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Patent Searching and Data


Title:
STEAM TRAP AND METHOD FOR DRAINING CONDENSATE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2012/168221
Kind Code:
A2
Abstract:
The invention relates to a steam trap having an outlet for draining condensate out of a valve chamber and a closure element, which is seated on a valve seat when closed, for opening and closing the outlet. In order to devise a condensate valve that can be operated largely without maintenance, according to the invention the closure element has a section that projects into the outlet in both the opened and the closed state of the closure element and an annular space between the section and the outlet has a coincident cross-sectional area both in the opened and the closed state of the closure element.

Inventors:
AUER, Dirk (Am Kapellengraben 96, Meerbusch, 40670, DE)
EMMERICH, Rüdiger (An der Maar 34, Jüchen, 41363, DE)
Application Number:
EP2012/060570
Publication Date:
December 13, 2012
Filing Date:
June 05, 2012
Export Citation:
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Assignee:
ELOPAK SYSTEMS AG (Cherstrasse 4, Glattbrugg, CH-8152, CH)
AUER, Dirk (Am Kapellengraben 96, Meerbusch, 40670, DE)
EMMERICH, Rüdiger (An der Maar 34, Jüchen, 41363, DE)
International Classes:
F16T1/02
Foreign References:
DE2822351B11979-11-15
Attorney, Agent or Firm:
KOHLMANN, Kai (Donatusstraße 1, Aachen, 52078, DE)
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Claims:
Patentansprüche

1. Kondensatabieiter mit einem Auslass zum Ableiten von

Kondensat aus einem Ventilraum, einem in dem Ventilraum angeordneten Ventilsitz und einem im geschlossenen

Zustand auf dem Ventilsitz aufsitzenden Verschlusselement zum Öffnen und Schließen des Auslasses, wobei der

Kondensatabieiter einen Antrieb für das Verschlusselement aufweist, um das Verschlusselement in den geschlossenen

Zustand und einen geöffneten Zustand zu bringen, dadurch gekennzeichnet, dass das Verschlusselement (7) einen sowohl im geöffneten als auch geschlossen Zustand des Verschlusselementes (7) in den Auslass (2) ragenden

Abschnitt (12) aufweist und ein Ringraum (13) zwischen dem Abschnitt (12) und dem Auslass (2) sowohl im

geöffneten als auch geschlossen Zustand des

Verschlusselementes eine übereinstimmende

Querschnittsfläche aufweist.

Kondensatabieiter nach Anspruch 1, dadurch

gekennzeichnet, dass der hohlzylindrisch ausgebildete Auslass (2) den zylindrisch ausgebildeten Abschnitt (12^ des Verschlusselementes konzentrisch umgibt.

Kondensatabieiter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch

gekennzeichnet, dass die Fläche des Ventilsitzes (5) kegelförmig ausgebildet ist. 4. Kondensatabieiter nach einem der Ansprüche 1 bis 3,

dadurch gekennzeichnet, dass der Kondensatabieiter einen Temperatursensor (16) zur Erfassung der Temperatur in dem Ventilraum (3) aufweist. Kondensatabieiter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine Hülse (15) eine Wand des

Ventilraums (3) durchsetzt, die Hülse (15) an der in den Ventilraum (3) ragenden Stirnseite geschlossen ausgeführt ist und die Hülse (15) den Temperatursensor (16)

aufnimmt .

Kondensatabieiter nach Anspruch 5, dadurch

gekennzeichnet, dass die Hülse (15) aus einem gut

wärmeleitendem Material mit einer Wandstärke von weniger als 0,5 mm besteht.

Kondensatabieiter nach einem der Ansprüche 1 bis 6,

dadurch gekennzeichnet, dass der Kondensatabieiter mindestens einen Positionssensor (29a, 29b) zur Erfassung der Position des Antriebs (28) des Verschlusselements (7) aufweist .

Kondensatabieiter nach Anspruch 7, dadurch

gekennzeichnet, dass der mindestens eine Positionssensor (29a, 29b) derart eingerichtet ist, dass zumindest die Position des Antriebs (28) des Verschlusselementes (7) in dem geschlossenen und geöffneten Zustand des

Verschlusselementes (7) erfassbar ist.

Kondensatabieiter nach einem der Ansprüche 4 bis 8,

dadurch gekennzeichnet, dass der Temperatursensor (16) mit einer Steuerung (30) verbunden ist, die derart eingerichtet ist, dass der Antrieb (28) das

Verschlusselement (7) in den geöffneten Zustand bringt, wenn die erfasste Temperatur einen unteren

Temperaturgrenzwert erreicht und der Antrieb (28) das Verschlusselement (7) in den geschlossenen Zustand bringt, wenn die erfasste Temperatur einen oberen

Temperaturgrenzwert erreicht.

Kondensatabieiter nach Anspruch 9, dadurch

gekennzeichnet, dass der mindestens eine Positionssensor (29a, 29b) ebenfalls mit der Steuerung (30) verbunden ist, die derart eingerichtet ist, dass sie abhängig von der erfassten Position des Antriebs (28) erkennt, ob der Antrieb (28) das Verschlusselement (7) nach Erreichen des unteren Temperaturgrenzwerts bewegt und/oder in den geöffneten Zustand gebracht hat und ob der Antrieb (28) das Verschlusselement (7) nach Erreichen des oberen

Temperaturgrenzwerts bewegt und/oder in den geschlossenen Zustand gebracht hat.

Kondensatabieiter nach Anspruch 10, dadurch

gekennzeichnet, dass die Steuerung ein Fehlersignal erzeugt, wenn sich der Antrieb (28) des

Verschlusselementes (7) nach Erreichen eines der

Temperaturgrenzwerte nicht bewegt und/oder der Antrieb (28) das Verschlusselement (7) nach Erreichen eines der Temperaturgrenzwerte nicht in den geöffneten bzw.

geschlossenen Zustand gebracht hat.

Verfahren zum Ableiten von Kondensat durch einen Auslass eines Ventilraumes mit einem in einem geschlossenen

Zustand auf einem Ventilsitz aufsitzenden

Verschlusselement zum Öffnen und Schließen des Auslasses, dadurch gekennzeichnet, dass das Verschlusselement zum Ableiten des Kondensats derart von dem geschossenen

Zustand in einen geöffneten Zustand gebracht wird, dass ein Abschnitt (12) des Verschlusselementes sowohl im geöffneten als auch geschlossen Zustand des

Verschlusselementes von dem Auslass (2) unter Ausbildung eines Ringraumes (13) mit einer übereinstimmenden

Querschnittsfläche umgeben wird.

Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur in dem Ventilraum (3) erfasst wird, ein Antrieb (28) des Verschlusselementes (7) aktiviert wird, um das Verschlusselementes (7) in den geöffneten Zustand zu bringen, wenn die erfasste Temperatur einen unteren Temperaturgrenzwert erreicht und der Antrieb des

Verschlusselementes (7) aktiviert wird, um das

Verschlusselementes (7) in den geschlossenen Zustand zu bringen, wenn die erfasste Temperatur einen oberen

Temperaturgrenzwert erreicht.

Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Position des Verschlusselementes (7) erfasst wird und abhängig von der erfassten Position des

Verschlusselementes (7) erkannt wird, ob das

Verschlusselement (7) nach Erreichen des unteren

Temperaturgrenzwerts von dem aktivierten Antrieb (28) bewegt und/oder in den geöffneten Zustand gebracht wurde und ob das Verschlusselement (7) nach Erreichen des oberen Temperaturgrenzwerts von dem aktivierten Antrieb (28) bewegt und/oder in den geschlossenen Zustand

gebracht wurde .

15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass ein Fehlersignal erzeugt wird, wenn sich der Antrieb (28; des Verschlusselementes (7) nach Erreichen eines der Temperaturgrenzwerte nicht bewegt und/oder der Antrieb (28) das Verschlusselement (7) nach Erreichen eines der Temperaturgrenzwerte nicht in den geöffneten bzw.

geschlossenen Zustand gebracht hat.

Verwendung eines Kondensatabieiters nach einem der

Ansprüche 1 bis 11 zum Ableiten von Kondensat aus Dampf führenden Leitungen einer Abfüllanlage für Lebensmittel

Description:
Kondensatabieiter und Verfahren zum Ableiten von Kondensat

Die Erfindung betrifft einen Kondensatabieiter mit einem Auslass zum Ableiten von Kondensat aus einem Ventilraum, einem in dem Ventilraum angeordneten Ventilsitz und einem im geschlossenen Zustand auf dem Ventilsitz aufsitzenden

Verschlusselement zum Öffnen und Schließen des Auslasses, wobei der Kondensatabieiter einen Antrieb für das

Verschlusselement aufweist, um das Verschlusselement in den geschlossenen Zustand und einen geöffneten Zustand zu

bringen. Außerdem betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Ableiten von Kondensat und die Verwendung eines

Kondensatabieiters in einer Abfüllmaschine für Lebensmittel. In Abfüllanlagen für Lebensmittel, insbesondere flüssige Lebensmittel, wird Dampf für die Sterilisation von

Anlagenteilen und zur aseptischen Absicherung des

Abfüllprozesses eingesetzt. Zur Gewährleistung der

Prozesssicherheit müssen eine möglichst exakte

Temperaturführung des Dampfes und damit ein konstanter

Dampfdruck sichergestellt sein. Auf Grund von

Temperaturunterschieden zwischen den Dampf führenden

Leitungen der Füllmaschine und der Umgebungstemperatur kommt es in Folge der Energieabgabe in den Leitungen zwangsläufig zu einer Kondensation des Dampfes. Das gut wärmeleitende

Kondensat kühlt recht schnell ab und verhindert, dass die von dem Kondensat benetzten Teile der Füllmaschine, insbesondere Leitungen und Prozessorgane, nicht weiter auf der

erforderlichen Temperatur gehalten werden können, die für einen prozesssicheren Betrieb bzw. eine Sterilisation

erforderlich ist. Aus diesem Grund ist es erforderlich, das Kondensat aus den Dampf führenden Leitungen abzuleiten. Um einen unkontrollierten Temperatur- und Druckabfall in den Dampf führenden Leitungen beim Ablassen des Kondensats zu begrenzen, kommen so genannte Kondensatabieiter zum Einsatz. Thermodynamische Kondensatabieiter sind kostengünstig, relativ einfach aufgebaut und kompakt. Ein thermodynamischer Kondensatablaufleiter der Firma TLV Co., Ltd., Kakogawa, Japan weist zur Kondensatabführung einen in Strömungsrichtung nach unten geneigten Kanal mit einem rohrförmigen Siebeinsatz auf. Der Siebeinsatz dient der Filterung von Verunreinigungen aus dem einströmenden Dampf oder Kondensat. Getrennt durch den Siebeinsatz steigt der Dampf oder das Kondensat durch eine mit dem geneigten Kanal kommunizierende, senkrecht verlaufende Steigleitung in Richtung eines Ventilsitzes für eine Ventilplatte. Unterhalb der Ventilplatte ist

konzentrisch um die Steigleitung ein Bimetallring auf einem konischen Sitz angeordnet. Im kalten Zustand, beim Anfahren des Kondensatabieiters, hebt der Bimetallring den

Ventilteller vom Ventilsitz ab. Die Erwärmung durch

anschließend einströmenden Dampf bewirkt eine Dehnung des Bimetallrings, der entlang des konischen Sitzes nach unten fällt und den Ventilteller freigibt. Infolge des verengten Durchlassquerschnittes fällt der Druck ab und der

Ventilteller wird auf den Ventilsitz gezogen, wodurch der Kondensatabieiter schließt. Ein Dampfpolster, das sich während des Schließens oberhalb des Ventiltellers gebildet hat, hält den Kondensatabieiter geschlossen. Sobald Kondensat in den Kondensatabieiter einströmt, gibt das Dampfpolster Wärme ab und bricht zusammen. Der Vordruck des Kondensats hebt den Ventilteller an und Kondensat wird abgeleitet. Durch eintretenden Dampf wird der Kondensatabieiter wieder

geschlossen, so dass sich der Prozess wiederholt.

Ein Nachteil der bekannten thermodynamischen

Kondensatabieiter besteht darin, dass der Siebeinsatz

regelmäßig gereinigt werden muss. Insoweit ist eine regelmäßige Überwachung und Wartung der thermodynamischen Kondensatabieiter erforderlich. Da in Abfüllmaschinen für Lebensmittel regelmäßig zahlreiche Kondensatabieiter

erforderlich sind, ist deren Betrieb auf Grund der

notwendigen Überwachung und Wartung sehr aufwendig.

Die DE 28 22 351 Bl offenbart einen Kondensatabieiter mit einem plattenartig ausgebildeten Bimetallkörper in Ringform. Der Kondensatabieiter weist zur Kondensatabführung ebenfalls einen in Strömungsrichtung nach unten geneigten Kanal mit einem rohrförmigen Siebeinsatz auf. Der Siebeinsatz dient der Filterung von Verunreinigungen aus dem einströmenden Dampf oder Kondensat. Getrennt durch den Siebeinsatz steigt der Dampf oder das Kondensat durch eine mit dem geneigten Kanal kommunizierende, nach oben verlaufende Steigleitung in

Richtung eines Ventilraumes mit einem horizontal verlaufenden Auslasskanal. In dem Auslasskanal sind der Ventilkörper und der Ventilsitz angeordnet. Der Ventilkörper ist an dem freien Ende des Bimetallkörpers befestigt. Auch bei diesem

Kondensatabieiter muss der Siebeinsatz regelmäßig gereinigt werden .

Ein gattungsgemäßer Kondensatabieiter ist in Figur 1

dargestellt. Der Kondensatabieiter weist einen waagerecht verlaufenden Zufluss (1) für Dampf und Kondensat auf. Das Kondensat wird über einen nach unten gerichteten,

rohrförmigen Auslass (2) aus einem Ventilraum abgeleitet. Vor dem Auslass (2) ist ein pneumatisch betätigter Dichtkegel (4) angeordnet, der im geschlossenen Zustand auf einem konischen Ventilsitz (5) aufsitzt. Beim Anheben des Dichtkegels (4) in den geöffneten Zustand ergibt sich ein relativ großer

Durchlassquerschnitt zwischen dem Dichtkegel (4) und dem Ventilsitz (5) , wodurch beim Öffnen des Ventils der

Dampfdruck schnell abfällt. Um den Dampfdruckabfall zu verlangsamen, ist in den rohrförmigen Auslass (2) eine

Drosselscheibe (6) eingesetzt, die den Durchlassquerschnitt auf etwa 2 mm - 3 mm reduziert. Durch die Drosselscheibe wird zwar den Dampfdruckabfall (6) begrenzt, jedoch der einwandfreie Abfluss des Kondensats behindert. Des Weiteren sind Verschmutzungen des Durchlasses der Drosselscheibe (6) im Betrieb nicht vermeidbar, so dass eine regelmäßige

Reinigung bzw. ein Austausch der Drosselscheibe erforderlich ist .

Ausgehend von dem in Figur 1 dargelegten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, ein

Kondensatventil vorzuschlagen, das weitgehend wartungsfrei betreibbar ist.

Diese Aufgabe wird bei einem Kondensatabieiter der eingangs erwähnten Art dadurch gelöst, dass das Verschlusselement einen sowohl im geöffneten als auch geschlossen Zustand des Verschlusselementes in den Auslass ragenden Abschnitt

aufweist und ein Ringraum zwischen dem Abschnitt und dem Auslass sowohl im geöffneten als auch geschlossen Zustand des Verschlusselementes eine übereinstimmende Querschnittsfläche aufweist .

Das mit einem Ventilsitz des Kondensatabieiters

zusammenwirkende Dichtteil des Verschlusselementes befindet sich permanent in dem Ventilraum in Strömungsrichtung vor dem Auslass, während der weitere, vorzugsweise zylindrische

Abschnitt im geschlossenen Zustand vollständig und im

geöffneten Zustand teilweise in den in Einbaulage des

Kondensatabieiters nach unten gerichteten Auslass ragt.

Der Querschnitt des in den Auslass ragenden Abschnitts ist nur geringfügig kleiner als der Querschnitt des Auslasses, so dass der Druckabfall des Dampfes in den Dampf führenden

Leitungen und ggf. im Ventilraum beim Ablassen des Kondensats begrenzt wird. Insbesondere ist die Querschnittsfläche des Ringraumes kleiner als die Querschnittsfläche des in den Auslass ragenden Abschnitts.

Der in den Auslass ragende Abschnitt gewährleistet zudem einen Ringraum zwischen dem Abschnitt und dem Auslass, der eine während des Ableitens des Kondensats ständig gleich große Querschnittsfläche aufweist. Hierdurch wird der

Dampfdruck in den Dampf führenden Leitungen und ggf. im

Ventilraum nahezu konstant gehalten. Die Größe der

Querschnittsfläche des Ringraums stimmt im geöffneten und geschlossenen Zustand sowie allen Zwischenstellungen des Verschlusselementes überein.

Anhaftungen von Verunreinigungen in dem Auslass werden durch den permanent in den Auslass ragenden und in dem Auslass hin- und her beweglichen Abschnitt automatisch gelöst. Diese

Selbstreinigung des Auslasses bewirkt, dass die Größe der Querschnittsfläche des Ringraumes sich durch Verunreinigungen nicht verändert. Der Kondensatabieiter kann daher praktisch wartungsfrei über lange Zeiträume betrieben werden.

Eine nicht nur in der Größe, sondern auch der Form,

übereinstimmende Querschnittsfläche des Ringraumes sowohl im geöffneten als auch geschlossenen Zustand wird vorzugsweise dadurch erreicht, dass der zylindrisch ausgebildete Auslass den zylindrisch ausgebildeten Abschnitt des

Verschlusselementes konzentrisch umgibt, wobei vorzugsweise sowohl der Auslass als auch das Verschlusselement einen kreiszylindrischen Querschnitt aufweisen. Der Ringraum weist dann sowohl im geöffneten als auch geschlossenen Zustand sowie allen Zwischenstellungen einen kreisringförmigen

Querschnitt mit übereinstimmendem Innen- und Außendurchmesser auf. Die zylindrische Ausbildung des Abschnitts des

Verschlusselementes ist außerdem konstruktiv vorteilhaft und sichert zugleich einen strömungstechnisch vorteilhaften

Ablauf des Kondensats. In dem die Fläche des Ventilsitzes kegelförmig ausgebildet ist, ist bei gleicher Baubreite des Kondensatabieiters die Abdichtungsfläche größer als bei einem horizontal

ausgebildeten Ventilsitz. Der kegelförmig ausgebildete

Ventilsitz unterstützt darüber hinaus den Abtransport von Verunreinigungen in Richtung des unterhalb des Ventilsitzes angeordneten Auslasses. Das im geschlossenen Zustand auf der Fläche des kegelförmig ausgebildeten Ventilsitzes aufsitzende Verschlusselement löst Verunreinigungen, die durch das über den Ventilsitz und den Ringraum ausströmende Kondensat durch den Auslass abgefördert werden.

Um etwaige Störungen in dem Kondensatabieiter automatisch zu erkennen, weist der Kondensatabieiter in einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung einen Temperatursensor zur

Messung der Temperatur in dem Ventilraum auf. Insbesondere wenn eine Füllmaschine für Lebensmittel zahlreiche

Kondensatabieiter aufweist, lässt sich hierdurch die

langwierige Suche eines fehlerhaften Kondensatabieiters der

Anlage abkürzen. Des Weiteren lässt sich der Temperatursensor zur temperaturgeführten Betätigung des Verschlusselementes nutzen, wenn der Temperatursensor mit einer Steuerung

verbunden ist, die derart eingerichtet ist, dass der Antrieb das Verschlusselement in den geöffneten Zustand bringt, wenn die erfasste Temperatur einen unteren Temperaturgrenzwert erreicht und der Antrieb das Verschlusselement in den

geschlossenen Zustand bringt, wenn die erfasste Temperatur einen oberen Temperaturgrenzwert erreicht. Sobald das

Kondensat über das geöffnete Verschlusselement abgeflossen ist, steigt die Dampftemperatur wieder an und das

Verschlusselement schließt bei Erreichen des oberen

Temperaturgrenzwertes wieder. Die Betätigung des Verschlusselementes erfolgt insbesondere mittels eines pneumatischen Antriebs. Der pneumatische Antrieb ist über einen Stößel mit dem Verschlusselement verbunden. Der Ventilraum ist gegenüber dem pneumatischen Antrieb vorzugsweise durch eine Membran abgeschlossenen. In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist der Kondensatabieiter mindestens einen Positionssensor zur

Erfassung der Position des Antriebs des Verschlusselements auf. Hierdurch lässt sich die Position des mit dem Antrieb starr verbundenen Verschlusselementes erfassen und abhängig von der erfassten Position des Verschlusselementes erkennen, ob das Verschlusselement nach Erreichen des unteren

Temperaturgrenzwerts von dem aktivierten Antrieb tatsächlich bewegt und/oder in den geöffneten Zustand gebracht wurde und ob das Verschlusselement nach Erreichen des oberen

Temperaturgrenzwerts von dem aktivierten Antrieb tatsächlich bewegt und/oder in den geschlossenen Zustand gebracht wurde.

Die Steuerung erzeugt ein Fehlersignal, wenn sich der Antrieb des Verschlusselementes nach Erreichen eines der

Temperaturgrenzwerte nicht bewegt und/oder der Antrieb das Verschlusselement nach Erreichen eines der

Temperaturgrenzwerte nicht in den geöffneten bzw.

geschlossenen Zustand gebracht hat. Dieses Fehlersignal kann eine das Kondensatventil identifizierende Kennung aufweisen, um die Fehlererkennung in einer Anlage mit mehreren

Kondensatventilen zu vereinfachen.

Nachfolgend wird der erfindungsgemäße Kondensatabieiter sowie das erfindungsgemäße Verfahren zum Ableiten von Kondensat anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigen

Figur 2 a einen erfindungsgemäßen Kondensatabieiter im geöffneten Zustand, Figur 2 b den Kondensatabieiter nach Figur 2 a im

geschlossenen Zustand, Figur 3 a eine Darstellung des Kondensatabieiters

Figur 2 mit Antrieb und Steuerung im

geöffneten Zustand,

Figur 3 b eine Darstellung des Kondensatabieiters

Figur 2 mit Antrieb und Steuerung im

geschlossenen Zustand , Figur 4 a die Verwendung eines Kondensatabieiters nach

Figuren 2, 3 an einem Produktknoten einer Abfüllanlage für Lebensmittel sowie

Figur 4 b einen Teilschnitt durch den Produktknoten nach

Figur 4 a.

Der erfindungsgemäße Kondensatabieiter weist einen in einer bevorzugten Einbaulage des Kondensatabieiters waagerecht verlaufenden Zufluss (1) für Dampf und Kondensat auf. Der Zufluss (1) mündet in einem Ventilraum (3) mit einem in der bevorzugten Einbaulage an der Unterseite angeordnetem Auslass (2) für das Kondensat. Der rohrförmige Auslass (2) weist einen kreiszylindrischen Innenquerschnitt auf und ist durch ein vorzugsweise pneumatisch betätigbares Verschlusselement (7) verschließbar. Das Verschlusselement (7) ist über einen Stößel (8) mit einem in den Figuren 2a, 2b nicht

dargestellten pneumatischen Antrieb verbunden, der eine

Bewegung des Stößels (8) und des Verschlusselementes (7) in Richtung der Längsachse (9) des Auslasses (2) bewirkt.

Figur 2 a zeigt das Verschlusselement (7) im geöffneten und Figur 2 b im geschlossenen Zustand. Das Verschlusselement ( 7 ) weist an seiner Unterseite einen kegelstumpfförmigen

Abschnitt (10) auf, dessen Mantelfläche in geschlossenen Zustand auf einem kegelförmig ausgebildeten Ventilsitz (5) aufsitzt. Der Ventilsitz (5) ist in den Boden (11) des Ventilraums (3) eingearbeitet. An die nach unten weisende Deckfläche des kegelstumpfförmigen Abschnitts (10) schließt sich ein kreiszylindrischer Abschnitt (12) des

Verschlusselementes (7) an. Der kreiszylindrische Abschnitt (12) kann einstückig mit dem kegelstumpfförmigen Abschnitt (10) des Verschlusselementes (7) ausgebildet sein. Denkbar ist jedoch auch ein lösbar an dem kegelstumpfförmigen

Abschnitt (10) angeordneter kreiszylindrischer Abschnitt (12) .

Der Durchmesser des kreiszylindrischen Abschnitts (12) ist nur geringfügig kleiner als der Innendurchmesser des

Auslasses (2) . Wie insbesondere aus Figur 2 a ersichtlich, ragt der kreiszylindrische Abschnitt (12) auch im geöffneten Zustand des Verschlusselementes (7) noch in den Auslass (2) hinein. Hierdurch wird gewährleistet, dass die

Querschnittsfläche des zwischen dem kreiszylindrischen

Abschnitt (12) und dem Auslass (2) gebildeten Ringraums (13) sowohl im geöffneten als auch geschlossenen Zustand (vgl. Fig. 2 a, 2 b) sowie allen Zwischenstellungen zwischen dem geöffneten und geschlossenen Zustand in der Größe und Form übereinstimmt. Die Querschnittsfläche weist stets die Form eines Kreisrings auf, dessen Innenkreis dem Durchmesser des Abschnitts (12) und dessen Aussenkreis dem Innendurchmesser des Auslasses (2) entspricht. Die kreisringförmige

Querschnittsfläche ist während des Kondensatabflusses

unabhängig von der Stellung des Verschlusselementes konstant, so dass sich der Dampfdruck praktisch nicht ändert. Eine Seitenwand (14) des Ventilraums (3) durchsetzt eine Hülse (15) zur Aufnahme eines Temperatursensors (16) . Die Hülse (15) ist an der in den Ventilraum (3) ragenden

Stirnseite geschlossen ausgeführt, so dass der

Temperatursensor (16) den Einflüssen des Dampfs und

Kondensats nicht unmittelbar ausgesetzt ist. In diese Hülse (15) ist der Temperatursensor (16) bis zur Stirnseite der Hülse eingeführt. Die Hülse (15) besteht aus einem gut wärmeleitendem Material, wie beispielsweise einem

dünnwandigen Metall. Die Wandstärke beträgt weniger als 0,5 mm, vorzugsweise maximal 0,3 mm, so dass eine relativ geringe Wärmeträgheit vorliegt. Der in den Ventilraum (30) ragende Teil der Hülse (15) befindet sich vorzugsweise unmittelbar benachbart zu dem Auslass (2), so dass der Temperatursensor die dort herrschenden Temperaturen des Dampfes bzw.

Kondensats erfasst. Ein wesentlicher Vorteil der Hülse (15) besteht darin, dass im Fall eines Defekts ein Austausch des Temperatursensors (16) ohne Unterbrechung des Betriebs der Anlage, in die der Kondensatabieiter eingebaut ist, möglich ist .

Der Temperatursensor (16), beispielsweise ein resistiver Sensor, ein Thermoelement oder ein Pyrometer, ist mit einer lediglich in den Figuren 3a, 3b dargestellten Steuerung (30) zum Verarbeiten der von dem Temperatursensor (16) erfassten Temperaturen verbunden.

Das Öffnen und Schließen des Verschlusselementes (7) wird durch den in den Figuren 3a, 3b dargestellten, oberhalb des Deckels (20) des Kondensatabieiters angeordneten

pneumatischen Antrieb (28) bewirkt. Um den Ventilraum (3) in Richtung des Antriebs (28) an der Oberseite dicht

abzuschließen, ist zwischen dem Verschlusselement (7) und dem Stößel (8) eine Membran (19) angeordnet, an deren äußerem Rand ein umlaufender Wulst (17) angeordnet ist, der in eine in die Innenwand des Ventilraums (3) eingelassene, umlaufende Nut (18) eingreift.

Der in Figuren 3a, 3b dargestellte pneumatische Antrieb (28) ist als beidseitig mit Druckluft beaufschlagbarer

Pneumatikzylinder ausgeführt. Eine obere Kammer (28a) wird mit Druckluft beaufschlagt, um das Verschlusselement (7) in den geschlossenen Zustand (Figur 3 b) zu bringen und eine untere Kammer (28b) wird mit Druckluft beaufschlagt, um das Verschlusselement (7) in den geöffneten Zustand (Figur 3 a) zu bringen. Das Verschlusselement (7) ist über den als

Kolbenstange ausgeführten Stößel (8) mit dem Kolben (28 c) des Antriebs (28) verbunden. Die durch den Kolben (28 c) hindurchgehende Kolbenstange ragt mit ihrem freien

stirnseitigen Ende (28 d) sowohl in dem geöffneten als auch dem geschlossenen Zustand des Verschlusselementes (7) über die obere Kammer (28 a) hinaus.

Als alternative Antriebe für das Verschlusselement (7) kommen insbesondere pneumatische Drehantriebe, elektromotorische Dreh- und Linearantriebe, sowie Servo geregelte Antriebe in Betracht. In einer Ausgestaltung der Erfindung kann der Antrieb (28) mit einer federunterstützten Rückstellung ausgestattet werden, um das Verschlusselement (7) im Falle eines Energieabfalls automatisch in den geschlossenen oder geöffneten Zustand zu bringen. Zwei Positionssensoren (29a, 29b) erfassen, ob sich das

Verschlusselement (7) in dem geschlossenen oder geöffneten Zustand befindet. Die Positionssensoren (29a, 29b) sind entlang des Bewegungswegs der Kolbenstange angeordnet und erfassen die Position des freien stirnseitigen Endes (28 d) des nach außen geführten Abschnitts der Kolbenstange.

Befindet sich das freie stirnseitige Ende (28d) im

Erfassungsbereich des oberen Positionssensors (29 a) ist das Verschlusselement (7) geöffnet (Figur 3a) . Befindet sich das freie stirnseitige Ende (28d) im Erfassungsbereich des unteren Positionssensors (29 b) ist das Verschlusselement (7) geschlossen (Figur 3b). Als Positionssensoren (29a, 29b) kommen insbesondere induktive oder kapazitive

Näherungsinitiatoren (berührungslos) , potentiometrische

Sensoren und mechanische Schalter (elektrisch, pneumatisch) in Betracht. Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Positionssensoren (29a, 29b) als induktive

Näherungsinitiatoren ausgeführt.

Sowohl der Temperatursensor (16) als auch die beiden

Positionssensoren (29a, 29b) sind mit der Steuerung (30) verbunden. Die Steuerung (30) ist im dargestellten

Ausführungsbeispiel als elektropneumatische Steuerung zur Verarbeitung der erfassten Sensorsignale und Steuerung des pneumatischen Antriebs (28) ausgeführt.

Die Steuerung (30) bringt das Verschlusselement (7) mit Hilfe des Antriebs (28) in den in Figur 3 a dargestellten

geöffneten Zustand, wenn die von dem Temperatursensor (16) erfasste Temperatur den unteren Temperaturgrenzwert erreicht. Hierzu wird die untere Kammer (28b) des Antriebs (28) von der Steuerung (30) mit Druckluft beaufschlagt. Sobald in Folge der Ableitung des Kondensates die Temperatur wieder steigt und die von dem Temperatursensor (16) erfasste Temperatur den oberen Temperaturgrenzwert erreicht, wird das

Verschlusselement (7) von der Steuerung (30) mit Hilfe des

Antriebs (28) in den in Figur 3 b dargestellten geschlossenen Zustand gebracht und die Ableitung von Kondensat beendet. Hierzu wird die obere Kammer (28a) des Antriebs (28) von der Steuerung (30) mit Druckluft beaufschlagt.

Befindet sich das Verschlusselement (7) in dem

geschlossenen Zustand (Figur 3b) sammelt sich Kondensat im Ventilraum (3). Der Temperatursensor (16) erfasst dabei permanent die Temperatur. Der Positionssensor (29b)

bestätigt, dass sich das Verschlusselement (7) in dem geschlossenen Zustand befindet. Das in dem Ventilraum (3) befindliche Kondensat kühlt durch Abgabe der Wärme an die Umgebung ab. Durch die permanente Erfassung der Temperatur kann bestimmt werden wann das Kondensatventil öffnen soll. Je niedriger der untere Temperaturgrenzwert gewählt wird, desto mehr Kondensat fällt an und umso länger bleibt das Kondensatventil geöffnet. Lange Öffnungszeiten können sich aber ungünstig auswirken, wenn sich, wie normalerweise üblich, mehrere Kondensatventile im gleichen Anlagenbereich befinden. Die langen Öffnungszeiten der Kondensatventile können zu zeitlichen Überschneidungen der Öffnungszeiten führen, wodurch ein unerwünschter, großer Druckabfall in der Anlage entstünde. Daher werden der untere und obere

Temperaturgrenzwert vorzugsweise so gewählt, dass sich kurze Öffnungszeiten und dafür eine größere Anzahl von Öffnungen ergibt.

Wird nun der eingestellte untere Temperaturgrenzwert

erreicht, öffnet der Antrieb (28) das Kondensatventil. Dabei gelangt das freie Ende (28 d) der Kolbenstange aus dem

Erfassungsbereich des unteren Positionssensors (29b), was die ordnungsgemäße Funktion des Antriebs des

Kondensatventils bestätigt; es wird keine Fehlermeldung generiert. Sobald das freie Ende (28 d) der Kolbenstange den Erfassungsbereich des oberen Positionssensors (29a)

erreicht, wird das ordnungsgemäße Öffnen des

Kondensatventils bestätigt; es wird keine Fehlermeldung generiert .

Der in der Anlage vorherrschende Dampfdruck bewirkt ein schnelles Ableiten des Kondensats. Der dem abgeleiteten Kondensat nachströmende Dampf führt zu einem Anstieg der Temperatur im Ventilraum (3) . Wird nun der eingestellte obere Temperaturgrenzwert erreicht, schließt der Antrieb (28) das Kondensatventil. Dabei gelangt das freie Ende (28 d) der Kolbenstange aus dem Erfassungsbereich des oberen

Positionssensors (29a), was die ordnungsgemäße Funktion des Antriebs des Kondensatventils bestätigt; es wird keine

Fehlermeldung generiert. Sobald das freie Ende (28 d) der Kolbenstange den Erfassungsbereich des unteren

Positionssensors (29a) erreicht, wird das ordnungsgemäße Schließen des Kondensatventils bestätigt; es wird keine Fehlermeldung generiert. Nach dem Erreichen des unteren Positionssensors (29a) ist der Zyklus abgeschlossen. Sollte während des Zyklus eine der vorgenannten Bestätigungen ausbleiben, wird automatisch eine Fehlermeldung generiert.

Der erfindungsgemäße Kondensatabieiter ermöglicht es, in den mit Dampf operierenden Prozessbereichen einer Abfüllanlage für Lebensmittel eine möglichst konstante Temperaturführung durch ein kontrolliertes Ableiten der permanent anfallenden Kondensatmengen sicherzustellen. Ein wesentlicher Vorteil besteht in der Möglichkeit einer Temperaturführung innerhalb eines schmalen Bandbereiches, ohne nennenswerte Druckverluste in der Abfüllanlage. Durch die Überwachung der einwandfreien Funktion der Kondensatventile in einer Abfüllanlage wird ein sicherer Prozessverlauf erreicht. Zugleich lassen sich gestörte Kondensatventile in der Abfüllanlage ohne

langwierige Sucharbeiten automatisch detektieren.

Fehlermeldungen können dem gestörten Kondensatventil sofort zugeordnet werden. Dadurch werden die Prozesse sicherer und die Risiken und Kosten minimiert. Die Fehlerart lässt sich eingrenzen auf einen Fehler in der Temperaturführung des Kondensatventils oder der Position des Verschlusselementes bzw. des damit verbundenen Antriebs. Defekte Sensoren können ohne Unterbrechung des Prozesses ausgewechselt werden.

Figur 4a zeigt einen so genannten Produktknoten (21) einer Abfüllanlage für flüssige Produkte, insbesondere

Lebensmittel. Über den Produktknoten (21) gelangt das Produkt von einer Ringleitung (22), mit einem Vorlauf (22a) und einem Rücklauf (22b) zu einem nicht dargestellten

Produkttank einer an den Produktknoten (21) angeschlossenen Füllmaschine. Üblicherweise sind an einer Ringleitung (22) der Abfüllanlage mehrer Füllmaschinen angeschlossen. Ein in Figur 4 b im Schnitt dargestelltes Doppelkammer- Produktventil (23) des Produktknotens (21) weist zwei übereinander liegende, durchgehend verbundene Ventilkammern (23a, 23 b) sowie zwei den Ventilkammern (23 a, 23 b)

zugeordnete, unabhängig voneinander schaltbare Ventilkegel (23 c, 23 d) auf.

Im Produktionsbetrieb fließt das Produkt von der Ringleitung (22) über die untere Ventilkammer (23 a) und die obere

Ventilkammer (23 b) und die Produktleitung (27) in den

Produkttank, von wo es dann auf einzelne Füllstationen der Füllmaschine verteilt werden kann.

In bestimmten Betriebssituationen der Abfüllanlage ist eine verfahrenstechnisch sichere, aseptische Trennung zwischen der Ringleitung (22) und einer daran angeschlossenen

Füllmaschine erforderlich, um eine Kontamination der

aseptischen Bereiche zu verhindern.

Soll beispielsweise eine an die Ringleitung (22)

angeschlossene Füllmaschine gereinigt werden, während andere angeschlossene Füllmaschinen produzieren, wird so verfahren, dass an dem Produktknoten (21) der zu reinigende

Füllmaschine die untere Ventilkammer (23 a) des Doppelkammer- Produktventils (23) durch Schließen des unteren und oberen Ventilkegels (23 c, 23 d) den Zufluss des Produktes in die Füllmaschine unterbindet. Gleichzeitig wird die komplette untere Ventilkammer (23a) mit sterilem Dampf beaufschlagt, sodass eine aktive Dampfsperre zwischen der Ringleitung (22) und der angeschlossenen Füllmaschine entsteht. Die aktive Dampfsperre bewirkt, dass beispielsweise im Falle einer

Undichtigkeit an dem geschlossenen unteren Ventilkegel (23 c) kein Produkt aus der Ringleitung (22) in die untere

Ventilkammer (23 a) eindringen kann, da die Ventilkammer (23 a) durch den Dampf mit einem höheren Druck beaufschlagt wird als dem in der Ringleitung (22) herrschenden Druck. Ein Eindringen des sterilen Dampfes in die Ringleitung (22) ist indes unkritisch. Der Dampf wird durch Öffnen eines unteren Absperrventils (24) in die untere Ventilkammer (23 a) geleitet. Das während der Dampfbeaufschlagung entstehende Kondensat wird permanent über einen Kondensatabieiter (25) abgeleitet, der entsprechend den Darstellungen in Figuren 2a, 2b, 3a, 3b aufgebaut ist. Der Kondensatabieiter (25) ist über eine Rohrleitung (26) mit dem Absperrventil (24) verbunden. Während des Produktionsbetriebes der angeschlossenen

Füllmaschine ist das Absperrventil (24) geschlossen, so dass kein Dampf in die untere Ventilkammer (23 a) des

Doppelkammer-Produktventils (23) gelangt. Das Absperrventil (24) wird jedoch weiterhin mit Dampf beaufschlagt, sodass auch hier eine aktive Dampfsperre vorhanden ist.

An der oberen Ventilkammer ist ein weiteres, wahlweise mit Dampf oder Reinigungsmittel beaufschlagbares Absperrventil angeordnet, das der Übersichtlichkeit halber nicht

dargestellt ist. Das anfallende Kondensat auch des oberen Absperrventils wird über den Kondensatabieiter (25)

abgeleitet .

Bezugszeichenliste

Nr. Bezeichnung

1 Zufluss

2 Aus 1as s

3 Ventilraum

4 Dichtkegel

5 Ventilsitz

6 Drossel Scheibe

7 Verschlusselement

8 Stößel

9 Längsachse

10 kegelstumpfförmiger

Abschnitt

11 Boden

12 Zylindrischer Abschnitt

13 Ringraum

14 Seitenwand

15 Hülse

16 Temperatursensor

17 Wulst

18 Nut

19 Membran

20 Deckel

21 Produktknoten

22 Ringleitung

22a Vorlauf

22b Rücklauf

23 Doppel kämmer- Produktventil

23a Ventil kämmer

23b Ventil kämmer

23c Ventilkegel

23d Ventilkegel

24 Absperrventil

25 Kondensatableiter

26 Rohrleitung

27 Produktleitung

28 Antrieb

28a Obere Kammer

28b Untere Kammer

28c Kolben

28d Freies Ende

29a, b Positionssensoren

30 Steuerung