. In dem Satellitenventilkörper 77 ist für einen ähnlichen Zweck, wie er in dem Patent 5 152 500 beschrieben ist, eine Leckanzeigeöffnung 106 vorgesehen.
Die Funktion und Verwendung des Hauptventils 12 in der Anordnung 11 sind ähnlich der in dem Patent 5 152 500 beschriebenen. Das Satellitenventil kann zur Dampfreinigung oder für andere Zwecke eingesetzt werden. Gewünschtenfalls können natürlich auch zusätzliche Satellitenventile an dem Hauptventilkörper unter Verwendung eines ähnlichen Aufbaus vorgesehen werden, bei welchem der Ventilsitz in der Wand des Hauptventilkörpers ausgebildet ist.
Aus dem vorstehenden Aufbau des Satellitenventils ist zu sehen, dass der Totraum auf Null oder nahezu Null wegen der Tatsache reduziert worden ist, dass sich das Diaphragma bei geschlossenem Satellitenventil leicht nach innen, wie es durch die gestrichelte Linie 111 dargestellt ist, erstreckt, und wenigstens bündig zu der Innenfläche der Wand ist, die die Hauptströmungskammer 26 bildet. Der Ventilsitz wurde sehr nahe an der Strömungsleitung in der Strömungskammer 26 angeordnet, so dass es deshalb keinen Raum für einen Totabschnitt zwischen der Strömungsleitung und der Position des Ventilsitzes gibt. Wie gezeigt, befindet sich der Satellitenventilsitz im Wesentlichen an der Oberfläche der Innenwand, die die Hauptströmungskammer bildet. Bei dem gezeigten Aufbau wurde das Satellitenventil nahe an dem Hauptventil angebracht. Das Diaphragma des Satellitenventils erstreckt sich in die Wand des Hauptkörpers und bildet eine Dichtung mit dem Ventilsitz, der in dem Hauptkörper ausgebildet ist, wobei die Außenfläche bündig zu der Innenfläche der Kammerwand ist oder sich etwas über sie hinaus erstreckt. Mit anderen Worten wird ein Ventilsitz in dem Hauptkörper oder in einem Teil bereitgestellt, von dem der Aufbau des Ventilbetätigungsmechanismus getrennt ist.
Aus dem Vorstehenden ergibt sich, dass ein Hauptventilaufbau und eine Anordnung davon bereitgestellt wird, die eine Kammerwand mit einem Satellitenventilsitz in ihr hat, wodurch es möglich ist, ein Satellitenventil ohne Totraum zu verwenden, oder mit anderen Worten mit einem Totraum von Null. Dies ist in vielen Prozessen besonders vorteilhaft, beispielsweise bei aseptischen Prozessen, bei denen Medien verwendet werden, die ihrerseits in Totabschnitten ranzig oder schlecht werden können.

Claims

1. Ventilanordnung (11)

- mit einem Hauptventilkörper (21), der

- - einen Einlassströmungskanal (31) und wenigstens einen Auslassströmungskanal (36) sowie eine sich zwischen dem Einlassströmungskanal und dem wenigstens einen Auslassströmungskanal erstreckende Strömungskammer (26),

- - einen den Einlassströmungskanal umgebenden Ventilsitz (33) eine Öffnung in fluchtender Ausrichtung zu dem Einlassströmungskanal,

- - eine die Öffnung umgebende Ringschulter,

- - einen Ventilverschluss (42), der in der Strömungskammer angeordnet ist, abdichtend an der Schulter angreift und bezüglich des Ventilsitzes zwischen einer Offenstellung und einer Schließstellung bewegbar ist,

- - eine Ventilbetätigungseinrichtung (41), die an dem Ventilkörper zur Bewegung des Ventilverschlusses (42) zwischen der Offenstellung und der Schließstellung angebracht ist, und

- - eine Seitenwand (22) und in ihr eine Seitenwandöffnung (21) aufweist, die in Verbindung mit der Strömungskammer steht, wobei in der Seitenwand ein Seitenwandventilsitz (52) ausgebildet ist, der die Seitenwandöffnung umgibt, und

- mit einem Satellitenkörper (56), der

- - an dem Hauptventilkörper angeordnet ist, und

- - in sich eine Satellitenströmungskammer (57), die in Verbindung mit der Seitenwandöffnung (51) und der Strömungskammer (26) in dem Hauptventilkörper steht,

- - einen Ventilverschluss (72), der in dem Satellitenventilkörper angeordnet und zwischen einer Offenstellung und einer Schließstellung bezüglich des Seitenwandventilsitzes bewegbar ist, und

- - eine Ventilbetätigungseinrichtung (71) aufweist, die von dem Satellitenventilkörper für eine Bewegung des Ventilverschlusses (72) in der Satellitenströmungskammer zwischen der Offenstellung und der Schließstellung bezüglich des Seitenwandsitzes getragen wird,

dadurch gekennzeichnet,

- dass die beiden Ventilverschlüsse (42, 72) Diaphragmas sind,

- dass die Seitenwand eine Innenfläche hat, die die Strömungskammer begrenzt,

- dass der Seitenventilsitz eine geneigte Fläche hat, die sich in einen Bereich erstreckt, der sich in unmittelbarer Nähe zu der Innenwandfläche befindet, und

- dass das Diaphragma (72) in der Schließstellung eine Oberfläche hat, die im Wesentlichen bündig zu der Innenfläche des Hauptventilkörpers ist, so dass bei sich in der Schließstellung befindlichem Satellitenventil im Wesentlichen kein Totraum zwischen der Strömungskammer in dem Hauptventilkörper und dem Diaphragma (72) des Satellitenventils besteht.

2. Anordnung nach Anspruch 1, welche weiterhin dadurch gekennzeichnet ist, dass der Seitenwandventilsitz im Querschnitt kreisförmig ist.