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Die
Erfindung betrifft ein Membranventil mit einer Membrandichtung zum
statischen Dichten eines Dicht- und/oder Strömungsraums gegenüber der Umgebung
insbesondere für
den pharmazeutischen und/oder lebensmitteltechnischen Bereich, umfassend
ein Ventilgehäuse,
das mindestens einen Eingang und einen Ausgang für das durch den Dicht- und/oder
Strömungsraum
strömende
Medium sowie einen im Bereich des Eingangs oder Ausgangs ausgebildeten
Ventilsitz aufweist, ein das Ventilgehäuse auf der dem Ventilsitz
gegenüber
liegenden Seite abdeckendes Deckelelement, einen Ventilkörper, dem die
Membrandichtung zugeordnet ist, eine Ventilstange, die mit dem Ventilkörper in
Wirkverbindung steht und zum Bewegen des Ventilkörpers aus einer ersten Endposition „Ventil
geöffnet" über Zwischenpositionen in eine
zweite Endposition „Ventil
geschlossen" und
umgekehrt ausgebildet und eingerichtet ist, sowie ein mechanisches,
auf der Druck abgewandten Seite der Membrandichtung angeordnetes
Stützmittel
zum Stützen
der Membrandichtung bei Druckbeaufschlagung, wobei das mechanische
Stützmittel zwei
Stützelemente
aufweist.
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Derartige
Membranventile kommen insbesondere in der pharmazeutischen und lebensmitteltechnischen
Industrie zum Einsatz, wobei der Einsatz solcher Ventile nicht auf
die genannten Bereiche beschränkt
ist. Gerade jedoch bei der Förderung
von flüssigen
Medien in der pharmazeutischen und lebensmitteltechnischen Industrie
existieren hohe Anforderungen in Bezug auf die Sterilität und die
Sterilisierbarkeit der Förderleitungen
und insbesondere auch der Armaturen mit den entsprechenden Ventilen
zum Öffnen
und Sperren der Förderleitungen. Aus
den genannten Gründen
sind so genannte dynamische Dichtungen zu vermeiden. Die gattungsgemäßen Membranventile
mit den entsprechenden Membrandichtungen werden auch als statische
Dichtungen bezeichnet. In diesem Zusammenhang bedeutet statisch,
dass die Membrandichtung fest, also ohne Relativbewegung, im Bereich
des Ventilgehäuses
und/oder des Deckelelementes angeordnet ist. Durch die statische
Einbindung der Membrandichtung wird der Dicht- und/oder Strömungsraum
z. B. innerhalb von Förderleitungen
oder dergleichen gegenüber
der Umgebung bzw. Umwelt sicher abgedichtet. Anders ausgedrückt ermöglichen
die Membranventile mit ihren Membrandichtungen Relativbewegungen
zwischen zwei Elementen, beispielsweise zwischen der bewegbaren
Ventilstange mit dem Ventilkörper
einerseits und dem feststehenden Ventilgehäuse mit zugeordnetem Deckelelement,
indem die Membrandichtung mit Ausnahme ihrer Befestigungspunkte/Befestigungsbereiche
ihre Form/Gestalt ändert.
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Aus
dem oben genannten ergibt sich die Hauptfunktion der Membrandichtung,
nämlich
den Dicht- und/oder Strömungsraum
mit einem beweglichen Ventilkörper
gegenüber
der Umgebung/Umwelt abzudichten. Konstruktionsbedingt sind wesentliche Abschnitte
der Membrandichtung freitragend, da die Membrandichtung lediglich
mit einem äußeren Randbereich
(Befestigungspunkt/Befestigungsbereich) üblicherweise zwischen dem Ventilgehäuse und
dem Deckelelement oder einem anderen feststehenden Element des Membranventils
eingebunden und damit unterstützt
ist. Bei Beaufschlagung der Membrandichtung mit einem Druck wirkt
dieser auf die freitragenden Abschnitte, was dazu führt, dass
sich die Membrandichtung aufbläht
und sogar platzen kann. Da die Membrandichtung zur Form-/Gestaltänderung flexibel
ausgebildet sein muss, scheidet eine größeren Drücken standhaltende Wandstärke der
Membrandichtung aus. Es ist daher üblich, dass der Membrandichtung
auf der Druck abgewandten Seite ein Stützmittel zugeordnet wird, das
dem Innendruck entgegenwirkt.
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Aus
der
DE 10 2007
023 469 B3 , deren Inhalt ausdrücklich Bestandteil der Offenbarung
dieser Anmeldung ist, ist z. B. ein Membranventil mit den eingangs
genannten Merkmalen bekannt. Das mechanische Stützmittel für das Membranventil umfasst
zwei Stützelemente.
Jedes der Stützelemente
weist beabstandet zueinander angeordnete Stützabschnitte auf, so dass sich
für beide
Stützelemente
eine sternförmige
Ausbildung ergibt. Die beiden Stützelemente
greifen kammartig ineinander, wobei die beiden Stützelemente
auf der der Membrandichtung zugewandten Seite jeweils eine unterschiedliche
Unterstützungskontur
aufweisen, die in Abhängigkeit
der Position des Ventilkörpers,
also „Ventil
geöffnet" oder „Ventil geschlossen", mit der Membrandichtung
zur Bildung der Stützfläche in Kontakt
bringbar ist. Um eine ausreichende Stützfunktion durch die ineinander
greifenden Stützelemente
zu gewährleisten,
ist eine große Anzahl
von Stützabschnitten
für jedes
Stützelement notwendig.
Anders ausgedrückt
dürfen
die Abstände jeweils
zwischen zwei benachbart liegenden Stützabschnitten eines Stützelementes
nur gering sein, um eine ausreichende Stützfunktion zu bieten. Fertigungstechnisch
ist diese notwendige Ausbildung mit sehr vielen nur mit einem kleinen
Abstand nebeneinander liegenden Stützabschnitten zur Vermeidung
zu großer
Lücken,
in die die Membrandichtung eindrückbar
wäre, jedoch
aufwendig, wodurch die Herstellkosten sehr hoch sind. Je mehr Stützabschnitte, die
auch als Speichen bezeichnet werden können, zur Verbesserung der
Stützfunktion
vorgesehen sind, desto höher
ist der Fertigungsaufwand.
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Es
ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein einfaches und
kostengünstiges
Membranventil zu schaffen, deren Membrandichtung in allen Betriebszuständen optimal
abgestützt
wird.
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Diese
Aufgabe wird durch ein Membranventil der eingangs genannten Art
dadurch gelöst,
dass das Stützmittel
zusätzlich
zu den Stützelementen
ein Kontaktmittel umfasst, das zwischen den Stützelementen einerseits und
der Membrandichtung andererseits derart angeordnet ist, dass das
Kontaktmittel, das zur Bildung wechselnder Unterstützungskonturen
ausgebildet und eingerichtet ist, in Abhängigkeit der Position des Ventilkörpers mit
der Membrandichtung zur Bildung einer Stützfläche in Kontakt bringbar ist.
Ein wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Ausbildung besteht darin,
dass die einzelnen Teile bzw. Komponenten des Stützmittels, nämlich die
Stützelemente
und das Kontaktmittel eine einfache Geometrie aufweisen, so dass
die Fertigung einfach und kostengünstig ist. Anders ausgedrückt sind
die einzelnen Teile/Komponenten kostengünstig herzustellen, da die
Unterstützungskonturen
nicht mehr durch die Stützelemente
selbst, sondern erfindungsgemäß durch
das zusätzliche
Kontaktmittel gebildet werden.
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Eine
zweckmäßige Weiterbildung
der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass das Kontaktmittel
Ringelemente zur Bildung einer variablen Stützfläche umfasst. Die Ausbildung
des Kontaktmittels als Ringelemente unterstützt die einfache Fertigung
aufgrund kostengünstig
herzustellender Geometrien.
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Vorteilhafterweise
sind mehrere Ringelemente als Kontaktmittel teleskopartig ineinander
verschachtelt angeordnet sowie relativ zueinander und unabhängig voneinander
bewegbar. Mit dieser Ausgestaltung ist auf überraschend einfache und günstige Weise
eine individuell gestaltbare Stützfläche realisierbar.
Durch die teleskopartige Anordnung der Ringelemente zueinander sind
individuelle Unterstützungskonturen,
insbesondere auch Krümmungen bzw.
Radien nachbildbar, wodurch eine optimale Stützfunktion erreicht wird.
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Eine
bevorzugte Ausführungsform
zeichnet sich dadurch aus, dass zwischen dem Kontaktmittel und der
Membrandichtung zusätzlich
eine Stützmembran
angeordnet ist. Durch die zusätzliche Stützmembran
wird eine gleichmäßige Verteilung des
durch das Kontaktmittel aufgebrachten Drucks auf die Membrandichtung
erreicht, wodurch die Stützfunktion
weiter optimiert wird.
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In
einer zweckmäßigen Weiterbildung
ist mindestens die Anlagefläche
des Stellelementes an das Kontaktmittel stufenförmig ausgebildet. Durch diese
Ausgestaltung wird die zeitlich versetzte Betätigung der neben- bzw. ineinander
liegenden Ringelemente gewährleistet,
so dass die Bildung der Stützfläche auf
zuverlässige
und schonende Weise erreicht wird.
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Weitere
bevorzugte oder zweckmäßige Merkmale
und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und
der Beschreibung. Besonders bevorzugte Ausführungsformen werden anhand
der beigefügten
Zeichnung näher
erläutert.
In der Zeichnung zeigen:
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1 eine
Schnittansicht eines Membranventils in einer Endposition „Ventil
geschlossen",
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2 eine
Schnittansicht des Membranventils gemäß 1 in einer
Endposition „Ventil
geöffnet",
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3 eine
Detailansicht eines das Stützmittel
darstellenden Bereiches der 1 in Vergrößerung,
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4 eine
Detailansicht eines das Stützmittel
darstellenden Bereiches der 2 in Vergrößerung,
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5 eine
Draufsicht auf das Basiselement als Bestandteil des Stützmittels,
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6 eine
Schnittansicht des Basiselementes gemäß 5 entlang
des Schnitts VI-VI,
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7 eine
Seitenansicht des Basiselementes gemäß 5,
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8 eine Draufsicht auf das Stellelement als
Bestandteil des Stützmittels,
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9 eine
Schnittansicht des Stellelementes gemäß 8 entlang
des Schnitts IX-IX,
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10 eine
Draufsicht auf das Kontaktmittel,
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11 eine
Schnittansicht des Kontaktmittels gemäß 10 entlang
des Schnitts XI-XI,
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12 eine
perspektivische Darstellung des Stützmittels mit dem Basiselement
und dem Stellelement sowie den Ringelementen in der Stellung „Ventil geschlossen",
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13 eine
perspektivische Darstellung des Stützmittels gemäß 12 ohne
die Ringelemente,
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14 eine
perspektivische Darstellung des Stützmittels mit dem Basiselement
und dem Stellelement sowie den Ringelementen in der Stellung „Ventil geöffnet, und
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15 eine
perspektivische Darstellung des Stützmittels gemäß 14 ohne
die Ringelemente.
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Das
dargestellte Membranventil dient zum Öffnen und Schließen eines
Dicht- und/oder Strömungsraums
insbesondere in der pharmazeutischen oder lebensmitteltechnischen
Industrie. Selbstverständlich
ist das Membranventil auch in anderen Bereichen einsetzbar.
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Die 1 zeigt
ein erfindungsgemäßes Membranventil 10 in
einer Endposition „Ventil
geschlossen". Das
Membranventil 10 ist mit einer Membrandichtung 11 versehen.
Damit wird ein statisches Dichten eines Dicht- und/oder Strömungsraums 12 gegenüber der
Umgebung bzw. Umwelt erreicht. Anders ausgedrückt ist die Membrandichtung 11 im
Bereich ihrer Dichtflächen
keinen dynamischen Belastungen ausgesetzt. Allerdings ist die Membrandichtung 11 besonders
geeignet, den Strömungsraum 12 mit
einem beweglichen Ventilkörper 13,
der innerhalb des Strömungsraums 12 bewegbar
ist, gegenüber der
Umgebung abzudichten. Das Membranventil 10 umfasst ein
Ventilgehäuse 14,
das mindestens einen Eingang 15 und einen Ausgang 16 für das durch
den Strömungsraum 12 strömende, insbesondere
flüssige
Medium aufweist. Die Zuordnung, welches der Eingang 15 und
welches der Ausgang 16 ist, kann beliebig gewählt sein.
Des Weiteren weist das Ventilgehäuse 14 mindestens
einen Ventilsitz 17 auf. Dieser Ventilsitz 17,
der in seiner Form und Lage zu dem Ventilkörper 13 korrespondiert,
ist in der gezeigten Ausführungsform
im Bereich des Ausgangs 16 ausgebildet. Die Lage des Eingangs 15 bzw.
Ausgangs 16 kann innerhalb des Ventilgehäuses 14 auch
variieren und von der gezeigten Anordnung abweichen. An dem Eingang 15 und
dem Ausgang 16 sind (nicht dargestellte) Leitungen, Anschlüsse oder
dergleichen zum Erstellen eines vorzugsweise im Wesentlichen geschlossenen
Systems anschließbar.
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Dem
Ventilgehäuse 14 ist
ein Deckelelement 18 zum allseitigen Abschließen des
Strömungsraums 12 zugeordnet.
Das Deckelelement 18 kann direkt oder über Zwischenelemente lösbar am
Ventilgehäuse 14 angeordnet
sein. In der gezeigten Ausführungsform
ist das Deckelelement 18 am Ventilgehäuse 14 auf der dem
Ventilsitz 17 gegenüberliegenden Seite
angeordnet. Innerhalb des Strömungsraums 12 ist
der Ventilkörper 13 angeordnet.
Dem Ventilkörper 13,
der eine „schnullerartige" Form aufweist, ist
die Membrandichtung 11 zugeordnet. Die Membrandichtung 11 kann
mit dem Ventilkörper 13 einstückig ausgebildet
sein. In anderen Ausführungsformen
ist die Membrandichtung 11 über den Ventilkörper 13 übergezogen
oder an diesem befestigt. Der Ventilkörper 13 ist mit seiner
Dichtfläche 19 dem
Ventilsitz 17 zugewandt. Die Membrandichtung 11 ihrerseits
steht auf der der Dichtfläche 19 gegenüber liegenden
Seite des Ventilkörpers 13 mit
einem kragenförmigen,
flexiblen Ende 20 über.
Dieses umlaufende Ende 20 dient einerseits als Dichtfläche 21 der
Membrandichtung 11, wobei das umlaufende Ende 20 zum
Herstellen der Dichtfunktion und zum Befestigen zwischen dem Ventilgehäuse 14 und
dem Deckelelement 18 oder dergleichen angeordnet und durch
Schrauben 22 oder dergleichen verspannt ist. Andererseits
dient das außerhalb
des Ventilgehäuses 14 und
des Deckelelementes 18 in den Strömungsraum 12 ragende umlaufende
Ende 20 zum Ausgleich der Bewegungen des Ventilkörpers 13.
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Weiterhin
ist eine Ventilstange 23 Bestandteil des Membranventils 10.
Die Ventilstange 23 steht mit dem Ventilkörper 13 in
Wirkverbindung und ist zu diesem Zwecke mit diesem verbunden. Mittels
der linear bewegbaren Ventilstange 23, die in bekannter
Weise im Deckelelement 18 geführt ist, ist der Ventilkörper 13 aus
einer ersten Endposition „Ventil
geöffnet" (siehe z. B. 2) über Zwischenpositionen
in eine zweite Endposition „Ventil
geschlossen" (siehe
z. B. 1) und zurück
bewegbar.
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Da
die Membrandichtung 11 lediglich mit dem äußeren Rand
des umlaufenden Endes 20 am Ventilgehäuse 14 und dem Deckelelement 18 eingebunden
ist, ist der wesentliche Teil des umlaufenden Endes 20 freitragend.
Um ein unkontrolliertes Aufblähen
oder gar Reißen
der dünnwandigen
Membrandichtung 11 im Bereich des kragenförmigen,
umlaufenden Endes 20 bei in den Strömungsraum 12 einströmendem oder
im Strömungsraum 12 stehendem Medium
zu verhindern, ist der Membrandichtung 11 auf der Druck
abgewandten Seite ein Stützmittel 24 zugeordnet.
Das Stützmittel 24 dient
zum mechanischen Stützen
der Membrandichtung 11 bei Druckbeaufschlagung.
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Das
mechanische Stützmittel 24,
das im Detail den 5 bis 15 zu
entnehmen ist, weist zwei Stützelemente 25, 26 sowie
ein Kontaktmittel 27 auf. Die Stützelemente 25, 26 sind
unter Bildung mehrere Stützabschnitte
segmentiert ausgebildet und greifen ineinander (siehe insbesondere 12 bis 15).
Die Anzahl der Stützabschnitte
ist jedoch bevorzugt auf ein Minimum beschränkt und umfasst vorzugsweise
jeweils drei Stützabschnitte
für jedes
Stützelement 25 bzw. 26.
Die Stützabschnitte sind
gleichmäßig über den
Umfang verteilt und werden ebenso wie das Kontaktmittel 27 weiter
unten näher
beschrieben.
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Eines
der Stützelemente 25 ist
als Basiselement 28 ortsfest angeordnet. Das andere Stützelement 26 ist
als Stellelement 29 relativ zum Basiselement 28 bewegbar,
wobei es keine Rolle spielt, welches der beiden Stützelemente 25, 26 ortsfest
bzw. bewegbar ist. In der beschriebenen Ausführungsform ist das Basiselement 28 am
Deckelelement 18 lösbar befestigt,
vorzugsweise mittels Schrauben 30 oder dergleichen. Das
relativ zum Basiselement 28 bewegbare Stellelement 29 ist
an der Ventilstange 23 mit geeigneten Befestigungselementen
befestig und mittels dieser zusammen mit dem Ventilkörper 13 linear
bewegbar. Zur Ausführung
der linearen Bewegung der Ventilstange 23 ist diese in
dem Basiselement 28 gleitend geführt und in weiteren dem Deckelelement 18 zugeordneten
(nicht näher
beschriebenen) Elementen gelagert. Die Ventilstange 23 ist
entlang ihrer Mittelachse M bewegbar, die auch die Mittelachse für die beiden
Stützelemente 25, 26 bildet.
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Das
Basiselement 28 (siehe insbesondere 5 bis 7)
ist in Draufsicht scheibenförmig ausgebildet
und weist mittig bzw. zentrisch eine Bohrung 31 zum Durchtritt
der Ventilstange 23 auf. Im Randbereich weist das Basiselement 28 einen
umlaufenden Kragenabschnitt 32 auf, der jedoch teilweise
unterbrochen ist. Anders ausgedrückt
ist der Kragenabschnitt 32 segmentartig bzw. segmentweise
im Umfangsbereich des Basiselementes 28 angeordnet, wobei
zwischen den einzelnen Segmenten 33 Freiräume 34 ausgebildet
sind. Weiterhin verfügt
das Basiselement 28 über
mehrere Bohrungen 35 zur Aufnahme der Schrauben 30 für die Befestigung
am Deckelelement 18. Die Bohrungen 35 sind konzentrisch zur
Bohrung 31 angeordnet und gleichmäßig verteilt. Selbstverständlich sind
andere Ausführungen
des Basiselementes 28, z. B. mit einer anderen Anordnung
und/oder Ausbildung der Segmente 33, einer geänderten
Ausbildung und Anordnung der Bohrungen 35 und dergleichen,
möglich.
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Das
Stellelement 29 (siehe insbesondere 8 und 9)
ist in Draufsicht korrespondierend zum Basiselement 28 ausgebildet
und weist mittig bzw. zentrisch ebenfalls eine Bohrung 37 auf.
Die Bohrung 37 dient zum Durchtritt der Ventilstange 23 bzw.
von Befestigungsmitteln, mit denen das Stellelement 29 an
der Ventilstange 23 befestigt ist. Konzentrisch zur Bohrung 37 sind
weitere Bohrungen 38 zur Aufnahme von Befestigungselementen
vorgesehen. Im Randbereich weist das Stellelement 29 einen
umlaufenden Kragenabschnitt 39 auf, der jedoch teilweise
unterbrochen ist. Anders ausgedrückt
ist der Kragenabschnitt 39 segmentartig bzw. segmentweise
im Umfangsbereich des Stellelementes 29 angeordnet, wobei
zwischen den einzelnen Segmenten 40 Freiräume 41 ausgebildet
sind. Die Segmente 40 des Stellelementes 29 ergänzen sich
mit den Segmenten 33 des Basiselementes 28 zur
Bildung eines umlaufenden Kragens 42. Die Ausbildung des
Kragens 42 insbesondere in Bezug auf die der Membrandichtung 11 zugewandten
Seite wird weiter unten näher
beschrieben.
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Das
Stützmittel 24 umfasst
wie weiter oben bereits erwähnt,
zusätzlich
zu den Stützelementen 25, 26 das
Kontaktmittel 27. Das Kontaktmittel 27 ist zur
Bildung unterschiedlicher Unterstützungskonturen ausgebildet
und eingerichtet und zwischen den Stützelementen 25, 26 einerseits
und der Membrandichtung 11 andererseits angeordnet. Mit
anderen Worten liegt das Kontaktmittel 27 auf der einen
Seite an dem Stützmittel 24 und
auf der dem Stützmittel 24 abgewandten
Seite an der Membrandichtung 11 an. Das Kontaktmittel 27 ist
derart angeordnet, dass es in Abhängigkeit der Position des Ventilkörpers 13 mit der
Membrandichtung 11 zur Bildung einer Kontaktfläche bzw.
Stützfläche 42 zwischen
dem Kontaktmittel 27 und der Membrandichtung 11 in
Kontakt bringbar ist. Das bedeutet, dass die Membrandichtung 11 in
ihren unterschiedlichen Ausformungen in Abhängigkeit der Position des Ventilkörpers 13 vom
Kontaktmittel 27 gestützt
wird.
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Das
Kontaktmittel 27 umfasst vorzugsweise Ringelemente 43 zur
Bildung einer variablen Unterstützungskontur 42,
die als Stützfläche für die Membrandichtung 11 dient.
Die Anzahl der Ringelemente 43 kann variieren. Je größer die
Anzahl der Ringelemente 43 gewählt ist, desto genauer bzw.
feiner können
die Unterstützungskonturen 42 an
die gewünschte
und/oder erforderliche Form und insbesondere auch an gekrümmte Formen
angepasst werden. In der gezeigten Ausführungsform weist das Kontaktmittel 27 sieben
Ringelemente 43 auf. Diese Ringelemente 43 sind
teleskopartig ineinander verschachtelt angeordnet. Mit anderen Worten
weisen die Ringelemente 43 von innen nach außen jeweils
einen größer werdenden
Radius auf. Die einzelnen Ringelemente 43 sind relativ
zueinander und unabhängig
voneinander bewegbar. Die einzeln hergestellten Ringelemente 43 sind
vorzugsweise auf einem zylindrischen Abschnitt 44 des Stellelementes 29 angeordnet
bzw. aufgefädelt.
Andere Anordnungen sind jedoch selbstverständlich möglich.
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Die
Ringelemente 43 können
hinsichtlich ihrer Höhen
in axialer Längsrichtung
variieren. In den gezeigten Beispielen sind die Höhen der
einzelnen Ringelemente 43 unterschiedlich untereinander.
Ausgehend von innen nach außen
nimmt die Höhe
der Ringelemente 43 ab, so dass selbst bei zusammen geschobenen
Ringelementen 43 eine stufige Unterstützungskontur 42 gebildet
ist. Die Höhen
einzelner oder sämtlicher
Ringelemente 43 kann jedoch auch gleich sein, so dass die
Unterstützungskontur 42 in zusammen
geschobenem Zustand der Ringelemente 43 eben ist und sich
die stufige Unterstützungskontur 42 erst
beim auseinander ziehen der Ringelemente 43 ergibt. In
Abhängigkeit
der gewünschten
und/oder erforderlichen Unterstützungskontur 42 können die Ringelemente 43 auch
andere Formen und Ausbildungen aufweisen. Auch kann das Kontaktmittel 27 andere
geeignete Elemente, die von den Ringelementen 43 unterschiedlich
sind, umfassen.
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In
den jeweiligen Endpositionen „Ventil
geöffnet" und „Ventil
geschlossen" liegen
die Ringelemente 43 an einem der Stützelemente 25, 26 an.
Genauer dient in der gezeigten Ausführungsform das Basiselement 28 für das Kontaktmittel 27 und
genauer für die
Ringelemente 43 in der Endposition „Ventil geöffnet" als Anschlagelement (siehe 2).
Das Stellelement 29 dient als Betätigungselement für die Ringelemente 43.
Das bedeutet, dass die Ringelemente 43 zeitlich versetzt,
also nacheinander durch das Stellelement 29 ausgehend von
der Endposition „Ventil
geöffnet" über die Zwischenposition bis
zur Endposition „Ventil
geschlossen" aus
der zusammen geschobenen Position in die auseinander gezogene Position
bewegbar sind. Dabei bilden die durch die Ringelemente 43 gebildeten
Unterstützungskonturen 42 sowohl
in beiden Endpositionen als auch in sämtlichen Zwischenpositionen
eine Stützfläche zur
Membrandichtung 11. Während
der Bewegung der Ringelemente 43 von der einen Endposition
zu der anderen Endposition und zurück ist die Unterstützungskontur 42 in
Abhängigkeit
der Ausbildung und Einrichtung der Ringelemente 43 anpassbar
bzw. veränderbar. Mit
anderen Worten ist die Unterstützungskontur 42 durch
auf und ab Bewegung der Ventilstange 23 veränderbar.
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In
der gezeigten Ausführungsform
ist die Anlagefläche
bzw. die Anlagekontur 45 des Stellelementes 29 an
das Kontaktmittel 27 stufenförmig ausgebildet. Entsprechend
ist auch die Anlagefläche bzw.
Anlagekontur 46 des Basiselementes 28 an das Kontaktmittel 27 stufenförmig ausgebildet.
Die stufige Kontur kann für
beide Stützelemente 25, 26 gleich oder
unterschiedlich sein. Beispielsweise ist die stufige Anlagekontur 45 des
Stellelementes 29 ausgehend von der Mittelachse M von innen
nach außen ansteigend,
während
die stufige Anlagekontur 46 des Basiselementes 28 ausgehend
von der Mittelachse M von innen nach außen abfallend ist (siehe z.
B. 1 und 2). Die Anlageflächen bzw.
Anlagekonturen 45, 46 können jedoch auch eine andere
Gestalt bzw. ein anderes Profil aufweisen.
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In
einer bevorzugten Ausführung
ist zwischen dem Kontaktmittel 27 und der Membrandichtung 11 zusätzlich eine
Stützmembran 47 angeordnet.
Die Stützmembran 47 liegt
an der Membrandichtung 11 mindestens im Bereich des umlaufenden
Endes 20 eng an. Die flexible Stützmembran 47 ist sandwichartig
zwischen den Ringelementen 43 und der Membrandichtung 11 angeordnet
und auf der einen Seite zwischen dem Ventilgehäuse 14 und dem Deckelelement 18 und
auf der anderen Seite zwischen dem Ventilkörper 13 und dem Stellelement 29 befestigt.
Das Kontaktmittel 27 bzw. die Ringelemente 43 sind
zur Bildung individueller und unterschiedlicher Unterstützungskonturen 42 komplett
oder teilweise austauschbar angeordnet und eingerichtet. Anders
ausgedrückt
ist das Kontaktmittel 27 als Modulbauteil zusammen mit
den Stützelementen 25, 26 oder
alleine wechselbar. Die Dicke bzw. Wandstärke der Ringelemente 43 ist
frei wählbar.
Je dünner
jedoch die Wandstärke
gewählt
wird, desto genauer bzw. feiner ist die Unterstützungskontur 42. Vorzugsweise
entspricht die Wandstärke
der Ringelemente 43 etwa der Dicke der Membrandichtung 11.
Andere Wandstärken
sind jedoch ebenfalls möglich.
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Das
Stützmittel 24 kann
nicht nur zum Stützen
der Membrandichtung 11 in Membranventilen 10 eingesetzt
werden. Vielmehr ist das Stützmittel 24 grundsätzlich geeignet,
wechselnde Unterstützungskonturen
für flexible
Elemente zu schaffen.
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Das
Schaltprinzip des Membranventils 10 wird anhand der 1 und 2 näher beschrieben:
In
der Endposition „Ventil
geschlossen" gemäß 1 ist
der Ventilkörper 13 eng
und dichtend am Ventilsitz 17 anliegend. Die Membrandichtung 11 schmiegt sich
unter Druckbeaufschlagung eng an die Unterstützungskontur 42 der
Ringelemente 43 an bzw. an die Stützmembran 47. Anders
ausgedrückt
werden die Ringelemente 43 durch das Stellelement 29 bzw. deren
Anlagekontur 45 nach unten gedrückt. Die Ringelemente 43 drücken entweder
direkt, oder wie in den 1 und 2 dargstellt, über die
Stützmembran 47 auf
die Membrandichtung 11. Zu der Anlagekontur 46 des
Basiselementes 28 besteht in dieser Endposition kein Kontakt.
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Beim
Bewegen in die Mittel- oder Zwischenpositionen löst sich der Kontakt der Ringelemente 43 kontinuierlich
von der Anlagekontur 45, während die Ringelemente 43 gleichzeitig
und ebenfalls kontinuierlich mit der Anlagekontur 46 des
Basiselementes 28 in Kontakt treten. In den Zwischenpositionen
sind die Ringelemente 43 also gleichmäßig mit beiden Anlagekonturen 45, 46 teilweise
in Kontakt. In der Endposition „Ventil geöffnet" gemäß 2 liegen
die Ringelemente 43 ausschließlich an der Anlagekontur 46 des
Basiselementes 28, die die weitere Bewegung der Ringelemente 43 begrenzt.
Unabhängig
von der Position der Membrandichtung 11 bzw. der Position der
Stützelemente 25, 26 liegen
die Ringelemente 43 mit ihrer Unterstützungskontur 42 eng
an der Membrandichtung 11 bzw. an der Stützmembran 47 an.
Damit ist die Membrandichtung 11 unabhängig von ihrer Position stets
und permanent gleichmäßig unterstützt, wodurch
auch hohe Betriebsdrücke
durch die Membrandichtung 11 aufgenommen werden können.