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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung, insbesondere ein
Ventil, zum Schließen
und Öffnen
einer Strömungsmediumsleitung,
wobei die Strömungsmediumsleitung
eine von einer Seite der Strömungsmediumsleitung
ausgebildete Querschnittsverengung, eine an den der Querschnittsverengung
gegenüber
liegenden Seite angeordnete Aussparung, und ein diese Aussparung
bedeckendes elastisches Flächenelement
aufweist, zum Schließen
der Strömungsmediumsleitung
durch Drücken
gegen die Querschnittsverengung und/oder zum Öffnen der Strömungsmediumsleitung
durch Bewegen in die entgegengesetzte Richtung. Herkömmlicherweise
ist ein an der Aussparung angrenzender, insbesondere eine Kante
aufweisender Endbereich der Ummantelung ausgebildet.
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Auf
herkömmliche
Weise wird ein Ventil derart bereitgestellt, dass die Strömungsmediumsleitung als
Zuführungsrohr
bereitgestellt ist, wobei die Querschnittsverengung durch eine Schwelle
bereitgestellt ist. Insbesondere weist diese Schwelle im Querschnitt
die Form eines umgedrehten „V"s auf, das unten
in die Strömungsmediumsleitung übergeht
und oben einen Damm mit einer zur Strömungsmediumsleitungsumhüllung parallelen
Fläche
aufweist. Gemäß diesem
Stand der Technik befindet sich an der der Querschnittsverengung
gegenüber
liegenden Seite der Strömungsmediumsleitung
eine Aussparung der Strömungsmediumsleitung.
Ein diese Aussparung bedeckendes elastisches Flächenelement ist insbesondere
als eine Membran bereitgestellt. Diese dient zum Schließen der
Strömungsmediumsleitung,
indem die Membran gegen die Querschnittsverengung gedrückt wird.
Die Strömungsmediumsleitung
wird geöffnet,
indem die Membran in die der Querschnittsverengung entgegengesetzten
Richtung bewegt wird und dadurch ein Durchgangsbereich für das Strömungsmedium
bereitgestellt wird. Die Membran ist mit dem Randbereich der Aussparung
mechanisch verbun den. Die Membran kann durch einen entsprechenden
Abgrenzungsbereich der Außengeometrie
der Strömungsmediumsleitung
umfasst sein. Ein Endbereich der Ummantelung endet zur Aussparung
hin stufenartig, eckig bzw. kantig.
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Einen
derartigen Längsschnitt
eines herkömmlichen
Ventils zeigt 2.
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Insbesondere
aus dem Material Perfluoroalcoxy (PFA) hergestellte Ventile unterliegen
wegen der begrenzten Formgebungsmöglichkeiten für dieses
Material hohen Einschränkungen
bezüglich
der erzielbaren Innenkontur bzw. Innengeometrie eines Ventilblocks.
Dies führt
herkömmlicherweise
dazu, dass der Durchströmung
des geöffneten
Ventils – also
bei Bereitstellung eines Durchgangsbereichs für das Strömungsmedium durch die Membran – ein hoher
Widerstand entgegengesetzt wird. Die Ursache dafür liegt in den scharfen Umlenkungen
des Strömungsmediums
innerhalb der Leitung und in den daraus folgenden Strömungsablösungen,
wodurch ein hoher Druckverlust entsteht. Eine Kontur bzw. Innengeometrie,
die den am meisten störenden Übergang (Stufe)
der Strömungsmediumsleitung
in dem Bereich der Querschnittsverengung und der Membran in strömungsgünstiger
Weise beseitigt, lässt
sich mit den derzeit üblichen
Herstellungsverfahren nicht erzielen. Dies beeinflusst den sogenannten
Kv-Wert in nachteiliger Weise. Dieser Kv-Wert quantifiziert die Verluste
einer Ventildurchströmung
entsprechend einer Norm. Dabei wird ein Kv-Wert anhand eines Durchflusstests
mittels Wasser mit einer Temperatur von 20° C ermittelt. Es werden der
Anschlussdruck zum Ventil sowie die Zeit für das Befüllen eines Behälters mit
einer bestimmten Menge Wasser gemessen. Der Anschlussdruck beträgt ein bar.
Die Durchflussmenge wird in Kubikmeter pro Stunde angegeben. Je
höher der
Kv-Wert ist, umso geringer ist der Strömungswiderstand. Der Kv-Wert
ist ein Hauptkriterium für
eine Kaufentscheidung.
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Gemäß dem herkömmlichen
Stand wird ein erhöhter
Durchflusswiderstand hingenommen, der auf herkömmliche Weise nur unzureichend
verkleinert werden kann.
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Die
DE 1 500 279 A1 offenbart
ein Membranabsperrventil mit dammförmigen Ventilsitz. Das Membranabsperrventil
weist einen zwischen Ringflächen
des Gehäuseunter-
und Oberteiles eingespannten, im ausgebauten Zustand kuppelförmig gewölbten, kreisförmigen Membran
und einem das Ventilgehäuseunterteil
senkrecht zur Strömungsrichtung durchquerenden,
dammförmigen
Ventilsitz auf. Die Ringflächen
sind kegel- oder kugelabschnittförmig
in Richtung zum Ventilsitz derart verjüngt sind, dass der wirksame
Teil der Membran und der Ventilsitz um die Stärke der Membran näher zur
in Richtung der Strömung
verlaufenden Längsachse
des Gehäuseunterteils
rückt.
Auf diese Weise sollen Druckverluste mittels einer besonders gleichmäßig gehaltenen
Strömung
minimiert werden.
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Es
ist damit Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Vorrichtung, insbesondere
ein Ventil, zum Schließen
und/oder Öffnen
einer Strömungsmediumsleitung
bereitzustellen, die im geöffneten
Zustand einen geringen Durchflusswiderstand aufweist. Dies soll
auf möglichst
einfache und kostengünstige Weise
erfolgen.
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Die
Aufgabe wird durch eine Vorrichtung, insbesondere ein Ventil, ein
entsprechendes Hülsenelement
und ein Verfahren gemäß den Ansprüchen 1, 15,
16 und 17 gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen finden sich in den Unteransprüchen.
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Störende Verwirbelungen
des Strömungsmediums
werden bei herkömmlichen
Ventilen speziell durch die kantigen Übergänge insbesondere im Endbereich
der Ummantelung zur Aussparung hin verursacht. Die Ummantelung ist
zur Aussparung hin nachteilig stufenartig, eckig bzw. kantig ausgebildet. Indem
in der Strömungsmediumsleitung
in der Nähe des
Endbereichs mindestens ein Hülsenelement
mit einer an die Innengeometrie der Strömungsmediumsleitung angepassten
Außengeometrie
und einer strömungsgünstigen
Innengeometrie angeordnet wird, können störende Übergänge die Verwirbelungen des
Strömungsmediumsflusses
verursachen, auf einfache Weise wirksam verringert werden. Das Hülsenelement
kann ein beliebiges Mantelelement sein, das ebenso wie die Strömungsmediumsleitung eine
Ummantelung und einen von der Ummantelung umschlossenen Durchgang
für das
Strömungsmedium
aufweist. Die Außenform
des Hülsenelements
ist besonders vorteilhaft an die Innengeometrie der Strömungsmediumsleitung
bzw. der Ummantelung der Strömungsmediumsleitung
angepasst. Mit der vorteilhaften Innengeometrie des Hülsenelements werden,
durch den kurvenförmigen
Verlauf, Verwirbelungen des strömenden
Strömungsmediums
wirksam verringert. Das Hülsenelement
ist bevorzugt passgenau in dem Durchgang angeordnet. Dabei weist
dieses Hülsenelement
einen Durchgangsbereich für
das Strömungsmedium
auf, der dem der ursprünglichen
Strömungsmediumsleitung
angenähert ist,
aber hinsichtlich eines verringerten Strömungswiderstandes optimiert
ist. Dabei ist die Innengeometrie beziehungsweise der Verlauf der
Innenfläche
kurvenförmig
und insbesondere stetig und/oder glatt zum Durchgangsbereich des
Strömungsmediums
bereitgestellt. Auf diese Weise wird der Durchgang an dem strömungsungünstigen
Endbereich optimiert. Eine kurvenförmige Innengeometrie des Hülsenelements rundet
den Übergang
zu dem kantigen Endbereich ab. Durch den kurvenförmigen Verlauf der Innenfläche wird
ein kantiger Endbereich der Ummantelung abgerundet. Mittels der
vorstehend beschriebenen Anordnung ist es möglich, eine verlustarme Strömungsführung im
Ventilinneren fertigungstechnisch bereitzustellen. Die Durchströmung kann
damit optimiert verlustarm bereitgestellt werden. Auf diese Weise
lassen sich durch die eingebrachten Formgebungen auf einfache Weise
wirksame Verbesserungen insbesondere des Kv-Wertes erzielen. Auf
diese Weise werden Verwirbelungen der Strömungen wirksam reduziert. Der
Strömungswiderstand
des geöffneten
Ventils wird wirksam verringert.
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Durch
die Verwendung des Hülsenelements, lassen
sich zahlreiche Einschränkungen
hinsichtlich der Formgebung des Durchlassbereiches vermeiden. Insbesondere
kann ein Hülsenelement
mit einer entsprechenden strömungsgünstigen
Kontur, insbesondere Innengeometrie, in das Innere von zu- und abführenden
Leitungsbereichen, insbesondere von Rohren, eingebracht werden.
Besonders vorteilhaft ist die Ausgestaltung der Innengeometrie des
Hülsenelements
als in den Durchgangsbereich des Strömungsmediums hineinragender
konvexer Verlauf der Innenfläche
des Hülsenelements.
Die Innenfläche des
Hülsenelements
verengt dabei konvex den Durchgang der Strömungsmediumsleitung. Damit kann
das Strömungsmedium
wirksam verwirbelungsarm geführt
werden.
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Es
ist besonders vorteilhaft, wenn die insbesondere konvexe Innenfläche des
Hülsenelements mit
deren Verlauf bündig
an den kantigen Übergang bzw.
der Kante anschließend
bereitgestellt ist. Das heißt,
Kanten, Sprünge
oder Stufen im Endbereich der Ummantelung sind als Ergebnis abgerundet
bereit gestellt. Das Strömungsmedium
wird stetig entlang der Innenfläche
des Hülsenelements
in den Bereich der Aussparung bzw. des elastischen Flächenelements
hinein- bzw. hinausgeführt.
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Gemäß einer
weiteren vorteilhaften Ausführungsart
verläuft
die insbesondere konvexe Innenfläche
des Hülsenelements über den
kantigen Übergang
hinaus in die Aussparung hinein, wobei das Hülsenelement einen abgerundeten
Fortsatz in der Aussparung ausbildet. Auf diese Weise kann der kantige
Endbereich der Ummantelung alternativ abgerundet werden. Der Übergang
bzw. Endbereich wird auch in diesem Fall für das Strömungsmedium hinsichtlich Wirbelungsfreiheit
optimiert. Der End- bzw. Randbereich der Ummantelung kann auf diese Weise
derart bereitgestellt sein, dass die Führung des Strömungsmediums
entlang stetiger Flächen bzw.
Geometrien erfolgt. Sprünge
und das abrupte Ende der Ummantelung werden auf diese Weise wirksam
geglättet
bzw. homogenisiert.
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Es
ist insbesondere zur verbesserten Verbindung des Hülsenelements
mit der Ummantelung besonders vorteilhaft, wenn die Außenfläche des
Hülsenelements
an die Form des Endbereichs angepasst ist.
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Es
ist weiterhin besonders vorteilhaft, wenn der Fortsatz nach einem
abgerundeten Scheitelbereich eine auf die Außenfläche des Hülsenelements zulaufende Fläche bereitstellt,
die an den Verlauf des schließenden
elastischen Flächenelements
angepasst ist. Auf diese Weise kann das elastische Flächenelement
den Durchgang wirksam schließen
und im geöffneten
Zustand das Strömungsmedium
vorteilhaft führen.
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Es
ist bezüglich
dem abgerundeten Fortsatz besonders vorteilhaft, wenn dieser derart
bereitgestellt ist, dass er eine Spoilerwirkung verwirklicht. Auf diese
Weise kann das elastische Flächenelement
im offenen Zustand in seinem Randbereich zum Endbereich der Ummantelung
hin, gegen die nach dem abgerundeten Scheitelbereich auf der Außenfläche des Hülsenelements
zulaufende und an den Verlauf des schließenden elastischen Flächenelements
angepasste Fläche
gedrückt
werden. Damit kann insbesondere eine verbesserte laminare Strömung bereitgestellt
werden. Ebenso kann die Richtung der Strömungsmediumsströmung vorteilhaft
beeinflusst werden.
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Gemäß einem
weiteren vorteilhaften Ausführungsbeispiel
ist es bevorzugt, wenn die Querschnittsverengung entlang einer Strömungsrichtung des
Strömungsmediums
ebenso abgerundete Innenflächen
der Ummantelung aufweist, so dass das Strömungsmedium kontinuierlich
und stetig geführt
wird. Zur Vermeidung von Verwirbelungen des Strömungsmediums sind die Innenflächen der
Ummantelung bevorzugt im Verlauf stetig, kurvenförmig und glatt. Auf diese Weise
werden ebenso Verwirbelungen des fließenden Strömungsmediums reduziert.
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Es
ist weiterhin besonders vorteilhaft, wenn der Verlauf des Innenbereichs
des Hülsenelements bei
Annäherung
an den Übergang
zu der Innenfläche der
Querschnittsverengung angepasst ist. Die Innenfläche des Hülsenelements stellt vorteilhaft
mit der Innenfläche
der Querschnittsverengung entlang einer Strömungsrichtung des Strömungsmediums
einen abgerundeten Durchgangsquerschnitt für das Strömungsmedium bereit. Auf diese
Weise werden zusätzlich
Verwirbelungen des Strömungsmediums vermieden.
Die Innengeometrie des Hülsenelements ist
dadurch besonders vorteilhaft an die Innengeometrie der Querschnittsverengung
angepasst, bzw. dazu ausgebildet.
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Es
ist weiterhin vorteilhaft, wenn die Querschnittsverengung eine größere Kontaktfläche als Gegenfläche zum
schließenden
elastischen Flächenelement
aufweist. Diese Kontaktfläche
ist als Damm bereitgestellt. Auch auf diese Weise werden zusätzlich Verwirbelungen
des fließenden
Strömungsmediums
im geöffneten
Zustand des Ventils wirksam verringert.
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Gemäß einer
weiteren Ausführungsform
ist das elastische Flächenelement
als eine Membran bereitgestellt. Dabei kann diese Membran besonders flexibel
bereitgestellt sein und aus einem Kunststoff bestehen oder Kunststoffmaterialien
aufweisen.
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Es
ist besonders vorteilhaft, wenn das Hülsenelement in dem Durchgang
der Ummantelung fixiert bereitgestellt ist. Dies kann insbesondere
durch die Verwendung von Führungsnuten
und/oder durch eine Pressanpassung bzw. mittels Presssitz verwirklicht
werden. Grundsätzlich
ist auch die Verwendung von Klebemitteln möglich. Auf diese Weise kann
das Hülsenelement
dauerhaft gegen ein Verdrehen und/oder ein Verschieben gesichert
werden. Somit ist die Funktion des Hülsenelements gesichert.
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Gemäß einer
vorteilhaften Ausführungsform weist
das Material des Ventils, und insbesondere die Ummantelung, das
Material Perfluoroalcoxy auf. Dieses Material ist gegenüber herkömmlichen
Strömungsmedien
stabil und kann einfach bearbeitet werden. Dieses Material kann
besonders vorteilhaft bei Spritzgussverfahren verwendet werden.
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Es
ist zu Anschlusszwecken für
das Ventil weiterhin vorteilhaft, wenn das Hülsenelement im Inneren einer
zusätzlichen
in das Ventil zu- bzw. aus dem Ventil abführenden Leitung bereitgestellt
ist. Die Leitung kann vorteilhaft als Rohr bereit gestellt sein.
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Auf
vorteilhafte Weise bieten sich Verfahren zur Herstellung eines Ventils
derart an, dass zum einen das Hülsenelement
von außen
direkt oder indirekt in einen fertigen Ventilgrundkörper eingeführt wird,
oder zum anderen, dass das Hülsenelement
bei einem Hinterschnitt zu einem Ventilgrundkörper aufgrund des Fortsatzes
des Hülsenelements
gleichzeitig während
eines Spritzgussvorgangs zur Herstellung des Ventilgrundkörpers im
Ventilgrundkörper
positioniert wird. Die Positionierung muss im letzteren Fall gleichzeitig
mit dem Spritzgussvorgang erfolgen, da sonst das Hülsenelement
nicht mehr in den Ventilgrundkörper
eingebracht werden kann. Ein Ventilgrundkörper weist insbesondere noch
kein elastisches Flächenelement
auf. Der Ventilgrundkörper wird
am Anfang des Ventilherstellungsverfahrens erzeugt.
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Vorteilhafte
Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Verfahren ergeben sich
analog zu den vorteilhaften Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung
und umgekehrt.
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Weitere
Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung
von Ausführungsbeispielen
anhand der Figuren. Es zeigen:
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1a eine
Darstellung einer vereinfachten Vorrichtung gemäß zweier Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung;
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1b eine
Darstellung eines Details zum zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden
Erfindung;
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2 eine
Darstellung einer vereinfachten Vorrichtung gemäß dem Stand der Technik.
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Gemäß 1a sind
zwei Ausführungsbeispiele
gemäß der vorliegenden
Erfindung dargestellt.
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Das
Ventil weist insbesondere eine Strömungsmediumsleitung 1 auf,
die von dem Ventil geöffnet
oder geschlossen wird. Die Strömungsmediumsleitung 1 weist
insbesondere eine Ummantelung 2 und einen von der Ummantelung 2 umschlossenen Durchgang 3 für das Strömungsmedium
auf. Von einer Seite der Ummantelung 2 ist eine Querschnittsverengung 4,
die den Querschnitt des Durchgangs 3 verringert, ausgebildet.
Auf der der Querschnittsverengung 4 gegenüber liegenden
Seite ist eine Aussparung 5 der Ummantelung 2 bereitgestellt,
wobei ein Endbereich 8 der Ummantelung 2 zur Aussparung 5 kantig
bereitgestellt ist. Gemäß der 1 findet sich insbesondere eine Kante 7 im
Endbereich 8 der Ummantelung 2. Zudem weist die
Strömungsmediumsleitung 1 ein
die Aussparung 5 ausfüllendes elastisches
Flächenelement 6 auf.
Dieses Flächenelement 6 schließt den Durchgang 3 durch
Drücken des
Flächenelements 7 gegen
die Querschnittsverengung 4. Das Flächenelement 6 öffnet den
Durchgang 3, in dem es in einem bestimmten Abstand zur Querschnittsverengung 4 gehalten
wird. Die Vorrichtung, insbesondere das Ventil, bildet den an die
Aussparung 5 angrenzenden, eine Kante 7 aufweisenden,
kantigen Endbereich 8 der Ummantelung 2 aus. Das
elastische Flächenelement 6 ist
als eine Membran bereitgestellt. Die Membran ist von außerhalb des
Durchgangs 3 an dem Endbereich 8 der Ummantelung 2 angeordnet.
Dabei kann die Ummantelung 2 um die Aussparung 5 herum
einen Kanal ausbilden, in dem die Membran befestigt ist. Dazu bildet
die Ummantelung 2 zwei Bereiche mit gegenüber dem
Rest der Wandstärke
der Ummantelung 2 vergrößerten Dicke
um den Kanal herum aus. In die Strömungsmediumsleitung können in
oder entgegengesetzt der Strömungsrichtung
des Strömungsmediums
Zuführungsrohre
eingeführt
sein. Je nach Lage der Membran ist das Ventil geöffnet oder geschlossen. Zum Öffnen des
Durchgangs 3 ist die Membran von der Querschnittsverengung 4 beabstandet.
Zum Schließen des
Durchgangs 3 drückt
die Membran gegen die Querschnittsverengung 4, und insbesondere
gegen einen Damm 12 der Querschnittsverengung 4 als
Gegenstück
zur Membran. Insoweit gleicht 1a der den
Stand der Technik darstellenden 2, die bereits
im Einleitungsteil der Beschreibung kurz beschrieben wurde. Die 1a und 2 zeigen
einen mittleren Längsschnitt
entlang einer Strömungsrichtung
des Strömungsmediums
innerhalb der Vorrichtung. Zudem ist die Querschnittsverengung 4 als Schwelle
bereitgestellt.
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Zur
Vermeidung bzw. wirksamen Verringerung von Verwirbelungen des strömenden Strömungsmediums
bei geöffnetem
Ventil wird der Stand der Technik gemäß 2 entsprechend
der weiteren Merkmale gemäß 1a verbessert.
Dazu wird der kantige Endbereich 8 jeweils mittels eines
insbesondere passgenau in dem Durchgang 3 angeordneten Hülsenelements 9 durch
einen den Durchgang 3 verengenden konvexen Verlauf 10 der
Innenfläche
des Hülsenelements 9 abgerundet
und damit verstetigt.
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Strömt das Strömungsmedium
von der rechten Seite der 1a in
das Ventil hinein wird es entlang der konvexen Innenfläche eines
Hülsenelements 9 gemäß einem
ersten Ausführungsbeispiel zur
Querschnittsverengung 4 in den Durchgangsbereich der offenen
Membrane geführt.
Die gemäß dem Stand
der Technik auftretenden Verwirbelungen an der Kante 7 werden
dadurch wirksam verringert, dass die Innenfläche mit dem konvexen Verlauf 10 des Hülsenelements 9 bündig an
die Kante 7 anschließt und
auf diese Weise Sprünge
bzw. Unstetigkeitsstellen entlang einer Strömungsrichtung des Strömungsmediums
beseitigt. Die Strömungsrichtung
ist durch den Verlauf des Durchgangs 3 bestimmt. Das Strömungsmedium
wird anschließend
entlang der Membran kontinuierlich umgeleitet und in Richtung eines Ausgangs
der Strömungsmediumsleitung
gelenkt. Dabei ist der Damm 12 derart bereitgestellt, dass ebenso
durch dessen kurvenförmigen
Verlauf bzw. abgerundeten Verlauf Verwirbelungen verringert auftreten.
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Gemäß einem
zweiten Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung kann ein Hülsenelement 9, wie
es auf der linken Seite der 1a dargestellt ist,
derart verbessert bereitgestellt sein, dass die konvexe Innenfläche 10 des
Hülsenelements 9 über die Kante 7 hinaus
in die Aussparung 5 hinein verlaufend bereitgestellt ist,
wobei das Hülsenelement 9 dabei einen
abgerundeten Fortsatz 11 innerhalb der Aussparung ausbildet.
Dabei kann die Ummantelung 2 in Richtung des Endbereichs 9 eine
zunehmende Dicke aufweisen, so dass der abgerundete Fortsatz 11 nach
einem abgerundeten Scheitelpunkt auf den Endbereich 8 zuläuft und
auf diese Weise positioniert oder fixiert ist. Dabei ist das Hülsenelement 10 als eine
Hülse mit
einem Hinterschnitt zur Ummantelung 2 bereitgestellt. Der
nach dem Scheitelpunkt dem Endbereich 8 zulaufende Abschnitt
des Fortsatzes 11 kann dabei derart bereitgestellt sein,
dass die Membran formschlüssig
gegen diesen Bereich abschließend
bzw. dichtend gedrückt
werden kann. Das heißt,
auf diese Weise wird zusätzlich
gewährleistet, dass
die Membran das Ventil sicher schließt. Nach dem abgerundeten Scheitelpunkt
des Fortsatzes 11 verläuft
das Hülsenelement 9 in
Richtung zur Ummantelung 2 und vereinigt sich mit der Außenfläche des
Hülsenelements 9.
Die Außenfläche des
Hülsenelements 9 ist
an den Verlauf des Endbereichs 8 der Ummantelung 2 angepasst.
Die Außenfläche kann dabei
an dem Endbereich 8 anliegen. Die Ummantelung 2 kann
in Richtung des Endbereichs 8 eine zunehmende Dicke aufweisen.
Es ist besonders vorteilhaft, wenn der Fortsatz 11 an diesen
Endbereich 8 anliegt, da damit die mechanische Stabilität des Ventils
und des Fortsatzes 11 bzw. des Hülsenelements 9 verbessert
wird. Damit kann das Hülsenelement 9 ebenso
vorteilhaft mechanisch fixiert werden.
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Das
Hülsenelement 9 bildet
mit dem Fortsatz 11 gegenüber dem Ventilgrundkörper, das
heißt,
gegenüber
der Ummantelung 2 einen Hinterschnitt. Dies kann fertigungstechnisch
lediglich dadurch realisiert werden, dass die Hülse bzw. das Hülsenelement 9 nicht
nachträglich,
sondern während
eines Spritzgussprozesses zur Herstellung eines Ventilgrundkörpers anzubringen
ist. Die Ummantelung 2 kann in Richtung des Endbereichs 8 eine
zunehmende Dicke aufweisen, so dass das Hülsenelement 9 in seiner
Außenfläche entsprechend
angepasst ist. Der Fortsatz 11 des Hülsenelements 9 kann
an die Ummantelung 2 fixiert, insbesondere geklebt sein.
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1a zeigt
auf der linken Seite das Hülsenelement 9 mit
einem abgerundeten Fortsatz 11 gemäß dem zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel. 1b zeigt
eine vergrößerte Ansicht
eines Querschnitts des Ventils im Bereich einer Kante 7 eines
Endbereichs 8 in Verbindung mit dem Hülsenelement 9, welches
den abgerundeten Fortsatz 11 aufweist. Ein in das Ventil
strömendes
Strömungsmedium
wird beispielsweise in 1a von der linken Seite in Richtung
der Querschnittsverengung 4 entlang des konvexen Verlaufs 11 der
Innenfläche
des Hülsenelements 9 in
dem Bereich der öffnenden
Membran geführt.
Erneut ist die Innenfläche
der Querschnittsverengung 4 ebenso abgerundet bereitgestellt.
Das Strömungsmedium
wird nun zusätzlich
durch den abgerundeten Fortsatz 11 des Hülsenelements 9 derart geführt, dass
in vorteilhafter Weise Verwirbelungen des Strömungsmediums vermieden werden.
Zusätzlich
kann dieser Fortsatz 11 als Spoiler bereitgestellt sein,
der den Strömungsverlauf
des Strömungsmediums
zur Verringerung des Strömungswiderstandes beeinflusst.
Der Fortsatz 11 kann als Spoiler einen Druck auf das elastische
Flächenelement 6 erzeugen,
so dass dieses gegen den Fortsatz 11 gedrückt wird,
und zwar bei öffnendem
Flächenelement.
Dadurch wird zusätzlich
eine Verwirbelung des Strömungsmediums
erheblich verringert. Der konvexe Verlauf 10 der Innenfläche des
Hülsenelements 9 kann
mit Annäherung
an den Endbereich 8 zu der Innenfläche der Querschnittsverengung 4 angepasst bereitgestellt
sein. Dies kann insbesondere in Strömungsrichtung nach einer Scheitellinie
der Innenfläche
des Hülsenelements 9 vorgesehen
sein. Der Verlauf des Endbereichs 8 entscheidet über das
Entstehen von Verwirbelungen des Strömungsmediums. Entsprechend
wird dieser Verlauf durch die Ausgestaltung des Hülsenelements 9 optimiert.
Auf diese Weise kann der Strömungswiderstand
bei einer offenen Membran wirksam verringert werden. Das Hülsenelement
kann mittels Führungsnuten
oder Presssitz gegen ein Verschieben oder Verdrehen gesichert sein.
Auf diese Weise ist eine sichere Bereitstellung der Funktion des
Hülsenelements 9 gewährleistet. Die
Vorrichtung bzw. das Ventil, insbesondere die Ummantelung kann aus
Perfluoroalcoxy bestehen bzw. dieses Material aufweisen. Andere
Materialien sind aber ebenso denkbar. Dazu gehören andere Kunststoffe oder
auch Metalle oder sonstige feste chemische Verbindungen. Gemäß einer
weiteren Ausführungsform
ist es möglich,
dass die Strömungsmediumsleitung 1 der
Vorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung lediglich mit sehr kleiner Länge, beispielsweise im Bereich
von einigen Zentimetern, bereitgestellt sein. In diesem Fall können hier nicht
dargestellte das Ventil verlängernde
zu- und/oder abführende
Rohre verwendet werden, die in die Strömungsmediumleitung 1 bzw.
den Durchgang 3 eingeführt
werden. Ein Hülsenelement 9 kann dann
innerhalb des Ventils und/oder innerhalb der zusätzlichen Rohre bereitgestellt
sein.
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Es
ist offensichtlich, dass der Schutzbereich der vorliegenden Erfindung
ebenso die Verwendung von zwei Hülsenelementen 9 umfasst,
die von beiden Seiten der Querschnittsverengung 4 kommend
an den jeweiligen kantigen Endbereichen 8 angeordnet werden.
Das heißt,
ein gemäß der vorliegenden
Erfindung verbessertes Ventil weist mindestens ein bevorzugtes Hülsenelement 9 insbesondere
gemäß einem
der beiden beschriebenen Ausführungsbeispielen
auf. Die Strömungsmediumsleitung 1 ist
zur Vermeidung von Verwirbelungen bevorzugt mit rundem bzw. kreisrundem
Querschnitt bereitgestellt.
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In
das erfindungsgemäße Ventil
kann nach dessen Herstellung die Hülsenelementen 9 bzw.
den Hülsen
eingebracht werden. Ist das Hülsenelementmaterial
plastisch oder elastisch verformbar, ist es ebenso möglich ein
Hülsenelement 9 mit
Fortsatz 11 nach der Herstellung eines Ventilgrundkörpers einzubringen.
Es ist aber auch möglich,
die Hülsenelemente 9 gleichzeitig
beim Herstellungsprozess des Ventils in die Strömungsmediumsleitung 1 einzubringen.