DE9116465U1 - Absperrorgan für die Förderung von Fluiden unter aseptischen Bedingungen - Google Patents

Description

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Absperrorgan für die Förderung von Bluiden unter aseptischen Bedingungen

Die Neuerung betrifft ein Absperrorgan für die Förderung von Fluiden unter aseptischen Bedingungen, mit einem eine Ventilstangen-Durchführung durch das Ventilgehäuse überbrückenden ersten Balg, insbesondere einem Faltenbalg, der die Ventilstange umschließt und einerseits unmittelbar am Schließglied oder an der Ventilstange und andererseits unmittelbar oder mittelbar am Ventilgehäuse befestigt ist, wobei ein Verschluß- und Führungsteil, durch das die Ventilstange hindurch- und aus dem Ventilgehäuse herausgeführt ist, ein Ventileinsatz, bestehend im wesentlichen aus dem Schließglied und der Ventilstange sowie der Balg eine Baugruppe bilden.

Ein Absperrorgan der einleitend gekennzeichneten Gattung ist aus der die DE 41 01 860 Al bekannt. Durch den hermetischen Abschluß des Ventilinnenraumes gegenüber dem Außenmedium ist bei diesem bekannten Absperrorgan eine absolut aseptische Arbeitsweise sichergestellt. Dies ist bei Absperrorganen normaler Bauart, bei denen die Ventilstange über eine Dichtung aus dem Ventilgehäuse herausgeführt ist, nicht gewährleistet, da ein Einschleppen von Keimen an der Ventilstangenabdichtung nicht auszuschließen ist (Fahrstuhleffekt).

Darüber hinaus sind Absperrorgane mit gummielastischen Membranen bekannt, bei denen eine aseptische Arbeitsweise durch hermetischen Abschluß zwischen Produkt und Außenmedium erreicht wird, jedoch haben die Membranen, insbesondere bei höherer Betriebs- und Sterilisiertemperatur, nur eine kurze Standzeit.

Da insbesondere die Standzeitfrage ein entscheidendes Kriterium bei der Auswahl aseptischer Absperrorgane darstellt, wird in der Praxis in der Mehrzahl aller Fälle eine Auswahlentscheidung zugunsten der Absperrorgane mit Balg, insbesondere mit Faltenbalg, getroffen.

AIs Material für diese Bälge wird in der Regeltolytetrafluoräthylen (PTFE) oder Edelstahl gewählt. Diesre Materialien haben eine hervorragende Beständigkeit gegenüber fast allen Medien, weisen ein hohe Standzeit unter normalen Betriebsbedingungen auf und erlauben eine sichere CIP-Reinigung.

Trotz aller positiven Eigenschaften, die die vorgenannten Absperrorgane mit Balg auszeichnen, ist ein Bruch des Balges nicht auszuschließen. Da mit derartigen Absperrorganen oftmals außerordentlich hochwertige Produkte im Bereich der pharmazeutischen und kosmetischen Industrie gefördert werden, bedeutet ein Bruch des Balges eine Verkeimung des Produktes, was in der Regel ein Verwerfen des gesamten Produktes innerhalb einer Produktionsanlage, in der das betreffende defekte Absperrorgan angeordnet ist, zur Folge hat. Der mit den Produktverlusten einhergehende materielle Schaden ist oftmals beträchtlich, so daß nach Mitteln und Wegen gesucht wird, die Kontamination des Produktes bei Bruch des Balges zu verhindern.

Ziel der vorliegenden Neuerung ist es, bei Absperrorganen der einleitend gekennzeichneten Gattung sicherzustellen, daß bei Bruch des Balges eine Kontamination des Produktes mit dem Umgebungsmedium verhindert und gleichzeitig eine Anzeige des Defektes erreicht wird.

Das Ziel der vorliegenden Neuerung wird durch Anwendung der Kennzeichenmerkmale des Anspruchs 1 erreicht. Vorteilhafte Weiterbildungen des Absperrorgans sind Gegenstand der Ansprüche

2 bis 8. &igr;

Die Anordung eines zweiten Balges an der Außenseite des Absperrorganes schafft sozusagen eine Sicherheitsszone zwischen Produktraum und Außenmedium, so daß eine doppelte Absicherung des Produktraumes gegeben ist. Es ist nahezu ausgeschlossen, daß beide Bälge zur gleichen Zeit defekt werden und somit Nachteile auftreten, die Absperrorgane nach dem Stand der Technik zwangsläufig aufweisen.

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Die doppelte Absicherung des Produktra-umBs allein löät jedoch das anstehende Problem noch nicht zuf-riederis-tel-lend. Datier werden die durch die vorgeschlagene Anordnung gebildeten und miteinander verbundenden Räume mittels wenigstens einer Meldeeinrichtung überwacht, die so beschaffen ist, daß sie die Folgen eines Bruches des einen oder des anderen Balges erfassen kann. Ist die Meldeeinrichtung beispielsweise so beschaffen, daß sie den Druck in den Räumen erfassen und melden kann, dann läßt sich hiermit sowohl der Bruch des produktraumseitigen als auch jener des umgebungsseitigen Balges erfassen und melden. In einem Falle gelangt Produkt und im anderen Umgebungsmedium in die Sicherheitszone, die im Zuge der Montage der sie berandenden Bauteile so behandelt wird, daß man sie als Sterilraum bezeichnen kann. Ein Bruch des umgebungsseitigen Balges ist durch die als Druckaufnehmer ausgebildete Meldeeinrichtung dann zu erfassen, wenn die Sicherheitszone, der Sterilraum, beispielsweise unter geringem Über- oder Unterdruck endmontiert wird. Bei Bruch des produktraumseitigen Balges erfolgt in jedem Falle eine signifikante Änderung des wie auch immer vorgeprägten Druckes im Sterilraum. Anstelle eines Druckaufnehmers läßt sich beispielsweise auch eine als Feuchtigkeitsanzeige ausgebildete Meldeeinrichtung anordnen. Die Anordnung von mehr als einer Meldeeinrichtung schafft zum einen zusätzliche Sicherheit und sie erleichtert zum anderen die Interpretation der Schadensursache bei Eintritt eines Balgdefektes.

Da in der Regel die Räume, die zwischen der Ventilstange und den diese umschließenden Bälgen gebildet werden, durch mehr oder weniger eng tolerierte Ventilstangenführungen voneinander getrennt sind, ist es vorteilhaft, wie dies eine Ausführungsform des vorgeschlagenen Absperrorgans vorsieht, diese Räume über eine innerhalb der Ventilstange angeordnete Verbindungsbohrung miteinander zu verbinden. Die Anordnung der Meldeeinrichtung gestaltet sich dann besonders einfach, wenn, wie dies eine weitere Ausführungsform des vorgeschlagenen Absperrorgans vorsieht, die vorgenannte Verbindungsbohrung über eine Anschlußbohrung, die in einem am Ende der Ventilstange ausgebildeten Ventilstangenkopf angeordnet ist und in diesem Bereich in die Umgebung des Absperrorgans ausmündet, mit der Meldeeinrichtung verbunden ist. \

Nach einer anderen Ausgestaltung des vorgeschlagenen Absperrorgans ist die Summe der Volumina der Räume, die zwischen der Ventilstange und den diese umschließenden Bälgen gebildet werden, unabhängig von der Stellung der Ventilstange. Dies bedeutet, daß eine Reduzierung des Volumens des vom produktraumseitigen Balg berandeten Raumes einhergeht mit einer gleichzeitigen und gleichwertigen Vergrößerung des Volumens des vom umgebungsseitigen Balg gebildeten anderen Raumes. Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung des vorgeschlagenen Absperrorgans wird dies mit sehr einfachen Mitteln dadurch erreicht, daß die Ventilstange in den abmessungsgleichen Bälgen jeweils zu einem zylinderförmigen Stützteil mit gleichen Durchmessern ausgebildet ist.

Durch unterschiedliche Anzahl von Balgfalten bei sonst gleichen Bemessungs- und Beanspruchungskriterien läßt sich eine unterschiedliche Lebensdauer der zum Einsatz kommenden Bälge erreichen. Da der Eintritt von Produkt in den Sterilraum ein signifikanteres Signal ergibt als der Einbruch von Umgebungsmedium in denselben, ist gemäß einer weiteren Ausgestaltung des vorgeschlagenen Absperrorgans vorgesehen, den produktraumseitigen Balg gezielt mit einer kürzeren Lebensdauer auszustatten. Dies wird durch eine größere Anzahl von Balgfalten beim umgebungsseitigen Balg erreicht.

Darüberhinaus stellt eine in der Ventilstange im Bereich des zweiten Balges vorgesehene umlaufende Ausnehmung, die über Drainage-Bohrungen mit,der bzw. den im Ventilstangenkopf ausgebildeten Verbindungsbohrung bzw. -bohrungen verbunden ist, sicher, daß die den Sterilraum berandenden Bauteiloberflächen vor der Installierung der Innenteile des Absperrorgans problemlos dampfsterilisiert und evakuiert werden können.

Schutz vor Verschmutzung und mechanischer Beschädigung des umgebungseitigen Balges wird gemäß einer anderen Ausgestaltung des vorgeschlagenen Absperrorgans dadurch sichergestellt, daß eine Haube vorgesehen ist, die am Ende der Ventilstange befestigt ist und über den gesamten Hub des Absperrorgans den Balg mit ihrem Mantelteil umschließt.

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Ein Ausführungsbeispiel der Neuerung ist in *der einziger» Figur der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.

Die Figur zeigt einen Mittelschnitt durch das vorgeschlagene Absperrorgan für die Förderung von Fluiden unter aseptischen Bedingungen im Bereich eines Ventilgehäuses 1 und der angrenzenden Bauteile, wobei auf die Darstellung des Antriebes für das Absperrorgan verzichtet wurde. Das beispielhaft dargestellte Ventilgehäuse 1 weist in waagerechter Richtung einen ersten Leitungsanschluß la und in senkrechter Richtung, sowohl an seiner Ober- wie auch an seiner Unterseite, jeweils eine Anschlußöffnung auf, die mit einem ersten bzw. einem zweiten Flansch Ib bzw. Ic versehen ist. In der unteren Anschlußöffnung befindet sich ein Gehäuseanschluß 2, der mit einem senkrecht nach unter orientierten zweiten Leitungsanschluß 2a und einem zum zweiten Flansch Ic passenden, nicht bezeichneten Gegenflansch versehen ist. Die Flansche sind über nicht näher dargestellte Verbindungsmittel miteinander verbunden. Der Gehäuseanschluß 2 weist auf seiner dem Innenraum des Ventilgehäuses 1 zugewandten Seite einen Ventilsitz 2b auf, der mit einem als Sitzteller ausgebildeten und mit einer Sitzdichtung 9 ausgestatteten Schließglied 3a zusammenarbeitet. Letzteres ist an einer Ventilstange 3b befestigt, die durch ein Verschluß- und Führungsteil 5 hindurch- und aus dem Ventilgehäuse 1 herausgeführt ist. Das Verschluß- und Führungsteil 5 weist einen Deckelteil 5a auf, der über eine Gehäusedichtung 10 die obere Anschlußöffnung des Ventilgehäuses 1 dicht verschließt. Eine weitere Gehäusedichtung 10 sorgt für eine sichere Abdichtung des Gehäuseanschlusses 2 innerhalb der unteren Anschlußöffnung. Ein Laternengehäuse 7, welches einen zum ersten Flansch Ib passenden Gegenflansch aufweist, fixiert das Verschluß- und Führungsteil 5 in axialer Richtung nach außen hin. Am Deckelteil 5a schließt sich eine Führungshülse 5b an, in der mittels axial beabstandeten Führungsringen 8 die Ventilstange 3b geführt ist. Das Schließglied 3a ist über einen ersten Faltenbalg 4, der die Ventilstange 3b umschließt, mit dem Deckelteil 5a verbunden. Im Bereich des ersten Faltenbalges 4 ist die Ventilstange 3b mit einem größeren Durchmesser ausgebildet.

Ein sich dadurch ergebendes erstes Stü'tzteil 3c hat zylindrische Form und wird von dem ersten Faltenbalg 4 mit radialem Spiel konzentrisch umschlossen. Es bildet an der Ventilstange 3b einen radialen Vorsprung, eine erste Anschlagfläche 3f, die mit einer ersten Anschlagfäche 5d innerhalb einer ersten Ausnehmung 5c im Verschluß- und Führungsteil 5 zusammenwirkt und dadurch die axiale Verschiebung der Ventilstange 3b in Richtung der Stauchung des ersten Faltenbalges 4 bzw. der Dehnung des zweiten Faltenbalges 11 begrenzt. Hinter ihrer Durchtrittsstelle durch das Verschluß- und Führungsteil 5 erweitert sich die Ventilstange 3b zu einem zweiten Stützteil 3k, welches adäquat zum ersten Stützteil 3c ausgebildet ist und von einem zweiten Faltenbalg 11 konzentrisch umschlossen wird. Das zweite Stützteil 3k bildet an der Ventilstange 3b einen weiteren radialen Vorsprung, eine zweite Anschlagfläche 31, die mit einer zweiten Anschlagfläche 5e in einer zweiten Ausnehmung 5f im Verschluß- und Führungsteil 5 zusammenwirkt und dadurch im Ausbauzustand des ersten und des zweiten Faltenbalges 4 bzw. 11 die maximale Dehnung des ersteren und die maximale Stauchung des letzteren begrenzt. Der zweite Faltenbalg 11 ist einerseits mit dem stirnseitigen Ende der Führungshülse 5b und andererseits mit einem sich oberhalb an das zweite Stützteil 3k anschließenden Ventilstangenkopf 3g verbunden. Letzterer setzt sich in einem Anschlußteil 3d fort, welcher in einen nur teilweise dargestellten Ventilstangenanschluß 3e übergeht. Auf den Anschlußteil 3d ist eine Haube 6 aufgeschraubt, welche mit ihrem Mantelteil 6a über den gesamten Hub des Absperrorgans den zweiten Faltenbalg 11 haubenförmig umschließt.

Das Schließglied 3a sowie die Ventilstange 3b mit ihren beiden zylinderförmigen Stützteilen 3c und 3k, dem Ventilstangenkopf 3g, dem Anschlußteil 3d und dem Ventilstangen-Anschluß 3e bilden einen Ventileinsatz 3; dieser wiederum ist Bestandteil einer Baugruppe, die neben dem ersten und dem zweiten Faltenbalg bzw. 11 und dem Verschluß- und Führungsteil 5 aus der Haube 6 besteht. Die Baugruppe 3, 4, 5, 6 und 11 kann in ihrer Gesamtheit in das Absperrorgan eingesetzt bzw. aus ihm demontiert werden.

Zwischen der Ventilstange 3b in Verbindung mit dem.ersten Stützteil 3c einerseits und dem ersten Faltenbalg 4 uncf der ersten Ausnehmung 5c im Verschluß- und Führungsteil 5 andererseits wird ein erster Raum 13 gebildet. In gleicher Weise kommt ein zweiter Raum 14 zwischen der Ventilstange 3b in Verbindung mit dem zweiten Stützteil 3k einerseits und dem zweiten Faltenbalg 11 und der zweiten Ausnehmung 5f innerhalb des stirnseitigen Endes des Verschluß- und Führungsteils 5 andererseits zustande. Die beiden Räume 13, 14 sind über eine innerhalb der Ventilstange 3b angeordnete Verbindungsbohrung 3h miteinander verbunden. Letztere steht über eine Anschlußbohrung 3i, die über den am Ende der Ventilstange 3b ausgebildeten Ventilstangenkopf 3g in die Umgebung des Absperrorgans ausmündet, mit einer Meldeeinrichtung 12 in Verbindung. Diese ist außerhalb der Haube 6 angeordnet; sie greift mit einem nicht näher bezeichneten Anschlußteil durch eine Durchtrittsöffnung 6b der Haube 6 hindurch. In gleicher Weise kann mehr als eine Meldeeinrichtung angeordnet werden, falls sich die Anschlußbohrung 3i im Ventilstangenkopf 3g zur Umgebung hin verzweigt.

Bei Bruch einer der Faltenbälge 4 oder 11 gelangt entweder Produkt oder Umgebungsmedium in den im wesentlichen durch die beiden Räume 13 und 14 gebildeten Sterilraum, die Sicherheitszone. Die Meldeeinrichtung 12, beispielsweise ein Druckaufnehmer oder ein Feuchtigkeitsanzeiger, erfassen und signalisieren die aus dem Bruch resultierenden Folgen. Da das Produkt im Falle des Defektes eines Faltenbalges nicht mit dem Umgebungsmedium in Berührung kommt, können der Produktionsprozeß unterbrochen und das Produkt sichergestellt werden. Die defekte Baugruppe, bestehend aus den Bauteilen 3, 4, 11, 5 und 6 wird demontiert und gegen eine intakte ausgetauscht.

Die in der Figur dargestellte bau- und abmessungsgleiche Ausgestaltung der Faltenbälge 4 und 11 und der zugeordneten Stützteile 3c bzw. 3k gewährleistet, daß die Summe der Volumina der Räume 13 und 14 unabhängig von der Stellung der Ventilstange 3b ist. Dadurch werden Druckschwankungen in Abhängigkeit von der Hubstellung des Absperrorgans im Bereich des im wesentlichen durch die Räume 13 und 14 gebildeten Sterilraumes vermieden.

Eine im Stützteil 3k ausgebildete umlaufende Ausnehmung 3n, die über Drainage-Bohrungen 3m mit der im Ventilstangenkopf 3g angeordneten und sich zweifach zur Umgebung hin verzweigenden Verbindungsbohrung 3i verbunden ist, stellt sicher, daß der Sterilraum 13,14 mit den diesen berandenden Bauteiloberflächen problemlos dampfsterilisiert und evakuiert werden kann. Dabei erlaubt die sich zweifach zur Umgebung hin verzweigende Verbindungsbohrung 3i gleichzeitig einerseits den Anschluß der Meldeeinrichtung 12 und andererseits den Anschluß einer Evakuiereinrichtung.

Claims (8)

Schutzansprüche

1. Absperrorgan für die Förderung von Fluiden unter aseptischen Bedingungen, mit einem eine Ventilstangen-Durchführung durch das Ventilgehäuse überbrückenden Balg, insbesondere einem Faltenbalg, der die Ventilstange umschließt und einerseits unmittelbar am Schließglied oder an der Ventilstange und andererseits unmittelbar oder mittelbar am Ventilgehäuse befestigt ist, wobei ein Verschluß- und Führungsteil, durch das die Ventilstange hindurch- und aus dem Ventilgehäuse herausgeführt ist, ein Ventileinsatz, bestehend im wesentlichen aus dem Schließglied und der Ventilstange sowie der Balg eine Baugruppe bilden, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweiter Balg (11) vorgesehen ist, der die Ventilstange (3b) außerhalb des Ventilgehäuses (1) umschließt und einerseits unmittelbar an dem Verschluß- und Führungsteil (5) und andererseits unmittelbar oder mittelbar an der Ventilstange (3b) befestigt ist, daß Räume (13 und 14), die zwischen der Ventilstange (3b) und dem diese umschließenden Balg (4 bzw. 11) gebildet werden, miteinander verbunden sind, und daß wenigstens eine die Folgen eines Bruches des Balges (4 oder 11) erfassende Meldeeinrichtung (12) vorgesehen ist, die mit einem der Räume (13, 14) unmittelbar oder mittelbar verbunden ist.

2. Absperrorgan nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Räume (13, 14) über eine innerhalb der Ventilstange (3b) angeordnete Verbindungsbohrung (3h) miteinander verbunden sind.

3. Absperrorgan nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine Anschlußbohrung (3i) vorgesehen ist, die die Verbindungsbohrung (3h) auf dem Weg über einen am Ende der Ventilstange (3b) ausgebildeten Ventilstangenkopf (3g) mit der bzw. den in der Umgebung des Absperrorgans angeordneten Meldeeinrichtung bzw. -einrichtungen (12) verbindet.

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4. Absperrorgan nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Summe der Volumina der Räume (13,14) unabhängig von der Stellung der Ventilstange (3b) ist.

5. Absperrorgan nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß entweder bau- und abmessungsgleiche oder nur in der Anzahl der Balgfalten sich unterscheidende Bälge (4, 11) vorgesehen sind, wobei der Balg (11) die größere Anzahl von Balgfalten aufweist.

6. Absperrorgan nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilstange (3b) in den Bälgen (4 und 11) jeweils zu einem zylinderförmigen Stützteil (3c bzw. 3k) mit gleichen Durchmessern ausgebildet ist.

7. Absperrorgan nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilstange (3b) im Bereich des zweiten Balges (11) eine umlaufende Ausnehmung (3n) aufweist, die über Drainage-Bohrungen (3m) mit der bzw. den im Ventilstangenkopf (3g) ausgebildeten Verbindungsbohrung bzw. -bohrungen (3i) verbunden ist.

8. Absperrorgan nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine Haube (6) vorgesehen ist, die am Ende der Ventilstange (3b) befestigt ist und über den gesamten Hub des Absperrorgans den Balg (11) mit ihrem Mantelteil (6a) umschließt.