ПРОБООТБОРНЫЙ КЛАПАН
BLEED VALVE

Изобретение относится к пробоотборному клапану для водной жидкости, имеющему тело клапана, которое расположено в корпусе клапана с возможностью перемещения между закрытым положением и открытым положением пробоотборного клапана и имеет выпускное отверстие, оканчивающееся в поперечном отверстии, выполненном в теле клапана с возможностью поступления через него отбираемой пробы водной жидкости в выпускное отверстие. В открытом положении клапана производится отбор пробы жидкости, например, из направляющей жидкость магистрали или из содержащей жидкость емкости.
Во многих областях требуется отбирать пробы используемых жидкостей и проверять пробы на их состояние. В качестве примеров можно было бы назвать переработку продуктов питания, фармацевтику или такие медицинские области, как диализ, в которых существенно важно, чтобы используемая вода была стерильной. Зачастую исследуемой жидкостью является вода, без ограничения изобретения только этим.
Обычно пробы отбираются через пробоотборный клапан из магистрали или емкости, но при этом известные до сих пор клапаны имеют недостаток в том, что они могут загрязнить отбираемую пробу. Это может произойти из-за застойной зоны в теле клапана, в которой могут собираться микроорганизмы, но при этом главный недостаток известных до сих пор клапанов состоит в том, что их выходной канал при отборе пробы или после отбора пробы не полностью опустошается. На стенке выпускного канала известных до сих пор клапанов остаются капли, которые могут стать причиной загрязнения последующей отбираемой пробы или могут вызвать обратное загрязнение исходной жидкости.
Задача данного изобретения заключается в разработке клапане, в котором эти недостатки в существенной степени отсутствуют.
Согласно изобретению эта задача решена посредством признаков пункта 1 формулы изобретения.
Преимущественные конструктивные формы изобретения отражены в зависимых пунктах формулы изобретения.
Изобретение предусматривает, что выпускное отверстие постепенно, то есть без резкого изменения контура, расширяется от поперечного отверстия к свободному концу тела клапана, причем нижняя кромка выпускного отверстия при нахождении тела клапана в его монтажном положении, проходит с уклоном вниз к свободному концу.
При этом предпочтительно, если выпускное отверстие имеет предпочтительно круговую форму поперечного сечения. Однако, например, овальная форма поперечного сечения также находится в рамках изобретения.
В большинстве случает предпочтительно, если выпускное отверстие простирается до свободного конца в форме воронки или в форме раструба.
В то время как на стенке цилиндрического выпускного отверстия постоянно остаются капли воды, неожиданным образом оказалось, что выполненное согласно изобретению выпускное отверстие при отборе пробы или после отбора пробы опорожняется полностью. Причиной этого является то, что равновесие между адгезией к стенке и когезией воды и ее массой из-за постоянного прироста диаметра становится настолько нестабильным, что выпускное отверстие опорожняется полностью. Этот достигнутый за счет особого строения эффект можно усилить с помощью мер по обработке поверхности, например нанесением нанопокрытия. В выполненном согласно изобретению теле клапана это эффект наблюдается без особой обработки стенки выпускного отверстия, при этом тело клапана состоит, например, из поливинилиденфторида, полиэтилена, полипропилена или нержавеющей стали.
Согласно изобретению нижняя кромка выпускного отверстия должна проходить под углом к горизонтали по направлению к свободному концу вниз для того, чтобы отбираемая проба через выпускное отверстие стекала, например, в стерильный мешок, и остающиеся капли могли отрываться от стенки выпускного отверстия и выходить из него. При этом предпочтительно, что продольная центральная ось выпускного отверстия тела клапана в монтажном положении проходит по существу горизонтально или лучше под углом вниз.
Поскольку в предлагаемом пробоотборном клапане после отбора пробы в выпускном отверстии не остается никаких капель, то зачастую встречающийся до сих пор источник загрязнения отобранной пробы устранен. При этом в рамках изобретения предусмотрено, что предлагаемый пробоотборный клапан перед или после отбора пробы может дополнительно промываться и/или стерилизоваться, что может происходить особо простым образом описанным далее способом, предпочтительно, с помощью адаптера и соединительного элемента. Выходное отверстие также можно прожигать, в том числе и с помощью горелки Бунзена, так как она используется в микробиологии, при этом пламя достигает самой задней области конического выпускного отверстия, чего не происходит в цилиндрических выходных отверстиях.
В другой конструктивной форме изобретения предусмотрено, что, предпочтительно, коническое выходное отверстие в теле клапана проходит до поперечного отверстия, в котором оканчивается выходное отверстие, при этом поперечное отверстие проходит через, предпочтительно, конический концевой отрезок тела клапана, который в закрытом положении клапана плотно прилегает к образующей седло клапана, охватывающей области корпуса клапана. При этом может быть предусмотрено два или более поперечных отверстия, в которые в открытом состоянии пробоотборного клапана поступает подлежащая отбору жидкость и попадает в выходное отверстие. Предпочтительно, два поперечных отверстия в закрытом положении клапана проходят с уклоном вниз к месту соединения с выходным отверстием для того, чтобы в поперечных отверстиях после закрытия клапана не оставалась жидкость. Вместо поперечного отверстия может быть предусмотрено одно или несколько продольных отверстий, которые заканчиваются в конусообразной охватывающей стенке.
Предпочтительно, закрытое положение тела клапана определяется тем, что тело клапана, например с помощью фиксирующего носика, защелкивается с возможностью легкого разъединения в корпусе.
В одной конструктивной форме изобретения тело клапана находится в резьбовом зацеплении с корпусом и перемещается между открытым положением и закрытым положением благодаря тому, что тело клапана вращается посредством, предпочтительно приформованной, вращающей рукоятки в корпусе клапана, за счет чего тело клапана перемещается в корпусе клапана вперед или назад.
В другой конструктивной форме изобретения тело клапана посажено без возможности вращения, но с возможностью продольного перемещения в корпусе клапана, при этом накидная гайка находится в резьбовом соединении с корпусом и при ее вращении увлекает за собой тело клапана в соответствующем продольном направлении. При этом накидная гайка расположена с возможностью вращения относительно тела клапана, однако в продольном направлении она соединена с телом клапана для совместного перемещения.
На корпусе клапана может быть предусмотрена наружная резьба, которая выполнена с возможностью вворачивания в резьбовое отверстие в стенке направляющей жидкость магистрали или в резьбовое отверстие содержащей жидкость емкости, при этом это производится без утечек.
В другой конструктивной форме изобретения корпус клапана интегрирован в направляющую жидкость магистраль или образован массивным участком магистрали, при этом массивный участок магистрали может включать в себя дополнительные функции.
В других конструктивных формах изобретения может быть предусмотрен адаптер, который, предпочтительно, выполнен по существу с возможностью установки в выпускное отверстие с геометрическим замыканием, и который имеет сквозное отверстие, которое выполнено с возможностью соединения с присоединительной линией для проб. Присоединительная линия для проб может вести, например, к емкости для проб, которая принимает отобранную пробу.
В этой связи подчеркивается, что отбор проб может также производится без данного адаптера, для чего отобранная проба из выпускного отверстия тела клапана стекает в расположенную под ним емкость.
Если применяется вышеупомянутый адаптер, то он целесообразным способом закрепляется на теле клапана во вставленном в выпускное отверстие положении посредством соединительного элемента, который, например, можно закрепить с возможностью легкого отсоединения посредством U-образной скобы в проходящем по периметру тела клапана пазе. Этот соединительный элемент может иметь промывочный присоединительный элемент, который находится в соединении с кольцевым зазором, который остается между выпускным отверстием и адаптером.
В такой конструктивной форме изобретения процесс промывки или процесс стерилизации отборного клапана может простым образом производится так, что промывочная или стерилизационная жидкость через сквозное отверстие адаптера подается в выпускное отверстие, через кольцевой зазор между выпускным отверстием и адаптером подается обратно к промывочному присоединительному патрубку соединительного элемента, а оттуда через подсоединенный шланг стекает в емкость. Предпочтительно, промывочная жидкость или дезинфекционная жидкость подается из сильфонной емкости, при сжатии которой создается требуемое для подачи жидкости в тело клапана давление.
Предлагаемый пробоотборный клапан отличается тем, что в, предпочтительно конически, расширяющемся к свободном концу выпускном отверстии после отбора пробы остается намного меньше жидкости, чем это происходит в известных из уровня техники решениях. При наклонном прохождении поперечных или продольных отверстий пробоотборный клапан не имеет застойных зон и зазоров, к тому же при этом клапан не создает сопротивления потоку. Клапан выполнен с возможностью легкой замены и в значительной мере опорожняется по направлению к стороне отбора пробы, так что через короткое время он самостоятельно высыхает. Кроме того, он легко позволяет провести дезинфекцию с помощью промывочной дезинфекционной жидкости и легкую обработку пламенем изнутри. Стерилизационный стакан может дополнительно воспрепятствовать загрязнению или же ускорить высыхание.
Изобретение также относится к системе для отбора пробы с помощью предлагаемого пробоотборного клапана, при этом в теле клапана установлен адаптер и закреплен соединительным элементом. При такой системе шланг соединяется с соединительным штуцером адаптера и ведет к клапану, от которого другой шланг ведет к 2-ходовому клапану, к которому подсоединены два шланга, один из которых ведет к емкости с пробой, а другой - к промывочной емкости.
С такой системой сначала пробоотборный клапан в открытом положении может быть промыт отобранной пробой жидкости, которая 2-ходовым клапаном отводится в промывочную емкость. После этого 2-ходовый клапан переключается так, что отобранная сразу же после этого проба жидкости попадает в емкость для пробы для исследования ее состояния.
Для того чтобы иметь возможность промывать или очищать пробоотборный клапан внешней промывочной жидкостью или дезинфицирующей жидкостью, указанный выше первым клапан также может быть выполнен в виде 2-ходового клапана, от которого другой шланг ведет к емкости с промывочной жидкостью или с дезинфицирующей жидкостью. Эта емкость может быть выполнена в виде сильфона. Путем нажатия на эту емкость промывочная жидкость или дезинфицирующая жидкость может сквозь адаптер транзитом подаваться вовнутрь тела клапана, при этом она через соединенный с патрубком соединительного элемента шланг отводится в промывочную емкость.
В соответствии со следующим предложением изобретения все шланги, соответствующие клапаны и емкости или мешки представляют собой изделия одноразового употребления или одноразовые изделия.
Другие свойства, преимущества или подробности изобретения следуют из нижеследующего описания и приложенных чертежей. При этом показано:
фигура 1 - вертикальное сечение первой конструктивной формы пробоотборного клапана;
фигура 2 - вертикальное сечение второй конструктивной формы пробоотборного клапана;
фигуры 3А и 3Б - пробоотборный клапан согласно фиг. 1 с адаптером и соединительным элементом в вертикальном сечении и в горизонтальном сечении, и
фигура 4 - система согласно фиг. 3 с емкостями и шланговыми магистралями.
В показанной на фигуре 1 конструктивной форме пробоотборного клапана тело 1 клапана находится в резьбовом соединении с корпусом 2 клапана, для чего корпус 2 клапана снабжен наружной резьбой, которая входит в соответствующую внутреннюю резьбу корпуса 2 (при 3) клапана. В закрытом положении клапана конический концевой участок 5 тела 1 клапана крепко прижат к соответствующим образом сформованному седлу 6 клапана корпуса 2 клапана, благодаря чему возникает водонепроницаемый затвор. Радиально внутренний выступ 7 корпуса 2 клапана совместно со вставленным в наружный паз 8 тела 1 клапана, выступающим кольцом 9 образует стопор от выворачивания тела 1 клапана. Вращается тело 1 клапана посредством приформованной поворотной рукоятки 10.
Тело 1 клапана в области конического концевого участка 5 содержит сквозное поперечное отверстие 11, в котором заканчивается коническое выпускное отверстие 12, которое расширяется по направлению к свободному концу 13 тела 1 клапана. Предпочтительно, поперечное отверстие 11 состоит из двух проходящих под углом друг к другу просверленных участков, которые в закрытом положении клапана проходят с уклоном вниз к выпускному отверстию 12 (хотя на фигуре 1 этого не видно).
Посредством кольцевого уплотнения 14 тело 1 клапана уплотнено по отношению к цилиндрическому участку 15 стенки корпуса 2, при этом кольцевое уплотнение 14 размещено непосредственно за поперечным отверстием 11, так что в открытом положении клапана здесь практически не возникает застойной зоны. Благодаря этому отобранная, например, из направляющей жидкость магистрали проба жидкости попадает только до зоны боковых отверстий поперечного отверстия 11, если клапан открыт.
Помимо этого, корпус 2 имеет наружное кольцевое уплотнение 16 для герметичной установки в отверстие в стенке магистрали или емкости. Тело 1 клапана для подключения показанного на фигурах 3 и 4 соединительного элемента имеет вентильный ниппель 18, который отделен от поворотной рукоятки 10 круговым пазом 19.
В показанной на фигуре 2 конструктивной форме тело 20 клапана расположено в корпусе 21 клапана без возможности поворота, но с возможностью смещения относительно него в продольном направлении. Для этого винт 22 проходит сквозь сквозное отверстие корпуса 21 и своим телом 23 входит в проходящий в направлении продольной оси тела 20 клапана паз 24. За счет данного вхождения диапазон перемещения тела 20 клапана в корпусе 21 ограничен.
Накидная гайка 26 посажена на тело 20 клапана с возможностью вращения и находится (при 25) в резьбовом соединении с наружной резьбой корпуса 21. Накидная гайка 26 посредством кольца 27 и поводка 28 тела 20 клапана соединена для совместного аксиального перемещения с телом 20 клапана.
Посредством вращения накидной гайки 26 тело 20 клапана перемещается между открытым положением клапана и его закрытым положением вперед и назад.
В показанной на фигурах 3А, 3Б и 4 системе в выпускное отверстие 12 вставлен адаптер 29, при этом между стенкой выпускного отверстия 12 и адаптером 29 остается небольшой кольцевой зазор 30. При отборе пробы со вставленным адаптером 29 этот зазор 30 закрыт кольцевым уплотнением 31, вставленным в проходящий по периметру паз адаптера 29.
Сквозь адаптер 29 проходит цилиндрическое сквозное отверстие 32, которое оканчивается в присоединительном штуцере 33 адаптера 29.
Адаптер 29 в своем монтажном положении удерживается соединительным элементом 17, который цилиндрическим вырезом 34 охватывает вентильный ниппель 18. Кольцевое уплотнение 35 обеспечивает водонепроницаемое соединение. Соединительный элемент 17 посредством U-образной скобы 36 закреплен в пазу 19, при этом скоба 36 проходит сквозь соответствующие сквозные отверстия соединительного элемента 17.
На соединительном элементе 17 сформирован патрубок 37, который находится в соединении с кольцевым зазором 30.
Как показано на фигуре 4, на патрубки 33 и 37 могут быть установлены шланги 38 и 39. Сквозь шланг 38 промывочная жидкость или дезинфицирующая жидкость из сильфонной емкости 40 может быть подана в пробоотборный клапан, при этом необходимое давление создается посредством сжатия сильфонной емкости 40. В магистраль 38 включен клапан 41 промывочной и пробоотборной магистрали, который в случае отбора пробы направляет отобранную пробу жидкости через другой клапан 42 в емкость 43 для пробы.
В случае промывки или дезинфекции наружное кольцевое уплотнение 31 адаптера удаляется, так что поданная сквозь отверстие 32 адаптера 29 в подсоединенное выпускное отверстие 12 и поперечное(-ые) отверстие(-ия) 11 жидкость стекает через кольцевой зазор 30 и промывочный патрубок 37, соединенный с ним шланг 39 и через клапан 43 промывочной магистрали в промывочную емкость/дезинфекционную емкость 44.
Необходимо подчеркнуть, что изобретение не ограничено описанными и изображенными конструктивными формами. Напротив, все опубликованные признаки могут по отдельности комбинироваться друг с другом любым способом.