CN102734490A - 膜片阀 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种膜片阀，其具有第一和第二阀壳体部件(12、14)和在阀壳体部件(12、14)之间夹紧的膜片(16)，在膜片(16)上具有在边缘侧环绕的隆起部(18)和邻接于隆起部的、薄的、可轴向移动的膜片区段(20)。隆起部(18)支撑在两个阀壳体部件(12、14)上并且在径向的内侧(22)上侧凹。此外，提出一种用于安装到膜片阀中的膜片。

Description

膜片阀
技术领域
本发明涉及一种膜片阀以及一种用于安装到这种膜片阀中的膜片。
背景技术
膜片阀是已知的。当希望分离介质时，膜片阀通常例如应用在分析领域中。这意味着，将驱动器的接触介质的流体壳体通过膜片来流体地分离，使得介质不能够到达驱动器中。膜片在背离流体壳体的侧上与操作元件连接，所述操作元件又与驱动器共同作用。
还已知的是，膜片夹紧在两个壳体部件之间。为此，通常在每个壳体部件中设置有例如为槽的轮廓，用于容纳膜片固定区段。
在该膜片阀的制造过程中，每个轮廓的制造是在时间和成本上耗费的。
此外，膜片阀通常仅能够使用在直至大约10bar的压力范围中。在更高的压力中，该阀倾向于不密封。
发明内容
因此，本发明的目的是，提供一种膜片阀和一种用于膜片阀的膜片，其即使在10bar之上的压力中仍然可靠地工作。
该目的根据一种膜片阀以及一种用于安装到这种膜片阀中的膜片来实现，所述膜片阀具有第一阀壳体部件和第二阀壳体部件以及在所述阀壳体部件之间夹紧的膜片，其中所述膜片具有在边缘侧环绕的隆起部和邻接于所述隆起部的、薄的、能轴向移动的膜片区段，并且所述隆起部支撑在两个阀壳体部件上，其中，所述隆起部在径向的内侧上侧凹，所述膜片具有在边缘侧环绕的隆起部和邻接于所述隆起部的、薄的、能轴向移动的膜片区段，其中所述隆起部具有带有环绕的轴向凹陷部的轴向端侧，从而构成径向靠内和径向靠外的密封唇。
根据本发明的膜片阀具有第一和第二阀壳体部件和在阀壳体部件之间夹紧的膜片，所述膜片具有在边缘侧环绕的隆起部和在径向内侧邻接于所述隆起部的薄的、可轴向移动的、优选板形的膜片区段，其中隆起部支撑在两个阀壳体部件上。在此，隆起部在径向内侧上侧凹。由此，在阀壳体部件之一上的隆起部的轴向接触面有利地扩大，这提高了密封效果。此外，通过侧凹部由于流体压力而产生轴向的密封力，从而获得密封效果的自增强。
在实施形式中，隆起部具有轴向的端侧，并且在端侧到侧凹的侧面的过渡部上具有径向靠内的密封唇。密封唇支撑在两个阀壳体部件之一上。在端侧上到侧凹的侧面的过渡部上的径向靠内的密封唇促使在压力加载膜片时有至少一个压力分量作用到密封唇上，并且该密封唇以轴向方向压到邻近的阀壳体部件上，进而抵抗泄漏。因此，在压力加载时甚至加强密封效果。根据本发明的膜片阀能够无密封问题地在至少直至30bar的压力中可靠地工作。
有利的是，径向靠内的密封唇是隆起部的最径向内置的区段，由此将在轴向方向上起作用的或者由于流体压力而在侧凹中形成的全部的力提供到靠内的密封唇上。
优选的是，隆起部的轴向端侧构造成平的。
此外，优选的实施形式提出，端侧贴靠在壳体部件之一的平坦的区段上。
在实施例中，在径向剖面中看，侧凹的侧面与轴向方向成锐角地径向向外延伸，并且进一步延伸至隆起部到邻接的膜片区段的过渡部。因此，侧凹的侧面具有截锥形状。
优选的是，隆起部的轴向端侧位于阀壳体部件的分界平面中。
隆起部的端侧具有环绕的、敞开的轴向凹陷部，从而构成径向靠内和径向靠外的密封唇。径向靠内和靠外的密封唇都支撑在相同的阀壳体部件上，并且在夹紧时径向地以彼此相反的方向相互离开地压紧在阀壳体部件之间。这具有下述优点，在压紧的状态中挤压在未安装的状态中具有带有平行于轴向方向的径向侧面的隆起部的膜片，直至构成有利的径向侧凹的侧面。具有不带有侧凹的侧面的隆起部的膜片可以基本上更简单地制造。
靠内的唇优选具有棱角尖的边缘。该尖的棱阻止在膜片和壳体部件之间、在靠内的密封唇处构成所谓的“死区”，在所述死区中可能会堆积介质残余物，所述介质残余物在冲洗过程中可能会不期望地留存在那里。在应用在分析领域或者在医疗技术中时，必须首先消除死区。
在实施方式中，在第一壳体部件上设置有用于容纳具有膜片的隆起部的凹部。借助凹部可对隆起部提供限定的空间，通过凹部的几何形状可以调整期望的挤压。必要时，另一阀壳体部件可构造成不带有用于隆起部的凹部。
已证实为有利的是，邻接于隆起部的膜片区段将隆起部分成两部分，并且凹部容纳隆起部的不构造有侧凹的侧面的半部。有利地，凹部设置在邻近于阀驱动器的阀壳体部件中。因此，如果释放并且引起存在的介质压力，那么如上所述，侧凹的侧面即使在更高的压力中也朝着流体接口的方向显示出可靠的密封性，
在实施形式中，凹部在径向内侧具有在轴向上朝着分界平面的方向伸出的、环绕的凸起部。凸起部有利地影响两个壳体部件和膜片的连接的稳定性。那么阻止了如下情况，即，在膜片压力加载的情况下，膜片隆起部可能会从凹部中不期望地移出。
第二阀壳体部件有利地至少在两个阀壳体部件的分界平面的区域中基本平坦地构成。这意味着，第二阀壳体部件能够不带有特殊的密封轮廓地简单且低成本地制造，例如通过铣削来制造。此外，因此能够以简单的方式将多个阀例如成列地并排装配在共同的平板上。
有利地，膜片仅仅轴向地夹在阀壳体部件之间，由此从夹紧区域中留出邻接于隆起部的膜片区段，从而为膜片确保高的柔性。
在优选的实施形式中，隆起部在未夹住的状态中具有基本呈三角形的横截面。膜片的该几何设计方案在未装配的状态中已经具有侧凹的侧面，这尽管在膜片的制造过程中是更困难的，但是在压力更高时优化了上述可靠密封的效果。
但同样可行的是，膜片的隆起部设有垂直的侧面，其中在装配膜片时，通过在壳体部件之间挤压隆起部才构成侧凹的侧面。
此外，通过本发明提供一种用于安装在膜片阀中的膜片，其中膜片具有在边缘侧环绕的隆起部和邻接于所述隆起部的、薄的、可轴向移动的膜片区段，并且隆起部具有带有环绕的轴向凹陷部的轴向端侧，从而构成径向靠内和径向靠外的密封唇。通过膜片的这种几何设计方案，膜片适用于在膜片阀中可靠地密封甚至30bar的压力。
附图说明
参考下面的说明和下面的附图得出本发明的其他的特征和优点。在附图中示出：
图1示出根据本发明的膜片阀的断面的径向剖面图，该膜片阀具有夹紧在膜片阀中的根据本发明的膜片；
图2和3示出具有根据本发明的膜片的根据本发明的膜片阀的阀壳体的第一和第二实施形式的径向剖面图；
图4至6示出作为根据本发明的膜片阀的一部分的根据本发明的膜片的其他实施形式的径向剖面图；并且
图7示出具有根据图6的膜片的相应于图3的根据本发明的膜片阀的阀壳体断面的径向剖面图。
具体实施方式
在图1中示出膜片阀的阀壳体10的一部分的剖面图，所述膜片阀具有第一阀壳体部件12、邻接的第二阀壳体部件14和夹紧在其之间的膜片16。
膜片16在边缘侧具有环绕的隆起部18和一体式地邻接其上的、薄的、板形的膜片区段20。薄的膜片区段20是柔性的并且在压力加载时能够轴向移动。
隆起部18支撑在阀壳体部件12、14上。
相对于区段20轴向凸出的隆起部18在径向内侧22上侧凹。
第一阀壳体部件12邻近于驱动器A。在膜片16的指向驱动器A的方向的侧上，膜片16以已知的方式与(在此为磁衔铁的)阀操作元件固定地连接，所述阀操作元件与驱动器A共同作用。膜片16例如能够固定在可轴向移动地设置在驱动器A的线圈23中的磁衔铁21上。在衔铁21的区域中，膜片16具有柱塞式的隆起部，其与衔铁21连接并且其由薄的膜片区段20呈环形地包围。
第二阀壳体部件14属于流体壳体，至少一个流体通道25伸入到所述流体壳体中。在流体通道25上能够对置于膜片地设置阀座27，所述阀座能够由膜片16按照阀的切换位置来打开或者封闭。
在阀中，在膜片16的邻近于第二阀壳体部件14的侧上存在例如通过通道25流入的介质。
隆起部18(见图2)具有轴向的、平坦的端侧24，所述端侧贴靠在壳体部件14上并且在到侧凹的侧面22的过渡部上具有径向靠内的密封唇26。轴向的端侧24优选平地构成。
靠内的密封唇26优选为隆起部18的径向位于最内的区段。
该密封唇26支撑在第二阀壳体部件14上并且在所示出的安装情况中被压靠于该壳体部件。在存在的介质压力中，密封唇26继续压到第二阀壳体部件14上，因为在该几何布置中，总有至少一个压力分量在侧凹的部分中在轴向方向上通过流体压力起作用。由此避免了，轴向端侧24可能从第二壳体部件14脱落，这导致不期望的泄漏。
在第一壳体部件12(见图1和2)中，设置有用于容纳隆起部18的凹部28。相反地，第二阀壳体部件14至少在两个壳体部件12、14的接触或分界平面30的区域中基本平坦地构成。这具有下述优点，即在阀壳体部件中仅需要密封轮廓，这降低了制造成本并且特别在膜片阀微型化的情况下有利地起作用。那么，壳体部件14在阀中的膜片固定的区域中是不引起公差的部件。
隆起部18以其外侧全面地贴靠在凹部28的圆柱形的侧面29上。
另一优点为，阀壳体部件14能够构成为连接板，多个阀能够以简单的方式彼此靠紧地排列在所述连接板上。
通过凹部28的几何造型，例如通过凹部高度和/或深度的变化能够沿轴向和径向的方向调整隆起部18的期望的压缩。
在根据图2的实施形式中，端侧24以及环绕的、径向靠外的侧面29完全地贴靠在壳体部件12、14上。
隆起部18的轴向的端侧24位于两个阀壳体部件12、14的分界平面30中。
图3示出具有膜片16的阀壳体10的第二实施形式的剖面图。
不同于图2，在图3中的凹部28在径向内侧具有在轴向上朝着分界平面30的方向伸出的、环绕的凸起部32。通过凸起部32提高在阀壳体部件12、14和膜片16之间的连接稳定性。因此，在该实施形式中，即使在压力加载的情况下，隆起部18的较小的轴向压缩力也足以将膜片16可靠地保持在阀壳体部件12、14之间。
在剖面图中看，凸起部32在其指向膜片16的端部上具有基本呈半圆形的轮廓。由此，邻接于隆起部18的膜片区段20在压力加载时紧贴到凸起部32上，由此最小化膜片16形成裂纹的风险。
显然的是，凸起部32也能够在其端部上具有其他几何形状。当然，有利的是，在此避免尖的棱边。
相对于前面的实施形式的在图3中示出的另一区别是膜片16的隆起部18。隆起部18在其轴向端侧24上具有环绕的轴向凹陷部34，从而构成径向靠内的密封唇26和径向靠外的密封唇36。
根据隆起部18的挤压变形程度，轴向凹陷部34可以程度或多或少地压制成，或者如在根据图1的实施形式中那样，不存在凹陷部。
有利地，隆起部18的形状如此选择并且凹陷部34深至，使得在将轴向压力施加到隆起部18上时，在隆起部18的装配过程中在其径向内侧上具有侧凹。
在阀壳体10中的隆起部18的有利的侧凹的侧面22可以或者在未安装的状态中已经构成在膜片16上，或者在装配过程中才构成在膜片16上。
下面，示例地描述在未安装状态中的膜片16的不同的实施形式。
在图4中示出具有隆起部18和邻接于隆起部的、薄的膜片区段20的膜片16的剖面图。膜片区段20将隆起部18分成两个半部28、40。在已装配的状态中，半部28支撑在第一阀壳体部件12上，并且半部40的轴向端侧24支撑在第二阀壳体部件14上。半部40在其轴向端侧24上具有环绕的、敞开的轴向凹陷部34，从而构成径向靠内和径向靠外的密封唇26或36。半部40的径向内侧22无侧凹地构成。所述侧凹在装配过程中才构成在两个阀壳体部件12、14之间。通过在安装状态中的轴向压力，在径向上以相反的方向压密封唇26、36，使得在内侧22上形成侧凹。
不同于图4，图5示出在未装配的状态中已经在其径向内侧22上形成侧凹的膜片16的剖面图。相比在不具有侧凹的部件，具有侧凹的部件的制造过程更困难。具有侧凹的膜片16的优点为，不必强烈地挤压隆起部18。
根据图6的膜片16的实施形式，在隆起部18的靠内的唇26上具有棱角尖的边缘42。
图7示出根据图6的膜片16的在安装的状态中的剖面图。棱角尖的边缘42引起，靠内的密封唇26在轴向上完全地平放在阀壳体部件12上，从而使得不构成如在图3(没有棱角尖的边缘的实施形式)中可识别的“死区”。
膜片16的不同的实施形式能够与阀壳体10的不同的实施形式任意地组合。在附图中没有示出所有的组合可能性。

Claims (17)

1.膜片阀，具有第一阀壳体部件和第二阀壳体部件(12、14)以及在所述阀壳体部件(12、14)之间夹紧的膜片(16)，其中所述膜片(16)具有在边缘侧环绕的隆起部(18)和邻接于所述隆起部的、薄的、能轴向移动的膜片区段(20)，并且所述隆起部(18)支撑在两个阀壳体部件(12、14)上，其特征在于，所述隆起部(18)在径向的内侧(22)上侧凹。
2.根据权利要求1所述的膜片阀，其特征在于，所述隆起部(18)具有轴向的端侧(24)，并且在所述端侧(24)到侧凹的侧面(22)的过渡部上具有径向靠内的密封唇(26)。
3.根据权利要求2所述的膜片阀，其特征在于，所述径向靠内的密封唇(26)是所述隆起部(18)的径向位于最内的区段。
4.根据权利要求2或3所述的膜片阀，其特征在于，轴向的所述端侧(24)是平坦的。
5.根据上述权利要求之一所述的膜片阀，其特征在于，所述隆起部(18)的所述端侧(24)平放在所述壳体部件之一(14)的平坦的区段上。
6.根据上述权利要求之一所述的膜片阀，其特征在于，在径向剖面中观察，所述侧凹的侧面(22)与轴向方向成锐角(α)地径向向外延伸，并且延伸至所述隆起部(18)到邻接的所述膜片区段(20)的过渡部。
7.根据上述权利要求之一所述的膜片阀，其特征在于，所述隆起部(18)的轴向的所述端侧(24)位于所述阀壳体部件(12、14)的分界平面(30)中。
8.根据权利要求7所述的膜片阀，其特征在于，所述隆起部(18)的所述端侧(24)具有环绕的、敞开的轴向的凹陷部(34)。
9.根据权利要求8所述的膜片阀，其特征在于，在所述轴向的凹陷部(34)的侧向上构成有径向靠内的和径向靠外的密封唇(26、36)。
10.根据上述权利要求之一所述的膜片阀，其特征在于，靠内的唇(26)具有棱角尖的边缘。
11.根据上述权利要求之一所述的膜片阀，其特征在于，在所述第一阀壳体部件(12)上设有用于容纳具有所述膜片(16)的所述隆起部(18)的凹部(28)。
12.根据权利要求11所述的膜片阀，其特征在于，邻接于所述隆起部(18)的所述膜片区段(20)将所述隆起部(18)分成两个半部，并且所述凹部容纳所述隆起部(18)的不构造有侧凹的侧面(22)的所述半部。
13.根据权利要求11或12所述的膜片阀，其特征在于，所述凹部(28)在径向内侧具有在轴向上朝着所述分界平面(30)的方向伸出的、环绕的凸起部(32)。
14.根据上述权利要求之一所述的膜片阀，其特征在于，所述第二阀壳体部件(14)至少在两个所述阀壳体部件(12、14)的所述分界平面(30)的区域中基本平坦地构成。
15.根据上述权利要求之一所述的膜片阀，其特征在于，所述膜片(16)仅轴向地夹在所述阀壳体部件(12、14)之间。
16.根据上述权利要求之一所述的膜片阀，其特征在于，所述隆起部(18)在没有夹住的状态中具有基本呈三角形的横截面。
17.用于安装在根据上述权利要求之一所述的膜片阀中的膜片，其特征在于，所述膜片(16)具有在边缘侧环绕的隆起部(18)和邻接于所述隆起部的、薄的、能轴向移动的膜片区段(20)，其中所述隆起部(18)具有带有环绕的轴向凹陷部(34)的轴向端侧(24)，从而构成径向靠内和径向靠外的密封唇(26、36)。
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