AT502719A1 - Quetschventil - Google Patents

Description

  Die Erfindung betrifft ein Quetschventil wie im Oberbegriff des Anspruches 1 beschrieben.
Quetschventile, bei denen ein von einer flexiblen, zylinderförmigen Membran oder Manschette gebildeter Durchflussweg für ein Fluid durch radiales Zusammendrücken der Membran verschlossen wird, sind insbesondere dort im Einsatz, wo die Mechanik eines Ventils nicht mit dem zu fordernden Fluid in Kontakt treten soll, wie z.B. bei aggressiven oder verunreinigten Flüssigkeiten, die die Ventilmechanik beeinträchtigen oder zerstören können. Bekannte Ausfuhrungsformen von Quetschventilen besitzen allerdings häufig eine grosse Baulänge, wodurch ein relativ grosser Platzbedarf für den Einbau erforderlich ist.
Aus AT 222965 ist ein Blendenregulierschieber mit relativ kurzer Baulänge zur Durchflussregelung von flüssigen, körnigen, gasförmigen oder sonstigen Medien bekannt.

   Dieser umfasst mehrere Blendenelemente, die durch eine Blendenmechanik quer zur Durchströmrichtung relativ zueinander verstellbar sind und dadurch den Durchflussquerschnitt des Schiebers verändern. In einer speziellen Ausführung gemäss Seite 4 der Beschreibung (vorletzter Absatz) ist im Durchgang eine rohrförmige, elastische Membran aus Gummi eingesetzt, die bei Betätigung des Schiebers von den Blendenelementen zusammengedrückt wird und dadurch der Durchflussquerschnitt verringert bzw.

   vollständig verschlossen werden kann.
Von Nachteil bei dieser Ausführung eines Quetschventils ist, dass der Membranumfang durch die Blendenelemente im geschlossenen Zustand annähernd in einem Punkt zusammengedrückt wird und dabei zwangsläufig eine unkontrollierte Bildung von Falten auftritt, die einerseits eine st<arke mechanische Belastung für die Membran bewirkt und andererseits das dichte Abschliessen des Schiebers nachteilig beeinflusst.

   Weiters wirken beim gegenseitigen Abgleiten der Kanten zwischen den zusammenwirkenden Blendenelementen grosse
N2005/14900 Reibungskräfte, wodurch hohe Betätigungskräfte für die Verstellung des Schiebers erforderlich sind.
Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es Aufgabe der Erfindung, ein Quetschventil mit kurzer Baulänge bereitzustellen, das eine geringe mechanische Belastung für die Membran bewirkt und eine stabile, verlustarme Mechanik zum Zusammendrücken der Membran besitzt.
Diese Aufgabe der Erfindung wird durch das eingangs genannte Quetschventil, bei dem die Klemmelemente an Gelenkanordnungen mir zur Mittelachse weitgehend parallelen Schwenkachsen gelagert sind, gelöst.

   Zwischen den zusammenwirkenden, in den Durchgang einschwenkenden Klemmelementen wird die im unverformten Zustand zylindrische Membran zwischen ihren fixierten Rändern schonend und ohne Bildung von Falten zusammengedrückt wobei sich gegenüberliegende Umfangsabschnitte entlang einer Linie oder flächig berühren und den Fliessweg für das Fluid verschliessen. Die Lagerung der Klemmelemente an Gelenkanordnungen mit zur Mittelachse weitgehend parallelen Schwenkachsen ermöglicht eine kurze Baulänge des Ventils und ist durch Drehgelenke oder durch Biegegelenke konstruktiv leicht realisierbar. Die Schwenkachsen sind dabei weitgehend parallel zur Mittelachse, können aber auch davon z.B. aus konstruktiven Gründen etwa bis zu einem Winkel von 20[deg.] davon abweichen.

   Zusammenwirkende Klemmelemente können dabei unterschiedliche Form und Grösse aufweisen und beim Schliessen des Quetschventils die Schwenkbewegung gleichsinnig oder in unterschiedlichen Richtungen ausführen. Die Antriebsvorrichtung für die Klemmelemente kann im einfachsten Fall auf einer manuellen Betätigung basieren, jedoch auch einen Antriebsmotor umfassen, wodurch die Ventilverstellung automatisiert und in schwer zugänglichen Einbaulagen erfolgen kann.
Die Ausbildung des Quetschventils mit genau zwei Klemmelementen ist kostengünstig herzustellen und bewirkt ein schonendes Zusammendrücken der Membran durch eine einfache Verformungsbewegung.
Vorteilhaft ist eine punktsymmetrische Anordnung der Gelenkanordnungen bezüglich der Mittelachse,

   wodurch die zusammenwirkenden Klemmelemente zumindest ähnliche Abmessungen besitzen und ohne aufwändige Umrüstvorgänge hergestellt werden können.
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Obwohl nicht zwingend erforderlich, ist eine kreiszylindrische Ausbildung des Durchgangs im Ventilgehäuse von Vorteil, da die angeschlossenen Rohre meist ebenfalls einen kreiszylindrischen Querschnitt besitzen, und die Kreiszylinderform kostengünstig herstellbar ist.

   Ebenso ist die an der Innenwand des Durchgangs anliegende Membran kostengünstiger herstellbar als andere, z.B. rechteckige Querschnittsformen.
Gemäss einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemässen Quetschventils ist es vorteilhaft, wenn die Klemmflächen der Klemmelemente durch allgemeine Zylinderflächen mit zur Mittelachse bzw. der Durchströmrichtung parallelen Erzeugenden gebildet sind, da solche Flächen relativ einfach sowie mit hoher Genauigkeit hergestellt werden können und eine flächige Berührung der zusammengedrückten Membraninnenseite mit dementsprechend guter Dichtwirkung bewirkt wird. Auch ebene Klemmflächen sind als Grenzfall einer Zylinderfläche zu betrachten, wenn als Leitkurve, durch die die Erzeugende parallel verschoben wird, eine Gerade verwendet wird.

   Die Klemmflächen können jedoch auch in zwei Dimensionen gekrümmt, z.B. torusförmig oder ballig ausgebildet sein, wobei sich gegenüberliegende Innenseiten der Membran im abgesperrten Zustand je nach Ausfuhrung der zusammenwirkenden Klemmflächen entlang einer Linie oder flächig berühren können.
Eine weiteres vorteilhaftes Merkmal besteht darin, die Kontur der zusammenwirkenden Klemmflächen so auszubilden, dass diese entlang der gesamten wirksamen Kontur auf einen Abstand kleiner oder gleich der doppelten Wandstärke der Membran angenähert werden können und der von der Membran bestimmte Durchflussquerschnitt vollständig und druckdicht verschlossen werden kann.

   Durch die elastischen Eigenschaften der Membran ist das Quetschventil auch unempfindlich auf kleine Fremdkörper die von der Membran durch Verformung aufgenommen werden können.
Strömungstechnisch von Vorteil ist, wenn die Klemmelemente so weit von der Mittelachse weggeschwenkt werden können, dass die Klemmflächen in der Durchflussstellung des Quetschventils vollständig ausserhalb des Durchgangs liegen, d.h. die Membran ohne Verformung den maximalen Durchflussquerschnitt freigibt.
Durch die Ausbildung der Klemmelemente gemäss einem weiteren Unteranspruch, wonach in Sperrstellung d.h.

   im geschlossenen Zustand des Quetschventils der gesamte Querschnitt
N2005/14900 des Durchgangs verschlossen ist kann die Wandstärke der Membran relativ dünn gewählt werden, da der Druck in der abgesperrten Leitung von den Stirnflächen der Klemmelemente aufgenommen wird und die Membran bei entsprechendem Fluiddruck von den Klemmelementen flächig unterstützt ist. Die zusammenwirkenden Klemmelemente bilden bis auf die Durchtrittsöffnung für die Membran eine geschlossene Absperrfläche entsprechend einer topologischen Parkettierung des Durchgangquerschnitts.
Ebenfalls günstig ist es, die Klemmflächen der Klemmelemente identisch auszubilden, wodurch insbesondere auch eine identische Ausführung der Klemmelemente möglich ist.

   Im geschlossenen Zustand besteht dann zwischen den Klemmflächen bei axialer Betrachtung eine Punktsymmetrie.
Eine weitere vorteilhafte Ausführung des Quetschventils besteht darin, die Klemmflächen, in axialer Richtung betrachtet jeweils aus zwei stetig ineinander übergehenden, gegensinnig gekrümmten allgemeinen Zylindermantelabschnitten, insbesondere aus zwei Kreiszylindermantelabschnitten zusammenzusetzen. Lässt man Längenänderungen durch Dehnungen der Membran ausser Betracht wird beim Schliessen des Ventils der halbe Umfang der unverformten Membran etwa zur Bogenlänge der zusammengedrückten Membran. Sind nun die Klemmflächen gekrümmt, ist der Abstand bzw. die Sehne zwischen den Endpunkten der zusammengedrückten Membran kürzer, als bei ebenen Klemmflächen und dementsprechend kann die Länge der Klemmelemente kleiner sein.

   Dadurch kann der Platzbedarf für den Bewegungsraum der Klemmelemente reduziert werden und das Ventilgehäuse kleiner ausgeführt werden, als bei längeren Klemmelementen mit ebenen Klemmflächen. Die Kreiszylinderform ist gegenüber einer allgemeinen Zylinderform noch einfacher herzustellen. Die beiden Klemmelemente ähneln bei Betrachtung im geschlossenen Zustand einem sogenannte Ying- Yang-Symbol.
Eine besonders platzsparende Anordnung der Klemmelemente entsteht dadurch den der Gelenkanordnung benachbarten Teil der Klemmfläche als konkaven Kreiszylindermantelabschnitt und den von der Gelenkanordnung weiter entfernten Teil der Klemmfläche als konvexen Kreiszylindermantelabschnitt auszubilden,

   wodurch der erforderliche Schwenkwinkel der Klemmelemente zwischen vollständig geschlossenem zum vollständig geöffnetem Durchströmquerschnitt besonders klein ist.
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Abweichend von den letzten Ausführungsformen kann es jedoch auch vorteilhaft sein, die Klemmflächen der zusammenwirkenden Klemmelemente unterschiedlich auszubilden, z.B.

   wenn die Bauform des Ventilgehäuses einen eingeschränkten Schwenkwinkel für ein Klemmelement erzwingt.
Um wiederum die erforderliche Länge der Klemmelemente durch gekrümmte Klemmflächen zu minimieren kann nach einer Weiterbildung eine Klemmfläche eines ersten Klemmelements in Form eines konkaven Kreiszylindermantelabschnittes und eine damit zusammenwirkende Klemmfläche eines zweiten Klemmelements in Form eines konvexen Kreiszylindermantelabschnittes ausgebildet sein.
Eine andere Ausführungsform der Erfindung besteht darin, jedes Klemmelement mit einer eigenen Antriebsvorrichtung auszustatten, wodurch die Schwenkbewegungen der einzelnen Klemmelemente bei entsprechender Ansteuerung der Antriebsvorrichtungen unabhängig voneinander ausgeführt werden können, z.B.

   um durch Einschwenken nur eines Klemmelements eine Reduktion des Durchflussquerschnitts um einen bestimmten Betrag zu bewirken oder den Einschwenkvorgang der Klemmelemente nacheinander auszuführen.
Zum Unterschied dazu können gemäss einer anderen Ausführung jedoch auch alle Klemmelemente von einer gemeinsamen Antriebsvorrichtung gleichzeitig verstellt werden, wodurch eine schnelle Veränderung des freien Durchströmquerschnitts und eine dementsprechend kurze Offnungs- bzw. Schliesszeit des Quetschventils möglich ist.

   Da das Quetschventil in vielen Fällen nur als reine Abschlussarmatur eingesetzt wird, bedeutet die Beschränkung auf eine Antriebseinrichtung eine Verringerung möglicher Fehlerquellen.
Eine vorteilhafte Ausführung der Antriebsvorrichtung umfasst einen zur Mittelachse koaxial angeordneten, drehbaren Steuerring und mehrere, den Steuerring jeweils mit einem Klemmelement gelenkig verbindende Koppelelemente. Dadurch wird die Bewegung des Steuerrings über die Koppelelemente gleichzeitig auf alle Klemmelemente übertragen. Diese Anordnung des Steuerrings ist platzsparend und ermöglicht relativ kleine Aussenabmessungen des Quetschventils.
Durch die Ausführung mit einem am Aussenumfang des Steuerrings angeordneten Zahnkranz kann der Antrieb des Steuerrings in einen Bereich ausserhalb der im Quetschventil
N2005/14900 bewegten Teile gelegt werden.

   Der Zahnkranz kann dabei über den gesamten Umfang des Steuerrings verlaufen oder auch nur abschnittsweise angeordnet sein.
Weiters von Vorteil ist es, den Zahnkranz durch ein Zahnritzel anzutreiben, das seinerseits durch einen Stellhebel, eine Stellkurbel oder einen Stellmotor angetrieben ist.

   die Wahl des Übersetzungsverhältnisses zwischen Zahnritzel und Zahnkranz kann die Schliesskraft in einem weiten Bereich beeinflusst werden.
Eine vorteilhafte Ausführung besteht darin, den Steuerring mit seinem Innendurchmesser auf einer oder mehreren kreiszylindrischen Führungsflächen zu führen, da dies eine konstruktiv einfache Lösung ist und die vom Antrieb radial auf den Steuerring wirkenden Kräfte grossflächig und mit kleiner Flächenpressung aufgenommen werden.
Gemäss einem weiteren Unteranspruch ist es aus Gründen der Stabilität günstig, zwei Steuerringe, die durch Distanzelemente koaxial miteinander verbunden sind, vorzusehen.

   Dadurch wird, in Durchströmrichtung betrachtet, ein symmetrischer Aufbau des Quetschventils erreicht, wodurch seitlich wirkende Zwangskräfte, die das mechanische Zusammenwirken Steuerring, Koppelelementen und Klemmelementen ungünstig beeinflussen können.
Weiters ist es dadurch möglich, erste Endabschnitte der Koppelelemente zwischen den Steuerringen schwenkbar zu lagern, wobei die Koppelelemente bei vollständig geöffnetem Ventil platzsparend zwischen den Steuerringen zu liegen kommen.
Ebenfalls platzsparend ist es, zweite Endabschnitte der Koppelelemente jeweils in einer Ausnehmung in den Klemmelementen schwenkbar zu lagern.
Vorteilhaft ist eine weitere Ausführungsform des Quetschventils, bei dem die Klemmelementen in axialer Richtung zwischen zwei parallelen Innenflächen des Ventilgehäuses gleitend geführt sind.

   Dadurch werden einerseits Zwischenräume, in die die unter Innendruck stehende Membran ausweichen könnte vermieden und andererseits im abgesperrten Zustand auf die Klemmelemente wirkende Druckkräfte in das Ventilgehäuse abgeleitet.
Die Ausbildung des Quetschventil nach einem weiteren Unteranspruch, wonach die Gelenkanordnungen an einem im Ventilgehäuse relativ zur fixierten Membran um die Mit-
N20Q5/14900 - telachse drehbaren Verstellring gelagert sind, ermöglicht, dass die Richtung, in der die Klemmelemente auf die Membran drücken durch Verdrehen des Verstellringes verändert werden kann. Die beim vollständigen Zusammendrücken der Membran entstehenden Knickstellen an den Enden zwischen den Klemmflächen befinden sich somit nicht immer an der selben Stelle der Membran und die Lebensdauer der Membran kann deutlich erhöht werden.

   Der Verstellring ist dazu im Ventilgehäuse koaxial zur Mittelachse angeordnet und in entsprechenden Führungsflächen im Ventilgehäuse geführt, ähnlich wie zuvor beim Stellring beschrieben.
Von Vorteil ist weiters eine Schaltvorrichtung, die den Verstellring in Winkelschritten um die Mittelachse dreht, wodurch die Verstellung z.B. nach jedem vollständigen Öffnen des Quetschventils automatisch erfolgen kann. Die Schaltvorrichtung kann dabei einen, von der auf den Stellring wirkenden Antriebsvorrichtung unabhängigen Antrieb für den Verstellring umfassen oder auch in einer Getriebeanordnung, die die Bewegung des Steuerrings in eine schrittweise Verstellbewegung des Verstellrings umformt.

   Dazu kann z.B. ein Schrittgetriebe, eine Freilaufkupplung oder eine Kombination daraus eingesetzt werden.
Um die für die zwangsläufige Dehnung der Membran ausreichende Elastizität zu erzielen, besteht diese vorteilhaft aus einem Elastomer, ausgewählt einer Gruppe umfassend Gummi, PTFE, Silikon, EPDM, NBR, TPE, TPU. Bei der Auswahl ist neben den mechanischen Eigenschaften auch die chemische Beständigkeit gegenüber dem zu fordernden Fluid als auch gegen Alterung zu berücksichtigen.
Um ein Ausweichen der unter Innendruck stehenden Membran in die für die Bewegung der Klemmelemente erforderlichen Hohlräume oder Ausnehmungen im Ventilgehäuse zu verhindern kann es insbesondere bei dünnen Wandstärken der Membran von günstig sein, diese mit einer zugfesten Zugschicht ausgestattet ist, diese kann dabei im Inneren der Membranwand oder auch am Aussenumfang angeordnet sein.

   Um die Flexibilität der Membran insgesamt nicht zu stark einzuschränken kann die Grösse dieser Zugschicht auf einen Mittenabschnitt zwischen den stirnseitigen Rändern beschränkt sein, der im Bereich der Ausnehmungen oder Hohlräume liegt.
Weiters kann die Zugschicht in Umfangsrichtung wirkende Verstärkungsfaden aufweisen, die die Flexibilität in axialer Richtung nur geringfügig reduzieren.
N2005/14900 Zur Fixierung der stimseitigen Ränder der Membran ist es vorteilhaft wenn diese Flanschansätze ausbildet, die im Ventilgehäuse axial durch Klemmen befestigt werden.

   Die Flanschansätze können dabei zusätzlich am Aussenumfang einen umlaufenden Wulst aufweisen, der in einer entsprechenden Rille im Ventilgehäuse zu liegen kommt, wodurch der Formschluss der Fixierung verbessert wird.
Um die Dehnung der Membran an den kritischen Stellen z.B. den Kanten der Klemmelemente zu reduzieren, kann die Membran am Aussenumfang von der Mittelachse nach aussen weisende Dehnfalten aufweisen.

   Diese verlaufen vorzugsweise in Umfangsrichtung und in einer weiteren Ausführungsform nur über Teilabschnitte des Aussenumfangs, wodurch nur dort zusätzliches Material zur Verfügung steht, wo starke Verformungen auftreten und die Membran hohe Dehnungen erfährt.
Eine Ausbildung der Membran mit einem Verhältnis von Innendurchmesser der unverformten Membran zur Länge der Membran in Durchflussrichtung mit einen Wert grösser als 1 ergibt eine kurze Baulänge des Quetschventils und dadurch eine Erweiterung der Verwendungsmöglichkeiten.
Um die unkontrollierte Bildung von Falten beim Zusammendrücken der Membran weitgehend zu vermeiden, ist es von Vorteil, in der Innenwand des Durchgangs im Ventilgehäuse von der Mittelachse nach aussen weisende Ausnehmungen zur Aufnahme der verformten Membran bzw.

   der Dehnfalten vorzusehen, insbesondere wenn die zusammengedrückte Membran über den Durchmesser des Durchgangs hinausragen würde.
Von Vorteil für eine wirtschaftliche Herstellung des Quetschventils ist, wenn das Ventilgehäuse aus zumindest zwei in Durchströmrichtung betrachtet hintereinander liegenden und zur Strömungsrichtung rechtwinkelig angeordneten, ebenen Platten mit Bohrungen bzw. Ausnehmungen für den Durchgang, die Klemmelemente und die Antriebsvorrichtung gebildet ist. Durch die kurze Baulänge kann auf diese Weise das Ventilgehäuse aus, mit einfachen Mitteln und trotzdem mit hoher Genauigkeit zu fertigenden Bauteilen aufgebaut werden.
Ein weiterer Vorteil dieser Bauweise besteht darin, die Flanschansätze der Membran gemäss einem weiteren Unteranspruch zwischen jeweils zwei Platten durch eine Klemmver-
N2005/14900 bindung zu fixieren.

   Dies kann einfach dadurch erfolgen, dass die Dicke der Flanschansätze grösser gewählt ist, als eine diese aufnehmende Ausnehmung zwischen den bei der Montage zusammengefügten Platten.
Die Ausbildung des Quetschventils gemäss zweier weiterer Unteransprüche betrifft Grössenverhältnisse zwischen Bauteilen, wodurch günstige mechanische Verhältnisse der Kraftübertragung zwischen den Koppelelementen und den Klemmelementen erzielt werden. Dabei haben sich folgende geometrischen Beziehungen als günstig erwiesen.

   Ein Verhältnis des Radius zwischen Mittelachse und Anlenkpunkt des ersten Endabschnitts eines Koppelelements am Steuerring zum Abstand zwischen Mittelachse und Schwenkachse des Klemmelements mit einem Wert ausgewählt aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 1,4, insbesondere 1,6 und einer oberen Grenze von 2, insbesondere 1,8 sowie ein Verhältnis des Schwenkradius zwischen Schwenkachse und dem Anlenkpunkt des zweiten Endabschnitts des Koppelelements am Klemmelement zum Abstand bzw. Koppellänge zwischen den Anlenkpunkten am ersten und am zweiten Endabschnitt des Koppelelements mit einem Wert ausgewählt aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 1,4, insbesondere 1,6 und einer oberen Grenze von 2, insbesondere 1,8.

   In dieser Ausführung weisen die Koppelemente in der geschlossenen Stellung annähernd in Richtung der Mittelachse und ein relativ grosser Drehwinkel des Steuerrings bewirkt nur eine geringe Verschiebung des Klemmelements. Durch das in dieser Lage bestehende Übersetzungsverhältnis zwischen Steuerring und Klemmelementen wirken sehr hohe Schliesskräfte, die ein vollständiges Zusammendrücken und Abdichten des Ventils bewirken.
Zur Schonung der Membran ist es vorteilhaft, die Kante am Übergang von den Klemmflächen zu den quer zur Mittelachse orientierten Stirnflächen der Klemmelemente mit einer Fase oder einer Abrundung auszustatten,

   um einem vorzeitigen Einreissen der Membran durch scharfe Kanten zu vermeiden.
Zum besseren Verständnis der Erfindung wird diese anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert.
Es zeigen jeweils in schematisch vereinfachter Darstellung:
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Fig. 1 ein erfindungsgemässes Quetschventil, in geöffneter Stellung und axial in
Durchströmrichtung betrachtet, in vereinfachter Darstellung;
Fig. 2 ein erfindungsgemässes Quetschventil in anderer Ausführung, in geöffneter
Stellung, im Querschnitt axial in Durchströmrichtung betrachtet;
Fig. 3 ein erfindungsgemässes Quetschventil gemäss Fig. 2, in geschlossener Stellung, längs geschnitten;
Fig. 4 ein erfindungsgemässes Quetschventil gemäss Fig. 2, in geschlossener Stellung, axial in Durchströmrichtung betrachtet im Querschnitt;

  
Fig. 5 ein erfindungsgemässes Quetschventil in geänderter Klemmflächenausführung, in geschlossener Stellung, axial in Durchströmrichtung betrachtet im Querschnitt;
Fig. 6 eine Ausführungsform der Membran des Quetschventils halb geschnitten in
Schrägdarstellung.
Einführend sei festgehalten, dass in den unterschiedlich beschriebenen Ausführungsformen gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen versehen werden, wobei die in der gesamten Beschreibung enthaltenen Offenbarungen sinngemäss auf gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen übertragen werden können. Auch sind die in der Beschreibung gewählten Lageangaben, wie z.B. oben, unten, seitlich usw. auf die unmittelbar beschriebene sowie dargestellte Figur bezogen und sind bei einer Lageänderung sinngemäss auf die neue Lage zu übertragen.

   Weiters können auch Einzelmerkmale oder Merkmalskombinationen aus den gezeigten und beschriebenen unterschiedlichen Ausführungsbeispielen für sich eigenständige, erfinderische oder erfindungsgemässe Lösungen darstellen.
In der Fig. 1 ist ein erfindungsgemässes Quetschventil 1 in offener Stellung bzw. Durchflussstellung dargestellt. Ein Ventilgehäuse 2 bildet einen zylindrischen Durchgang 3 durch den ein Fluid, insbesondere eine Flüssigkeit oder ein Gas in das Quetschventil 1 einbzw. austreten kann das in einer Rohrleitung 4 geführt ist.

   Die Form des Durchgangs 3 ist im Ausführungsbeispiel als gerader Kreiszylinder gewählt, kann jedoch durch jeden allge-
N2005/149ÖO meinen Zylinder mit anderen Querschnittsformen wie z.B. oval, elliptisch, viereckig, rechteckig usw. gebildet sein bei dem die Mantelfläche durch parallele Erzeugende gebildet ist.
An der Innenwand 5 des Durchgangs 3 ist eine flexible Membran 6 angeordnet, die mit ihrem Innenmantel 7 einen Durchflussquerschnitt 8 für das Fluid umgrenzt. Die stirnseitigen Ränder 9 der Membran 6 sind an der Innenwand 5 des Durchgangs 3 befestigt. Im geöffneten Zustand des Quetschventils 1 ist die Membran 6 unverformt und liegt durch ihre eigene Formsteifigkeit und/oder durch den in der Rohrleitung 4 herrschenden Innendruck an der Innenwand 5 an.

   Um optimale Strömungsverhältmsse für das Fluid zu erzielen, entspricht der Durchflussquerschnitt annähernd dem lichten Querschnitt der Rohrleitung 4.
Die Wirkungsweise des Quetschventils 1 besteht in einer Reduktion des Durchflussquerschnitts 8 durch eine Verformung bzw. ein Abklemmen der Membran 6 durch Zusammendrücken gegenüberliegender Umfangsabschnitte zwischen den fixierten Rändern 9 im Bereich der Mittelachse 10 des Durchgangs 3. Dazu sind im Inneren des Ventilgehäuses 2 zumindest zwei Klemmelemente 11 angeordnet, die an Gelenkanordnungen 12 schwenkbar gelagert sind. Die Gelenkanordnungen 12 sind in den dargestellten Ausführungsbeispielen durch Drehgelenke gebildet, können aber auch durch Biegegelenke gebildet sein, indem die Klemmelemente 11 jeweils durch ein biegeweiches Element mit dem Ventilgehäuse 2 verbunden ist.

   Die Schwenkachsen 13 sind dabei parallel zur Mittelachse 10 orientiert, können jedoch auch davon aus baulichen Gründen leicht schräg zur Mittelachse 10 orientiert sein. Die Funktionsflächen der Klemmelemente 11 sind im wesentlichen durch jeweils eine Klemmfläche 14 sowie in axialer Richtung durch eine der Durchströmrichtung 15 zugewandte Stirnfläche 16 und eine stromabwärts orientierte Stirnfläche 17 gebildet.
Jeweils zwei Klemmelemente 11 sind in einer Ebene senkrecht zur Mittelachse 10 angeordnet und liegen bei komplett geöffnetem Quetschventil 1 (siehe Fig. 1) zur Gänze ausserhalb des Durchgangs 3 bzw. der unverformten Membran 6. Bei Betätigung des Quetschventils 1 quetschen sie durch eine Schwenkbewegung in Richtung der Mittelachse 10 mit ihren Klemmflächen 14 die Membran 6 zusammen und verringern bzw. versperren dadurch den Durchflussquerschnitt 8.

   Im abgesperrten Zustand werden gegenüberliegende
N2005/14900 Abschnitte des Innenmantels 7 der Membran 6 flächig gegeneinander gedrückt und bewirken somit eine gute Abdichtung des geschlossenen Quetschventils 1.
Die Klemmelemente 11 und die Gelenkanordnungen 12 sind in den Ausführungsbeispielen punktsymmetrisch bzw. diametral bezüglich der Mittelachse 10 angeordnet, abweichend davon wäre auch eine andere Positionierung der Gelenkanordnungen 12 und damit auch der Schwenkachsen 13 möglich. Beispielsweise wäre auch eine spiegelsymmetrische Anordnung denkbar, bei der die Gelenkanordnungen 12 nahe der Symmetrieebene angeordnet sind und die Schliessbewegung der Klemmelemente 11 gegensinnig erfolgt.
Zur Durchführung der Schwenk- bzw. Schliessbewegung sind die Klemmelemente 11 jeweils mit einer Antriebsvorrichtung 18 wirkverbunden.

   Die Antriebseinrichtung 18 kann auf verschiedensten Funktionsprinzipien basieren, beispielhaft seien nur folgende Antriebsarten genannt: pneumatische, hydraulische, elektrische Dreh- oder Linearmotoren evtl. kombiniert mit einem Getriebe wie z.B. einem Zahnradgetriebe, Schneckengetriebe, Koppelgetriebe usw.
Die Fig. 2 und 3 zeigen eine andere Ausführungsform des erfindungsgemässen Quetschventils 1 im Quer- und Längsschnitt und zwar Fig. 2 in fast vollständig geöffneter Stellung und Fig. 3 in vollständig geschlossener Stellung.

   Im Ventilgehäuse 2 ist im zylindrischen Durchgang 3 die elastische Membran 6 angeordnet, wobei die Fixierung deren stirnseitigen Ränder 9 durch zwei Flanschansätze 19, die jeweils zwischen einer äusseren Gehäuseplatte 20 und einer inneren Gehäuseplatte 21 axial geklemmt werden, wodurch die stirnseitigen Ränder 9 an der Innenwand 5 des Durchgangs 3 gehalten werden und eine Abdichtung der Mechanik des Quetschventils 1 vor Kontakt mit dem Fluid in der Rohrleitung 4 sichergestellt ist. Der Innenmantel 7 der Membran 6 umgrenzt dabei den Durchtrittsquerschnitt 8, der an den stirnseitigen Rändern 9 durch die Einspannung kreisförmig ist, zwischen den Rändern je nach Stellung der Klemmelemente 11 in etwa quer zur Mittelachse 10 verformt und dadurch verringert ist.

   Die zwei Klemmelemente 11 sind jeweils in einer Gelenkanordnung 12 mit zur Mittelachse 10 parallelen Schwenkachse 13 schwenkbar gelagert. Die Gelenkanordnung 12 umfasst dabei einen feststehenden Bolzen, der die zwei inneren Gehäuseplatten 21 verbindet und eine Bohrung im Klemmelement 11, die den Bolzen umfasst. Alternativ wäre auch ein im Klemmelement 11 fixierter und dieses in axialer Rich-
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13 tung beidseitig überragender Bolzen denkbar der in Bohrungen des Ventilgehäuses bzw. der inneren Gehäuseplatten 21 drehbar geführt ist. Die Gelenkanordnung kann abweichend davon auch durch ein Biegeelement gebildet sein.
Die Dicke 22 zwischen den Stirnflächen 16, 17 der Klemmelemente 11 in axialer Richtung ist so gewählt, dass diese mit geringem axialen Spiel zwischen zwei Innenflächen der inneren Gehäuseplatten 21 geführt sind.

   Dadurch werden zusätzliche Spalten, in welche die unter Innendruck stehende Membran 6 ausweichen könnte, vermieden und zusätzlich die auf die Stirnfläche 16 der Klemmelemente 11 axial wirkenden Druckkräfte auch von der inneren Gehäuseplatte 21 aufgenommen und nicht ausschliesslich von den Gelenkanordnungen 12.
Die Klemmflächen 14 können abweichend zum Ausführungsbeispiel in Fig. 1 nicht durch ebene Flächen gebildet, sondern auch gekrümmte Flächen, insbesondere allgemeine zylindrische Flächen mit zur Mittelachse 10 parallelen Erzeugenden. Im Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 2 und 3 sind die Klemmflächen 14 jeweils aus zwei stetig und tangential ineinander übergehenden, gegensinnig gekrümmten Kreiszylindermantelabschnitten 23, 24 gebildet.

   Der der Gelenkanordnung 12 nähere Kreiszylindermantelabschnitt 23 ist bei axialer Betrachtung gemäss Fig. 2 konkav, also nach innen gekrümmt, der von der Gelenkanordnung 12 weiter entfernte Kreiszylindermantelabschnitt 24 ist konvex, also nach aussen gekrümmt und die Krümmungsradien beider Abschnitte sind annähernd gleich. Die sich daraus ergebende Kontur der Klemmfläche 14 ähnelt einer Wellenform. Bei der Wahl der Kontur ist darauf zu achten, dass die zusammenwirkenden, gegenüberliegenden Klemmflächen 14 einander vollständig, zumindest bis auf die doppelte Dicke der Membran 6 angenähert werden können.

   Die Klemmflächen 14 können abweichend von den genannten gekrümmten Flächen auch aus ebenen Teilflächen unterschiedlicher Richtung gebildet sein, mit einer Kontur im Querschnitt, die einer Zickzacklinie ähnelt, wodurch die Gesamtlänge der vollständig zusammengedrückten Membran 6 ebenfalls gegenüber einer geradlinigen Verformung verkürzt werden kann.

   Weiters sind dadurch die Punkte, an denen die Membran 6 verformt wird genau definiert und können an diesen Positionen Vorkehrungen gegen vorzeitigen Bruch getroffen werden.
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In Fig. 3 ist auch ersichtlich, dass die Kanten am Übergang von den Klemmflächen 14 zu den quer zur Mittelachse 10 orientierten Stirnflächen 16,17 der Klemmelemente 11 mit einer Fase oder einer Abrundung versehen sind.
Die Antriebsvorrichtung 18 zur Durchführung der Schwenkbewegung umfasst im Ausführungsbeispiel eine das Ventilgehäuse 2 durchdringende Antriebswelle 25, die (nicht dargestellt) z.B.

   mittels eines Stellhebels, einer Stellkurbel, einem Handrad oder ähnlichem manuell angetrieben ist oder mit einem Stellmotor wirkverbunden ist, zwei auf der Antriebswelle 25 sitzende Zahnritzel 26 sowie zwei scheibenförmige Steuerringe 27 mit einem Zahnkranz 28, die vom Zahnritzel 26 angetrieben sind. Die beiden Steuerringe 27 sind konzentrisch zur Mittelachse 10 angeordnet, durch Distanzelemente 29 miteinander verbunden und sind rings um den Durchgang 3 sowie die Klemmelemente 11 schwenkbar angeordnet. Die Steuerringe 27 sind mittels zweier Koppelelemente 30 gelenkig mit den Klemmelementen 11 verbunden, wobei jeweils ein erster Endabschnitt 31 des Koppelelements 30 in einem ersten Anlenkpunkt 32 schwenkbar zwischen den Steuerringen gelagert ist und ein zweiter Endabschnitt 33 des Koppelelements in einem zweiten Anlenkpunkt 34 schwenkbar mit einem Klemmelement 11 verbunden ist.

   Die Anlenkpunkte 32, 34 sind dabei ähnlich wie die Gelenkanordnungen 12 ausgebildet. Die zweiten Endabschnitte 33 der Koppelelemente 30 ragen dabei in Ausnehmungen 35 auf den von der Mittelachse 10 abgewandten, kreisbogenförmigen Rückseiten der Klemmelemente 11. Die Ausnehmungen 35 sind darüber hinaus so gestaltet, dass die Koppelelemente 30 bei vollständig geöffnetem Quetschventil 1, also maximal von der Mittelachse 10 weggeschwenkten Klemmelementen 11 in den Ausnehmungen 35 zu liegen kommen, wodurch der Platzbedarf für die Antriebsmechanik insgesamt gering ist.
Als besonders vorteilhaft für die kinematischen Verhältnisse der aus Steuerringen 27, Koppelelementen 30 und Klemmelementen 11 bestehenden Schliessmechanik hat sich erwiesen,

   folgende Grössenverhältnisse zu realisieren.
Der Abstand von Mittelachse 10 zum ersten Anlenkpunkt 32 des Koppelelements 30 auf dem Steuerring 27 ist etwa 1,6 mal grösser als der Abstand zwischen der Mittelachse 10 und der Schwenkachse 13 des Klemmelements 11, weiters ist der Abstand zwischen der Schwenkachse 13 des Klemmelements 11 und dem zweiten Anlenkpunkt 34 des Koppel-
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elements 30 ist etwa 1,8 mal grösser als der Abstand zwischen dem ersten Anlenkpunkt 32 und dem zweiten Anlenkpunkt 34 am Koppelelement 30.
Die Steuerringe 27 sind mit ihrem Innendurchmesser 36 auf vom Ventilgehäuse 2 bzw. den inneren Gehäuseplatten 21 gebildeten kreiszylindrischen Führungsflächen 37 geführt.
Die im Längsschnitt in Fig.

   3 erkennbare Symmetrie der Membran 6 sowie des Schliessmechanismus bewirkt, dass trotz kurzer Bauweise und der zum dichten Absperren des Quetschventils 1 hohen zu übertragenden Kräfte kaum Reaktionskräfte in axialer Richtung auftreten, wodurch mechanisch eine hohe Zuverlässigkeit erzielt wird.
In Fig. 4 ist das Quetschventil 1 gemäss der Ausführung in den Fig. 2 und 3 in vollständig geschlossener Stellung axial in Durchströmrichtung betrachtet im Querschnitt dargestellt.

   Hierbei ist das Zusammenwirken der Klemmelemente 11 und die Wirkungsweise der Antriebsvorrichtung 18 noch einmal erkennbar.
Durch die Drehung der Steuerringe 27 etwa um eine Vierteldrehung um die Mittelachse 10 werden die ersten Anlenkpunkte 32 der Koppelelemente 30 auf einem Kreisbahnabschnitt um die Mittelachse 10 und die zweiten Anlenkpunkte auf einem Kreisbahnabschnitt um die Schwenkachsen 13 geführt, wodurch Klemmelemente 11 in Richtung der Mittelachse 10 eingeschwenkt werden und die Membran 6 zwischen den Klemmflächen 14 zusammengedrückt wird.

   Der Durchtrittsquerschnitt 8 wird dabei auf Null reduziert und das Quetschventil 1 ist abgesperrt.
Die Längsachsen der Koppelelemente 30 stehen in dieser Lage annähernd in radialer Richtung, wodurch ähnlich der Wirkung eines Kniehebels sehr hohe Schliesskräfte auf die Klemmelemente 11 ausgeübt werden.
In Fig. 5 ist eine weitere Ausführungsform des Quetschventils 1 im Querschnitt dargestellt, ebenfalls in vollständig geschlossener Stellung axial in Durchströmrichtung betrachtet. In dieser Ausführung sind die zusammenwirkenden Klemmelemente 11 nicht identisch sondern durch die Ausbildung ihrer Klemmflächen 14 unterschiedlich.
Eine erste Klemmfläche 14 ist dabei konvex gekrümmt während die zweite, mit der ersten zusammenwirkende Klemmfläche 14 konkav gekrümmt ist.

   Die Membran 6 wird dadurch
N2005/14900 "  ..
16beim Einschwenken der Klemmelemente 11 nicht symmetrisch verformt, sondern in Form eines Kreisbogens zusammengedrückt. Die Gelenkanordnungen 12 sind bei der dargestellten Ausführung wieder diametral bezogen auf die Mittelachse 10 angeordnet, könnten aber wieder an einer davon abweichenden Position angeordnet sein.
Wie in den Fig.

   4 und 5 erkennbar, wird die Membran 6 beim vollständigen Schliessen des Quetschventils 1 an ihren Endbereichen 38 durch Knicken sehr stark verformt, weshalb in diesen Bereichen hohe Anforderungen an die Elastizität und die Haltbarkeit der Membran 6 gestellt werden, insbesondere, wenn immer die gleichen Bereiche beansprucht werden.
Eine Möglichkeit diese Beanspruchungsspitzen zu reduzieren besteht darin, die Endbereiche 38, die sehr stark verformt werden, bei der Betätigung des Quetschventils 1 nicht an einer Position zu belassen, sondern zu verändern, indem die Endbereiche 38 durch eine Versteilvorrichtung 39 in verschiedene Positionen am Umfang der Membran verstellbar sind.

   Eine mögliche Ausführung ist in Fig. 5 dargestellt.
Die Verstellvorrichtung 39 umfasst einen VerStellantrieb 40, der im wesentlichen dem Antrieb der Steuerringe 27 entspricht und ein Zahnritzel 41 im Inneren des Ventilgehäuses 2 antreibt. Dieses Zahnritzel 41 wirkt über eine Aussenverzahnung 42 auf einen Verstellring 43, der koaxial zur Mittelachse 10 und relativ zum Ventilgehäuse 2 drehbar gelagert ist. Die auf die fix eingespannte Membran 6 wirkenden Klemmelemente 11 sind nun nicht im ortsfesten Ventilgehäuse 2 gelagert, sondern im relativ zur Membran 6 drehbaren Verstellring 43.
Die Stellung der Klemmelemente 11 ist somit nicht nur vom Drehwinkel der Steuerringe 27 alleine bestimmt, sondern vom relativen Drehwinkel zwischen den Steuerringen 27 und dem Verstellring 43.

   Der zum Schliessen und Öffnen des Quetschventils 1 erforderlichen hin- und hergehenden Schwenkbewegung der Steuerringe 27 wird zur Neupositionierung der Endbereiche 38 eine gemeinsame Drehung des Verstellrings 43 und der Steuerringe 27 mit den diese verbindenden Klemmelementen 11 und Koppelelementen 30 hinzugefügt. Diese Verstellung kann dabei z.B. bei jeder Ventilbetätigung erfolgen, wobei die Drehwinkel von Verstellring 43 und Steuerringen 27 durch die mechanische Kopplung jeweils aufeinander abgestimmt sein müssen. Die Abstimmung kann durch die Ansteuerung der beiden Zahnritzel 26, 41 erfolgen, kann aber im einfachsten Fall durch alleiniges Verdrehen
N2005/14900 des Verstellringes 43 in einer halbgeöffneten Stellung des Quetschventils 1 erfolgen.

   Vorraussetzung dafür ist jedenfalls, dass der Verstellring 43 nicht alleine durch die Schwenkbewegung der Steuerringe 27 mitbewegt werden kann, sondern selbsthemmend ist oder durch einen zusätzliche Bremse zwischen den Verstellvorgängen in seiner Position gehalten wird. Für grosse Verstellwinkel, z.B. wenn die durch Knicken belasteten Endbereiche 38 der Membran 6 über den gesamten Umfang wandern sollen, ist es wie in Fig. 5 dargestellt nötig, den Zahnkranz 28 an den Steuerrmgen 27 und die Aussenverzahnung 42 des Verstellringes 43 über den gesamten Umfang auszuführen.
Fig. 6 zeigt eine Ausführungsform der Membran 6 des Quetschventils 1 halb geschnitten in Schrägdarstellung.

   Um die beim Schliessen des Quetschventils 1 auftretende Dehnung der Membran 6 zu verringern sind bei dieser Ausführungsform am Aussenumfang von der Mittelachse 10 nach aussen weisende Dehnfalten 44 angeordnet. Diese verlaufen in Umfangsrichtung und besitzen einen axialen Abstand der grösser ist, als die Dicke 22 der Klemmelemente 11, wodurch sie die Verformung der Membran 6 in radialer Richtung erleichtern, jedoch keine unkontrollierte Falten zwischen den Klemmflächen 14 verursachen. Weiters sind die von den stirnseitigen Rändern 9 radial nach aussen ausgebildeten Flanschansätze 19 erkennbar.
Um eine unkontrollierte Verformung der Membran 6 durch den in der Rohrleitung 4 herrschenden Innendruck zu verhindern ist die Membran 6 mit einer zugfesten Zugschicht 45 ausgestattet, die im Inneren der Membranwand eingearbeitet ist.

   Die Zugschicht 45 kann als Gewebe ausgebildet sein oder weist mehrere weitgehend in Umfangsrichtung verlaufende Verstärkungsfäden 46 auf, während in axialer Richtung die Dehnbarkeit nicht zu stark eingeschränkt werden darf, also die Zugschicht 45 hauptsächlich in Umfangsrichtung wirken oder selbst eine gewisse Elastizität aufweisen sollte.
Die Membran 6 selbst besteht aus Gründen der erforderlichen Elastizität aus einem Elastomer wie z.B. Gummi, PTFE, Silikon, EPDM, NBR, TPE, TPU usw.
In den Fig. 1 und 2 sind weiters noch zwei, die zylindrische Innenwand 5 nach aussen überragende Ausnehmungen 47 im Ventilgehäuse 2 dargestellt, die die Enden der zusammengedrückten Membran 6 aufnehmen können, um eine unkontrollierte Faltenbildung zwi-
N2005/14900 sehen den Klemmflächen 14 zu vermeiden.

   Weiters können die Ausnehmungen 47 im unverformten Zustand der Membran 6 die vorgenannten Dehnfalten 44 aufnehmen.
Der Ordnung halber sei abschliessend daraufhingewiesen, dass zum besseren Verständnis des Aufbaus der Kupplungsvorrichtung 1 diese bzw. deren Bestandteile teilweise unmassstäblich und/oder vergrössert und/oder verkleinert dargestellt wurden.
Die Ausführungsbeispiele zeigen mögliche Ausführungsvarianten des Quetschventils 1, wobei an dieser Stelle bemerkt sei, dass die Erfindung nicht auf die speziell dargestellten Ausführungsvarianten derselben eingeschränkt ist, sondern vielmehr auch diverse Kombinationen der einzelnen Ausführungsvarianten untereinander möglich sind und diese Variationsmöglichkeit aufgrund der Lehre zum technischen Handeln durch gegenständliche Erfindung im Können des auf diesem technischen Gebiet tätigen Fachmannes liegt.

   Es sind also auch sämtliche denkbaren Ausführungsvarianten, die durch Kombinationen einzelner Details der dargestellten und beschriebenen Ausführungsvariante möglich sind, vom Schutzumfang mitumfasst.
Vor allem können die einzelnen in den Fig. 1 ; 2 - 4, 5 und 6 gezeigten Ausführungen den Gegenstand von eigenständigen, erfindungsgemässen Lösungen bilden.

   Die diesbezüglichen, erfindungsgemässen Aufgaben und Lösungen sind den Detailbeschreibungen dieser Figuren zu entnehmen.
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N2005/14900
Bezugszeichenaufstellung Quetschventil Ventilgehäuse Durchgang Rohrleitung Innenwand
36 Innendurchmesser
37 Führungsfläche
38 Endbereich
39 Verstell Vorrichtung
40 VerStellantrieb
41 Zahnritzel
42 Aussenverzahnung
43 Verstellring
44 Dehnfalte
45 Zugschicht
46 Verstärkungsfaden
47 Ausnehmung Membran Innenmantel Durchflussquerschnitt Rand Mittelachse Klemmelement Gelenkanordnung Schwenkachse Klemmfläche Durchströmrichtung Stirnfläche Stirnfläche Antriebsvorrichtung Flanschansatz Gehäuseplatte Gehäuseplatte Dicke Kreiszylindermantelabschnitt Kreiszylindermantelabschnitt Antriebswelle Zahnritzel Steuerring Zahnkranz Distanzelement Koppelelement Endabschnitt Anlenkpunkt Endabschnitt Anlenkpunkt Ausnehmung

Claims (20)

Patentansprüche

1. Quetschventil (1 ) umfassend ein Ventilgehäuse (2) das einen zylindrischen Durchgang (3) bildet, eine an der Innenwand (5) des Durchgangs (3) angeordnete, weitgehend zylindrische, an ihren stirnseitigen Rändern (9) an der Innenwand (5) des Durchganges (3) fixierte, flexible Membran (6), die mit ihrem Innenmantel (7) einen Durchflussquerschnitt (8) für ein Fluid umgrenzt, sowie zumindest zwei zusammenwirkende, mittels einer Antriebsvorrichtung (18) quer zur Mittelachse (10) des Durchgangs (3) verstellbare Klemmelemente (11) die bei Annäherung an die Mittelachse (10) mit Klemmflächen (14) gegenüberliegende Umfangsabschnitte der Membran (6) zwischen den Rändern (9) annähern und dabei den Durchflussquerschmtt (8) verringern und gegebenenfalls verschliessen, wobei die Klemmelemente (11) an Gelenkanordnungen (12) mit zur Mittelachse (10) weitgehend parallelen Schwenkachsen (13)

gelagert sind und alle Klemmelemente (11) mit einer gemeinsamen Antriebsvorrichtung (18) wirkverbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebsvorrichtung (18) einen zur Mittelachse (10) koaxial angeordneten, drehbaren Steuerring (27) und mehrere, den Steuerring (27) jeweils mit einem Klemmelement (11) gelenkig verbindende Koppelelemente (30) umfasst.

1. Quetschventil (1) umfassend ein Ventilgehäuse (2) das einen zylindrischen Durchgang (3) bildet, eine an der Innenwand (5) des Durchgangs (3) angeordnete, weitgehend zylindrische, an ihren stirnseitigen Rändern (9) an der Innenwand (5) des Durchganges (3) fixierte, flexible Membran (6), die mit ihrem Innenmantel (7) einen Durchflussquerschnitt (8) für ein Fluid umgrenzt, sowie zumindest zwei zusammenwirkende, mittels einer Antriebsvorrichtung (18) quer zur Mittelachse (10) des Durchgangs (3) verstellbare Klemmelemente (11) die bei Annäherung an die Mittelachse (10) mit Klemmflächen (14) gegenüberliegende Umfangsabschnitte der Membran (6) zwischen den Rändern (9) annähern und dabei den Durchflussquerschnitt (8) verringern und gegebenenfalls verschliessen, dadurch gekennzeichnet, dass die Klemmelemente (11) an Gelenkanordnungen (12) mit zur Mittelachse (10)

weitgehend parallelen Schwenkachsen (13) gelagert sind.

2. Quetschventil (1) nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerring (27) am Aussenumfang zumindest abschnittsweise einen Zahnkranz (28) aufweist.

2. Quetschventil (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dieses genau zwei Klemmelemente (11) aufweist.

3. Quetschventil (1) nach Anspruch 2 dadurch gekennzeichnet, dass der Zahnkranz (28) über ein Zahnritzel (26) mit einem Stellhebel, einer Stellkurbel oder einem Stellmotor wirkverbunden ist.

3. Quetschventil (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Gelenkanordnungen (12) punktsymmetrisch in Bezug auf die Mittelachse (10) angeordnet sind.

4. Quetschventil (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 1 dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerring (27) mit seinem Innendurchmesser (36) auf einer oder mehreren kreiszylindrischen, vom Ventilgehäuse (2) gebildeten Führungsflächen (37) geführt ist.

NACHGEREICHT

A2005/Ö1751

4. Quetschventil (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchgang (3) kreiszylindrisch ausgebildet ist.

5. Quetschventil (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4 dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebseinrichtung (18) zwei durch Distanzelemente (29) koaxial miteinander verbundene Steuerringe (27) aufweist.

5. Quetschventil (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Klemmflächen (14) durch allgemeine Zylinderflächen mit zur Mittelachse (10) parallelen Erzeugenden gebildet sind.

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6. Quetschventil (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass erste Endabschnitte (31) der Koppelelemente (30) zwischen den zwei Steuerringen (27) schwenkbar gelagert sind.

6. Quetschventil (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Klemmflächen (14) zweier Klemmelemente (11) entlang ihrer gesamten wirksamen Kontur bis auf einen Abstand kleiner oder gleich der doppelten Wandstärke der Membran (6) angenähert werden können.

7. Quetschventil (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass zweite Endabschnitte (33) der Koppelelemente (30) jeweils in einer Ausnehmung (35) in einem Klemmelement (11) schwenkbar gelagert sind.

7. Quetschventil (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Klemmflächen (14) in Durchflussstellung des Quetschventils (1) vollständig ausserhalb des Durchgangs (3) liegen.

8. Quetschventil (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Gelenkanordnungen (12) an einem im Ventilgehäuse (2) relativ zur fixierten Membran (6) um die Mittelachse (10) drehbaren Verstellring (43) gelagert sind.

8. Quetschventil (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Stirnflächen (16, 17) der Klemmelemente (11) in der Sperrstellung des Quetschventils (1) zusammen mit der Membran (6) den gesamten Querschnitt des Durchgangs (3) verschliessen.

9. Quetschventil (1) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine den Verstellring (43) in Winkelschritten um die Mittelachse (10) drehende Verstellvorrichtung (39) ausgebildet ist.

9. Quetschventil (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Klemmflächen (14) der Klemmelemente (11) identisch ausgebildet sind.

10. Quetschventil (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis des Radius zwischen Mittelachse (10) und Anlenkpunkt (32) des ersten Endabschnitts (31) eines Koppelelements (30) am Steuerring (27) zum Abstand zwischen Mittelachse (10) und Schwenkachse (13) des Klemmelements (11) einen Wert ausgewählt aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 1,4, insbesondere 1,6 und einer oberen Grenze von 2, insbesondere 1,8 aufweist.

10. Quetschventil (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine Klemmfläche (14) jeweils aus zwei stetig und tangential ineinander übergehenden, gegensinnig gekrümmten allgemeinen Zylindermantelabschnitten gebildet ist.

11. Quetschventil (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis des Abstandes zwischen Schwenkachse (13) und dem Anlenkpunkt (34) des zweiten Endabschnitts (33) des Koppelelements (30) am Klemmelement (11) zum Abstand zwischen den Anlenkpunkten (32, 34) am ersten und am zweiten Endab-

NACHGEREICHT

A2005/01751

-3schnitt (31,33) des Koppelelements (30) einen Wert ausgewählt aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 1,4, insbesondere 1,6 und einer oberen Grenze von 2, insbesondere 1,8 aufweist.

11. Quetschventil (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass eine Klemmfläche (14) jeweils aus zwei stetig und tangential ineinander übergehenden, gegensinnig gekrümmten Kreiszylindermantelabschnitten (23, 24) gebildet ist.

12. Quetschventil (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass dieses genau zwei Klemmelemente (11) aufweist.

12. Quetschventil (1) nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, dass der näher an der Gelenkanordnung (12) liegende Kreiszylindermantelabschnitt (23) konkav und der von der Gelenkanordnung (12) weiter entfernte Kreiszylindermantelabschnitt (24) konvex ausgebildet ist.

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13. Quetschventil (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Gelenkanordnungen (12) punktsymmetrisch in Bezug auf die Mittelachse (10) angeordnet sind.

13. Quetschventil (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Klemmflächen (14) der Klemmelemente (11) unterschiedlich ausgebildet sind.

14. Quetschventil (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass eine Klemmfläche (14) jeweils aus zwei stetig und tangential ineinander übergehenden, gegensinnig gekrümmten allgemeinen Zylindermantelabschnitten gebildet ist.

14. Quetschventil (1) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Klemmfläche (14) eines Klemmelements (11) in Form eines konkaven Kreiszylindermantelabschnittes und die Klemmfläche (14) eines damit zusammenwirkenden zweiten Klemmelements (11) in Form eines konvexen Kreiszylindermantelabschnittes ausgebildet ist.

15. Quetschventil (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass eine Klemmfläche (14) jeweils aus zwei stetig und tangential ineinander übergehenden, gegensinnig gekrümmten Kreiszylindermantelabschnitten (23, 24) gebildet ist.

15. Quetschventil (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 14 dadurch gekennzeichnet, dass jeweils ein Klemmelement (11) mit einer eigenen Antriebsvorrichtung (18) wirkverbunden ist.

16. Quetschventil (1) nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der näher an der Gelenkanordnung (12) liegende Kreiszylindermantelabschnitt (23) konkav und der von der Gelenkanordnung (12) weiter entfernte Kreiszylindermantelabschnitt (24) konvex ausgebildet ist.

16. Quetschventil (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 14 dadurch gekennzeichnet, dass alle Klemmelemente (11) mit einer gemeinsamen Antriebsvorrichtung (18) wirkverbunden sind.

17. Quetschventil (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Membran (6) am Aussenumfang von der Mittelachse (10) nach aussen weisende Dehnfalten (44) aufweist.

17. Quetschventil (1) nach Anspruch 16 dadurch gekennzeichnet, d.ass die Antriebsvorrichtung (18) einen zur Mittelachse (10) koaxial angeordneten, drehbaren Steuerring (27) und mehrere, den Steuerring (27) jeweils mit einem Klemmelement (11) gelenkig verbindende Koppelelemente (30) umfasst.

18. Quetschventil (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass in der Innenwand (5) des Durchgangs (3) im Ventilgehäuse (2) von der Mit-

NACHGEREICHT

A2005/01751

-4telachse (10) nach aussen weisende Ausnehmungen (47) zur Aufnahme der verformten Membran (6) und/oder der Dehnfalten (44) ausgebildet sind.

18. Quetschventil (1) nach Anspruch 17 dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerring (27) am Aussenumfang zumindest abschnittsweise einen Zahnkranz (28) aufweist.

19. Quetschventil (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilgehäuse (2) aus zumindest zwei in Durchströmrichtung (15) betrachtet hintereinander liegenden und zur Durchströmrichtung (15) rechtwinkelig angeordneten, ebenen Gehäuseplatten (20, 21) mit Bohrungen bzw. Ausnehmungen für den Durchgang (3), die Klemmelemente (11) und die Antriebsvorrichtung (18) gebildet ist.

19. Quetschventil (1) nach Anspruch 18 dadurch gekennzeichnet, dass der Zahnkranz (28) über ein Zahnritzel (26) mit einem Stellhebel, einer Stellkurbel oder einem Stellmotor wirkverbunden ist.

N2005/14900 >

20. Quetschventil (1) nach einem der Ansprüche 17 bis 19 dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerring (27) mit seinem Innendurchmesser (36) auf einer oder mehreren kreiszylindrischen, vom Ventilgehäuse (2) gebildeten Führungsflächen (37) geführt ist.

21. Quetschventil (1 ) nach einem der Ansprüche 17 bis 20 dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebseinrichtung (18) zwei durch Distanzelemente (29) koaxial miteinander verbundene Steuerringe (27) aufweist.

22. Quetschventil (1) nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass erste Endabschnitte (31) der Koppelelemente (30) zwischen den zwei Steuerringen (27) schwenkbar gelagert sind.

23. Quetschventil (1) nach einem der Ansprüche 17 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass zweite Endabschnitte (33) der Koppelelemente (30) jeweils in einer Ausnehmung (35) in einem Klemmelement (11) schwenkbar gelagert sind.

24. Quetschventil (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 23 dadurch gekennzeichnet, dass die Klemmelemente (11) in axialer Richtung zwischen zwei parallelen Innenflächen des Ventilgehäuses (2) gleitend geführt sind.

25. Quetschventil (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Gelenkanordnungen (12) an einem im Ventilgehäuse (2) relativ zur fixierten Membran (6) um die Mittelachse (10) drehbaren Verstellring (43) gelagert sind.

26. Quetschventil (1) nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass eine den Verstellring (43) in Winkelschritten um die Mittelachse (10) drehende Verstellvorrichtung (39) ausgebildet ist.

27. Quetschventil (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass die Membran (6) aus einem Elastomer besteht, ausgewählt aus einer Gruppe umfassend Gummi, PTFE, Silikon, EPDM, NBR, TPE, TPU.

N2005/14900 5-

28. Quetschventil (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass die Membran (6) eine zugfeste Zugschicht (45) aufweist.

29. Quetschventil (1) nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, dass die Zugschicht (45) in Umfangsrichtung wirkende Verstärkungsfaden (46) aufweist.

30. Quetschventil (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 29, dadurch gekennzeichnet, dass die zylindrische Membran (6) an ihren stirnseitigen Rändern (9) Flanschansätze (19) ausbildet.

31. Quetschventil (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 30, dadurch gekennzeichnet, dass die Membran (6) am Aussenumfang von der Mittelachse (10) nach aussen weisende Dehnfalten (44) aufweist.

32. Quetschventil (1) nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, dass die Dehnfalten (44) nur über Teilabschnitte am Aussenumfang ausgebildet sind.

33. Quetschventil (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 32, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis von Innendurchmesser der unverformten Membran (6) zur Länge der Membran (6) in Durchströmrichtung (15) einen Wert grösser als 1 aufweist.

34. Quetschventil (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 33, dadurch gekennzeichnet, dass in der Innenwand (5) des Durchgangs (3) im Ventilgehäuse (2) von der Mittelachse (10) nach aussen weisende Ausnehmungen (47) zur Aufiiahme der verformten Membran (6) und/oder der Dehnfalten (44) ausgebildet sind.

35. Quetschventil (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 34, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilgehäuse (2) aus zumindest zwei in Durchströmrichtung (15) betrachtet hintereinander liegenden und zur Durchströmrichtung (15) rechtwinkelig angeordneten, ebenen Gehäuseplatten (20, 21) mit Bohrungen bzw. Ausnehmungen für den Durchgang (3), die Klemmelemente (11) und die Antriebsvorrichtung (18) gebildet ist.

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36. Quetschventil (1) nach den Ansprüchen 30 und 35, dadurch gekennzeichnet, dass die Flanschansätze (19) der Membran (6) jeweils zwischen zwei Gehäuseplatten (20, 21) durch eine Klemmverbindung fixiert sind.

37. Quetschventil (1) nach einem der Ansprüche 17 bis 36, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis des Radius zwischen Mittelachse (10) und Anlenkpunkt (32) des ersten Endabschnitts (31) eines Koppelelements (30) am Steuerring (27) zum Abstand zwischen Mittelachse (10) und Schwenkachse (13) des Klemmelements (11) einen Wert ausgewählt aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 1,4, insbesondere 1,6 und einer oberen Grenze von 2, insbesondere 1 ,8 aufweist.

38. Quetschventil (1) nach einem der Ansprüche 17 bis 37, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis des Abstandes zwischen Schwenkachse (13) und dem Anlenkpunkt (34) des zweiten Endabschnitts (33) des Koppelelements (30) am Klemmelement (11) zum Abstand zwischen den Anlenkpunkten (32, 34) am ersten und am zweiten Endabschnitt (31,33) des Koppelelements (30) einen Wert ausgewählt aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 1,4, insbesondere 1,6 und einer oberen Grenze von 2, insbesondere 1,8 aufweist.

39. Quetschventil (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 38, dadurch gekennzeichnet, dass die Kante am Übergang von den Klemmflächen (14) zu den quer zur Mittelachse (10) orientierten Stirnflächen (16, 17) der Klemmelemente (11) eine Fase oder eine Abrundung aufweist.

E. Hawle Armaturenwerke GmbH durch <EMI ID=25.1>

N2005/14900 -1

(Neue) Patentansprüche

20. Quetschventil (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Kante am Übergang von den Klemmflächen (14) zu den quer zur Mittelachse (10) orientierten Stirnflächen (16, 17) der Klemmelemente (11) eine Fase oder eine Abrundung aufweist.

E. Hawle Armaturenwerke GmbH durch <EMI ID=29.1>

NACHGEREICHT A2ÖÖ5/01751