DE19957306C2 - Schließglied-Einheit für ein aseptisches Doppelsitzventil - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Schließglied-Einheit für ein aseptisches Doppelsitzven­ til nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Das klassische Doppelsitzventil zeichnet sich dadurch aus, daß es mit zwei von­ einander unabhängigen, relativ zueinander bewegbaren Schließgliedern ausge­ stattet ist, von denen das unabhängig angetriebene, das sog. aktive Schließglied, beim Öffnungsvorgang nach einem bestimmten Teilhub am abhängig angetriebe­ nen, dem sog, passiven Schließglied, zur Anlage kommt und dieses bei der weite­ ren Öffnungsbewegung gleichfalls in die Offenstellung überführt. Die Verschluß­ teile der beiden Schließglieder schließen sowohl in der Schließ- als auch in der Offenstellung einen Leckagehohlraum zwischen sich ein, der zumindest in der Schließstellung wenigstens einen Verbindungsweg mit der Umgebung des Dop­ pelsitzventils aufweist. Die mit den Verschlußteilen verbundenen und zu einem Antrieb führenden Stangen sind entweder auf einer Seite des Doppelsitzventils aus dem in Frage kommenden Ventilgehäuseteil herausgeführt (DE-GM 77 02 634) oder die beiden Stangen werden auf einander gegenüberliegenden Seiten aus dem jeweiligen Ventilgehäuseteil an den zugeordneten Antrieb herangeführt (DE 24 56 675 A1). Dabei kann die Verbindung des Leckagehohlraums mit der Umgebung des Doppelsitzventils schließgliedseitig erfolgen, und zwar dergestalt, daß die Verbindungswege zum Leckagehohlraum innerhalb der Stangen der Schließglieder ausgeführt und auf einer Seite aus dem Doppelsitzventil heraus­ geführt sind (DE-GM 77 02 634), oder aber wenigstens einer der Verbindungswege zwischen dem Leckagehohlraum und der Umgebung des Doppelsitzventils ist in einem Rohr ausgeführt, welches mit einem der Schließglieder verbunden und über das zugeordnete Ventilgehäuseteil in die Umgebung des Doppelsitzventils geführt ist (DE 25 32 838 C3).

Die vorgenannten klassischen Doppelsitzventile haben sich überall dort bewährt, wo sogenannte feindliche Flüssigkeiten, wie beispielsweise Nahrungs- und Reini mittel, sicher voneinander getrennt werden müssen und wo die Anforderungen an die Sterilität und die Keimfreiheit solcher Produkte über normale Anforderungen nicht hinausgehen, d. h. wo keimarme Bedingungen gegeben sind und nicht Keimfreiheit gefordert wird bzw. sterile Betriebsbedingungen vorliegen müssen.

Bei hohen Anforderungen an die Sterilität und die Keimfreiheit der Produkte, ins­ besondere unter aseptischen Bedingungen, wie beispielsweise in der Pharmain­ dustrie, in der Bio- sowie der Gentechnologie und auch bei der Herstellung steri­ ler Produkte, die über längere Zeit haltbar sein sollen, wie H-Milch, Joghurt und andere vergleichbare Produkte, sind die vorgenannten klassischen Doppelsitz­ ventile, die in der hier getroffenen Auswahl lediglich stellvertretenden Charakter haben, in der Regel ungeeignet. Dies resultiert im wesentlichen aus der Tatsache, daß zum einen die Stangen der Schließglieder über dynamisch beanspruchte Dichtungen aus den Ventilgehäuseteilen in die Umgebung herausgeführt sind, und daß zum anderen bei jedem Schaltvorgang Produkt in den Leckagehohlraum zwischen den beiden Verschlußteilen gelangt (sog. Schaltleckage), das dort über den Verbindungsweg oder die Verbindungswege zur Umgebung mit der Umge­ bungsluft in Berührung kommt. Ein derartiger Kontakt des Produktes mit der Um­ gebung ist unerwünscht oder unzulässig. Über die dynamisch beanspruchte Dichtung wird Produkt in den Dichtungsspalt verschleppt (sog. "Fahrstuhleffekt"). Es kann dort zu einer Verkeimung und/oder Kontamination mit der Umgebungsluft kommen, so daß bei den sich anschließenden Schaltbewegungen das verkeimte und/oder kontaminierte Produkt in den Produktraum rücktransportiert werden und dort eine Reinfektion stattfinden kann.

Eine aseptische Doppelsitz-Ventilvorrichtung, die zumindest den zu fordernden aseptischen Anforderungen gerecht wird, ist aus der DE 42 43 111 A1 bekannt. Dort sind sowohl die Durchführung der als Hohlstange ausgeführten außenlie­ genden Ventilstange im Bereich zwischen dem zugeordneten Verschlußteil und ihrer Durchführung durch das Ventilgehäuse als auch der Bereich zwischen den beiden Verschlußteilen jeweils mit einer Membran, einer sog. Faltenbalgmem­ bran, überbrückt. Durch diese Ausgestaltung kann weder Produkt in den Dichtungsspalt zwischen Ventilstange und Ventilgehäuse gelangen noch wird bei der Schaltbewegung Produkt aus dem Leckagehohlraum in die Bereiche zwischen den Stangen eingetragen, wo zumindest prinzipiell die Gefahr einer Kontaminati­ on mit der Außenluft bestünde. Die Schaltleckage selbst wird bei dem bekannten Ventil weder verhindert noch reduziert.

Die bekannte aseptische Doppelsitz-Ventilvorrichtung ist in Bezug auf die Schließgliedanordnung und die beiden Membrane relativ aufwendig aufgebaut. Bei den verwendeten Faltenbalgmembranen handelt es sich in der Regel um metallische Bauteile, die an ihrem jeweiligen verschlußteilseitigen Ende mit dem betreffenden Verschlußteil stoffschlüssig verbunden werden müssen. Das gehäu­ seseitige Ende der Membran ist auf die gleiche Weise mit einem Gehäusever­ schlußteil zu verbinden. Darüber hinaus müssen die metallischen Verschlußteile mit Sitzdichtungen ausgeführt werden, die ihrerseits in Nuten eingebettet sind. Diese Nuten stellen grundsätzlich kritische Bereiche des Ventils dar, da hier eine Verkeimung stattfinden kann, wenn die Dichtungsspalte nicht einwandfrei gerei­ nigt werden.

Bei Doppelsitzventilen mit als Sitzteller ausgebildeten Verschlußteilen ist bekannt, das Problem der sogenannten Schaltleckage dadurch zu reduzieren, daß der Leckagehohlraum zunächst zur Umgebung hin verschlossen wird, bevor das un­ abhängig angetriebenen Verschlußteil seine Sitzfläche verläßt. Der dergestalt abgegrenzte Leckagehohlraum wird zwar bei der nachfolgenden Öffnungsbewe­ gung des Doppelsitzventils aus dem in Frage kommenden Ventilgehäuseteil her­ aus mit Produkt beaufschlagt, ein Abfließen eines größeren Volumens, als durch den abgegrenzten Leckagehohlraum vorgegeben ist, kann nicht erfolgen. Ein derartiges die Schaltleckage begrenzendes Doppelsitzventil ist aus der DE 28 18 787 C2 bekannt. Es weist ein sogenanntes Hilfsventil zwischen den beiden als Sitzteller ausgebildeten Schließgliedern des Doppelsitzventils auf. Das Hilfsventil besteht aus zwei relativ zueinander beweglichen Ventiltellern. Jeder dieser Ventilteller weist einen Dichtsitz auf. Der oben liegende Ventilteller, der gleichzeitig auch das unabhängig angetriebene erste Schließglied des Doppelsitzventils bildet, liegt mit seinem Dichtsitz auf dem Ventilgehäuse auf. Der unten liegende Ventilteller des Hilfsventils, der sogenannte Hilfsventilteller, kommt nach einer Teilhubbewegung mit seinem Dichtsitz am abhängig angetriebenen zweiten Schließglied des Doppelsitzventils zur Anlage. Von den beiden Dichtsitzen der vorgenannten Ventilteller des Hilfsventils geht eine Membran aus, die den Zwi­ schenraum zwischen den beiden Ventiltellern des Hilfsventils elastisch überbrückt und gleichzeitig auch den zwischen den beiden Schließgliedern des Doppelsitz­ ventils in dessen Schließstellung gebildeten Leckagehohlraum begrenzt.

Mit der die beiden relativ zueinander beweglichen Ventilteller des Hilfsventils überbrückenden Membran wird zweierlei erreicht: Zum einen wird der Leckage­ hohlraum zur Umgebung des Doppelsitzventils hin abgegrenzt, so daß die Schaltleckage auf das Volumen dieses derart abgegrenzten Leckagehohlraums begrenzt ist. Zum anderen hat die Membran eine einfache, glatte Oberfläche, so daß der durch diese Membran begrenzte Teil des Leckagehohlraums, im Gegen­ satz zu dem entsprechenden Bereich beim Doppelsitzventil gemäß DE 42 43 111 A1, eine reinigungsfreundliche Oberflächengestalt und -geometrie aufweist. Die membranseitige Berandung des Leckagehohlraumes ist einerseits strömungsgünstig, andererseits verhindert sie das Festsetzen von größeren Par­ tikeln aus dem Produkt.

Aus der WO 98/54 493 ist ein Doppelsitzventil, insbesondere für aseptische An­ wendungszwecke, bekannt, bei dem die beiden unabhängig voneinander axial verschiebbaren Verschlußteile, ähnlich wie dies bei dem Hilfsventil gemäß DE 28 18 787 C2 der Fall ist, mittels einer Membran überbrückt sind. Letztere ist, nach dem Vorbild aus der DE 28 18 787 C2, mit seinen beiden Endabschnitten an den beiden Verschlußteilen jeweils dichtend befestigt, wobei an jeden Endab­ schnitt angrenzend eine Dichtfläche ausgebildet ist, die durch das zugeordnete Verschlußteil an den zugehörigen Ventilsitz andrückbar ist. Diesem bekannten Doppelsitzventil liegt die Aufgabe zugrunde, die Ausgestaltung des Leckagehohl­ raumes zu verbessern, so daß die zu verarbeitende Substanz strömungsgünstig passieren kann, auch wenn größere Partikel darin enthalten sind. Insoweit besteht auch Übereinstimmung mit den durch die DE 28 18 787 C2 erzielbaren Vorteilen. Während beim Doppelsitzventil gemäß DE 28 18 787 C2 die Membran als einstückiges, ringförmig umlaufend ausgestaltetes, elastisches Dichtelement ausgeführt ist, das bei der axialen Bewegung des Hilfsventiltellers lediglich eine in gleicher Richtung orientierte Dehnung vollzieht, ist das einstückige, ringförmig umlaufend ausgestaltete, elastische Dichtelement beim Doppelsitzventil gemäß WO 98/54 493 derart ausgeführt, daß es einen seine beiden Endabschnitte mit­ einander verbindenden Rollmembranabschnitt besitzt.

Bei beiden bekannten Doppelsitzventilen ist die membranseitige Berandung des Leckagehohlraumes strömungsgünstig und reinigungsfreundlich ausgestaltet. Darüber hinaus ist bei beiden die Schaltleckage im Zuge der Öffnungsbewegung des Doppelsitzventils begrenzt, wobei diese Begrenzung durch den Verschluß des schließgliedseitig ausgeführten Verbindungsweges zwischen Leckagehohl­ raum und Umgebung (DE 28 18 787 C2) oder durch den Verschluß des entspre­ chenden gehäuseseitig ausgeführten Verbindungsweges (WO 98/54 493) gegeben ist.

Beide Doppelsitzventile sind jedoch mit einem Nachteil behaftet, der darin besteht darin, daß die jeweilige Membran, die die relativ zueinander verschieblichen Ver­ schlußteile überbrückt, mit ihrem jeweiligen Endabschnitt in dem zugeordneten Verschlußteil eingespannt ist. An diesen Einspannstellen wird jeweils zwischen Membran und Verschlußteil eine Abdichtungsstelle gebildet, die zwar statischer Natur ist, in jedem der Fälle jedoch einen Spalt bildet, in den Produkt eindringen kann. Diesem Eindringen wird insbesondere dadurch Vorschub geleistet, daß die Membran an ihrer Einspannstelle aufgrund der Schließ- und Öffnungsbewegung des Ventils einer Walkbeanspruchung ausgesetzt ist, die den Spalt dynamisch aufweitet oder verengt. Die Spalte zwischen der Membran und den Verschlußtei­ len stellen somit zumindest im Rahmen aseptischer Anwendungen der zum Ein­ satz kommenden Doppelsitzventile kritische Bereiche im Produktraum dar.

Aus dem Bereich aseptischer Hubventile mit einem einfach dichtenden Ver­ schlußteil ist eine sog. Schließglied-Einheit bekannt (EP 0 508 658 B1; DE 32 15 799 C2), bei der ein Verschlußteil mit einem gehäuseseitigen An­ schlußflansch, durch den die das Schließglied antreibende Ventilstange hin­ durchgeführt ist, über eine Membran verbunden ist. Das Verschlußteil, die Mem­ bran und der Anschlußflansch bilden eine einstückige Einheit, wobei das Material, aus dem Wiese Einheit hergestellt ist, selbstdichtende Eigenschaften besitzt.

Ausgehend von einem Stand der Technik, wie er in der WO 98/54 493 beschrie­ ben ist, liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Schließglied- Einheit für ein aseptisches Doppelsitzventil zu schaffen, die einfach in ihrem Auf­ bau ist, ohne Dichtungen auskommt und die keine kritischen Bereiche im Lecka­ gehohlraum, im produktbeaufschlagten Ventilgehäuse und an den Stangen­ durchführungen im Ventilgehäuse aufweist.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der vorgeschlagenen Schließglied-Einheit für ein aseptisches Doppelsitzventil sind Gegenstand der Unteransprüche.

Da die vorgeschlagene Schließglied-Einheit einerseits als einstückige Einheit und andererseits einheitlich aus einem Material ausgeführt ist, das elastische und ab­ dichtende Eigenschaften besitzt, können die Dichtungen im Sitzbereich und im Bereich der Abdichtung des Anschlußflansches mit dem Ventilgehäuse, die grundsätzlich immer unter sanitären Gesichtspunkten problematisch sind, entfal­ len. Weiterhin entfallen zum einen die nach dem Stand der Technik für derartige Schließglied-Einheiten erforderlichen Verbindungsstellen zwischen den Ver­ schlußteilen und den an diese angeschlossenen Membrane und zum anderen die Verbindungsstellen an der die Ventilstange überbrückenden Membran im Bereich des Schließgliedes einerseits und des Anschlußflansches andererseits. Die bei einem Doppelsitzventil notwendige relative Beweglichkeit der beiden Schließglie­ der bzw. der mit diesen verbundenen Verschlußteile zueinander ist durch die die beiden Verschlußteile überbrückende Membran in jedem Falle sichergestellt. Dabei kann diese Membran aus einer einzigen Balgfalte oder auch aus mehreren solcher Balgfalten bestehen. Als Material kommt vorzugsweise Polytetrafluore­ thylen (PTFE, beispielsweise Teflon) in Frage, da es als positive Eigenschaften hohe Elastizität, chemische Widerstandsfähigkeit und eine lange Lebensdauer, allerdings unter Inkaufnahme einer relativ großen plastischen Duktilität (starke Neigung zum "Fließen" bzw. "Kriechen"), aufweist.

Damit die Probleme sicher beherrscht werden können, die im Zusammenhang mit der Kriechneigung jener Werkstoffe, die üblicherweise für derartige Anwendungen in Frage kommen, auftreten, ist weiterhin vorgesehen, daß die erste Membran an ihrem freien Ende in Form eines Anschlußflansches mit einer konischen Dichtflä­ che ausgebildet ist, die gegen eine komplementäre Ringsitzfläche des Gehäuses anliegt. Dieser Anschlußflansch erlaubt es, die an sich kritische Einbettung der Membran im Gehäusebereich in vorteilhafter Weise zu beeinflussen. Dabei ist der Anschlußflansch im Bereich seiner konischen Dichtfläche auf eine den festig­ keitsbedingten Erfordernissen entsprechende Mindestwandstärke in Form eines membranförmigen Dichtelements reduziert. Durch diese Maßnahme wird eine Materialanhäufung des kriechfähigen Balgwerkstoffes im kritischen Abdichtungs­ bereich vermieden.

Die Herstellung der Schließglied-Einheit gestaltet sich insofern relativ einfach und damit kostengünstig, da deren Rohling ganzheitlich zusammen mit den eingebet­ teten Befestigungseinsätzen in einer Form ausgeformt wird. Anschließend wird durch spanende Bearbeitung aus dem Rohling die endgültige Form hergestellt. Dabei sind die beiden Verschlußteile in einem minimalen Abstand zueinander positioniert, der durch die geblockte Lage der Befestigungseinsätze zueinander determiniert ist, und in dieser Lage erfolgt die spangebende Formgebung der Schließglied-Einheit bis zu ihrer endgültigen Ausführung.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung des Anschlußflansches sieht vor, daß die aus der ventilhubbedingten Verformung des Faltenbalges zwischen Schließglied und An­ schlußflansch und/oder dem jeweiligen Druck im Gehäuse resultierenden Kräfte dort im Ventilgehäuse aufgenommen werden, wo sie originär entstehen. Eine bie­ gemomentfreie Aufnahme dieser Kräfte wird bei der vorgeschlagenen Lösung da­ durch erreicht, daß der Anschlußflansch der Schließglied-Einheit im Bereich sei­ ner Verbindung mit der Membran (Balg) ein sich gehäuseseitig mittelbar abstüt­ zendes Befestigungsteil aufweist, das die auftretenden Kräfte auf kürzestem We­ ge vom Balg bzw. dem Anschlußflansch in das Gehäuse überträgt. Ein Durchlei­ ten dieser Kräfte als Querkräfte durch den sich in radialer Richtung nach außen erstreckenden Anschlußflansch zur Einspannstelle, in deren Bereich die konische Dichtfläche und ein kritischer Dichtungsspalt vorliegen, wie dies beispielsweise bei dem bekannten Ventil gemäß EP 0 508 658 B1 der Fall ist, wird dadurch ver­ mieden. Ein den Dichtungsspalt zwischen Anschlußflansch und Ventilgehäuse beanspruchendes Biegemoment tritt bei der vorgeschlagenen Lösung praktisch nicht auf. Das vorgeschlagene Befestigungsteil nimmt Axialkräfte auf, die bei­ spielsweise durch Streckung des Balges in die Schließstellung des Hubventils oder durch im Innenraum des Gehäuses wirksame Unterdrücke gegenüber der Umgebung des Hubventils hervorgerufen werden.

Damit im Bereich des membranförmigen Dichtelementes am Anschlußflansch die notwendige Vorspannung und damit der erforderliche Dichtungskontakt mit der komplementären Ringsitzfläche im Ventilgehäuse erhalten bleibt, ist weiterhin gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform vorgesehen, daß das membranförmi­ ge Dichtelement auf seiner der konischen Dichtfläche abgewendeten Seite we­ nigsten einen vorgespannten elastischen Druckring aufweist, der die Dichtfläche auf die komplementäre Ringsitzfläche preßt. Der elastische Druckring wirkt prak­ tisch wie eine Feder, die die konische Dichtfläche, auch im Falle eines Kriechens des Dichtungswerkstoffes an dieser Stelle, nachhaltig unter Vorspannung hält und somit die Aufweitung des Dichtungsspaltes mit den vorstehend beschriebenen Nachteilen zuverlässig verhindert.

Die dem jeweiligen Verschlußteil zugeordnete Stange ist mit letzterem form- und/oder kraftschlüssig verbunden. Zeckmäßigerweise ist in jedem Verschlußteil ein Befestigungseinsatz eingebettet, der sich über eine Befestigungsplatte bis weit in den peripheren Bereich des Verschlußteiles erstreckt und, in radialer Richtung gesehen, im innenseitigen Bereich eine Befestigungsmuffe aufweist, die die Verbindung zur jeweils zugeordneten Stange herstellt. Die beiden insgesamt vorab fertiggestellten Befestigungseinsätze werden vor dem Sintern und der Ausformung des Rohlings der Schließglied-Einheit in dessen Herstellungsform eingebracht.

Dabei hat es sich als zweckmäßig herausgestellt, die Endlage der beiden Ver­ schlußteile zueinander in ihrer Offenstellung dadurch zu determinieren, daß der Befestigungseinsatz des aktiven Verschlußteiles an jenem des passiven Ver­ schlußteiles zur Anlage kommt. Die vorgenannte Endlage kann aber auch an an­ derer Stelle festgelegt werden, beispielsweise im Stellantrieb des Doppelsitzven­ tils.

Durch die begrenzte Beweglichkeit der Verschlußteile zueinander und die Mög­ lichkeit, jedes Verschlußteil über die ihm zugeordnete Stange, unabhängig vom andern, anzusteuern, ist es auch ohne weiteres möglich, jedes der beiden Ver­ schlußteile in eine Teiloffenstellung zu überführen. Dies ist beispielsweise dann erforderlich, wenn die Verschlußteile und ihre zugeordneten Sitzflächen einer Sitzreinigung unterzogen werden sollen. Eine Sitzreinigung wird derart vollzogen, daß das zur Sitzreinigung anstehende Verschlußteil um einen Teilhub von seiner Sitzfläche entfernt wird, während das andere Verschlußteil auf seiner Sitzfläche verbleibt. Die dem Leckagehohlraum zwischen den beiden Verschlußteilen auf diesem Wege zugeführte Reinigungsflüssigkeit wird über wenigstens einen ver­ schließbaren Verbindungsweg zwischen dem Leckagehohlraum und der Umge­ bung des Doppelsitzventils abgeführt.

Auch in der Schließstellung des Doppelsitzventils ist eine Reinigung des Lecka­ gehohlraums möglich, wenn, wie dies ebenfalls vorgesehen ist, der Leckagehohl­ raum über wenigstens zwei steuerbare Verbindungswege mit der Umgebung des Doppelsitzventils verbunden ist.

Falls die Schließglied-Einheit auch auf der dem Stellantrieb gegenüberliegenden Seite mit einer weiteren Stange versehen ist, die gleichfalls aus dem zugeordne­ ten Ventilgehäuse herausgeführt ist, ergibt sich die Möglichkeit, die bislang flie­ gend gelagerte Schließglied-Einheit nunmehr beidseitig im Ventilgehäuse zu la­ gern und zu führen.

Die vorgenannte zusätzliche Stange kann auch dazu verwendet werden, einen sog. Druckausgleich an der Schließglied-Einheit vorzunehmen. Bekanntlich erge­ ben sich aus dem Produktdruck auf die Verschlußteile, sei es Über- oder Unter­ druck, Kräfte, die unter bestimmten Bedingungen die Verschlußteile von ihrer zu­ geordneten Sitzfläche abheben wollen. Durch Druckausgleichsmaßnahmen, bei­ spielsweise durch einen sog. Ausgleichskolben, lassen sich gleichgroße Gegen­ kräfte aktivieren, die für ein ausgewogenes Kräftegleichgewicht an den jeweiligen Verschlußteilen sorgen. So läßt sich im vorliegenden Falle ein Aufdrücken des Doppelsitzventils aufgrund eines Überdruckes im dem kleineren Verschlußteil benachbarten Ventilgehäuse dadurch verhindern, daß die durch dieses Ventilge­ häuse hindurchgeführte Stange mit einem der Angriffsfläche des Verschlußteils entsprechenden Ausgleichskolben verbunden wird. Dabei ist dieser Ausgleichs­ kolben derart unter dem biegeweichen Anschlußflansch anzuordnen, daß die an letzterem angreifenden Drücke im Ventilgehäuse und daraus resultierenden Kräfte auf dem Ausgleichskolben abgestützt werden.

Die Schließglied-Einheit vereinfacht sich, wenn die beiden Verschlußteile durch in der Schließglied-Einheit angeordnete elastisch federnde Elemente, beispielswei­ se Schrauben- oder Tellerfedern, gegeneinander vorgespannt werden. Dadurch kann die Ventilstange des unabhängig betätigten Verschlußteiles entfallen.

Eine weitere Ausgestaltung der Schließglied-Einheit sieht vor, die Stellantriebe für die einzelnen Verschlußteilbewegungen sowohl für das Öffnen des Doppelsitz­ ventils als auch ggf. für die Teilhubbewegungen im Rahmen der Sitzreinigung innerhalb der Schließglied-Einheit auszubilden. Bei diesen Stellantrieben kann es sich beispielsweise um druckmittelbeaufschlagte Antriebe oder um elektromagne­ tisch betätigte Antriebe handeln.

Die Ausführung der vorgeschlagenen Schließglied-Einheit bleibt nicht auf die vor­ stehend als Sitzteller ausgebildeten Verschlußteile beschränkt. Die beiden Ver­ schlußteile können auch jeweils als vorzugsweise durchmessergleiche Schieber­ kolben ausgeführt werden, die in einer im Ventilgehäuse vorgesehenen zylinder­ förmigen Sitzbohrung dichtend Aufnahme finden. Durch geeignete Auswulstung im jeweiligen Sitzbereich der Sitzbohrung wird dabei die Abdichtung gegenüber dem zugeordneten Schieberkolben, der ebenfalls ohne separate, diskrete Dich­ tung auskommt, da er aus selbstdichtendem Werkstoff ausgeführt ist, verbessert.

Die Verschlußteil-Konfiguration kann auch aus einem Sitzteller und einem Schie­ berkolben bestehen. Diese Ausgestaltung und auch jene mit zwei Schieberkolben schaffen die Voraussetzungen für leckagefreies oder wenigstens leckagearmes Schalten.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden nachfolgen beschrieben. Es zeigen

Fig. 1 einen Mittelschnitt durch eine erste Ausführungsform der vorgeschla­ genen Schließglied-Einheit, wobei sich das unabhängig angetriebene Verschlußteil um einen Teilhub von seiner zugeordneten Sitzfläche entfernt hat und am anderen Verschlußteil, das sich noch in seiner Schließlage befindet, zur Anlage gekommen ist;

Fig. 2 ebenfalls im Mittelschnitt einen Teil der Schließglied-Einheit gemäß Fig. 1 im Bereich der beiden Verschlußteile, wobei letztere in einer Lage, die sie in ihrem Ausbauzustand zueinander einnehmen, darge­ stellt sind;

Fig. 3 gleichfalls im Mittelschnitt die vorgeschlagene Schließglied-Einheit in einer zweiten Ausführungsform, bei der beiderseits der beiden Ver­ schlußteile Ventilstangen vorgesehen sind, die durch das jeweils zuge­ ordnete Ventilgehäuse hindurch- und aus diesem herausgeführt sind und

Fig. 4 einen Mittelschnitt durch die vorgeschlagene Schließglied-Einheit in einer dritten Ausführungsform mit zwei als Schieberkolben ausgebil­ deten Verschlußteilen.

Ein Ventilgehäuse 1 (Fig. 1) besteht aus einem lediglich angedeuteten ersten und einem ebenfalls nur angedeuteten zweiten Ventilgehäuseteil 1a bzw. 1b. Bei­ de Ventilgehäuseteile 1a, 1b sind über eine Verbindungsöffnung 1c miteinander verbunden. Im Bereich der Verbindungsöffnung 1c ist, angrenzend an das erste Ventilgehäuseteil 1a, an diesem eine erste Sitzfläche 1d und, angrenzend an das zweite Ventilgehäuseteil 1b, eine zweite Sitzfläche 1e ausgebildet. Die Sitzflä­ chen 1d und 1e haben konusförmige Gestalt, und sie dienen der Aufnahme kom­ plementär ausgebildeter Ringsitzflächen 2c bzw. 2d an einem ersten Verschluß­ teil 2a bzw. zweiten Verschlußteil 2b einer Schließglied-Einheit 2.

Die beiden Verschlußteile 2a und 2b sind vorzugsweise aus einem Material aus­ geführt, das elastische und abdichtende Eigenschaften besitzt. Hier kommt vor­ zugsweise Polytetrafluorethylen (PTFE) in Frage. Im ersten Verschlußteil 2a ist ein erster Befestigungseinsatz 3 eingebettet, der sich, in radialer Richtung gese­ hen, mit einer ersten Befestigungsplatte 3a bis in den Außenbereich des Ver­ schlußteils 2a erstreckt und der innenseits in einer ersten Befestigungsmuffe 3b endet. Im zweiten Verschlußteil 2b ist ein zweites Befestigungsteil 4, in gleicher Weise bestehend aus einer zweiten Befestigungsplatte 4a und einer zweiten Be­ festigungsmuffe 4b, vorgesehen.

Die beiden Verschlußteile 2a und 2b sind über ein membranförmiges Mittelteil 2e, das aus dem gleichen Material wie die Verschlußteile 2a, 2b besteht, stoffschlüs­ sig miteinander verbunden. In das erste Befestigungsteil 3 des ersten Verschluß­ teils 2a ist eine Hohlstange 5 über einen Gewindezapfen 5a eingeschraubt und mit dem zweiten Befestigungsteil 4 des zweiten Verschlußteiles 2b ist eine in der Hohlstange 5 innenseits geführte Stange 6 über einen Gewindezapfen 6a ver­ bunden. Die Hohlstange 5 und die in ihr geführte Stange 6 sind über das erste Ventilgehäuseteil 1a in die Umgebung des Doppelsitzventils geführt.

Diese Durchführung der Hohlstange 5 im Ventilgehäuse 1a wird von einem Balg 2f überbrückt, der einerseits mit dem ersten Verschlußteil 2a und andererseits mit einem Anschlußflansch 2g verbunden ist. Letzterer besteht unter anderem aus einer Verschlußplatte 2k, die eine im wesentlichen scheibenförmige, in einer Ebe­ ne senkrecht zur Längsachse der Schließglied-Einheit 2 orientierte, radial innen­ seits vom Balg 2f ausgehende Ausprägung besitzt, und sie erstreckt sich so weit radial nach außen, daß sie in Verbindung mit einer korrespondierenden oberen Gehäuseöffnung 1g im ersten Ventilgehäuse 1a den Ausbau der Schließglied- Einheit 2 nach oben erlaubt.

Die scheibenförmige Verschlußplatte 2k ist radial außenseits auf eine den festig­ keitsbedingten Erfordernissen entsprechende Mindestwandstärke in Form eines membranförmigen Dichtelementes 2l reduziert. Letzteres ist in Form eines in Richtung einer komplementären Ringsitzfläche 1h im ersten Ventilgehäuse 1a orientierten Fortsatzes an der Verschlußplatte 2k ausgebildet, und es weist eine mit der Ringsitzfläche 1h zusammenwirkende konische Dichtfläche 2m auf, Letz­ tere wird über einen vorgespannten elastischen Druckring 6, der auf der der koni­ schen Dichtfläche 2m des membranförmigen Dichtelements 2l abgewendeten Seite angeordnet ist, auf die komplementäre Ringsitzfläche 1h gepreßt. Die Ver­ schlußplatte 2k endet außenseits in einem Kragen 2h, der in dem ersten Ventil­ gehäuseteil 1a formschlüssig Aufnahme findet.

Zur Vermeidung eines Biegemomentes, resultierend aus einem Kräftepaar, das beispielsweise durch eine Zugkraft im Balg 2f und durch die entsprechende Re­ aktionskraft im Bereich der Verschlußplatte 2k gebildet wird, ist der gesamte An­ schlußflansch 2g der Schließglied-Einheit 2 im Bereich seiner Verbindung mit dem Balg 2f mit einem in einem nicht dargestellten Gehäuseoberteil verankerten Befestigungsteil 2i versehen. In der dargestellten Ausführungsform ist das Befe­ stigungsteil 2i außenseits mit einem Gewinde, vorzugsweise mit einem Tra­ pezgewinde, ausgestattet, über das eine kraft- und formschlüssige Verbindung mit dem Gehäuseoberteil möglich ist. Dadurch können die vom Balg 2f auf die Verschlußplatte 2k ausgeübten Zugkräfte unmittelbar, ohne die Bildung eines ei­ nen kritischen Dichtungsspalt S zwischen komplementärer Ringsitzfläche 1h und dem membranförmigen Dichtelement 2l beeinflussenden Biegemomentes, in das Gehäuseoberteil eingeleitet und dort aufgenommen werden.

Zur Abführung von Leckagen oder zur Reinigung eines zwischen den Verschluß­ teilen 2a, 2b gebildeten Leckagehohlraums 7, jeweils in der Schließstellung des Doppelsitzventils, dient ein im Ventilgehäuse 1 zwischen den Sitzflächen 1d und 1e ausgebildeter Verbindungsweg 1f. Dieser wird zweckmäßigerweise über einen nicht dargestellten, ansteuerbaren Verschluß, der vorzugsweise bündig mit der inneren Begrenzung des Leckagehohlraums 7 abschließt, verschlossen. Falls der Leckagehohlraum 7 in der Schließstellung des Doppelsitzventils im Durchfluß ge­ reinigt werden soll, ist neben dem Verbindungsweg 1f wenigstens ein weiterer Verbindungsweg zwischen Leckagehohlraum 7 und Umgebung des Doppelsitz­ ventils auszuführen.

Die strichpunktförmig dargestellte Kontur I der beiden Verschlußteile 2a und 2b zeigt letztere in der Offenstellung des Doppelsitzventils.

Fig. 2 zeigt die beiden Verschlußteile 2a und 2b in ihrer weitestgehenden Ent­ fernung voneinander, die im Ausbauzustand der Verschlußteile 2a, 2b möglich ist. Es ist deutlich erkennbar, daß das membranförmige Mittelteil 2e die für die Schaltfunktion des Doppelsitzventils notwendige begrenzte Relativbewegung der beiden Verschlußteile 2a und 2b zueinander durch seine duktile Formgestaltung erlaubt.

Die zweite Ausführungsform der vorgeschlagenen Schließglied-Einheit 2 (Fig. 3) entsteht aus jener gemäß Fig. 1 dadurch, daß beispielsweise die Stange 6 durch den zweiten Befestigungseinsatz 4 mittels eines verlängerten Gewindezapfens 6a* ein Stück hindurchgeschraubt ist und letzterer dadurch mit einer dritten Stange 5* verbunden ist, die über das zweite Ventilgehäuseteil 1b in die Umgebung des Doppelsitzventils geführt ist. Diese Stangendurchführung durch das zweite Ventilgehäuseteil 1b wird in gleicher Weise, wie dies bei der Stangendurchführung im ersten Ventilgehäuseteil 1a der Fall ist, über eine als Balg ausgebildete dritte Membran 2f* überbrückt. Diese ist einerseits mit dem zweiten Verschlußteil 2b und andererseits mit einem Anschlußflansch 2g* ver­ bunden. Bei dieser Lösung ist die Schließglied-Einheit 2 beiderseits im zugeord­ neten Ventilgehäuseteil 1a bzw. 1b gelagert und geführt. Durch Anordnung eines nicht dargestellten Ausgleichkolbens, der mit der Stange 5* verbunden ist und der den Anschlußflansch 2g* stützt, läßt sich ein Druckausgleich mit den an der Schließglied-Einheit 2 infolge von Produktdrücken angreifenden Kräften durchfüh­ ren.

In Fig. 4 ist die vorgeschlagene Schließglied-Einheit 2 in einer aus zwei Schie­ berkolben 2a, 2b bestehenden Verschlußteil-Konfiguration dargestellt. Zur Ver­ besserung der Abdichtung im jeweiligen Sitzbereich sind gehäuseseitig Auswul­ stungen 1d* bzw. 1e* vorgesehen. Ansonsten sind die Verschlußteile 2a, 2b durch ein nicht dargestelltes membranförmiges Mittelteil überbrückt, das die be­ grenzte relative Beweglichkeit der Verschlußteile 2a, 2b zueinander sicherstellt. Die Befestigungseinsätze 3, 4 sind im dargestellten Ausführungsbeispiel derart im selbstdichtenden Material des zugeordneten Verschlußteils 2a bzw. 2b eingebet­ tet, daß sich im jeweiligen Sitzbereich eine Verstärkung des selbstdichtenden Materials in Form einer formschlüssigen Verzahnung mit dem jeweiligen Befesti­ gungsteil 3, 4 ergibt.

Claims (9)

1. Schließglied-Einheit für ein aseptisches Doppelsitzventil,

• - die aus zwei relativ zueinander beweglichen Schließgliedern besteht, von denen das unabhängig angetriebene beim Öffnungsvorgang nach einem bestimmten Teilhub am abhängig angetriebenen zur Anlage kommt und letzteres bei der weiteren Öffnungsbewegung gleichfalls in die Offenstel­ lung überführt, von denen jedes im jeweiligen Sitzbereich ein Verschlußteil aufweist und diese Verschlußteile in der Schließstellung des Doppelsitz­ ventils einen Leckagehohlraum zwischen sich begrenzen, der über wenig­ stens einen steuerbaren Verbindungsweg mit der Umgebung des Doppel­ sitzventils verbunden ist,
• - bei der eine mit dem einen Verschlußteil verbundene und zu einem Stell­ antrieb durch das Ventilgehäuse hindurchgeführte Stange von einer ersten Membran umschlossen ist und diese Membran jeweils endseitig einerseits unmittelbar oder mittelbar mit dem Verschlußteil und andererseits mit dem Ventilgehäuse dichtend verbunden ist,
• - bei der der Bereich zwischen den beiden Verschlußteilen von einer zwei­ ten Membran, mit der die Verschlußteile jeweils verbunden sind, über­ brückt wird,
• - bei der die beiden Verschlußteile und die beiden Membrane eine aus­ wechselbare Schließglied-Einheit bilden und
• - bei der in jedem Verschlußteil jeweils ein Befestigungseinsatz, jeweils zur Einleitung der Stell- und Führungskräfte, form- und/oder kraftschlüssig eingebettet ist,

dadurch gekennzeichnet,

• - daß die Schließglied-Einheit (2) einstückig und einheitlich aus einem Mate­ rial ausgeführt ist, das elastische und abdichtende Eigenschaften besitzt,
• - daß die erste Membran (2f) an ihrem freien Ende in Form eines Anschluß­ flansches (2g) mit einer konischen Dichtfläche (2m) ausgebildet ist, die gegen eine komplementäre Ringsitzfläche (1h) des Gehäuses (1a) anliegt und
• - daß der Anschlußflansch (2g) im Bereich seiner konischen Dichtfläche (2m) auf eine den festigkeitsbedingten Erfordernissen entsprechende Min­ destwandstärke in Form eines membranförmigen Dichtelementes (2l) re­ duziert ist.

2. Schließglied-Einheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß diese aus Polytetrafluorethylen hergestellt ist.

3. Schließglied-Einheit nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlußflansch (2g) im Bereich der Stange (5) ein sich gehäuseseitig mittelbar abstützendes Befestigungsteil (2i) zur weitestgehenden biegemo­ mentfreien Aufnahme der aus der ventilhubbedingten Verformung der ersten Membran (2f) und/oder dem jeweiligen Druck im Gehäuse (1a) resultierenden Kräfte aufweist.

4. Schließglied-Einheit nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das membranförmige Dichtelement (2l) auf seiner der koni­ schen Dichtfläche (2m) abgewendeten Seite wenigstens einen vorgespannten elastischen Druckring (8) aufweist, der die Dichtfläche (2m) auf die komple­ mentäre Ringsitzfläche (1h) preßt.

5. Schließglied-Einheit nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß in der Offenstellung des Doppelsitzventils ein im zweiten Ver­ schlußteil (2b) eingebetteter zweiter Befestigungseinsatz (4) an einem im er­ sten Verschlußteil (2a) eingebetteten ersten Befestigungseinsatz (3) anliegt.

6. Schließglied-Einheit nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Schließglied-Einheit (2) auf der dem Stellantrieb gegen­ überliegenden Seite mit einer dritten Stange (5*) versehen ist, die aus dem zugeordneten zweiten Ventilgehäuse (1b) herausgeführt und die zwischen dem zweiten Verschlußteil (2b) und dem zweiten Ventilgehäuse (1b) mit einer dritten Membran (2f*) überbrückt ist.

7. Schließglied-Einheit nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die dritte Stange (5*) im Bereich ihrer Durchführung durch das zweite Ventilgehäuse (1b) als Ausgleichskolben ausgebildet ist, der zum weit­ gehenden Ausgleichen von Druckkräften, die auf das zweite Verschlußteil (2b) vom im zweiten Ventilgehäuse (1b) anstehenden Fluid ausgeübt werden, ge­ formt ist.

8. Schließglied-Einheit nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Verschlußteile (2a, 2b) durch in der Schließglied-Einheit (2) angeordnete federnde Elemente, vorzugsweise Schrauben- oder Tellerfedern, gegeneinander vorgespannt sind.

9. Schließglied-Einheit nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß innerhalb der Schließglied-Einheit (2) Stellantriebe für die Be­ wegungen der Verschlußteile (2a, 2b) vorgesehen sind.