DE7239255U - Aseptisches ventil - Google Patents

Description

10. Juli 1972, Japan, Nr. 81 364/72

10. Juli 1972, Japan, Nr. 81 365/72)

Die Erfindung betrifft ein aseptische» Ventil mit einem Balgen, mit einem Leck-Meß- oder -Spürsystem und einem Ventilbetätigungssystem Kit einem Luftzylinder.

In der Nahrungsmittelindustrie, insbesondere bei Maschinen oder Fabriken zur Verarbeitung von Nahrungsmitteln wie Milch muß beispielsweise die Milchzuführleitung häufig gereinigt werden. Bei solchen Fabriken wird vorzugsweise nicht nur Luft und Maschinenöl daran gehindert, in das Roh- oder Ausgangsmaterial zu gelangen, sondern das im System befindliche Rohmaterial darf an den Ventilen nicht austreten. Anderenfalls besteht die Gefahr, daß Krankheiten erregende Mikroorganismen in die ausge- . tretene Milch gelangen und unter Umständen in das System eindringen .

In solchen Fabriken verwendete Ventile müssen daher eine sehr zuverlässige lecksichere Verbindung zwischen der Außenseite und dem umschlossenen Raum aufweisen. In der Praxis haben solche Ventile Jedoch eine Ventilwelle oder einen Ventilstößel, der zur

Betätigung der Ventildichtung ein- und herausgeschoben wird. Es 1st äußerst schwierig, diesen Teil des In das Ventilgehäuse und aus diesem heraus hin- und herbeweglichen Ventilschaftes hermetisch abzudichten.

Um eine Verschmutzung der Milch zu verhindern, wurde bisher beispielsweise ein Membranventil verwendet. Ein Nachteil des Membranventils besteht darin, daß es zur Sterilisation der Milch Temperaturen von etwa 130° C ausgesetzt und ferner zur Reinigung mit sauren oder alkalischen Lösungen behandelt wird. Daher wird das Ventil selbst dann nach ein oder zwei Wochen Betriebszeit zerstört, wenn eine Neoprenmembran verwendet wird.

Durch die vorliegende Erfindung wird ein Ventilsystem geschaffen? bei dem anstelle einer Membran ein metallischer Balgen verwendet wird, dessen Bodenteile einen kreisförmigen Querschnitt haben, und der den Teil des Ventilschaftes, der mit Luft, Maschinenöl oder dergleichen in Berührung kommen und so verschmutzt werden kann, umschließt und hermetisch abdichtet. Hierdurch wird der Ventilschaft zwangsweise vom Rohmaterial abgeschlossen.

Balgenventile sind bekannt. Bei einem dieser Ventile weist der Balgen Rippen- und Bodenteile mit zickzackförmigem Querschnitt auf. Er ist an diesen zickzackförmigen Rippen- und Bodenteilen verschweißt. Es ist daher schwierig, bei der Reinigung der Zuführleitung für das Rohmaterial alle ¥inkel und Ecken zu reinigen. Darüber hinaus kann der Balgen an den Rippen- und Bodenteilen leicht beschädigt werden.

Der metallische Balgen weist zwar eine große Festigkeit auf und ist hinsichtlich seines Dichtvermögens den zuvor erwähnten Membranen überlegen, es ist jedoch möglich, daß der Balgen gelegentlich bricht. Bei einem Bruch oder Riß gelangt das Roh-

material, beispielsweise Milch, in den Balgen und läuft gegebenenfalls sogar aus dem Ventil. Es muß daher, obwohl der Balgen eine hohe Festigkeit aufweist, eine Zerstörung des Balgens schnell erfaßt werden»

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein dauerhaftes und billiges aseptisches Ventil zu schaffen, bei dem der verschmutzbare Ventilschaft teilweise oder ganz durch einem gut zu reinigenden Balgen umschlossen und hermetisch abgedichtet ist, bei dem Leckverluste durch die Balgendichtung von der Außenseite des Ventilgehäuses erfaßt werden können, und bei dem Schwingungen vermieden werden und das infolge von Änderungen des Fluiddruckes und dergleichen nicht zerstört wird. Ferner soll ein einheitlich aufgebautes Ventilbetätigungssystem geschaffen werden, das sich sue ZusÄEsenbau eines aseptischen Ventils eignet, das verschiedene Operationen durchführen kann.

Das erfindungsgemäße Ventil enthält einen Ventilschaft mit einar Ventildichtung am oberen Ende desselben sowie einen denjenigen Teil des Ventilschaftes umschließenden metallischen Balgen, der in das Ventilgehäuse hinein und aus diesem heraus bewegt wird. Das eine Ende des Balgens ist hermetisch dichtend am Ventilschaft befestigt, während das andere Ende hermetisch abdichtend an der Dichtungsplatte des Ventilgehäuseβ rings un eine öffnung befestigt ist, durch die der Ventilschaft gleitend beweglich 1st* Die Bodenteile des Balgens haben einen kreisförmigen Querschnitt. In dem Ventilschaft des erfindungsgemäßen aseptischen Ventils ist in Axiälrichtung in desen Mitte eine Öffnung vorgesehen, die die Axialöffnung schneidet und mit dieser in Verbindung steht. Die Leckmeßöffnung ist in dem Teil des Ventilschaftes vorgesehen, der aus der Dichtungsplatte herausragt. Die Axialöffnung steht ferner mit der Innenseite des Balgens in Verbindung, so daß beim Austreten des Fluids durch einen Geschädigten Teil des Balgens die Leckverluste zur Meßöffnung gelenkt werden.

Bei dem erfindungsgemäßen aseptischen Ventil ist eine Hülse aus einem Schmiermittel in den Raum zwischen den Ventilschaft mit der Leckmeßöffnung und derAxi&löffnung und dem Balgen eingesetzt. Die Axialöffnung im Ventilschaft steht mit dem Innenraum des Balgens über eine in der Hülse vorgesehene Öffnung in Verbindung, so daß bei einer Zerstörung des Balgens und damit einhjrgehenden Leckverlusten das austretende Fluid schnell zur Leckmeßöffnung gerichtet wird. Hierdurch wird eine schnelle Messung des Lecks gewährleistet. Ferner werden hierdurch Schwingungen des Balgens infolge Fluiddruckänderungen und Fluidpulsationen verhindert. Das erfindungsgemäße aseptische Ventil wird mittels eines Luftzylinder-Ventilbetätigungssystems geöifnet und geschlossen, das eine vom Zylinder wegragende Stange aufweist, die mittels eines Gewindes mit dem Ventilschaft verbunden ist. Das eine Ende des Balgens ist an der Stange befestigt, das andere an einer der die Enden des Zylinders verschließenden Abdeckplatten. Venn daher in den Raum zwischen dem Zylinder und dem Balgen Druckluft eingeführt oder aus diesem abgeführt wird, so bewegt sich die Stange in Horizontalrichtung und betätigt den mit ihr einteilig verbundenen Ventilschaft.

Das erfindungsgemäße Ventil ist also hermetisch durch einen Balgen abgeschlossen, der haltbar und gut zu reinigen ist. Auetretende Fluidmengen infolge eines Bruchs de« Uu Ltfema können leicht gemessen werden. Dee Luftzyllnder-Vent tib«ui ugungöayaUm ist so auageltgt, daß die Van tllatellungen und daa Venr, L Lbt-r.at. ι- gunfjBoyntem goge,n<ninrindnr aufl^t-wruihHöl t, wunl&n Iiümm·η, 1»t:· > r·-- finduiigagemüßö 'VnUiI Uanri deihtu norm til-·¹,, ir· ί₍ι·ι -ti I ,nr-u. uirjfUhren.

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Das Rohmaterial, beispielsweise Milch wird durch einen Spalt zwischen einer Gummidichtung 15, die an einem Ventilkegel 13 befestigt ist, und einem Ventilsitz von einer öffnung 28 auf der in der Zeichnung linken Seite zu einer öffnung 29 am unteren Teil der Zeichnung und umgekehrt geführt. Auf eine Stange 4 eines Luftzylinders ist ein Ventilschaft 14 geschraubt, der durch Druckluftbeaufschlagung in Horizontalrichtung bewegt wird.

Die Enden des Zylinders 1 sind durch piattenförmige Deckel 2 und 3 verschlossen. Die Stange 4 sitzt mit Hilfe von O-Ringen im Gleitsitz in Mittelöffnungen in den Deckeln 2 und 3. Ein Feder deckel oder -spanner 5 ist luftdicht auf der Stange 4 zwischen deren erhabenem Teil 4a und einem Schnappring 4b befestigt. Das eine Ende eines Balgens 6 ist an dessen Umfang sicher mit den) Federspanner 5 verbunden. Das andere Ende des Balgens 6 ist sicher mit dem einen Ende einer Balgenführung oder -halterung 7 verbunden. Die Balgenführung 7 weist eine Ausnehmung 7a auf, die den Sitz des Deckels 3 darstellt und insgesamt einen Innenzylinder des Zylinders 1 bildet. Die Balgenführung 7 verschließt zusammen mit dem Deckel 3 das eine Ende des Zylinders 1.

In dem Balgen 6 sind Schraubenfedern 8 und 8* befestigt, die den Balgen 6 im Zylinder 1 im gestreckten Zustand halten.

Bei Betätigung ragen die Enden der Stange 4 im wesentlichen im gleichen Maß durch di<3 Deckel 2 und 3 an den Enden des Zylinders 1. Auf der rechten Seite des gezeigten Ausführungsbeispiels ist ein Grenzschalterkasten B angeschlossen, der ein erfindungsgemäßes Ventilbetätigungssystem A überwacht und steuert. Das erfindungsgemäße aseptische Ventil C ist über ein Verbindungsjoch D auf der linken Seite angeschlossen.

Der Grenzschalterkasten B enthält einen Betätigungsarm 10, der mittels einer in ein Gewindeloch 4c im Ende der Stange 4 geschraubten Schraube 9 befestigt ist. Der Arm 10 betätigt · Grenzschalter 11 und 12.

Das aseptisohe Ventil C umfaßt den in dessen Mitte angeordneten Ventilschaft 14, der durch ein Gewinde mit der Stange 4 des Zylinders 1 verbunden ist, sowie eine Balgenführung 18, die auf das andere Ende des Ventilschafts 14 geschraubt ist. Der Ventilkegel 13 ist an der Balgenführung oder dem Balgenhalter 18 angebracht. Der Ventilkegel ist mit der Gummidichtung 15 versehen, die auch aus Teflon bestehen kann. Der Ventilkegel ist am Ventilschaft mittels einer Befestigungsschraube 27 angebracht. Ein Ventilgehäuse 30 mit den Öffnungen 28 und 29 dient zur Führung des Fluids und ist rings um den Ventilschaft 14 angeordnet. An dem rückgezogenen rechten Endteil des Ventilgehäuses ist eine Dichtungsplatt* 19 angeordnet. Zwischen der Dichtungsplatte und dem Ventilgehäuse befindet sich eine Teflondichtung 33. Der rechte Flansch des Ventilgehäuses 30 ist am linken Endteil des Joches D mittels einer Ringklammer befestigt. Die Dichtungsplatte 19 des Ventilgehäuses 30 ist mit einem 0-Ring versehen, der in einem Kanal 20 sitzt und die Dichtungsplatte 19 gegenüber dem Ventilschaft 14 abdichtet. Hierdurch ergibt sich eine Gleitdichtung und eine Trennung des Ventils vom Zylinder 1.

Das eine Ende eines Balgens 17 ist beispielsweise durch Schweißung am Balgenhalter 18 befestigt, der an dem einen Ende des Ventilschafts 14 angebracht ist. Er arbeitet als Einheit mit dieser. Das andere Ende des Balgens 17 ist ebenfalls durch Schweißung; oder dergleichen an der linken Seite der Dichtungsplatte 19, und zwar vor deren Anbringung befestigt. Somit ist der in das Ventilgehäuse 30 hinein und aus diesem heraus bewegliche Teil des Ventilschaftes 14 vom Balgen 17 umschlossen und hermetisch abgedichtet.

Wie in der Zeichnung dargestellt, hat der Metallbalgen 17 im Querschnitt eine gekrümmte Form. Diese Form wird bevorzugt, weil sie bei der Reinigung sicherstellt, daß sämtliche Winkel und Ecken des Balgens auch in dessen zusammengezogenem Zustand gereinigt werden können. Außerdem kann ein derart geformter Balgen nicht leicht zerstört werden.

Das Ventilsystem arbeitet folgendermäßen. Zunächst wird durch einen Lufteinlaß 1a des Zylinders 1 Luft zugeführt und der Balgen 6 im Zylinder 1 gegen die Federn 8 und 8¹ zusammengedrückt. Wenn der Balgen 6 zusammengedrückt und die darin befindliche Luft durch eine Luftöffnwig 1b abgeführt wird, so bewegt sich die am Federspanner 5 befestigte Stange 4 in Richtung des Pfeils, so daß der Ventilkegel 13 am Ventilschaft 14 in Berührung mit dem Ventilsitz 16 gebracht wird. Somit sind die Öffnungen 28 und 29 des Ventils verschlossen und die Strömung des Fluids wird unterbunden.

Wenn das Ventil C in dieser Weise geschlossen ist, wird der Grenzschalter 12 im Schaltkasten B freigegeben und der Grenzschalter 11 wird vom Arm 10 betätigt.

Der nächst Schritt des Ventilbetätigungssystems A besteht darin, die Luft durch die Luftöffnung 1a abzuführen. Mit anderen Worten, die Grenzschalter 11 und 12 dienen zur Anzeige der Arbeitsweise bzw. Stellung des Ventils C und steuern eine Steuerschaltung des Druckluftsteuerventils für das Ventilbetätigungssystem.

Das eben beschriebene Ventilsystem kann auch so aufgebaut sein, daß das Ventil öffnet, wenn die Stange 4 in Richtung des Pfeils bewegt wird. Dies geschieht dadurch, daß der Schaltkasten B gegen das aseptische Ventil und das Joch D vertauscht und die Teile in ihren neuen Stellungen zusammengebaut werden.

Die Gewindelöcher 4c und 4ä in den beiden Enden der Stange 4 sind miteinander identisch, so daß an diesen öffnungen keinerlei Bearbeitung notwendig ist.

Da im Beätigungssystem des erfindungsgemäßen aseptischen Ventils der Balgen zum Antrieb der Betätigungsstange innerhalb des Zylinders befestigt ist, kann die Ventilbetätigungsstange die erforderliche Antriebskraft leicht an jedem Ende des Zylinders übertragen. Darüber hinaus ist das System in einfacher Weise klein und kompakt zu halten.

Der Ventilschaft 14 ist erfindungsgemäß mit einer Mittelöffnung 21 von etwa 3 mm Durchmesser versehen, die beispielsweise gebohrt ist und in Axialrichtung vom linken Ende des Ventilschaftes 14 ausgeht. Die Mittelöffnung ist so ausgebildet, daß ihr oberes Ende auf der rechten Seite der Dichtungsplatte 19 des Ventilgehäuses 30 liegt, wenn der Ventilschaft 14 an der Stange 4 des Zylinders 1 befestigt ist. Auf der Außenseite der Dichtungsplatte 19 sind eine oder mehrere Leckmeßöffnungen 22 im Ventilschaft 14 ausgebildet, die mit der öffnung 21 in Verbindung stehen und diametral zu den Seiten des Ventilschaftes 14 verlaufen. Auf der Innenseite der Dichtungsplatte 19, d.h. innerhalb des Ventilgehäuses 30, ist längs des Umfangs des Ventilschaftes 14 eine Fluidnut ausgebildet, so daß die Öffnung 21 mit dem Innenraum des Balgens 17 in Verbindung steht. Eire oder mehrere Öffnungen 23 verlaufen längs des Durchmessers des Ventilschaftes 14 und stehen mit der Öffnung 21 in Verbindung. Wird daher bei dem erfindungsgemäßen aseptischen Ventil der Balgen 17 beschädigt oder zerstört, so wird das in ihneintretende Fluid durch die öffnungen 23 und 21 zur Leckmeßöffnung 22 geleitet. Auf diese Weise kann über eine öffnung 32 im Joch D das Austreten des F?.uids festgestellt und überwacht werden.

Ferner ist bei dem erfindungsgemäßen aseptischen Ventil in dem Raum zwischen dem Ventilschaft 14 und dem Balgen 17 eine Hülse 25 aus ,einem »Material mit guten Schmiereigenscheiften, beispielsweise -iimmmm., torgesehen. Die Länge der HUlse 25» ist no bemessen, daß zwischen ihr und der Dichtungsplatte 19 ein Zwischenraum verbleibt, der dem Hub des Ventilschaftes 14 entiipricht. Alternativ kann die Dichtungsplatte 19 mit einer Ausnehmung versehen sein, die dem Hub des Ventilschaftes 14 entspricht und zur Aufnahme der Hülse 25 dient. Der Außen- und Innendurchmesser der Hülse 25 sind unter Berücksichtigung der Temperaturänderungen der Hülse 25 und der Änderungen des Innendurchmessers des BaJgens 17 bei dessen Dehnung und Kontraktion gewählt. Die Hülse 25 ist ferner mit mehreren öffnungen 24 versehen, die über die öffnung 23 im Ventilschaft 14 mit dem Innenraum des Balgens 17 in VerbAndung stehen.

Die bei dem erfindungsgemäßen aseptischen Ventil i*i Bälgen 17 angeordnete Schmiermittelhülse 25 dient zur Verringerung des Innenvolumens desselben. Infolge eines Bruchs der durch den Bälgen 17 gebildeten Dichtung austretendes Fluid wird durch die Öffnungen 24, 23 und 21 zur Leckmeßöffnung 22 geführt, so daß auftretende Leckverluste über die öffnung 32 im Joch D in einfacher Weise erfaßt werden können. Da die im Balgen 17 vorgesehene Hülse 25 gute Schmiereigenschaften hat, verhindert sie Schwingungen des Balgens 17 infolge von Druckänderungen des Fluids usw. Wird das Innenvolumen ohne eine derartige Schmiermittelhülse verringert, so berührt der Ventilschaft die inneren Teile des Balgens, so daß zwischen diesen und dem Ventilschaft eine Reibung auftritt und die Beschädigungsgefahr des Balgens steigt. Die Hülse 25 verringert dagegen tfie Abriebs- und Beschädigur-gsgefahr des Balgens, auch wenn die inneren Teile des Balgens die Hülse berühren können. Darüber hinaus kann die Hülse so bemessen sein, daß sie angranzend an den Balgen liegt, so daß das Innenvolumen des Balgens vermindert wird.

Bei dem hier gewählten AusfUhrungsbeispiel wird vor der Anbringung des Ventilkegels 13 und des Balgenhalters 18 am Ventilschaft 14 eine Einlage 26 in die öffnung 21 eingebracht, und zwar linke von der die öffnung 21 schneidenden öffnung 23. Hierdurch wird verhindert, daß durch den Balgen 17 ausgetretenes Fluid zurück zum Ventilkegel 13 und zur Gummidichtung 13 fließen kann.

Wenn das erfindungsgeniäße aseptische Ventil beispielsweise als Bntwässerungs- oder Entleerungsventil verwendet wird, so ist die öffnung 28 auf der linken Seite des in der Zeichnung dargestellten Ventils mit dem Strömungsleitungssystem für das Rohmaterial, beispielsweise Milch, verbunden. Die öffnung 29 ist an die Auslaßleitung und die eine Reinigungsflüssigkeit führende Leitung angeschlossen. In diesem Fall ist während des. Normalbetriebe der Anlage das Ventil geschlossen.

Nach Vollendung des Arbeitszyklus, jedoch vor der Reinigung wird der Ventilkegel 13 durch die Stange 4 des Zylinders 1 nach rechts bewegt und das Ventil geöffnet, so daß die im Strömungsleitungssystem enthaltene Milch durch die öffnui ?9 ausgelassen wird. Hierbei sind der Ventilschaft 14 und der Kanal 20 in der Dichtungsplatte 19 durch den nichtrostenden Balgen 17 getrennt, so daß keine Milch in das Joch D gelangen und die Milch durch den der Luft ausgesetzten Ventilschaft 14 nicht verschmutzt werden kann.

Darauf wird durch die Öffnung 29 eine Reinigungsflüssigkeit zugeführt, die nach der Reinigung des Balgens 17 und des Ventilgehäuses 30 durch die öffnung 28 in das Strömungsleitungssystem eintritt und dieses reinigt. Hierbei kann auch keinerlei Reinigungsflüssigkeit zur Außenseite der Dichtungsplatte 19 austreten.

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Nach der Reinigung wird der Ventilkegel 13 durch das Ventilbetätigungsaystem A auf den Ventilsitz 16 gedrückt. Damit ist die Anlage wieder für den Normalbetrieb bereit.

Da erfindungsgemäß ein metallischer Balgen verwendet wird, der den in und aus dem Ventilgehäuse hinein- bzw. herausbeweglichen Ventilschaft hermetisch abdichtet, sowie infolge der hiermit verbundenen öffnungen, ergibt sich erfindungsgemäß ein hermetisch abdichtendes und im Betrieb dauerhaftes Ventil. Wegen der Form des metallischen Balgens kann das erfindungsgemäße Ventil an Ort und Stelle gereinigt und so aseptisch gehalten werden.

Infolge der Verwendung mehrerer im Ventilschaft ausgebildeter Offnungen ergibt sich ein Ventilsystem, bei dem durch den Balgen austretendes Fluid ohne zusätzliche Maßnahmen gemessen und festgestellt werden kann. Wegen der zwischen dem Ventilschaft und dem Balgen vorgesehenen SchmierhUlse kann bei dem «ri<nrtutig3-gemäßen Ventilsystem durch die Balgendichtung austretendes Fluid festgestellt und gemessen werden. Außerdem können hierdurch Schwingungen des Balgens verhindert werden.

Ferner ist es bei dam erfindungsgemäßen Ventilsystem möglich, die Stellungen des Ventils und des Ventilbetätigungssystems zu vertauschen, so daß sich das Ventil für verschiedene Funktionen eignet.

Ansprüche

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Claims (2)

1. Aseptisches Ventil mit einem Einlaß- und Auslaßöffnungen und zwischen diesen einen Ventilsitz aufweisenden Ventilgehäuse, mit einem sich durch eine das Ventilgehäuse verschließende Dichtungsplatte gleitend erstreckenden, und an einem Ende mit einer mit dem Ventilsitz zusammenwirkenden Ventildichtung versehenen Ventilschaft, mit einem den Ventilschaft umgebenden an die Dichtungsplatte und in der Nähe der Ventildichtung an den Ventilschaft angeschlossenen Balgen, und mit einer sich durch den Ventilschaft sieh erstreckenden, einerseits mit dem Balgeninneren und andererseits mit der Außenluft kommunizierenden Bohrung, dadurch gekennzeichnet, daß im Zwischenraum zwischen dem Ventilschaft (14) und dem Balgen (17) eine aus gegenüber Balgen und Schaft leicht gleitendem Material bestehende und die im Inneren des Balgens mündende Öffnung (23) der Ventilschaftbphrung (21) freigebende Hülse (25) angeordnet ist.

DITTMANN SCHIFF ν. FONHR BTRnHL BCHOnBU-HOJT¹

2. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die. Hülse (25) mit einem mit der im Innern des Schaftes mündenden Öffnung (23) der Ventilschaftbohrung (21) registrierenden Durchlaß (24) versehen ist.