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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen integrierten Membranventilkörper mit
normaler Ausrichtung, der einen ersten, zweiten und dritten Port
definiert, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Dieser Ventilkörper wird
in einer aseptischen Ventilanordnung zum Lenken eines fließfähigen Nahrungsmittels auf
einer Verpackungsmaschine verwendet.
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Aseptisches
Verpacken von Milch, Saft, anderen fließfähigen Nahrungsmitteln und anderen Produkten
erfordert, dass das Produkt zunächst
sterilisiert oder auf andere Art und Weise behandelt wird, z.B.
durch Pasteurisieren. Dann muss das Produkt während des Verpackungsprozesses
steril gehalten werden. Es muss dafür gesorgt werden, dass das
Produkt nicht durch Reinigungsflüssigkeiten, Schmiermitteln,
Umgebungsluft oder nicht sterilen Materien verunreinigt wird. Wenn
das Produkt nicht aseptisch ist (auf konventionelle Art und Weise
richtig pasteurisierte Milch ist beispielsweise nicht aseptisch),
müssen
strenge Maßnahmen
ergriffen werden, um zu verhindern, dass das Produkt in einen Spalt,
Tasche, Sackgasse oder einen Mechanismus gelangt, da ein solches
Produkt, das beim Eintritt nicht aseptisch ist, das Wachstum von
Mikrobakterien fördern
kann, was zum Bilden von unerwünschten Klumpen
oder Partikeln führen kann.
Die Maschine muss deshalb so ausgelegt sein, dass eine regelmäßige Inspektion
der Mechanismen erleichtert wird, da sich diese verschlechtern können und
somit das Produkt ansammeln oder es Verschmutzungen aussetzen können.
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Die
Molkereiindustrie hat Verfahren entwickelt, um Verpackungsmaschinen
in einem hygienischen Zustand zu halten, die gleichzeitig die Notwendigkeit
minimieren, dass sie zur Reinigung zerlegt werden müssen. Es
gibt Normen zur Aufrechterhaltung eines hygienischen Zustands von
permanent installierten Rohrleitungssystemen in Milchverarbeitungsanlagen
u.ä. durch
Vorortreinigung (cleaned-in-place CIP) oder mechanische Reinigung.
Siehe 3A Accepted Practices For Permanently Installed Product And
Solution Pipelines And Cleaning Systems Used In Milk And Milk Product
Processing Plants, Number 605-04 (Akzeptierte Verfahren für permanent
installierte Produkt- und Lösungsrohrleitungen
und Reinigungssysteme, die in Milch- und Milchproduktverarbeitungsanlagen
verwendet werden); DAIRY, FOOD AND ENVIRONMENTAL SANITATION, Vol.
12, Nr. 2 (Februar 1992). Bei CIP-Reinigung wird der Milchverteilungsmechanismus
nur durch Zirkulieren von Reinigungs- oder Desinfektionsfluids (Wasser,
Reinigungslösungen
oder Dampf) durch das Rohrleitungssystem wie gefordert gereinigt
und desinfiziert. Eine Maschine, die dem 3A-Standard entspricht,
wird gewünscht,
da sie effektiv verwendet, gereinigt und hygienisch gehalten werden
kann, obwohl die verarbeitete pasteurisierte Milch nicht aseptisch
ist und leicht verderblich bleibt.
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Es
wurden viele Verfahren für
die Reinigung von Flüssigkeitsverteilungssystemen
entwickelt. Einige sind beispielsweise in dem europäischen Patent Nr.
0 332 806, der PCT WO 94/21865 und dem US-Patent Nr. 2 636 653 offenbart.
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Ablass-
und Absperrventilanordnungen, die auch als "Leckanzeiger"-Ventile bekannt sind, werden verwendet,
um sicher zu stellen, dass zwei Verfahrensströme, wie z.B. ein hygienisches
Produkt und ein Reinigungsfluid, die abwechselnd durch dasselbe
Rohrleitungssystem strömen,
sich nicht vermischen und zwar weder während des normalen Betriebs
noch bei Leckage oder Ausfall eines einzelnen Ventils. Zwei Ventile
werden in Reihenschaltung als Ablass- und Absperrventil bereitgestellt.
Das Einlassventil befindet sich am Einlass der Ventilkammer und ist
normalerweise geschlossen, um das Strömen von einem der Fluids in
die Kammer zu stoppen. Das Auslassventil befindet sich am Auslass
der Ventilkammer und ist normalerweise geschlossen, um das Strömen (normalerweise
unbeabsichtigter Rückstrom)
des anderen Fluids in die Ventilkammer zu stoppen. Ein normalerweise
offener Ablass in der Ventilkammer, der auch mit Ventilen versehen
ist, erleichtert die Leckermittlung. Das Drainagerohr, das das Ventil
verlässt,
kann beispielsweise transparent sein, so dass jede Leckage in den
Ablass von einem Bediener gesehen werden kann.
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Bei
konventionellen Ablass- und Absperrventilen sind zwei oder mehr
separate Ventilkörper angeordnet,
um die gesamte Ventilanordnung zu bilden, z.B. durch Schweißen einer
T-Röhre
zwischen die Auslassports der entsprechenden Ventilkörper. Die
Röhre und
Ventilauslassabschnitte in den daraus resultierenden Anordnungen
bilden einen "toten Arm" bzw. "Totraum", der länger ist,
als optimal ist. Tote Arme und wenig entleerte innere Ventiloberflächen sind
Orte, an denen sich ein Produkt oder Chemikalien unerwünschterweise
ansammeln können.
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Wie
oben erwähnt
betrifft die vorliegende Erfindung einen integrierten Membranventilkörper zur Benutzung
in einer aseptischen Ventilanordnung. Membranventile sind natürlich als
Stand der Technik bekannt. Beispiele werden in den britischen Patenten 518
286 und 527 938, den US-Patenten 5 273 075 und 5 427 150 offenbart.
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen integrierten Membranventilkörper, der
eine normale Ausrichtung hat, die er bei Benutzung einnimmt, und
einen ersten, zweiten und dritten Port definiert; mit einem ersten
Dichtsteg, der den ersten Port vom zweiten Port trennt und eine
erste und zweite Fläche hat,
wobei die erste Fläche
sich auf der gleichen Seite wie der erste Port befindet und mit
dem ersten Port einen ersten Durchlass definiert; und mit einem
zweiten Dichtsteg, der den dritten Port vom zweiten Port trennt
und eine erste und zweite Fläche
hat, wobei die erste Fläche
sich auf der gleichen Seite wie der dritte Port befindet und mit
dem dritten Port einen dritten Durchlass definiert, und die zweite
Fläche
einen zweiten Durchlass definiert. Gemäß der Erfindung haben der erste
und der zweite Dichtsteg Ventilsitze, die orthogonal zueinander
liegen, und die zweite Fläche
des zweiten Dichtstegs ist eine Fläche, auf der es nicht zu Ansammlungen
kommt, die sich selbst durch wenigstens einen der Ports entleert,
wenn sich der Ventilkörper
in seiner normalen Ausrichtung befindet.
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Spezielle
Ausführungsformen
der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Die
vorliegende Erfindung löst
im Wesentlichen das Problem der toten Arme und wenig entleerten
Bereiche in Ventilanordnungen. Dies wird durch die Bereitstellung
einer Ventilanordnung erreicht, die eine bestimmte Fläche des
Ventils ausrichtet, um Ansammlungen, beispielsweise tote Arme, zu
reduzieren oder zu beseitigen.
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Die
normale Ausrichtung des integrierten Membranventilkörpers der
Erfindung, bei Benutzung in einer Ventilanordnung zum Lenken von
fließfähigen Nahrungsmitteln,
legt fest, ob eine bestimmte Fläche
horizontal ist oder nicht und ob sie nach oben gerichtet ist oder
nicht. Nach oben gerichtete Flächen,
die horizontal oder konkav sind, neigen dazu, das Ansammeln einer
Flüssigkeit
zuzulassen, während
nach unten gerichtete Flächen
und im Wesentlichen konvexe oder nicht horizontale Flächen das
Ansammeln einer Flüssigkeit
nicht zulassen. In der nachfolgenden Beschreibung werden nach unten
gerichtete Flächen,
sowie nach oben gerichtete Flächen,
die weder horizontal noch konvex sind, und allgemeiner gesprochen
alle Flächen,
die das Ansammeln von Flüssigkeit
nicht zulassen, als „nicht
ansammelnde" Flächen bezeichnet.
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Verschiedene
Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden beispielhaften
Beschreibung der Anlage ersichtlich, in der Ventile, die die Erfindung
enthalten, benutzt werden können.
Es wird auf die beigefügten
Zeichnungen Bezug genommen. Es zeigen:
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1 eine
schematische Ansicht einer Nahrungsmittelherstell- und Verpackungsanlage,
die vier Verpackungsmaschinen von einer einzigen Versorgungsleitung über vier
Schnittstellen versorgt. Jede Schnittstelle verbindet die Versorgungsleitung
mit einer der Verpackungsmaschinen und ihren Reinigungsfluid- und Dampfquellen;
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2 eine
detailliertere schematische Seitenansicht einer der Schnittstellen
aus 1;
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3 eine
Ansicht ähnlich
wie 2, wobei eine Anordnung der Ventilpositionen und
die in der Schnittstelle vorhandenen Fluids gezeigt werden;
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4 eine
perspektivische Ansicht der Ausführungsform
von 3, wobei die Ventilmembrane, Elemente und Betätigungselemente
weggelassen wurden, um die Ausrichtung der inneren Struktur darzustellen;
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5 eine
Draufsicht auf die Ausführungsform
von 4, die die Ventile vollständig zusammengefügt dar stellt;
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6 eine
isolierte Vorderansicht einer Anordnung der Ventile 80, 82 und 92 ähnlich der
von 4, weiter modifiziert, um sie weiter zu integrieren. Die
innere Struktur ist mit gestrichelten Linien dargestellt;
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7 eine
Rückseitenansicht
der Anordnung von 6. Die innere Struktur ist mit
gestrichelten Linien dargestellt;
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8 einen
Querschnitt entlang der Linie 18-18 in 6, aber
durch das Hinzufügen
eines Ventilmembranelements in der geschlossenen Position modifiziert;
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9 einen
Querschnitt entlang der Linie 19-19 in 6;
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10 eine
Ansicht ähnlich
der von 6 von einer zweiten Ausführungsform
der Erfindung, die die Anordnung der Ventile 86, 88 und 98 darstellt;
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11 eine
Ansicht ähnlich
der von 7 der Ausführungsform von 10;
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12 einen
Querschnitt entlang der Linie 10-10 in 10;
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13 einen
Querschnitt entlang der Linie 11-11 in 10.
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Identische
Bezugsnummern für
verschiedene Ansichten beziehen sich auf gleiche oder entsprechende
Teile.
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Die
gesamte Terminologie ist, sofern nicht anders definiert, in der
breitesten Interpretation zu verstehen. Der Bergriff "hygienisch" (sanitary) wird, sofern
nicht anders definiert, breit auf Material, das hygienisch, fast
aseptisch oder aseptisch ist, verwendet. Der Begriff "Nahrungsmittel" wird als nicht ausschließliches
Beispiel für
ein Material, das unter hygienischen Bedingungen verarbeitet oder
verpackt wird, verwendet. Der vorliegende Apparat ist auch geeignet
zum Verarbeiten von oral oder nicht oral verabreichten pharmazeutischen
Präparaten
oder für jedes
andere Material, das Verarbeitungsschwierigkeiten verursachen oder
verschmutzen kann, wenn es dem Material ermöglicht wird, sich im Apparat
anzusammeln oder wenn mikrobielles Wachstum gefördert wird.
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Die
in 1 gezeigte Produktionsanlage 31 ist im
weitesten Sinne jede Quelle für
Material, das verpackt oder auf andere Art und Weise abgefüllt werden
soll.
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Die
Anlage 31 kann beispielsweise eine Sterilisationsanlage
zum Bereitstellen eines flüssigen Nahrungsmittels,
wie z.B. Milch, das zum Konsumieren für den Menschen bestimmt ist,
sein. Das zu verpackende Produkt verlässt die Produktionsanlage über einen
Zufuhrbehälter
oder eine Versorgungsleitung 33, die mehrere (hier vier)
Produktabfüllmaschinen 35, 37, 39 und 41 versorgt.
Jedes verbleibende Produkt, das zum Verbrauch geeignet ist, kann über die
Rückführleitung 43 zur
Produktionsanlage 31 zurückgeführt werden. Die Produktabfüllmaschinen 35, 37, 39 und 41 können viele
verschiedene Formen haben und verschiedene Funktionen ausführen. Ein
exemplarischer Typ einer Maschine, der hier dargestellt wird, ist
eine Verpackungsmaschine, die einen Verarbeitungsstrom in kleine
abgetrennte Packungen unterteilt.
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Jede
dargestellte Verpackungsmaschine 35, 37, 39 und 41 hat
eine unabhängige
Quelle (entsprechend mit den Referenznummern 45, 47, 49 und 51 versehen)
von einer oder mehreren Reinigungsflüssigkeiten sowie eine unabhängige Quelle
(entsprechend mit den Referenznummern 53, 55, 57 und 59 versehen)
von einem oder mehreren Sterilisationsfluids. Die Anzahl, Auswahl
und Art dieser Reinigungs- und Sterilisationsfluids ist nicht wichtig.
Es wird jedoch in einer Ausführungsform
bevorzugt, dass eines der Fluids Dampf ist.
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Die
vier Schnittstellen 61, 63, 65 und 67 sind Zweiglinien,
die eine Schnittstelle zwischen der Versorgungsleitung 33 und den
Maschinen 35, 37, 39, 41 herstellen
oder diese verbinden, um das Produkt zu verteilen. Die Schnittstellen 61, 63, 65 und 67 sind auch
mit den Reinigungs- und Sterilisationsfluidquellen 45, 47, 49, 51, 53, 55, 57 und 59 verbunden
und verbinden diese Fluidquellen mit den Verpackungsmaschinen 35, 37, 39 und 41,
wenn es nötig
ist, die Schnittstellen und die Verpackungsmaschinen zu sterilisieren.
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Die
Produktionsanlage 31 aus 1 hat ihre eigene
Reinigungsfluidquelle 69 und Sterilisationsfluidquelle 71,
die verwendet werden, um die Versorgungsleitung 33 zu reinigen
und zu sterilisieren.
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Eine
typische Anforderung für
den Betrieb des Apparats aus 1 ist, dass
die Reinigungs- und Sterilisationsfluids der Produktionsanlage niemals mit
den Reinigungs- und Sterilisationsfluids der Maschinen in Berührung kommen
sollen. Die entsprechenden Fluids sind in der vorliegenden Nahrungsmittelverpackungslinie
immer durch eine Reihe von wenigstens zwei Ventilen voneinander
getrennt. Das Nahrungsmittel oder ein anderes Produkt und die Reinigungsflüssigkeiten
sind in der vorliegenden Verpackungslinie ebenfalls immer durch
eine Reihe von wenigstens zwei Ventilen getrennt. Es muss jedoch jeder
Teil des Systems, der in Kontakt mit dem Produkt kommt, zunächst mit
den Reinigungsfluids gereinigt und hygienisch gemacht werden.
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In
dieser Ausführungsform
hat jede Schnittstelle 61, 63, 65 und 67 eine
Reihe von Ventilen wie dies in den nachfolgenden Figuren am besten
dargestellt ist, die betrieben werden können, um einen beweglichen,
immer präsenten
Puffer zwischen dem Nahrungsmittel, den Maschinenreinigungs- und
Hygienefluids und den Versorgungsleitungsreinigungs- und Hygienefluids
herzustellen. Wie bald ersichtlich wird, kann jede einzelne der
in 1 dargestellten Verpackungsmaschinen abgeschaltet,
gereinigt und sterilisiert und wieder in Betrieb genommen werden, ohne
dass der Fluss durch die Versorgungsleitung 33 oder die
anderen Maschinen beeinträchtigt
wird und ohne dass die Integrität
des Produkts irgendwo im System geschädigt wird. Ein Grund für die Vielseitigkeit
des Systems ist der Aufbau der Schnittstellen 61, 63, 65 und 67.
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2 ist
eine detailliertere schematische Seitenansicht der Schnittstelle 61 zwischen
der Versorgungsleitung 33, der Verpackungsmaschine 35 und
den Reinigungsfluid- und Dampfquellen 45 und 53.
Die dargestellte Schnittstelle 61 hat zehn Ventile die
mit den Referenznummern 80 bis 98 bezeichnet werden.
Die Ventile 80, 82, 84, 86, 88 und 90 sind Nahrungsmittel-,
Selbstdrainage-, Membran-Absperrventile, die ausgelegt sind, Nahrungsmittelflüssigkeit
und Reinigungsflüssigkeiten
weiterzuleiten oder zu enthalten und Dampf bei Sterilisationsdrücken und
-temperaturen wenigstens zu enthalten. Die Ventile 92 und 98 sind
Dampf/Kondensat-Ablassventile, die den Dampfstrom am Auslass beschränken und
Kondensat ablassen.
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Wie
hier insbesondere mit Bezug auf die Ventile 80 bis 90 verwendet,
sind die Begriffe "Einlass" oder "Auslass" breit und nicht
wörtlich
definiert, da die Fluids in beide Richtungen durch viele der Ventile
in der Schnittstelle 61 zu verschiedenen Zeitpunkten strömen. Praktischerweise
sind die Seiten der Ventile 80, 82, 84 und 86,
an denen von der Versorgungsleitung 33 strömendes Produkt
eintritt, als Einlasse dieser Ventile definiert, während die
Seiten der Ventile 88 und 90, an denen die Reinigungsflüssigkeit,
die von der Quelle 45 fließt, normalerweise eintritt,
als Einlass dieser Ventile definiert wird. Auch "vor" und "hinter" werden jedes Mal
mit Bezug auf den Strom eines bestimmten Fluids definiert. Verschiedene
Fluids oder sogar ein bestimmtes Fluid zu verschiedenen Zeiten strömen in verschiedene
Richtungen. Weiterhin ist eine Struktur, die zur "Kommunikation ausgelegt" oder "zur Kommunikation" mit einer anderen
ist, in dieser Beschreibung und in den Ansprüchen als Struktur definiert,
die mit einer anderen kommunizieren kann, unter der Voraussetzung, dass
alle Ventile zwischen ihnen offen sind. Das Einfügen eines zusätzlichen
Ventils, Behälters,
Tanks etc. zwischen zwei Strukturen verhindert nicht, dass sie "zur Kommunikation
ausgelegt" oder "zur Kommunikation", wie hier definiert,
sind. Die vorliegende Beschreibung beschreibt weiterhin "wenigstens eine" von vielen Strukturen,
von denen nur eine in diesen speziellen, in der Beschreibungen und
den Zeichnungen dargestellten Ausführungsformen beschrieben wird.
Zwei, drei, vier oder mehr von jeder dieser Strukturen in Reihe
oder parallel angeordnet, sind als alternative Ausführungsformen
vorgesehen.
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Es
wird nun wieder auf 2 Bezug genommen. Die Schnittstelle 61 hat
wenigstens einen Produkteinlass 100, der zur Kommunikation
mit wenigstens einem Produktzustellbehälter (hier Versorgungsleitung 33)
verbunden ist, um wenigstens eine Zustellung des Nahrungsmittels
zu bekommen. Das Ventil 80 ist wenigstens ein Produktzustellventil,
das wenigstens einen Einlass 102 zur Kommunikation mit dem
Produkteinlass und wenigstens einem Auslass 104 zur Kommunikation
mit dem Produktabfüllmaschinenauslass 106 hat.
Der Produkteinlass 102 ist vorzugsweise zur Versorgungsleitung 33 ausreichend
abgeschrägt, um
seinen ganzen Inhalt in die Versorgungsleitung 33 abzulassen,
wenn das Ventil 80 geschlossen ist.
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Das
Ventil 82 ist wenigstens ein Drainageventil, das wenigstens
einen Einlass 108 zur Kommunikation mit dem Auslass des
Produktzustellventils 80 und wenigstens einem Auslass 110 zur
Kommunikation mit dem Ablass bzw. Drain 112, hier über eine Drainageleitung 114,
hat. Das Ventil 84 ist ein weiteres Drainageventil, das
in Reihe mit dem Ventil 82 angeordnet ist und wenigstens
einen Einlass 116 zur Kommunikation mit der Drainageleitung 114 und
wenigstens einen Auslass 118 zur Kommunikation mit Ablass 112 hat.
Zwischen den Ventilen 82 und 84 ist ein Isolationsraum
definiert.
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Das
Ventil 86 ist wenigstens ein Isolationsventil, das wenigstens
einen Einlass 120 zur Kommunikation mit dem Auslass 104 des
Produktzustellventils 80 und wenigstens einem Auslass 122 zur
Kommunikation mit dem Produktabfüllmaschinenauslass 106 hat.
Das T-Stück 124 definiert
einen offenen gemeinsamen Raum zwischen den Ventilen 80, 82 und 86.
Die Arme des T-Stücks 124 können zu
ihrer Verbindung ausreichend geneigt sein, um den gesamten Inhalt
zum Einlass 108 von Ventil 82 abzulassen, wenn
die Ventile 82 und 84 offen sind, so dass sich das
T-Stück 129 völlig entleeren
kann, wenn es nicht in Benutzung ist. Aus Gründen der Kompaktheit kann das
T-Stück 124 zusammengefaltet
werden, so dass es nur die Verbindung zwischen dem Ventilauslass 104 und
den Ventileinlassen 108 und 120 ist.
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Das
L-Stück 126 hat
einen ersten Strang 128, der vom Auslass 122 weg
geneigt ist und einen zweiten Strang 130, der mit dem ersten
Strang 128 und dem Auslass 106 der Produktabfüllmaschine kommuniziert.
Dies ist ebenfalls eine selbstentleerende Konstruktion.
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Der
zweite Strang 130 hat einen Reinigungsflüssigkeitseinlass
oder -zweig 132 zum Zustellen von Reinigungsflüssigkeit
von der Quelle 45 zur Schnittstelle 61 und in
dieser Ausführungsform
zur Verpackungsmaschine 35. Separate Zustellungen der Reinigungsflüssigkeit
könnten
ebenfalls für
die Schnittstelle 61 und die Maschine 35 durch
eine andere Anordnung vorgesehen sein. Der Zweig 132 hat einen
Auslass, der von Auslass 134 von wenigstens einem ersten
Reinigungsflüssigkeitszustellventil 88 definiert
wird, zur Kommunikation mit dem Produktabfüllmaschinenauslass 106.
Das Ventil 88 hat ebenfalls wenigstens einen Einlass 136.
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Der
Zweig 132 hat ebenfalls wenigstens ein zweites Reinigungsflüssigkeitszustellventil 90,
das wenigstens einen Einlass 138 zur Kommunikation mit der
Reinigungsflüssigkeitsquelle 45 und
wenigstens einen Auslass 140 zur Kommunikation mit dem
Einlass 136 des ersten Reingigungsflüssigkeitszustellventils 88 hat.
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Die
Ventile 92 und 96 sind Dampfeinlassventile mit
Einlassen 141 und 142, die durch geeignete Rohrleitungen
mit der Dampfquelle 53 verbunden sind. Die Auslasse 143 und 144 der
Ventile 92 und 96 kommunizieren jeweils mit der
Drainageleitung 114 und der Zweigleitung 132.
Die Ventile 94 und 98 sind Dampfdrainageventile,
die Einlasse 145 und 146 haben, die jeweils mit
der Drainageleitung 114 und der Zweigleitung 132 kommuni zieren.
Die Auslasse 147 und 148 der Ventile 94 und 98 kommunizieren
mit dem Kondensatablass 149.
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Die
Schnittstelle aus 2 in verschiedenen Betriebsstadien
ist in der internationalen Patentanmeldung Nr. WO 98/38092 und dem
europäischen Patent
Nr. 0 963 318 beschrieben, worauf Bezug genommen wird.
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3 zeigt
eine geeignete Umgebung für eine
Ventilanordnung mit einem Ventilkörper der vorliegenden Erfindung:
eine Schnittstelle 150 zwischen einer Versorgungsleitung 33,
einer Verpackungsmaschine 35 und Reinigungs- und Dampfquellen 45 und 53.
Die dargestellte Schnittstelle 150 hat zehn Ventile, die
mit den Referenznummern 80 bis 98 bezeichnet werden.
Die Ventile 80, 82, 84, 86, 88 und 90 sind selbstentleerende
Membranabsperrventile, die so ausgelegt sind, dass sie Nahrungsmittelflüssigkeiten, Reinigungsflüssigkeiten
passieren und enthalten können
und Dampf bei Sterilisationsdrücken
und -temperaturen wenigstens enthalten können. Ventile 92 und 96 sind
Dampfeinlassventile, und die Ventile 94 und 98 sind
Dampf/Kondensatablassventile, die den Dampfstrom am Auslass einschränken und
Kondensat ablassen.
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Nahrungsmittel
und andere zu verpackende Materialien werden von der Versorgungsleitung 33 über Ventil 80 in
die Schnittstelle 150 eingelassen. Ventil 82 ist
wenigstens ein Drainageventil zur Kommunikation zwischen dem Auslass
des Produktzustellventils 80 und dem Ablass 112,
hier über
die Drainageleitung 114. Ventil 84 ist ein weiteres
Drainageleitungsventil, das mit Ventil 82 in Reihe angeordnet
ist zur Kommunika tion mit Drainageleitung 114 und Ablass 112.
Ein Isolationsraum ist zwischen den Ventilen 82 und 84 definiert.
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Ventil 86 ist
wenigstens ein Isolationsventil, das wenigstens einen Einlass 120 zur
Kommunikation mit dem Auslass 104 des Produktzustellventils 80 und
wenigstens einen Auslass 122 zur Kommunikation mit dem
Produktabfüllmaschinenauslass 106 hat. Das
T-Stück 124 definiert
einen offenen gemeinsamen Raum zwischen den Ventilen 80, 82 und 86.
Die Arme des T-Stücks 124 können zu
ihrer Verbindung ausreichend abgeschrägt sein, um den gesamten Inhalt
durch Ventil 82 abzulassen, wenn die Ventile 82 und 84 offen
sind, so dass das T-Stück 124 völlig entleert
werden kann, wenn es nicht in Benutzung ist. Der Kompaktheit wegen
kann das T-Stück 124 zusammengefaltet
werden, so dass wenig Raum zwischen den Ventilen 80, 82 und 86 ist.
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Das
L-Stück 126 hat
einen ersten Strang 128, der vom Auslass 122 weg
geneigt ist, und einen zweiten Strang 130, der mit dem
ersten Strang 128 und dem Produktabfüllmaschinenauslass 106 kommuniziert.
Dies ist ebenfalls eine selbstentleerende Konstruktion.
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Der
zweite Strang 130 hat einen Reinigungsflüssigkeitseinlass
oder -zweig 132 zum Zustellen von Reinigungsflüssigkeit
von der Quelle 45 zur Schnittstelle 150 und in
dieser Ausführungsform
zur Verpackungsmaschine 35. Separate Reinigungsflüssigkeitszustellungen
können
ebenfalls für
die Schnittstelle 150 und die Maschine 35 bereitgestellt
werden, indem eine andere Anordnung bereit gestellt wird. Der Zweig 132 hat
einen Auslass, der vom Auslass von wenigstens einem ersten Reinigungs flüssigkeitszustellventil 88 definiert
wird, zur Kommunikation mit dem Produktabfüllmaschinenauslass 106.
Der Zweig 132 hat ebenfalls wenigstens ein zweites Reiningungsflüsskeitszustellventil 90 zur
Kommunikation zwischen der Reinigungsflüssigkeitsquelle 45 und dem
ersten Reinigungsflüssigkeitszustellventil 88.
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Ventile 92 und 96 sind
Dampfeinlassventile, die durch geeignete Rohrleitungen mit der Dampfquelle 53 verbunden
sind. Ventile 92 und 98 kommunizieren jeweils
mit der Drainageleitung 114 und der Zweigleitung 132.
Ventile 94 und 98 sind Dampfdrainageventile, die
jeweils mit der Drainageleitung 114 und der Zweigleitung 132 kommunizieren.
Ventile 94 und 98 kommunizieren mit dem Kondensatablass 149.
Der gesamte Zweig 132 ist vertikal und ist mit dem ersten
im Wesentlichen horizontalen Strang verbunden.
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4 und 5 zeigen
mehr praktische Details der Schnittstelle aus 3. 4 zeigt
eine teilweise Zusammenlegung von einigen der Ventilkörper. Dies
spart nicht nur Platz und Gewicht, sondern verbessert auch die Drainage
aus den Ventilen und reduziert die Länge der Abschnitte zwischen
den Ventilen, die auch "tote
Arme" genannt werden,
da dies Bereiche sind, in denen der Materialstrom stagnieren kann.
Insbesondere Ventile 80 und 82; 84 und 94;
und 86, 88 und 98 sind in dieser Ausführungsform integriert.
Die entsprechenden Ventile sind auch so ausgelegt, dass jedes gut
entleert wird, so dass der Effekt des "toten Arms" minimiert wird, was durch die Körper der
Ventile 80 und 82 oder der Ventile 86 und 88 ausgeführt wird,
die mit Bezug zueinander geneigt sind.
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5 ist
eine Draufsicht auf die Ausführungsform
von 4 und zeigt die Ventile ganz zusammengefügt mit ihren
positionierten Arbeitsstücken – wie Arbeitsstück 152 von
Ventil 80. Die Ventilarbeitsstücke können konventionelle Arbeitsstücke sein.
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Die
dargestellten Ventile sind Membranventile, die für Molkereiproduktrohrleitungen
geeignet sind. Die Teile von jedem Ventil 80 bis 96 sind
am besten in 8 dargestellt, die einen Querschnitt durch
Ventil 80 darstellt. Der Ventilkörper 154 ist gespanter,
gegossener oder auf andere Art und Weise geformter Block aus rostfreiem
Stahl oder einem anderen geeigneten Material. Der Ventilkörper 154 definiert
einen ersten Port 155, der von der Wand einer Einlasspassage
oder ersten Passage 156, einer Auslasspassage 157,
die in einem zweiten Port oder Auslass 158 endet, und einer
Membranöffnung 159 definiert
wird. In dieser Ausführungsform
sind der Einlass 156 und der Auslass 158 wenigstens
im Allgemeinen auf einer Linie, aber sie könnten auch nicht in einer Linie
angeordnet sein. Der Einlass 156 und der Auslass 158 sind über einen
Dichtsteg 160 getrennt, der einen Sitz 162 hat,
der der Membranöffnung 159 zugewandt
ist. Der Dichtsteg 160 beinhaltet weiterhin eine erste
Fläche 163 auf
der gleichen Seite des ersten Dichtstegs 160 wie der erste
Port 155 und eine zweite Fläche 164 auf der gleichen
Seite des ersten Dichtstegs 160 wie der zweite Port 158. Eine
aus einem elastischen Polymer hergestellte Membran bedeckt und verschließt die Öffnung 159 und
unterstützt
ein integrales Ventilelement. Die Membran wird durch das Ventilarbeitsstück senkrecht
zu ihrer Ebene gebeugt, um das Ventil element in oder aus dem Eingriff
mit Sitz 162 zu bringen, wodurch das Ventil 80 wahlweise
geöffnet
und geschlossen wird.
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6 bis 9 zeigen
eine weitere Integration der Produktventile 80 und 82 und
des Dampfeinlassventils 92. 3 zeigt,
dass das Ventil 80 es dem Produkt ermöglicht, von der Versorgungsleitung 33 auf
dem Weg zur Verpackungsmaschine einzutreten, während Ventil 82 den
Zugang zu einer Drainageleitung 114 steuert, die Abfallfluids
passieren und zusätzlich
Reinigungsfluids rückführen kann.
Das Dampfeinlassventil 92 stellt der Drainageleitung 114 Dampf
zu und befindet sich hinter Ventil 80.
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Es
wird nun Bezug auf die 6 und 9 genommen.
Ventil 82 teilt den Ventilkörper 154 mit den Ventilen 80 und 92.
Ventil 82 hat eine Einlasspassage 157, die ebenfalls
die Auslasspassage von Ventil 80 ist. Ventil 82 hat
eine Auslasspassage 170, die in einem dritten Auslass 172 endet,
eine Membranöffnung 174 und
einen Dichtsteg 176 mit Sitz 178. Die Membran
und das Ventilelement von Ventil 82 sind in den 6 und 9 nicht
dargestellt.
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Wie
am besten aus 9 ersichtlich ist, hat der Dichtsteg 176 eine
erste Fläche 177 auf
der gleichen Seite des zweiten Dichtstegs wie der dritte Port 172.
Der Dichtsteg 176 hat eine zweite Fläche 180 auf der gleichen
Seite des zweiten Dichtstegs 176 wie der dritte Port 172.
Diese zweite Fläche
definiert auch einen Abschnitt auf der Auslasspassage 157. Die
Einlassfläche
ist so geformt und positioniert, dass sie über den Sitz 178 des
Dichtstegs 176 selbstentleerend ist, wenn das Ventil 82 geöffnet ist.
Die Ventile 80 und 82 sind orthogonal angeordnet,
um ihre Integration in eine selbstentleerende Einheit ohne tote Arme
zu erleichtern. Der Auslass 172 entleert sich in die Drainageleitung 114 wie
mit Bezug auf 2 beschrieben.
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9 zeigt
auch das Dampfeinlassventil 92 am besten, das ebenfalls
ein in Körper 154 ausgebildetes
Membranventil ist. Das Ventil 92 lässt Dampf in die dritte Passage
ab. Ventil 92 hat eine Einlasspassage 182, ein
Dichtsteg 184, einen Sitz 186, eine Membranöffnung 188 und
eine Auslasspassage 190, analog zu den entsprechenden Elementen
der Ventile 80 und 82. Die Einlasspassage 182 ist
mit der Dampfquelle 53 verbunden (s. 2).
Die Auslasspassage 190 leert sich in die Auslasspassage 170 des
Ventils 82. Die Auslasspassage 190 ist so geformt
und positioniert, dass sie sich selbst in Auslasspassage 170 entleert.
Die Membran und das Ventilelement von Ventil 92 sind wie
die von Ventil 80, außer
wenn das Sterilisationsfluid Dampf oder ein anderes Fluid bei einer
erhöhten
Temperatur oder Druck ist, dann müssen die Membran und das Ventilelement
für das
Dampfeinlassventil 92 wärmebeständig und
auf chemische Mittel beständig
sein. Die nötigen
Membranmaterialen sind bekannt und für den Fachmann verfügbar.
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10 bis 13 zeigen
eine ähnliche
Integration der Ventile 86, 88 und 98 in
einen einzigen Ventilkörper,
der hier aus einem Block aus rostfreiem Stahl geformt ist. Die Anordnung
des Dampfventils ist anders. Entsprechende Teile in 10 bis 13 haben
die gleichen Referenznummern wie in 6 bis 9.
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10 bis 13 zeigen
einen integrierten Membranventilkörper 154, der einen
ersten Port 155, einen zweiten Port 158 und einen
dritten Port 172 aufweist. Ein erster Dichtsteg 160 trennt
den ersten Port 155 vom zweiten Port 158. Der erste Dichtsteg 160 hat
eine erste Fläche 163 auf
der gleichen Seite des ersten Dichtstegs 160 wie der erste
Port 155. Die erste Fläche 163 und
die Flächen,
die den ersten Port 155 definieren, definieren eine erste
Passage 156. Der erste Dichtsteg 160 hat eine
zweite Fläche 164 auf
der gleichen Seite des ersten Dichtstegs 160 wie der zweite
Port 158. Die zweite Fläche 164 und
die Flächen,
die den zweiten Port 158 definieren, definieren eine zweite
Passage 157. Ein zweiter Dichtsteg 176 trennt
den dritten Port 172 vom zweiten Port 158. Der
zweite Dichtsteg 176 hat eine erste Fläche 177 auf der gleichen
Seite des zweiten Dichtstegs 176 wie der dritte Port 172.
Die erste Fläche 177 des zweiten
Dichtstegs 176 und die Flächen, die den dritten Port 172 definieren,
definieren eine dritte Passage 170. Der zweite Dichtsteg 176 hat
eine zweite Fläche 180,
die weiterhin die zweite Passage 157 definiert.
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Die
zweite Fläche 180 des
zweiten Dichtstegs 176 ist eine Fläche, auf der es zu keinen Ansammlungen
kommt und die sich selbst durch den dritten Port 172 entleert,
wenn der Ventilkörper 154 in normaler
Ausrichtung ist.
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Es
wird weiterhin auf 10 bis 13 Bezug
genommen. Alle internen Flächen
des Ventilkörpers 154 sind
Flächen,
auf denen es nicht zu Ansammlungen kommt und die sich wenigstens
durch einen ersten Port 155, zweiten Port 158 oder
dritten Port 172 entleeren, wenn der Ventilkörper 154 in
der normalen Ausrichtung ist und das Ventil, das die Drainage steuert,
offen ist. Beispielsweise ist die zweite Fläche 164 des ersten
Dichtstegs 160 eine Fläche, auf
der es nicht zu Ansammlungen kommt und die sich selbst durch den
dritten Port 172 entleert, wenn der Ventilkörper in
der normalen Ausrichtung ist.
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Die
zweite Fläche 180 des
zweiten Dichtstegs 176 ist mit den Flächen verbunden, die zweite Passage 157 definieren,
um eine im Wesentliche kontinuierliche Fläche zu definieren.
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Die
beschriebenen Ventilanordnungen haben also mehrere gewünschte Merkmale.
Insbesondere werden tote Arme und Unregelmäßigkeiten in den Ventilen,
die unerwünschte
Ablagerungen ansammeln können,
minimiert, die Größe und das
Gewicht der Ventilanordnungen werden reduziert, und die entsprechenden
Ausrichtungen der integrierten Ventile sind fixiert, so dass die
Ventile richtig arbeiten und entleeren.