WO2007048821A2 - Armatur zur aufnahme einer sonde - Google Patents

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WO2007048821A2
WO2007048821A2 PCT/EP2006/067810 EP2006067810W WO2007048821A2 WO 2007048821 A2 WO2007048821 A2 WO 2007048821A2 EP 2006067810 W EP2006067810 W EP 2006067810W WO 2007048821 A2 WO2007048821 A2 WO 2007048821A2
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WO
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chamber
probe
fitting according
fluid
seal
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PCT/EP2006/067810
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WO2007048821A3 (de
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Hermann Straub
Thomas Steckenreiter
Achim Rauch
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Endress+Hauser Conducta Gesellschaft Für Mess- Und Regeltechnik Mbh+Co. Kg
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Priority to JP2008537100A priority patent/JP4782204B2/ja
Priority to EP06807575A priority patent/EP1941267A2/de
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Publication of WO2007048821A3 publication Critical patent/WO2007048821A3/de

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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
    • G01N27/28—Electrolytic cell components
    • G01N27/283—Means for supporting or introducing electrochemical probes

Definitions

  • the invention relates to a fitting for receiving a probe, in particular a probe or a sampling probe, with a housing having a space for receiving the probe and a first chamber for receiving a first fluid, with the space for receiving the probe or comprises, and which comprises a connecting portion, by means of which the housing is connectable or in communication with a container which serves to receive a medium whose property is to be measured with the probe or from which a sample is to be taken wherein the probe has a particular substantially cylindrical, elongated shaft which is displaceable in the axial direction with respect to the housing
  • probes for sampling or for measuring certain properties of a medium are varied.
  • a. The use of pH probes for monitoring the product or the manufacturing process. From the prior art, it is known an in-line pH measurement of products, for. B. to perform solutions in which so-called retractable housings with axially movable probe or receiving device for a pH sensor are used.
  • These retractable housings, lock fittings or Meßwertgeber- devices have a rinsing chamber into which the probe or a sensor can be temporarily moved during calibration for calibration purposes and can be brought into contact with a calibration liquid therein.
  • the probe or its sensor can be rinsed and / or sterilized and then moved back into the product to measure its pH.
  • a retractable housing comprising a housing with a displaceably arranged therein probe with a sensor, if necessary withdrawn from the process or measuring medium out in the valve body and there in a against the media side sealed cleaning or calibration chamber is treated as required.
  • the media side is compared to the washing chamber by means of a shut-off in the form of a ball valve separated.
  • the separation of the rinsing chamber of a retractable fitting from the medium by means of seals inserted in annular grooves is known, for example, from WO 2004/024353, WO 2004/023127, DE 198 43 553 A1 and DE 197 23 681 A1.
  • a probe device is known whose rinsing chamber designed as a calibration chamber is sealed against the medium to be measured by means of a rotary slide device.
  • the present invention is therefore the object of developing a valve of the type mentioned in that the probability of contamination of the first fluid located in the first chamber by the medium to be measured or for the contamination of the medium to be measured by the said first fluid is reduced. This object is achieved by a fitting with the features of claim 1.
  • a second chamber for receiving a second fluid is provided, which between the first chamber and the connecting portion of the housing is arranged.
  • an additional chamber is provided in which a second fluid can be accommodated, wherein the second chamber between the first chamber and the medium to be measured or the connecting portion of the housing is arranged.
  • Defective seals reduce the likelihood of contamination of the medium by the first fluid as well as contamination of the first fluid by the medium.
  • the fitting according to the present invention allows a metrological monitoring of selected properties of the second fluid, which allows an immediate detection of a seal damage.
  • Possible modes of operation of the first and second chambers or process modes are, for example, rinsing, sterilizing, blowing out, emptying, suction, superimposing with blocking medium, etc. Normal pressure, overpressure and also vacuum operation of the first and / or the second fluid are conceivable.
  • product features or characteristics of the medium that can be considered critical are valuable, expensive, combustible, corrosive, toxic, biohazardous, radioactive, etc.
  • seal is defective.
  • a targeted gradation of pressure and temperature levels between the individual chambers and the container can be made. The appropriate adjustment of the pressure and temperature levels between the individual chambers and the container results from the respective product and operating conditions.
  • the fitting according to the invention also has the advantage that suitable sealing materials can be readily used.
  • the known from the prior art seals are on the one side of the medium to be measured and on the other side contacted by the first fluid, which is located in the first chamber (rinsing chamber, calibration chamber). Since these two fluids can have very different properties, the seal design is compromised.
  • the according to the prior art used seals may not be optimal for contact with the medium to be measured and / or not optimal for contact with the first fluid.
  • the fitting according to the invention solves this problem by the fact that the pupilsns can seal the second chamber according to the conditions imposed by the medium to be measured conditions are designed while the seal in the first chamber are designed according to the conditions given by the first fluid can.
  • the first chamber has an inlet and a drain, by means of which the first fluid can be introduced into and discharged from the first chamber.
  • the first chamber is flowed through continuously.
  • the embodiment also encompasses the fact that the first chamber is flowed through discontinuously or that there is a non-flowing fluid in the first chamber.
  • the type of fluid is largely arbitrary. For example, a rinsing liquid or a calibration liquid, by means of which a probe or its sensor is cleaned or calibrated, may be considered.
  • the second chamber may have an inlet and a drain, by means of which the second fluid can be introduced into the chamber and discharged from the second chamber. It also applies to the second fluid that this is preferably conducted continuously through the second chamber. Again, a discontinuous mode of operation is conceivable or even the case that the second fluid does not flow through the second chamber, but is in this.
  • the inlet and / or the outlet of the second chamber are arranged such that they open in a region in the second chamber, which faces the first chamber. If there is a leakage between the first chamber and the second chamber, in particular the said arrangement of the sequence causes the fluid entering from the first chamber to be detected at an early stage, so that appropriate measures can be taken in good time.
  • a first seal is provided, which seals the first chamber relative to the second chamber.
  • this is a seal that surrounds the inserted probe sealing. The seal thus assumes a seal between the probe outside and the inside of the housing. If there is a leak in the area of this seal, through the the first fluid from the first chamber flows into the second chamber, this can be detected by means of suitable measuring devices.
  • a second seal is provided, which seals the second chamber from the environment, in particular with respect to the container interior. Also, this seal is preferably designed such that it surrounds an inserted probe sealing. The seal is also made here between the outside of the probe and the inside of the housing.
  • Housing in which the probe is received is carried out such that the probe penetrates in the housing received in the state of the first chamber and / or the second chamber. It is conceivable, for example, that the housing has an axial extension which coincides with that of the probe and that in the axial direction spaced apart the first and the second chamber are arranged in the housing.
  • the housing is rotationally symmetrical and the first and the second chamber are arranged coaxially in the housing.
  • a measuring device is provided, by means of which at least one property of the second fluid located in the second chamber or flowing out of this second fluid can be measured.
  • the measurement of the conductivity of the second fluid which changes in this embodiment, when the second fluid is mixed with the first fluid or with the medium in a container due to leakage.
  • various other properties of the second fluid are detectable, such as the temperature, the color, absorption properties against light, etc.
  • the measuring device can be arranged inside or outside the second chamber. It is conceivable, for example, that within the second chamber, a measuring device is arranged, which measures a certain property of the second fluid, which changes upon entry of the first fluid and / or from the medium to be measured in the second chamber.
  • the invention also includes the case where the measuring device is arranged outside the second chamber. It is conceivable, for example, that the second chamber is flowed through by the second fluid and that a property of the effluent from the second chamber medium is detected by the Mes s device.
  • the second chamber has an inlet and that a conveyor, in particular a pump is provided, which is in communication with the inlet of the second chamber and which is designed such that a continuous flow through the second chamber he follows.
  • the first chamber has an inlet and that a delivery device, in particular a pump is provided which communicates with the inlet of the first chamber and which is designed such that a continuous flow through the first chamber.
  • said pumps are on the inlet side with different storage containers in combination, which store the corresponding liquids (rinsing and calibration liquids).
  • the rinsing and calibrating fluids may be sterile.
  • the valve further comprises a drive unit, by means of which the probe inserted into the housing can be moved between different positions.
  • the probe can be flushed by means of such a drive unit between an operating position in which a property of the medium is to be measured or sampled and in a further position in which the probe is purged is calibrated or the sample is dispensed from the probe.
  • the type of drive is largely arbitrary. It is conceivable, for example, that the drive unit has a piston which is reciprocably received in a cylinder, wherein the cylinder has connections for compressed air or another pressure medium.
  • Delay switches or initiators can be used to control the stroke.
  • the invention also relates to the fitting according to the invention, in the housing of a probe, in particular a sampling probe or a pH probe is added.
  • the probe can be arranged in the housing manually or by means of the drive unit in different positions movable.
  • the different positions may include a first position in which at least a portion of the probe projects into a medium received in a container with which the fitting communicates and a second position containing at least a portion of the probe located in the first chamber.
  • the said area of the probe may be a sensor of the probe or a sampling device of the probe.
  • a rinsing or a calibration solution or a sterilizing fluid is received or that the first chamber is flowed through by a rinsing or calibration solution or a sterilizing fluid.
  • a fluid which is received in the first chamber and absorbed in relation to the medium received in the container, is received in the second chamber, or that such a fluid flows through the second chamber.
  • a fluid is in this sense uncritical if it is biologically and / or chemically and / or physically neutral to the product and / or the liquid in the chamber.
  • the second chamber can thus be traversed by the medium whose property is to be measured or sampled, and the first fluid by neutral fluid barrier medium or flushing medium, such as distilled water or such a medium can in the second chamber available.
  • probe in the sense of the present invention may be understood to mean single-part or multi-part components It is conceivable, for example, that the probe consists of a dip tube or another holder on which or in which a sensor or a sampling device is arranged It is conceivable that the dip tube or the probe has a recess in which a sensor is arranged, it is also conceivable that the probe is formed by the sensor.
  • the term "container” is to be understood as meaning any unit in which a medium can be taken up or through which a medium flows, for example, reactors, storage or preparation containers, or conduits or containers Line sections.
  • the fitting according to the invention may further comprise a third chamber, which connects to the first chamber at the side facing away from the second chamber.
  • the third chamber serves to clean and disinfect an axial portion of the probe shaft that is behind the first chamber during calibration and sterilization of the probe, and that there is no germ entrainment when this axial section of the probe shaft moves the probe enters the measuring position in the first chamber.
  • An embodiment of this is characterized in that the third chamber has an inlet and a drain, by means of which a fluid in the third chamber can be introduced and discharged from the third chamber.
  • a third seal may be provided, which seals the first chamber relative to the third chamber, wherein the seal bears against the shaft of the probe, and a fourth seal, which seals the third chamber on its side facing away from the first chamber, wherein the seal abuts the shaft of the probe.
  • the third seal and / or the fourth seal may be constructed of two sealing elements, preferably two O-ring seals which are axially spaced, further comprising flushing ports through which the space between the sealing elements is flushed and / or can be sterilized.
  • a measuring device may be provided, by means of which at least one property of the one located in the third chamber or flowing out of this second fluid is measurable.
  • the third chamber serves only as a spacer between the cylinder of a pneumatic drive and the first chamber. This ensures that no axial portion of the probe shaft, which protrudes into the cylinder when the probe retracts, can penetrate into the first chamber when the probe is advanced.
  • the valve may be designed as a pneumatically controllable or "inflatable” seal, the seal can either seal under pressure and in the relaxed state, ie without pressure, is open, or vice versa
  • a pneumatically controllable or "inflatable” seal the seal can either seal under pressure and in the relaxed state, ie without pressure, is open, or vice versa
  • the advantage of such a seal is that the seal will be relaxed during sterilization of the probe shaft and spaced from the probe shaft so that no poorly or non-cleanable gaps remain during cleaning.
  • FIG. 1 shows a retractable assembly according to the present invention.
  • FIG. 2 shows an embodiment of the detail "x" according to FIG. 1.
  • FIG. 3 shows a further embodiment of a retractable assembly according to the present invention.
  • FIG. 1 The drawing of FIG. 1 is divided into sections A-F, wherein the section A indicates the reactor or product space in which the medium is present, whose property is to be measured or from which a sample can be taken.
  • Section B comprises the so-called blocking medium space, section C the so-called rinsing, changing and calibration space, section D the so-called lantern, section E the drive and section F the shutter and the sensor connection.
  • the retractable housing has the housing 10, in which the probe 20 is disposed axially displaceable and reciprocable, as indicated by the double arrow.
  • the probe 20 can be, for example, a probe for sampling or also a probe for measuring a specific value of the medium present in the region A.
  • the probe 20 consists of a tube in which openings 21 are introduced, which release an access of the medium or a rinsing liquid to a sensor 22, which is located within the tube of the probe 20.
  • the probe may have cylindrical portions with gradually changed diameter, so that it would be possible to make specific seals accessible by an axial movement of the probe targeted for rinsing and / or sterilization.
  • the piston 110 With the probe 20 is the piston 110 in conjunction, in which by the Cylinder 120 fixed space axially back and forth and is movable in certain positions. It is also conceivable that the surfaces between the seals and the probe for cleaning and / or sterilization are made accessible by brief cycled reciprocation of the probe during flushing and / or sterilization.
  • the cylinder has connections 122 for the supply and removal of compressed air in the cylinder chambers separated by the piston 110, so that a corresponding movement of the piston 110 and thus also of the probe 20 is possible.
  • the probe 20 has a closure or a sensor connection.
  • the probe 20 is displaceable between an operating position and a maintenance position.
  • the probe 20 In the position shown in the drawing, the probe 20 is in its operating position, in which the openings 21 dive into the medium, which in the area A, i. located in the container 50.
  • the medium is also due to the openings 21 to the sensor 22, so that the desired property, for example, the pH can be detected.
  • the compressed air port 122 shown on the left is pressurized with compressed air, whereupon the piston 110 and thus also the probe 20 is moved to the right.
  • the openings 21 and the probe 22 are in the position indicated by dashed lines.
  • the first chamber 30 has an inlet 32 and a drain 34.
  • the inlet 32 communicates with the pressure side of the pump 90, by means of which rinsing liquid, calibration liquid or any other liquid is passed through the chamber 30.
  • the pump 90 communicates with various storage containers, which may be connected individually or cumulatively to the pump inlet to direct the desired medium through the first chamber 30.
  • CIP cleaning in place
  • SIP sterilization in place
  • the openings 21 and the sensor 22 are in the maintenance position within the chamber 30. If the chamber flows through rinsing or Kalibrier thoroughlykeiten, carried out according to a cleaning or calibration of the sensor 22nd
  • the fitting according to the invention has a connecting portion 40, by means of which the fitting or the housing 10 is in communication with the container 50 in which the medium is located, whose property is to be measured.
  • the container has an opening in which a neck is welded, which has an external thread, which is in engagement with a union nut in the connecting portion 40 of the housing 10, so that the housing 10 firmly, but releasably in communication with the container 50.
  • the probe 20 is inserted with its sensor 22 having portion in the container 50, as can be seen from Figure 1.
  • the second chamber 60 is also penetrated by the probe 20, as can be seen from the figure.
  • the chambers 30 and 60 are spaced apart in the axial direction of the housing 10 and the probe 20 and arranged coaxially.
  • the second chamber 60 has an inlet 62 and a drain 64, by means of which the second fluid is introduced into the second chamber 60 and withdrawn therefrom.
  • the delivery of the second fluid or of the barrier fluid can take place continuously or discontinuously by means of the pump 80, which is connected on the pressure side to the inlet 62 and on the suction side to a container with barrier liquid.
  • the second fluid is a liquid which is non-critical with respect to the medium in the container 50 and to the fluid in the first chamber 30, i. H. if it is biologically and / or chemically and / or physically neutral to the product and / or liquid in the chamber 30.
  • the second chamber 60 is supplied with WFI (water for injection) according to pharmacopoeia.
  • the second chamber 60 like the first chamber 30, has two axially spaced apertures in which the already mentioned seal 70 and the seal 72 are arranged, which seals the chamber 60 with respect to the interior of the probe when the probe 20 is inserted Container 50 and with respect to the first chamber 30 effect.
  • a device for measuring the temperature, pressure and properties of the second fluid is located in the region of the discharge line which is connected to the drain 64. Properties may be biological and / or chemical and / or physical properties.
  • Area A present medium penetrates into the chamber 30 in the event of leakage and falsified the calibration process. It is also effectively prevented that calibration liquid from the chamber 30 enters the medium present in the region A, so that the present retractable assembly is particularly suitable for the production or monitoring of sterile solutions. Of course, other applications come into consideration.
  • a leak can be detected immediately due to the measurement of a property of the exiting from the second chamber 60 second fluid, so that immediately appropriate measures can be taken. It is conceivable that the measured parameters are used directly for process automation. An unnoticed, longer-lasting leakage that leads to the mentioned contamination can thus be excluded.
  • Another advantage is that the seals 70, 70 'and 72 can be designed according to the properties of the adjacent media or fluids and that fewer compromises have to be made with regard to the selection of the sealing material.
  • FIG. 2 shows an embodiment of the detail "x" according to FIG. 1 and thus relates to the sealing between the region A and the second chamber 60 or between the second chamber 60 and the first chamber 30.
  • the respective seals located between these regions or chambers can, in a preferred embodiment of the invention according to FIG. 2, be constructed from two spaced O-ring seals 73 each.
  • the intermediate space between these sealing rings 73 can be rinsed and sterilized in this preferred embodiment of the invention analogous to the procedure in a known rinsing chamber via rinsing connections Nl and N2.
  • the retractable assembly shown in Fig. 3 relates to a development of the invention, the process side or container side has substantially the same structure as the embodiment described above.
  • a second chamber 260 In front of a first chamber 230, which is used in particular for calibrating and sterilizing the probe, a second chamber 260 is connected upstream to the process, in order to avoid media carryover to the process.
  • the chambers have seals 270, 272 against each other and include ports for fluids 232, 234, 262, 264 to pressurize the chambers with the required media.
  • a third chamber 290 is provided to sterilize a rear Schaftabschitt, which is in the retracted position of the probe 220 between the pneumatic drive unit in the third chamber .
  • the chamber comprises connections 292, 294 for a supply line and a discharge line for the required media.
  • the arrangement according to the invention is not limited to the field of sterile solutions, but can be used anywhere in the form of retractable fittings, where contamination of the product or an auxiliary medium prevented for different reasons or a seal damage must be detected or leakage of the product from area A into the environment must be prevented.
  • Fields of application are, for example, pharmacy, chemistry, biotechnology, nuclear technology and other critical processes in processing and process engineering.
  • the fitting of the invention allows in particular the use of extensive inline process analysis in the production process, eg. NIR (near-infrared) and / or MIR (mid-infrared).

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Armatur zur Aufnahme einer Sonde, insbesondere einer Meßsonde oder einer Probenahmesonde, mit einem Gehäuse, das einen Raum zur Aufnahme der Sonde und eine erste Kammer zur Aufnahme eines ersten Fluids aufweist, die mit dem Raum zur Aufnahme der Sonde in Verbindung steht oder diesen umfasst, und das einen Verbindungsabschnitt umfasst, mittels dessen das Gehäuse mit einem Behälter verbindbar ist oder in Verbindung steht, der zur Aufnahme eines Mediums dient, dessen Eigenschaft mit der Sonde zu messen ist oder aus dem eine Probe zu entnehmen ist, wobei in dem Gehäuse wenigstens eine zweite Kammer zur Aufnahme eines zweiten Fluids vorgesehen ist, die zwischen der ersten Kammer und dem Verbindungsabschnitt des Gehäuses angeordnet ist.

Description

Beschreibung Armatur zur Aufnahme einer Sonde
[0001] Die Erfindung betrifft eine Armatur zur Aufnahme einer Sonde, insbesondere einer Meßsonde oder einer Probenahmesonde, mit einem Gehäuse, das einen Raum zur Aufnahme der Sonde und eine erste Kammer zur Aufnahme eines ersten Fluids aufweist, die mit dem Raum zur Aufnahme der Sonde in Verbindung steht oder diesen umfasst, und das einen Verbindungsabschnitt umfasst, mittels dessen das Gehäuse mit einem Behälter verbindbar ist oder in Verbindung steht, der zur Aufnahme eines Mediums dient, dessen Eigenschaft mit der Sonde zu messen ist oder aus dem eine Probe zu entnehmen ist, wobei die Sonde einen insbesondere im wesentlichen zylindrischen, länglichen Schaft aufweist, der bezüglich des Gehäuses in axialer Richtung verschiebbar ist
[0002] Der Einsatzbereich von Sonden zur Probenahme oder zur Messung bestimmter Eigenschaften eines Mediums ist vielfältig. Beispielsweise erfordert die Herstellung von sterilen Lösungen im Sinne von Arzneimitteln und Medizinprodukten für Peritonealdialyse- und Hämodialyse- Anwendungen oder auch die Herstellung von Perfusionslösungen zum Spülen von Organen oder Spüllösungen für Blutadsorber u. a. den Einsatz von pH-Messsonden zur Überwachung des Produktes bzw. des Herstellprozesses. Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, eine Inline -pH-Messung von Produkten, z. B. von Lösungen durchzuführen, bei der sogenannte Wechselarmaturen mit axial verfahrbarer Sonde bzw. Aufnahmevorrichtung für einen pH-Sensor zum Einsatz kommen. Diese Wechselarmaturen, Schleusenarmaturen oder Messwertgeber- vorrichtungen weisen eine Spülkammer auf, in die die Sonde bzw. ein Sensor zeitweilig während des Betriebes zu Kalibrierzwecken verfahren und darin mit einer Kalibrierflüssigkeit in Kontakt gebracht werden kann. Ist der Kalibriervorgang abgeschlossen, kann die Sonde bzw. deren Sensor gespült und/oder sterilisiert und danach zurück in das Produkt verfahren werden, um dessen pH-Wert zu messen.
[0003] Dabei wird einer Kontamination der Lösung, deren pH- Wert zu messen ist, mit Kalibrierflüssigkeit bzw. umgekehrt einer Kontamination der Kalibrierflüssigkeit durch die Lösung mit Hilfe von Dichtungen zwischen Spülkammer und Produkt entgegengewirkt.
[0004] Aus der DE 100 54 272 Al ist beispielsweise eine Wechselarmatur bekannt, die ein Gehäuse mit einer darin verschieblich angeordneten Sonde mit einem Sensor umfasst, die bei Bedarf aus dem Prozess oder Messmedium heraus in das Armaturengehäuse zurückgezogen und dort in einer gegen die Medienseite abgedichteten Reinigungs- oder Kalibrierkammer in der erforderlichen Weise behandelt wird. Die Medienseite wird gegenüber der Spülkammer mittels eines Absperrorgans in Form eines Kugelventils abgetrennt. Die Trennung der Spülkammer einer Wechselarmatur von dem Medium mittels in Ringnuten eingelegter Dichtungen ist beispielsweise aus der WO 2004/024353, WO 2004/023127, DE 198 43 553 Al und DE 197 23 681 Al bekannt. Aus der DE 100 24 564 Al ist eine Sondeneinrichtung bekannt, deren als Kalibrierkammer ausgeführte Spülkammer gegen das zu messende Medium mittels einer Drehschiebeeinrichtung abgedichtet wird.
[0005] Der Einsatz derartiger Wechselarmaturen in Zusammenhang mit sterilen Lösungen ist problematisch, da einerseits die langen Sterilisationszyklen von pH-Sonden im Produktbereich (Behälter) die Meßwerte der pH-Sonde verfälschen, wodurch solche Messungen wenig zuverlässig sind. Andererseits dürfen Kalibrierflüssigkeiten und sonstige Fremdstoffe keinesfalls in das Produkt gelangen, weil dadurch die Patientensicherheit gefährdet würde. Im Falle des Versagens von Dichtungen würde es somit zu einer unzulässigen Kontamination des Produktes mit Kalibrierflüssigkeit (Pufferlösung) kommen, wobei diese Kontamination zudem unbemerkt bliebe. Umgekehrt wäre auch eine Kontamination der Kalibrierflüssigkeit durch das Produkt denkbar. Daher würden bei Einsatz eines solchen Meßsystems die gültigen GMP- Kriterien (GMP = good manufacturing practice) nicht erfüllt. Daher erfolgt die Überwachung des pH- Wertes bei der Herstellung steriler Lösungen deshalb nach wie vor mit Hilfe von manuellen Probenahmen und nachfolgender, räumlich getrennter Analyse im Labor unter Einsatz gängiger Labormethoden. Neben dem damit verbundenen Aufwand besteht ein weiterer Nachteil an dieser Vorgehensweise darin, dass bereits durch den Probenzug ein etwaiges Ausgasen von CO2 aus der Lösung auftreten kann, was wiederum zu einer entsprechenden Verfälschung des Messergebnisses führen würde.
[0006] Somit ist festzustellen, dass eine ungenügende Absicherung des Produktraumes gegen die Kontamination durch Hilfsmedien, die in Wechselarmaturen eingesetzt werden, besteht. Leckagen werden auch deshalb nicht bemerkt, weil sich die Produkte in der Regel in großen Reaktoren mit vielen Messstellen befinden, die kaum visuell überwacht werden können oder auch weil es sich um hoch automatisierte Prozesse mit wenig Personal handelt.
[0007] Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Armatur der eingangs genannten Art dahingehend weiterzubilden, dass die Wahrscheinlichkeit für die Kontamination des in der ersten Kammer befindlichen ersten Fluids durch das zu messende Medium oder für die Kontamination des zu messenden Mediums durch das genannte erste Fluid verringert wird. Diese Aufgabe wird durch eine Armatur mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
[0008] Danach ist vorgesehen, dass in dem Gehäuse wenigstens eine zweite Kammer zur Aufnahme eines zweiten Fluids vorgesehen ist, die zwischen der ersten Kammer und dem Verbindungsabschnitt des Gehäuses angeordnet ist. Anders als bei den aus dem Stand der Technik bekannten Armaturen ist somit eine zusätzliche Kammer vorgesehen, in der ein zweites Fluid aufgenommen werden kann, wobei die zweite Kammer zwischen der ersten Kammer und dem zu messenden Medium bzw. dem Verbindungsabschnitt des Gehäuses angeordnet ist. Bei defekten Dichtungen wird die Wahrscheinlichkeit für eine Kontamination des Mediums durch das erste Fluid sowie auch eine Kontamination des ersten Fluids durch das Medium verringert. Zudem ermöglicht die Armatur gemäß der vorliegenden Erfindung eine messtechnische Überwachung ausgewählter Eigenschaften des zweiten Fluids, die eine umgehende Erkennung eines Dichtungs Schadens ermöglicht.
[0009] Durch die erfindungsgemäße Armatur kann das Problem der ungenügenden Absicherung des Mediums / des Produktes bzw. des ersten Fluids gegen unbemerkte Leckagen innerhalb einer Wechselarmatur überwunden werden. Damit wird die Voraussetzung für den Einsatz der gewünschten Inline-pH-Messungen geschaffen.
[0010] Mögliche Betriebsweisen der ersten und zweiten Kammern bzw. Prozessfahrweisen sind beispielsweise Spülen, Sterilisieren, Ausblasen, Leerdrücken, Absaugen, Überlagern mit Sperrmedium etc. Es sind Normaldruck, Überdruck sowie auch Unter- druckfahrweisen des ersten und/oder des zweiten Fluids denkbar. Als kritisch zu bezeichnende Produktmerkmale bzw. Merkmale des Mediums können beispielsweise verstanden werden: wertvoll, teuer, brennbar, ätzend, giftig, biogefährdend, radioaktiv etc. Mit der erfindungsgemäßen Armatur kann der Austritt derartiger Medien aus dem Behälter in die erste Kammer sowie auch der Eintritt von Fluid aus der ersten Kammer in das Medium wirksam verhindert bzw. rechtzeitig erkannt werden.
[0011] Auch kann erkannt werden, welche Dichtung defekt ist. Insbesondere kann auch eine gezielte Abstufung von Druck- und Temperaturniveaus zwischen den einzelnen Kammern und dem Behälter vorgenommen werden. Die zweckmäßige Einstellung der Druck- und Temperaturniveaus zwischen den einzelnen Kammern und dem Behälter ergibt sich dabei aus den jeweiligen Produkt- und Betriebsbedingungen.
[0012] Die erfindungsgemäße Armatur weist ferner den Vorteil auf, dass geeignete Dichtungsmaterialien ohne weiteres eingesetzt werden können. Die Auslegung der Dichtungen bei aus dem Stand der Technik bekannten Armaturen z. B. hinsichtlich des Werkstoffes, chemischer/thermischer Eigenschaften, Verträglichkeit, Standzeiten und dergleichen erfolgt nach den Produktbedingungen bzw. stellt einen Kompromiss dar. Die aus dem Stand der Technik bekannten Dichtungen werden auf der einen Seite von dem zu messenden Medium und auf der anderen Seite von dem ersten Fluid kontaktiert, das sich in der ersten Kammer (Spülkammer, Kalibrierkammer) befindet. Da diese beiden Fluide sehr unterschiedliche Eigenschaften haben können, ist die Dichtungsauslegung mit Kompromissen behaftet. Die nach dem Stand der Technik eingesetzten Dichtungen sind unter Umständen nicht optimal für den Kontakt mit dem zu messenden Medium und/oder nicht optimal für den Kontakt mit dem ersten Fluid.
[0013] Die erfindungsgemäße Armatur behebt dieses Problem dadurch, dass die mediens eitige Dichtung der zweiten Kammer gemäß den durch das zu messende Medium gestellten Bedingungen ausgelegt werden kann, während die Dichtung im Bereich der ersten Kammer nach den durch das erste Fluid gegebenen Bedingungen ausgelegt werden kann.
[0014] Dadurch ergibt sich der Vorteil, dass die Wartungsintervalle der Dichtungen vergrößert werden können und die Standzeit der Dichtungen erhöht wird. Zudem ergeben sich Vorteile hinsichtlich der Zuverlässigkeit des Kalibrierprozesses aufgrund der Vermeidung von Kontaminationen des Kalibriermediums.
[0015] Besonders vorteilhaft ist es, wenn die erste Kammer einen Zulauf und einen Ablauf aufweist, mittels derer das erste Fluid in die erste Kammer einleitbar und aus dieser ableitbar ist. In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die erste Kammer kontinuierlich durchströmt wird. Grundsätzlich ist von der Erfindung jedoch auch die Ausführungsform umfasst, dass die erste Kammer diskontinuierlich durchströmt wird oder dass in der ersten Kammer ein nichtströmendes Fluid vorliegt. Die Art des Fluids ist weitgehend beliebig. In Betracht kommt beispielsweise eine Spülflüssigkeit oder eine Kalibrierflüssigkeit, mittels derer eine Sonde bzw. deren Sensor gereinigt bzw. kalibriert wird.
[0016] Auch die zweite Kammer kann einen Zulauf und einen Ablauf aufweisen, mittels derer das zweite Fluid in die Kammer einleitbar und aus der zweiten Kammer abführbar ist. Auch für das zweite Fluid gilt, dass dieses vorzugsweise kontinuierlich durch die zweite Kammer geführt wird. Auch hier ist eine diskontinuierliche Betriebsweise denkbar bzw. auch der Fall, dass das zweite Fluid die zweite Kammer nicht durchströmt, sondern in dieser steht.
[0017] In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Zulauf und/oder der Ablauf der zweiten Kammer derart angeordnet sind, dass sie in einem Bereich in die zweite Kammer münden, der der ersten Kammer zugewandt ist. Kommt es zu einer Leckage zwischen erster Kammer und zweiter Kammer, bewirkt insbesondere die genannte Anordnung des Ablaufes, dass das aus der ersten in die zweite Kammer eintretende Fluid frühzeitig detektiert werden kann, so dass rechtzeitig entsprechende Maßnahmen ergriffen werden können.
[0018] In weiterer Ausgestaltung ist eine erste Dichtung vorgesehen, die die erste Kammer gegenüber der zweiten Kammer abdichtet. Vorzugsweise ist vorgesehen, dass es sich dabei um eine Dichtung handelt, die die eingesetzte Sonde dichtend umgibt. Die Dichtung übernimmt somit eine Abdichtung zwischen der Sondenaußenseite und der Gehäuseinnenseite. Kommt es zu einer Leckage im Bereich dieser Dichtung, durch die das erste Fluid aus der ersten Kammer in die zweite Kammer einströmt, kann dies mittels geeigneter Messvorrichtungen erfaßt werden.
[0019] In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist eine zweite Dichtung vorgesehen, die die zweite Kammer gegenüber der Umgebung, insbesondere gegenüber dem Behälterinnenraum abdichtet. Auch diese Dichtung ist vorzugsweise derart ausgeführt, dass sie eine eingesetzte Sonde dichtend umgibt. Die Abdichtung erfolgt auch hier zwischen der Sondenaußenseite und der Gehäuseinnenseite.
[0020] In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Raum des
Gehäuses, in dem die Sonde aufgenommen wird, derart ausgeführt ist, dass die Sonde in dem im Gehäuse aufgenommenen Zustand die erste Kammer und/oder die zweite Kammer durchsetzt. Denkbar ist beispielsweise, dass das Gehäuse eine axiale Erstreckung aufweist, die mit der der Sonde zusammenfällt und dass in axialer Richtung beabstandet die erste und die zweite Kammer in dem Gehäuse angeordnet sind.
[0021] In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist das Gehäuse rotationssymmetrisch ausgeführt und die erste und die zweite Kammer sind koaxial in dem Gehäuse angeordnet.
[0022] In besonders bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist eine Meßvorrichtung vorgesehen, mittels derer wenigstens eine Eigenschaft des in der zweiten Kammer befindlichen oder aus dieser ausströmenden zweiten Fluids messbar ist. In Betracht kommt beispielsweise die Messung der Leitfähigkeit des zweiten Fluids, die sich in diesem Ausführungsbeispiel dann verändert, wenn das zweite Fluid mit dem ersten Fluid oder mit dem in einem Behälter befindlichen Medium aufgrund einer Leckage vermischt wird. Grundsätzlich sind auch verschiedene andere Eigenschaften des zweiten Fluids erfaßbar, wie beispielsweise die Temperatur, die Farbe, Absorptionseigenschaften gegenüber Licht etc.
[0023] Die Messvorrichtung kann innerhalb oder außerhalb der zweiten Kammer angeordnet sein. Denkbar ist beispielsweise, dass innerhalb der zweiten Kammer eine Messvorrichtung angeordnet ist, die eine bestimmte Eigenschaft des zweiten Fluids mißt, die sich bei Eintritt des ersten Fluids und/oder von dem zu messenden Medium in die zweite Kammer ändert. Von der Erfindung ebenfalls ist der Fall umfasst, dass die Messvorrichtung außerhalb der zweiten Kammer angeordnet ist. Denkbar ist beispielsweise, dass die zweite Kammer von dem zweiten Fluid durchströmt wird und dass eine Eigenschaft des aus der zweiten Kammer ausströmenden Mediums mittels der Mes s Vorrichtung erfaßt wird.
[0024] In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die zweite Kammer einen Zulauf aufweist und dass eine Fördereinrichtung, insbesondere eine Pumpe vorgesehen ist, die mit dem Zulauf der zweiten Kammer in Verbindung steht und die derart ausgeführt ist, dass eine kontinuierliche Durchströmung der zweiten Kammer erfolgt. Des weiteren kann vorgesehen sein, dass die erste Kammer einen Zulauf aufweist und dass eine Fördereinrichtung, insbesondere eine Pumpe vorgesehen ist, die mit dem Zulauf der ersten Kammer in Verbindung steht und die derart ausgeführt, dass eine kontinuierliche Durchströmung der ersten Kammer erfolgt.
[0025] Denkbar ist, dass die genannten Pumpen einlassseitig mit unterschiedlichen Vorratsbehältnissen in Verbindung stehen, die die entsprechenden Flüssigkeiten (Spül- und Kalibrierflüssigkeiten) bevorraten. Die Spül- und Kalibrierflüssigkeiten können steril sein.
[0026] In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Armatur ferner eine Antriebseinheit aufweist, mittels derer die in das Gehäuse eingesetzte Sonde zwischen unterschiedlichen Positionen verfahrbar ist. Wie dies bereits aus dem Stand der Technik bekannt ist, kann die Sonde mittels einer derartigen Antriebseinheit zwischen einer Betriebsposition, in der eine Eigenschaft des Mediums zu messen oder eine Probe zu nehmen ist und in einer weiteren Stellung verfahren werden, in der die Sonde gespült bzw. kalibriert oder die Probe aus der Sonde abgegeben wird.
[0027] Die Art des Antriebs ist weitgehend beliebig. Denkbar ist beispielsweise, dass die Antriebseinheit einen Kolben aufweist, der in einem Zylinder hin- und her beweglich aufgenommen ist, wobei der Zylinder Anschlüsse für Druckluft oder ein sonstiges Druckmedium aufweist.
[0028] Entlagenschalter bzw. Initiatoren können zum Steuern des Hubwegs dienen.
[0029] Die Erfindung bezieht sich auch auf die erfindungsgemäße Armatur, in deren Gehäuse eine Sonde, insbesondere eine Probenahmesonde oder eine pH-Wert Meßsonde aufgenommen ist.
[0030] Die Sonde kann in dem Gehäuse manuell oder mittels der Antriebseinheit in unterschiedliche Positionen bewegbar angeordnet sein. Die unterschiedlichen Positionen können eine erste Position umfassen, in der wenigstens ein Bereich der Sonde in ein Medium ragt, das in einem Behälter aufgenommen ist, mit dem die Armatur in Verbindung steht, und eine zweite Position umfassen, in der sich wenigstens ein Bereich der Sonde in der ersten Kammer befindet. Bei dem genannten Bereich der Sonde kann es sich um einen Sensor der Sonde oder um eine Probenahmeeinrichtung der Sonde handeln.
[0031] Des Weiteren kann vorgesehen sein, dass in der ersten Kammer eine Spül- oder eine Kalibierlösung oder ein Sterilisierfluid aufgenommen ist oder dass die erste Kammer von einer Spül- oder Kalibierlösung oder einem Sterilisierfluid durchströmt wird. Vorzugsweise ist ferner vorgesehen, dass in der zweiten Kammer ein gegenüber dem in der ersten Kammer aufgenommenen und gegenüber dem in dem Behälter aufgenommenen Medium unkritisches Fluid aufgenommen ist oder dass die zweite Kammer von einem derartigen Fluid durchströmt wird. Ein Fluid ist in diesem Sinne unkritisch, wenn es biologisch und/oder chemisch und/oder physikalisch neutral gegenüber dem Produkt und/oder der Flüssigkeit in der Kammer ist. Die zweite Kammer kann somit hinsichtlich des Mediums, dessen Eigenschaft zu messen oder von dem eine Probe zu nehmen ist, und des ersten Fluids von neutralem fluiden Sperrmedium bzw. Spülmedium, wie beispielsweise destilliertem Wasser durchströmt werden bzw. ein derartiges Medium kann in der zweiten Kammer vorliegen.
[0032] Unter dem Begriff „Sonde" im Sinne der vorliegenden Erfindung können ein- oder mehrteilige Bauteile verstanden werden. Denkbar ist beispielsweise, dass die Sonde aus einem Tauchrohr oder einer sonstigen Halterung besteht, an der oder in der ein Sensor oder eine Probenahmeeinrichtung angeordnet ist. Denkbar ist, dass das Tauchrohr oder die Sonde eine Ausnehmung aufweist, in der ein Sensor angeordnet ist. Denkbar ist ebenfalls, dass die Sonde durch den Sensor gebildet wird.
[0033] Unter dem Begriff „Behälter" im Sinne der vorliegenden Erfindung ist jede beliebige Einheit zu verstehen, in der ein Medium aufgenommen werden kann oder die von einem Medium durchströmt wird. Denkbar sind beispielsweise Reaktoren, Auf- bewahrungs- oder Ansetzbehälter sowie Leitungen bzw. Leitungsabschnitte.
[0034] In einer Weiterbildung der Erfindung kann die erfindungsgemäße Armatur weiterhin eine dritte Kammer umfassen, die an die erste Kammer an deren der zweiten Kammer abgewandten Seite anschließt. Die dritte Kammer dient insbesondere dazu, einen axialen Abschnitt des Sondenschafts, der sich beim Kalibrieren und beim Sterilisieren der Sonde hinter der ersten Kammer befindet, zu reinigen und zu desinfizieren, dass es nicht zu einer Keimverschleppung kommt, wenn dieser axiale Abschnitt des Sondenschafts beim Verschieben der Sonde in die Messposition in die erste Kammer gelangt.
[0035] Eine Ausgestaltung hierzu ist dadurch gekennzeichnet, dass die dritte Kammer einen Zulauf und einen Ablauf aufweist, mittels derer ein Fluid in die dritte Kammer einleitbar und aus der dritten Kammer abführbar ist.
[0036] Weiterhin kann eine dritte Dichtung vorgesehen sein, die die erste Kammer gegenüber der dritten Kammer abdichtet, wobei die Dichtung an dem Schaft der Sonde anliegt, sowie eine vierte Dichtung, die die dritte Kammer auf ihrer der ersten Kammer abgewandten Seite abdichtet, wobei die Dichtung an dem Schaft der Sonde anliegt.
[0037] Wie zuvor kann die dritte Dichtung und/oder die vierte Dichtung aus zwei Dichtungselementen, vorzugsweise aus zwei O-Ring-Dichtungen aufgebaut sein, die axial beabstandet sind, wobei ferner Spülanschlüsse vorgesehen sind, mittels derer der Zwischenraum zwischen den Dichtungselementen gespült und/oder sterilisiert werden kann.
[0038] Zudem kann eine Meßvorrichtung vorgesehen sein, mittels derer wenigstens eine Eigenschaft des in der dritten Kammer befindlichen oder aus dieser ausströmenden zweiten Fluids messbar ist.
[0039] In einer einfacheren Ausgestaltung dient die dritte Kammer lediglich als Abstandhalter zwischen dem Zylinder eines pneumatischen Antriebs und der ersten Kammer. Damit wird gewährleistet, dass kein axialer Abschnitt des Sondenschafts der beim zurückziehen der Sonde in den Zylinder ragt, beim Vorfahren der Sonde in die erste Kammer eindringen kann.
[0040] Weiterhin kann eine oder mehrere der ersten bis vierten Dichtungen, der Armatur als pneumatisch steuerbare bzw. „aufblasbare" Dichtung ausgelegt sein, wobei die Dichtung entweder unter Druck dichten kann und im entspannten Zustand, also ohne Druck, offen ist, oder umgekehrt. Der Vorteil einer solchen Dichtung besteht darin, dass die die Dichtung während der Sterilisation des Sondenschafts entspannt und vom Sondenschaft beabstandet sein, so dass bei der Reinigung keinerlei schlecht oder nicht reinigbare Spalte verbleiben.
[0041] Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
[0042] Figur 1 zeigt eine Wechselarmatur gemäß der vorliegenden Erfindung.
[0043] Figur 2 zeigt eine Ausführungsform des Details "x" gemäß Fig. 1.
[0044] Figur 3 zeigt eine weiter Ausgestaltung einer Wechselarmatur gemäß der vorliegenden Erfindung.
[0045] Die Zeichnung gemäß Fig. 1 ist in die Abschnitte A-F unterteilt, wobei der Abschnitt A den Reaktor bzw. Produktraum kennzeichnet, in dem das Medium vorliegt, dessen Eigenschaft zu messen ist oder aus dem eine Probe zu entnehmen ist. Abschnitt B umfaßt den sogenannten Sperrmediumraum, Abschnitt C den sogenannten Spül-, Wechsel- und Kalibrierraum, Abschnitt D die sogenannte Laterne, Abschnitt E den Antrieb und Abschnitt F den Verschluß und den Sensoranschluss.
[0046] Die Wechselarmatur weist das Gehäuse 10 auf, in dem die Sonde 20 axial verschieblich und hin- und herbewegbar angeordnet ist, wie dies durch den Doppelpfeil gekennzeichnet ist. Bei der Sonde 20 kann es sich beispielsweise um eine Sonde zur Probennahme oder auch um eine Sonde zur Messung eines bestimmten Wertes des in dem Bereich A vorliegenden Mediums handeln. Die Sonde 20 besteht aus einem Rohr, in dem Öffnungen 21 eingebracht sind, die einen Zugang des Mediums bzw. einer Spülflüssigkeit zu einem Sensor 22 freigeben, der sich innerhalb des Rohres der Sonde 20 befindet.
[0047] Es ist auch denkbar, dass die Sonde zylindrische Bereiche mit stufenweise verändertem Durchmesser aufweisen kann, so dass es möglich wäre, durch eine axiale Verfahrbewegung der Sonde bestimmte Dichtungen gezielt für die Spülung und/oder Sterilisierung zugänglich zu machen.
[0048] Mit der Sonde 20 steht der Kolben 110 in Verbindung, der in dem durch den Zylinder 120 festgelegten Raum axial hin- und her bewegbar ist und in bestimmte Positionen verfahrbar ist. Ebenso ist es denkbar, dass durch kurze getaktete Hin- und Herbewegung der Sonde während der Spülung und/oder der Sterilisierung die Flächen zwischen den Dichtungen und der Sonde für die Reinigung und/oder Sterilisierung zugänglich gemacht werden. Der Zylinder weist Anschlüsse 122 zur Zu- bzw. Abfuhr von Druckluft in die durch den Kolben 110 getrennten Zylinderräume auf, so dass eine entsprechende Bewegung des Kolbens 110 und somit auch der Sonde 20 möglich ist.
[0049] Die aus Fig. 1 ersichtliche sogenannte Laterne (Bereich D) wird hinsichtlich ihrer Länge derart ausgelegt, dass beim axialen Verfahren der Sonde die den Kolben 120 durchdringenden Bereiche der Sonde nicht in Kontakt mit der Dichtung 70' gelangen.
[0050] Wie im rechts dargestellten Endbereich F angedeutet, weist die Sonde 20 einen Verschluß bzw. einen Sensoranschluss auf.
[0051] Mittels des Antriebes ist die Sonde 20 zwischen einer Betriebsposition und einer Wartungsposition verschiebbar.
[0052] In der in der Zeichnung dargestellten Position befindet sich die Sonde 20 in ihrer Betriebsstellung, in der die Öffnungen 21 in das Medium eintauchen, das sich in dem Bereich A, d.h. in dem Behälter 50 befindet.
[0053] Das Medium liegt aufgrund der Öffnungen 21 auch an dem Sensor 22 an, so dass die gewünschte Eigenschaft, beispielsweise der pH-Wert erfaßt werden kann.
[0054] Soll die Sonde 20 in ihre Wartungsposition verfahren werden, wird der links dargestellte Druckluftanschluss 122 mit Druckluft beaufschlagt, woraufhin der Kolben 110 und somit auch die Sonde 20 nach rechts bewegt wird. Ist die Wartungsposition erreicht, befinden sich die Öffnungen 21 sowie die Sonde 22 in der durch gestrichelte Linien gekennzeichneten Position.
[0055] Wie dies weiter aus der Figur hervorgeht, befindet sich in dem Gehäuse 10 eine erste Kammer 30, durch die die Sonde 20 hindurchläuft. Die Kammer 30 weist zwei axial beabstandete Durchlässe auf, in denen Dichtungen 70, 70' vorgesehen sind, die die Aufgabe haben, die erste Kammer bei eingeführter Sonde 20 gegenüber den benachbarten Kammern bzw. Bereichen des Gehäuses 10 abzudichten. Die erste Kammer 30 weist einen Zulauf 32 und einen Ablauf 34 auf. Der Zulauf 32 steht mit der Druckseite der Pumpe 90 in Verbindung, mittels derer Spülflüssigkeit, Kalibrierflüssigkeit oder eine beliebige andere Flüssigkeit durch die Kammer 30 geführt wird. Saugseitig steht die Pumpe 90 mit verschiedenen Vorratsbehältnissen in Verbindung, die einzeln oder kumulativ mit dem Pumpeneinlass verbunden werden können, um das gewünschte Medium durch die erste Kammer 30 zu leiten.
[0056] In der Figur 1 werden die Abkürzungen CIP (cleaning in place) und SIP (Sterilisation in place) verwandt.
[0057] Wie dies aus Figur 1 hervorgeht, wird die aus der ersten Kammer 30 über den Ablauf 34 austretende Flüssigkeit hinsichtlich ihrer Temperatur, des Druckes und ihrer Eigenschaften gemessen bzw. es findet eine entsprechende Regelung dieser Parameter statt. Eigenschaften können biologische und/oder chemische und/oder physikalische Eigenschaften sein.
[0058] Wie dies ferner aus Figur 1 hervorgeht, befinden sich die Öffnungen 21 sowie der Sensor 22 in der Wartungsposition innerhalb der Kammer 30. Wird die Kammer durch Spül- oder Kalibrierflüssigkeiten durchströmt, erfolgt entsprechend eine Reinigung bzw. Kalibrierung des Sensors 22.
[0059] Die erfindungsgemäße Armatur weist einen Verbindungsabschnitt 40 auf, mittels dessen die Armatur bzw. das Gehäuse 10 mit dem Behälter 50 in Verbindung steht, in dem sich das Medium befindet, dessen Eigenschaft zu messen ist. Der Behälter weist eine Öffnung auf, in der ein Stutzen eingeschweißt ist, der ein Außengewinde aufweist, das mit einer Überwurfmutter im Verbindungsabschnitt 40 des Gehäuses 10 in Eingriff steht, so dass das Gehäuse 10 fest, jedoch lösbar mit dem Behälter 50 in Verbindung steht. Durch die Öffnung des Behälters 50 wird die Sonde 20 mit ihrem den Sensor 22 aufweisenden Abschnitt in den Behälter 50 eingeführt, wie dies aus Figur 1 ersichtlich ist.
[0060] Zwischen diesem Verbindungsabschnitt 40 und der ersten Kammer 30 befindet sich die zweite Kammer 60, die ebenfalls von der Sonde 20 durchsetzt wird, wie dies aus der Figur hervorgeht. Die Kammern 30 und 60 sind in axialer Richtung des Gehäuses 10 bzw. der Sonde 20 beabstandet ausgeführt und koaxial angeordnet. Auch die zweite Kammer 60 weist einen Zulauf 62 und einen Ablauf 64 auf, mittels derer das zweite Fluid in die zweite Kammer 60 eingeführt bzw. aus dieser abgezogen wird. Die Förderung des zweiten Fluids bzw. des Sperrfluids kann kontinuierlich oder diskontinuierlich mittels der Pumpe 80 erfolgen, die druckseitig mit dem Zulauf 62 und saugseitig mit einem Behältnis mit Sperrflüssigkeit in Verbindung steht. Bei dem zweiten Fluid handelt es sich um eine Flüssigkeit, die sich gegenüber dem in dem Behälter 50 befindlichen Medium sowie gegenüber dem in der ersten Kammer 30 befindlichen Fluid unkritisch verhält, d. h. wenn es biologisch und/oder chemisch und/ oder physikalisch neutral gegenüber dem Produkt und/oder der Flüssigkeit in der Kammer 30 ist. Vorzugsweise wird die zweite Kammer 60 mit WFI (water for injection) entsprechend Arzneimittelbuch beaufschlagt.
[0061] Die zweite Kammer 60 weist wie auch die erste Kammer 30 zwei axial be- abstandete Durchbrüche auf, in denen die bereits genannte Dichtung 70 sowie die Dichtung 72 angeordnet ist, die bei eingesetzter Sonde 20 eine Abdichtung der Kammer 60 gegenüber dem Innenraum des Behälters 50 sowie gegenüber der ersten Kammer 30 bewirken.
[0062] Kommt es zu einer Leckage im Bereich der Dichtung 70, führt dies dazu, dass das erste Fluid aus der ersten Kammer 30 in die zweite Kammer 60 übertritt und mit dem dort befindlichen zweiten Fluid gemischt wird. Dies hat zur Folge, dass sich eine Eigenschaft des zweiten Fluids verändert. Diese Veränderung einer Eigenschaft des zweiten Fluids wird mittels einer Messvorrichtung erfasst, die außerhalb des Gehäuses 10 angeordnet ist und die mit dem Ablauf 64 der zweiten Kammer in Verbindung steht, d. h. das aus der Kammer 60 ablaufende zweite Fluid wird hinsichtlich einer oder mehrerer charakteristischer Eigenschaften überprüft.
[0063] Wie dies aus Figur 1 weiter ersichtlich ist, befindet sich im Bereich der Ablaufleitung, die mit dem Ablauf 64 in Verbindung steht, eine Vorrichtung zur Messung von Temperatur, Druck und Eigenschaften des zweiten Fluids. Eigenschaften können biologische und/oder chemische und/oder physikalische Eigenschaften sein.
[0064] Die erfindungsgemäße Ausführung der Armatur verhindert, dass das in dem
Bereich A vorliegende Medium im Falle einer Leckage in die Kammer 30 eindringt und den Kalibriervorgang verfälscht. Ebenso wird wirksam verhindert, dass Kalibrierflüssigkeit aus der Kammer 30 in das in dem Bereich A vorliegende Medium eintritt, so dass die vorliegende Wechselarmatur insbesondere für die Herstellung bzw. die Überwachung steriler Lösungen geeignet ist. Selbstverständlich kommen auch andere Anwendungsbereiche in Betracht.
[0065] Eine Leckage kann aufgrund der Messung einer Eigenschaft des aus der zweiten Kammer 60 austretenden zweiten Fluids unverzüglich festgestellt werden, so dass umgehend entsprechende Maßnahmen ergriffen werden können. Es ist denkbar, dass die gemessenen Parameter unmittelbar zur Prozessautomatisierung verwendet werden. Eine unbemerkte, länger anhaltende Leckage, die zu der genannten Kontamination führt, kann somit ausgeschlossen werden. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass die Dichtungen 70, 70' und 72 entsprechend der Eigenschaften der anliegenden Medien bzw. Fluide ausgelegt werden können und dass weniger Kompromisse hinsichtlich der Auswahl des Dichtungswerkstoffes eingegangen werden müssen.
[0066] Somit ergeben sich längere Standzeiten und längere Wartungsintervalle bei gleichzeitig verbesserter Funktionsfähigkeit.
[0067] Figur 2 zeigt eine Ausführungsform des Details "x" gemäß Figur 1 und betrifft somit die Abdichtung zwischen dem Bereich A und der zweiten Kammer 60 bzw. zwischen der zweiten Kammer 60 und der ersten Kammer 30.
[0068] Die jeweiligen zwischen diesen Bereichen bzw. Kammern befindlichen Dichtungen können in einer bevorzugten Ausführung der Erfindung gemäß Fig. 2 aus jeweils zwei beabstandeten O-Ring-Dichtungen 73 aufgebaut sein. Der Zwischenraum zwischen diesen Dichtungsringen 73 kann in dieser bevorzugten Ausführungsform der Erfindung analog zur Vorgehensweise bei einer bekannten Spülkammer über Spülanschlüsse Nl und N2 gespült und sterilisiert werden. [0069] Die in Fig. 3 gezeigte Wechselarmatur betrifft eine Weiterbildung der Erfindung, die prozessseitig bzw. behälterseitig im Wesentlichen den gleichen Aufbau hat wie das zuvor beschriebene Ausführungsbeispiel. Vor einer ersten Kammer 230, welche insbesondere zum Kalibrieren und sterilisieren der Sonde dient, ist zum Prozess hin eine zweite Kammer 260 vorgeschaltet, um eine Medienverschleppung zum Prozess hin zu vermeiden. Die Kammern weisen gegeneineander bzw. zum Prozess Dichtungen 270, 272 auf, und umfassen Anschlüsse für Zuleitungen bzw. Ableitungen für Fluide 232, 234, 262, 264 um die Kammern mit den erforderlichen Medien zu beaufschlagen.
[0070] Zudem ist auf der der zweiten Kammer 260 abgewandten Seite der ersten Kammer 230 eine dritte Kammer 290 vorgesehen, um einen hinteren Schaftabschitt, der sich in der zurückgezogenen Position der Sonde 220 zwischen der pneumatischen Antriebseinheit in der dritten Kammer befindet, sterilisieren zu können. Hierzu umfasst die Kammer Anschlüsse 292, 294 für eine Zuleitung und eine Ableitungen für die erforderlichen Medien.
[0071] Zusammenfassend ist festzustellen, dass das Schadens- und Leckagerisiko durch die erfindungsgemäße Armatur minimiert wird bzw. kalkulierbar ist. Der Wartungsaufwand, die Betriebskosten und Personalkosten minimieren sich. Aufgrund automatisierbarer und somit reproduzierbarer Betriebsbedingungen erhöhen sich letztlich auch die Standzeiten der Meßsonden.
[0072] Wie oben ausgeführt, ist die erfindungsgemäße Anordnung nicht auf den Bereich steriler Lösungen beschränkt, sondern kann überall vorzugsweise in Form von Wechselarmaturen eingesetzt werden, wo aus unterschiedlichsten Gründen eine Kontamination des Produktes bzw. eines Hilfsmediums verhindert bzw. ein Dichtungsschaden detektiert werden muss oder ein Austreten des Produktes aus dem Bereich A in die Umgebung verhindert werden muss.
[0073] Es ist ebenso eine Anwendung als Probenahmevorrichtung denkbar.
[0074] Einsatzgebiete sind beispielsweise die Pharmazie, die Chemie, die Biotechnologie, die Kerntechnik und sonstige kritische Prozesse der Verarbeitungs- und Verfahrenstechnik. Die erfindungsgemäße Armatur ermöglicht insbesondere den Einsatz umfangreicher Inline -Prozessanalytik im Produktionsprozess, z. B. NIR (Nah-Infrarot) und/oder MIR (Mittel-Infrarot).

Claims

Ansprüche
[0001] Armatur zur Aufnahme einer Sonde (20), insbesondere einer Meßsonde oder einer Probenahmesonde, mit einem Gehäuse (10), das einen Raum zur Aufnahme der Sonde (20) und eine erste Kammer (30) zur Aufnahme eines ersten Fluids aufweist, die mit dem Raum zur Aufnahme der Sonde (20) in Verbindung steht oder diesen umfasst, und das einen Verbindungsabschnitt (40) aufweist, mittels dessen das Gehäuse (10) mit einem Behälter (50) verbindbar ist oder in Verbindung steht, der zur Aufnahme eines Mediums dient, dessen Eigenschaft mit der Sonde (20) zu messen ist oder aus dem eine Probe zu entnehmen ist, wobei die Sonde einen insbesondere im wesentlichen zylindrischen, länglichen Schaft aufweist, der bezüglich des Gehäuses in axialer Richtung verschiebbar ist dadurch gekennzeichnet, dass in dem Gehäuse (10) wenigstens eine zweite Kammer (60) zur Aufnahme eines zweiten Fluids vorgesehen ist, die zwischen der ersten Kammer (30) und dem Verbindungsabschnitt (40) des Gehäuses (10) angeordnet ist.
[0002] Armatur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Kammer (30) einen Zulauf (32) und einen Ablauf (34) aufweist, mittels derer das erste Fluid in die erste Kammer (30) einleitbar und aus der ersten Kammer (30) abführbar ist.
[0003] Armatur nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite
Kammer (60) einen Zulauf (62) und einen Ablauf (64) aufweist, mittels derer das zweite Fluid in die zweite Kammer (60) einleitbar und aus der zweiten Kammer (60) abführbar ist.
[0004] Armatur nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Zulauf (62) und/ oder der Ablauf (64) der zweiten Kammer (60) derart angeordnet sind, dass sie in einem Bereich in die zweite Kammer (60) münden, der der ersten Kammer (30) zugewandt ist.
[0005] Armatur nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine erste Dichtung (70) vorgesehen ist, die die erste Kammer (30) gegenüber der zweiten Kammer (60) abdichtet, wobei die Dichtung an dem Schaft der Sonde anliegt.
[0006] Armatur nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine zweite Dichtung (72) vorgesehen ist, die die zweite Kammer (60) gegenüber der Umgebung, insbesondere gegenüber dem Innenraum des Behälters (50) abdichtet, wobei die Dichtung an dem Schaft der Sonde anliegt.
[0007] Armatur nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die erste
Dichtung (70) und/oder die zweite Dichtung (72) aus zwei Dichtungselementen, vorzugsweise aus zwei O-Ring-Dichtungen (73) aufgebaut ist, die axial be- abstandet sind, und dass Spülanschlüsse vorgesehen sind, mittels derer der Zwischenraum zwischen den Dichtungselementen gespült und/oder sterilisiert werden kann.
[0008] Armatur nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Raum zur Aufnahme der Sonde (20) derart ausgeführt ist, dass die Sonde (20) in dem im Gehäuse (10) aufgenommenen Zustand die erste Kammer (30) und/oder die zweite Kammer (60) durchsetzt.
[0009] Armatur nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Meßvorrichtung vorgesehen ist, mittels derer wenigstens eine Eigenschaft des in der zweiten Kammer (60) befindlichen oder aus dieser ausströmenden zweiten Fluids messbar ist.
[0010] Armatur nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Messvorrichtung innerhalb oder außerhalb der zweiten Kammer (60) angeordnet ist.
[0011] Armatur nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Kammer (60) einen Zulauf (62) aufweist und dass eine Fördereinrichtung, insbesondere eine Pumpe (80) vorgesehen ist, die mit dem Zulauf (62) der zweiten Kammer (60) in Verbindung steht und die derart ausgeführt ist, dass eine kontinuierliche und/oder diskontinuierliche Beaufschlagung der zweiten Kammer (60) mit Fluid erfolgt.
[0012] Armatur nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Kammer (30) einen Zulauf (32) aufweist und dass eine Fördereinrichtung, insbesondere eine Pumpe (90) vorgesehen ist, die mit dem Zulauf (32) der ersten Kammer (30) in Verbindung steht und die derart ausgeführt ist, dass eine kontinuierliche und/oder diskontinuierliche Beaufschlagung der ersten Kammer (30) mit Fluid erfolgt.
[0013] Armatur nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Armatur ferner eine Antriebseinheit aufweist oder mit einer Antriebseinheit in Verbindung steht, mittels derer die in das Gehäuse (10) eingesetzte Sonde (20) zwischen unterschiedlichen Positionen verfahrbar ist.
[0014] Armatur nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebseinheit einen Kolben (110) aufweist, der in einem Zylinder (120) hin- und her beweglich aufgenommen ist, wobei der Zylinder (120) Anschlüsse (122) für Druckluft oder ein sonstiges Druckmedium aufweist.
[0015] Armatur nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Gehäuse (10) eine Sonde (20), insbesondere eine Probenahmesonde oder eine pH- Wert Meßsonde aufgenommen ist.
[0016] Armatur nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Sonde (20) in dem
Gehäuse manuell oder mittels der Antriebseinheit in unterschiedliche Positionen bewegbar ist.
[0017] Armatur nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die unterschiedlichen
Positionen eine erste Position umfassen, in der wenigstens ein Bereich der Sonde in ein Medium ragt, das in einem Behälter (50) aufgenommen ist, mit dem die Armatur in Verbindung steht, und eine zweite Position umfassen, in der sich wenigstens ein Bereich der Sonde in der ersten Kammer (60) befindet.
[0018] Armatur nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Bereich der Sonde ein Sensor oder eine Probenahmeeinrichtung ist.
[0019] Armatur nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der ersten Kammer (30) eine Spül- oder eine Kalibierlösung aufgenommen ist oder dass die erste Kammer (30) von einer Spül- oder Kalibierlösung durchströmt wird.
[0020] Armatur nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der zweiten Kammer (60) ein gegenüber dem in der ersten Kammer (30) aufgenommenen und gegenüber dem in dem Behälter (50) aufgenommenen Medium unkritisches Fluid aufgenommen ist oder dass die zweite Kammer (60) von einem derartigen unkritischen Fluid durchströmt wird.
[0021] Armatur nach einem der vorhergehenden Ansprüche, weiter umfassend eine dritte Kammer, die an die erste Kammer an deren der zweiten Kammer abgewandten Seite anschließt.
[0022] Armatur nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass die dritte Kammer
(60) einen Zulauf (62) und einen Ablauf (64) aufweist, mittels derer ein Fluid in die dritte Kammer (60) einleitbar und aus der dritten Kammer (60) abführbar ist.
[0023] Armatur nach einem der Ansprüche 21 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass eine dritte Dichtung (70) vorgesehen ist, die die erste Kammer (30) gegenüber der dritten Kammer (60) abdichtet, wobei die Dichtung an dem Schaft der Sonde anliegt.
[0024] Armatur nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine vierte Dichtung (72) vorgesehen ist, die die dritte Kammer (60) auf ihrer der ersten Kammer abgewandten Seite abdichtet, wobei die Dichtung an dem Schaft der Sonde anliegt.
[0025] Armatur nach einem der Ansprüche 21 bis 24, wobei die dritte Dichtung (70) und/oder die vierte Dichtung (72) aus zwei Dichtungselementen, vorzugsweise aus zwei O-Ring-Dichtungen (73) aufgebaut ist, die axial beabstandet sind, wobei ferner Spülanschlüsse vorgesehen sind, mittels derer der Zwischenraum zwischen den Dichtungselementen gespült und/oder sterilisiert werden kann.
[0026] Armatur nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Meßvorrichtung vorgesehen ist, mittels derer wenigstens eine Ei- genschaft des in der dritten Kammer (60) befindlichen oder aus dieser ausströmenden zweiten Fluids messbar ist. Armatur nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine oder mehrere der ersten bis vierten Dichtungen, der Armatur als pneumatisch steuerbare bzw. „aufblasbare" Dichtung ausgelegt sind, wobei die Dichtung entweder unter Druck dichten kann und im entspannten Zustand, also ohne Druck, offen ist, oder umgekehrt.
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