DE102010024107A1

DE102010024107A1 - Entlüftungsautomat mit Membran als Systembaukasten 2

Info

Publication number: DE102010024107A1
Application number: DE102010024107A
Authority: DE
Inventors: Dr. Hidde Axel R.; Prof. Klose Udo
Original assignee: Wilhelm Schauerte & Co KG GmbH
Current assignee: Wilhelm Schauerte & Co KG GmbH
Priority date: 2010-06-17
Filing date: 2010-06-17
Publication date: 2011-12-22
Also published as: DE202010009634U1

Abstract

Vorgestellt wird ein Be- und Entlüftungsautomat mit einer Elastomer-Membran als Systembaukasten – insbesondere ein automatisches Be- und Entlüftungsventil für Heizungs- und Warmwasseranlagen oder geschlossene Rohrkreisläufe unter besonderer Berücksichtigung des Einsatzes von Wiederholteilen und des hydraulischen Abgleichs nach Hauptpatent 'Be- und Entlüftungsautomat mit Membran als Systembaukasten' (Patentanmeldung Nr. DE 10 2009 048 402 v. 6. Okt. 2009).
Entlüftungsventile finden überall dort Anwendung, wo Medien in geschlossenen Anlagen und Systemen, Behältern, Kesseln, Speichern oder Rohrleitungen der Thermik unterliegen und Druckausgleich stattfinden muß. Bekannte Anwendungen sind Druckluftanlagen, wasserführende Anlagen, Kraftstoffsysteme und -behälter, geschlossene Systeme in der Verkehrstechnik. Häufig sind Be- und Entlüftungsventile für flüssige Stoffe als Schwimmerventile mit Verschlußmechanismus ausgeprägt.
In der mehr spezifischen Anwendung der Heizungs- und Warmwasseranlage übernehmen die Be- und Entlüftungsventile im wesentlichen drei Funktionen/Betriebsarten
– Helfen beim Befüll- und Entleerungsvorgang, ca. 3 bar
– Sicherstellen der Automatikentlüftung bei Normalbetrieb, ca. 3 bar
– Standhalten der Druckprüfung im Prüfbetrieb, bis ca. 10 bar.
Die Membrantechnik ist noch eine junge Technologie, unterliegt aber wegen nahezu unbegrenzter Einsatzmöglichkeiten permanenter Erneuerung. Der Einsatz von Membranen findet statt in unterschiedlichsten Disziplinen der Technik, wie Medizin/Dialyse, Getränkeindustrie/Filterung und Alkoholentzug, Brauchwasser/Reinigung und Filtration, Verkehrs-, Fahrzeugtechnik/Hohlraumentlüftung, etc. Semipermeable Elastomer-Membranen werden als Spritzteile hergestellt und ihre Anwendung wird durch verschiedene Produktparameter variiert; sie halten hohen Flüssigkeitsdrücken stand, sind aber durchlässig für gasförmige Medien und Dämpfe. Die Elastomer-Membran besteht vorzugsweise aus einem Kautschukmaterial – wie z. B. Silikon-Kautschuk – welches als Formteil gespritzt oder auch im 2K oder 3K(Komponenten)-Spritzverfahren direkt mit einer Entlüftungskappe zu einem Be- und Entlüftungsventil verarbeitet wird. Auf Grund einer geforderten Formgebung der Elastomer-Membran und der Shore-Härte des Materials kann es auch zum Einsatz eines z. B. fingerartigen/sternförmigen und/oder ringförmigen Trägers kommen, welcher elastomerumspritzt wird.
Der Systembaukasten des Be- und Entlüftungsautomaten besteht im wesentlichen aus einem Ventilkörper-Anschlußstück mit einem federbeaufschlagten Rückschlagventil mit verschiedenen Anschlußgewinden, verschiedenen anwendungsbezogenen Schraubkappen zum Verschließen, zum Be- und Entlüften und zum Messen sowie einem Wasserfangbehälter mit Entlüftung und ggf. Zustandsanzeige und/oder Signalisierung.

Description

Die Erfindung betrifft einen Be- und Entlüftungsautomaten mit einer Elastomer-Membran als Systembaukasten – insbesondere ein automatisches Be- und Entlüftungsventil für Heizungs- und Warmwasseranlagen oder geschlossene Rohrkreisläufe unter besonderer Berücksichtigung des Einsatzes von Wiederholteilen und des hydraulischen Abgleichs nach Hauptpatent 'Be- und Entlüftungsautomat mit Membran als Systembaukasten' (Patentanmeldung Nr. DE 10 2009 048 402 v. 6. Okt. 2009).
Entlüftungsventile finden überall dort Anwendung, wo Medien in geschlossenen Anlagen und Systemen, Behältern, Kesseln, Speichern oder Rohrleitungen der Thermik unterliegen und Druckausgleich stattfinden muß. Bekannte Anwendungen sind Druckluftanlagen, wasserführende Anlagen, Kraftstoffsysteme und -behälter, geschlossene Systeme in der Verkehrstechnik. Häufig sind Be- und Entlüftungsventile für flüssige Stoffe als Schwimmerventile mit Verschlußmechanismus ausgeprägt.
In der mehr spezifischen Anwendung der Heizungs- und Warmwasseranlage übernehmen die Be- und Entlüftungsventile im wesentlichen drei Funktionen/Betriebsarten

– Helfen beim Befüll- und Entleerungsvorgang, Betriebszustand ca. 3 bar
– Sicherstellen der Automatikentlüftung, Betriebszustand ca. 3 bar
– Standhalten der Druckprüfung, Betriebszustand bis ca. 10 bar.

Die Membrantechnik ist noch eine junge Technologie, unterliegt aber wegen nahezu unbegrenzter Einsatzmöglichkeiten einer permanenten Erneuerung. Der Einsatz von Membranen findet statt in unterschiedlichsten Disziplinen der Technik, wie Medizin/Dialyse, Getränkeindustrie/Filterung und Alkoholentzug, Brauchwasser/Reinigung und Filtration, Verkehrs-, Fahrzeugtechnik/Hohlraumentlüftung, etc. Membranen werden als semipermeable Folien hergestellt und ihr Einsatzzweck wird durch verschiedene Produktparameter bestimmt; sie halten hohen Flüssigkeitsdrücken stand, sind aber durchlässig für gasförmige Medien. Der Membranwerkstoff ist aus Kunststoff, wie z. B. Polyethylen, Polypropylen (PP) oder Polystyrol (PS), Polytetrafluorethylen (PTFE) oder Polyurethan (PUR), oder aus elastomerem Kunststoff, wie Acrylnitril (A/PE) oder Kautschuk (EVA, IIR, NR, SI, ...), ist hydrophob/hydrophil und/oder oleophob/oleophil, in weiten Bereichen chemisch kompatibel, sterilisationsgeeignet, nicht benetzbar bei kleinsten Oberflächenspannungen.
Der hydraulische Abgleich – nach DIN EN 12 831 (Jun. 2003) und gefordert in der VOB/C DIN 18 380 – beschreibt ein Verfahren, mit dem innerhalb einer Heizungsanlage jeder Heizkörper oder Heizkreis einer Flächenheizung bei einer festgelegten Vorlauftemperatur der Heizungsanlage genau mit der Wärmemenge versorgt wird, die benötigt wird, um die für die einzelnen Räume gewünschte Raumtemperatur zu erzielen. Dies wird üblicherweise bei Planung, Montage und Inbetriebnahme der Anlage erreicht; auch ein nachträglicher hydraulischer Abgleich ist mittels im Rohrnetz vorhandener Armaturen gegeben, wie voreinstellbare Thermostatventile. Ziele des hydraulischen Abgleichs sind

– Definierte Massenströme an jedem Heizkörper im Auslegungsfall
– Gleichmäßige Massenstromverteilung in Aufheizphasen
– Gute Regeleigenschaften des Thermostatventils.

Um die Durchflußmenge für jeden Heizkörper voreinzustellen, werden entweder Thermostatventile mit Durchflußkennwert durch angepaßten kV-Kegel eingesetzt oder die Durchflußwiderstände mittels der Rücklaufverschraubungen eingestellt. Da in jedem Fall eine entlüftete Heizungs- oder Warmwasseranlage Grundvoraussetzung für den Abgleich ist, ist der Einsatz eines Entlüftungsautomaten am Heizkörper oder Warmwassergerät naheliegend, der außerdem meßtechnische Voraussetzungen für die Durchführbarkeit des hydraulischen Abgleichs schafft.
Um die Voraussetzung einer dauerhaft entlüfteten Heizungs- oder Warmwasseranlage zu schaffen, wird die Anlage durch eine flüssigkeitsdichte atmungsaktive semipermeable Membran oder Elastomer-Membran gegenüber der Atmosphäre 'bedingt geöffnet'.
In der Folge wird also vorgeschlagen, die Heizungs- und Warmwasseranlage für die Gas- und Wasserdampfdurchlässigkeit zu öffnen, in dem semipermeable – flüssigkeitssperrende und gas- und dampfdurchlässige – Membranen oder Elastomer-Membranen in selbständigen Druckausgleichselementen (DAE) oder in Verbindung mit Schlauch- oder Rohreinführungen oder -auslässen für den Druckausgleich (DA) und somit für eine entlüftete Anlage sorgen. Je nach Anwendungsfall kommen für die Be- und Entlüftung unterschiedliche Kunststoff-Membranwerkstoffe zum Einsatz – wie Polyethylen (PE), Polypropylen (PP), Polystyrol (PS), Polytetrafluorethylen (PTFE) oder Polyurethan (PUR) oder wie Acrylnitril (A/PE), Kautschuk (EVA, IIR, NR, SI, ...) – wobei vornehmlich eine Abhängigkeit zur Medienverträglichkeit besteht, wie hydrophobe/-phile oder oleophobe/-phile Charakteristika des Membranwerkstoffs.
Das Membranbauteil der Hauptanmeldung besteht meist aus einer sehr dünnen porösen Folie, wie sie bereits für unterschiedliche Separationszwecke zur Anwendung kommt – Kleidung, Schuhe, Medizintechnik, Wasserentsalzung oder -reinigung, Lebensmittel- und Getränkeindustrie, etc. – und der besseren Verarbeitung und Handhabbarkeit wegen mit einem ebenfalls durchlässigen Trägermaterial zum Sandwich verbunden und ggf. auch als Verbundmaterial mechanisch gestanzt, verarbeitet und/oder zu einer Komponente mehrlagig verklebt ist.
Die Elastomer-Membran der erfinderischen Neuheit besteht vorzugsweise aus einem Kautschukwerkstoff – wie z. B. Silikon-Kautschuk – mit guten Gas- und Wasserdampf-Durchgangszahlen, welche als Formteil gespritzt und als Einlegeteil weiterverarbeitet oder auch im 2K oder 3K(Komponenten)-Spritzverfahren direkt mit einer Entlüftungskappe zu einem Be- und Entlüftungsventil verarbeitet wird. Auf Grund einer geforderten Formgebung der Elastomer-Membran und der Shore-Härte des Materials kann es auch zum Einsatz eines z. B. fingerartigen/sternförmigen oder ringförmigen Trägers kommen, der als Einlegeteil mit dem Kautschukwerkstoff umspritzt wird.
Alle Kunststoff-Werkstoffe sind für Gase, Dämpfe oder Flüssigkeiten viel oder wenig durchlässig; die Durchlässigkeit wird auch als Permeation oder Permeabilität bezeichnet, die Rohlösung oder das Feed wird der Membran zugeführt, durch die Membran gelangt das Konzentrat oder das Permeat, die differente Restmenge von Rohlösung und Konzentrat ist das Retentat. Wichtig sind besonders die Durchlässigkeit für Wasserdampf, Gase und Dämpfe für Flüssigkeiten. Hohe oder niedrige Durchlässigkeiten von Kunststoff-Folien/-Membranen für bestimmte Stoffe können dabei je nach Anwendungsgebiet gefordert oder unerwünscht sein.
Gemäß der vorliegenden erfinderischen Neuheit soll dem Wasser Luft – im wesentlichen bestehend aus ca. 78% Stickstoff (N₂), ca. 21% Sauerstoff (O₂) und ca. 0,04% Kohlendioxid (CO₂) und Wasserdampf, gemessen in relativer Feuchte – entzogen werden; die Relation des Durchgangs bei Kunststoffen für N₂:O₂:CO₂ ist etwa 1:4:16. Ein anderes Beispiel betrifft die Durchlässigkeit von Wasserdampf zur Verhinderung von Kondensatbildung in Gehäusen steuer- und regeltechnischer Anlagen (s. a. europäische Patentschrift Nr. EP 1 746 698 ). Bei fast allen Kunststoff-Folien – mit Ausnahme von Cellulosehydrat (CH), Handelsname Cellophan oder Zellglas – verringert sich die Durchlässigkeit mit der Dicke. Die Membran-Durchlässigkeit von Gas wird gemäß der Prüfnorm DIN 53 380 in der Einheit [cm³/m² × d × bar] und die von Wasserdampf gemäß Prüfnorm DIN 53 122 in der Einheit [g/m² × d] gemessen. Größenordnungen sind für Kautschuk, 50 Shore Härte, 20°C Temperatur

– für die Gasdurchlässigkeit ca. 600 cm³ × mm/(m² × h × bar); d. h. Menge Luft, gemessen in cm³, die pro Stunde bei einer Druckdifferenz von 1 bar eine Membran von 1 m² Fläche und 1 mm Dicke durchdringt
– für die Wasserdampfdurchlässigkeit ca. 40 g × mm/(m² × d); d. h. Masse Wasserdampf in g, die in 24 Stunden eine Membran von 1 m² Fläche und 1 mm Dicke durchdringt.

Hydrophobe Kunststoffe nehmen keinen Wasserdampf auf, somit besteht auch kein Einfluß auf die Gaspermeation; hydrophile Kunststoffe können beträchtliche Mengen an Wasserdampf absorbieren, wodurch sich eine Vergrößerung des Gasdurchgangs einstellt.
Bei gleichem Gesamtdruck inner- und außerhalb zweier membrangetrennter Räume lassen sich drei Gasdurchgangsmechanismen durch Kunststoffe beschreiben, wie

1. Durchgang durch porenfreie Kunststoffschichten infolge Lösungsdiffusion bei a) und b) außerhalb der Poren im die Poren umschließenden Kunststoff (Permeation, Normalfall)
2. Durchgang durch größere Poren und Fehlstellen infolge Fick'scher Diffusion a) wobei die Poren die gesamte Membrandicke durchdringen, wie offenporiger Schaum oder Perforierungen oder poröse Membranen b) wobei die Poren sich innerhalb der Membran befinden, wie geschlossenporiger Schaum oder poröse Membranen (Durchmesser der Poren > freie Weglänge der Gasmoleküle)
3. Durchgang durch Mikroporen infolge Knudsen-Diffusion a) wie bei mikroporösen Membranen b) in den eingeschlossenen Poren wie bei mikroporösen Membranen (Porendurchmesser < freie Weglänge der Gasmoleküle)

Bei Gesamtdruckunterschied zwischen den Räumen stellt sich ein

zu 1. die Lösungsdiffusion
zu 2. eine Poiseuille-Strömung an die Stelle der Fick'schen Diffusion; führt in relativ kurzer Zeit (Sekunden bis Tage) zu Druckausgleich (DA)
zu 3. die Knudsen-Diffusion.

Die Gasdiffusion beim Gasdurchgang durch Mikroporen ist nicht temperaturabhängig.
Die Durchgangsmechanismen für Wasserdampf entsprechen denen des Gasdurchgangs. Bei sehr hohen Wassergehalten kann in den Poren wegen der Kapillarkondensation zusätzlich ein Kapillarwasserzug als Transportmechanismus auftreten. Bei der Lösungsdiffusion beim Durchgang von Gasen steigt der Gasdurchgang linear mit dem Partialdruckunterschied des durchgehenden Gases an, was aufgrund der häufig nichtlinear mit dem Partialdruck des Wasserdampfs ansteigenden Sorption von Elastomer-Membranen beim Wasserdampf nicht gilt; eine lineare Umrechnung beim treibenden Gefälle des Wasserdampf-Partialdrucks – oder der relativen Feuchte – ist nicht zulässig.
Neben einer recht groben mechanischen Perforation birgt die Lasertechnologie die Möglichkeit, eine dem jeweiligen Anwendungszweck gezielt angepaßte Mikroperforation einer Folie oder einer Membran zu verleihen. Dabei wird die Lochgröße und die Anzahl der Löcher so dimensioniert, daß Luftzirkulation möglich ist, Feuchtigkeit jedoch zurückgehalten wird. Weitere Verfahren sind die Nadeltechnologie und das Flammperforieren. Dabei zeichnet sich der Laser durch kleinere Löcher aus, die durch einen Mikroschmelzrand einreißgesichert sind. Außerdem arbeitet der Laser berührungslos und prozeßsicher bei hohen Bahngeschwindigkeiten, entgegen der Bruchgefahr bei Nadeln.
Eine Änderung der Relation des Gasdurchgangs ist nur durch Einbringen von Poren in die Folien/Membranen möglich und um die Durchgängigkeit gezielt beeinflussen zu können, sowohl hinsichtlich des Volumens als auch im Verhältnis der Gase untereinander. Die Durchlässigkeit setzt sich aus der Lösungsdiffusion der Folie/Membran und der Fick'schen oder Knudsen-Diffusion der Mikroporen zusammen und der Gesamtdurchgang und die Relation der Durchgänge werden durch gezielte Auswahl beider Einflüsse bestimmt. Eine Mikroperforation läßt sich durch Einmischen von feinsten mineralischen Füllstoffen mit molekularen Diffusionskanälen im Partikel oder an der Kontaktstelle Partikel/Kunststoff erzielen, die sich auch durch Recken der Folie beeinflussen läßt (Verpackung/Gehäuse mit kontrollierter Atmosphäre – Controlled Atmosphere Package [CAP]/Housing [CAH]).
Im folgenden wird der Stand der Technik von Be- und Entlüftungsautomaten mit einer Elastomer-Membran als Systembaukasten – insbesondere ein automatisches Be- und Entlüftungsventil für Heizungs- und Warmwasseranlagen oder geschlossene Rohrkreisläufe unter besonderer Berücksichtigung des Einsatzes von Wiederholteilen und des hydraulischen Abgleichs gewürdigt; gemäß dem Stand der Technik sind, je nach Anwendungsbezug, eine Vielzahl von Typen von Elastomer-Membranventilen für die Be- und Entlüftung im Einsatz. Be- und Entlüftungen für Hydraulik-Anlagen und Brennstofftanks wurden im wesentlichen nicht berücksichtigt. Desweiteren wird auf die umfangreiche Darlegung des Stands der Technik der Hauptanmeldung verwiesen.
Gemäß der internationalen Anmeldung WO 2000/76 634 wird eine Gastrenneinrichtung in Form eines permeablen porösen Materials zum Trennen einer Gasmischung durch wählbare Porengrößen vorgestellt, wobei Poren gebildet aus zumindest einer nanostrukturierten Komponente enthalten sind. Durch Auswahl der spezifischen nanostrukturierten Komponente kann das poröse Material so maßgeschneidert werden, daß es Poren einer vorbestimmten Größe enthält, welche bestimmte Gase durchlassen und den Durchgang anderer Gase verhindern. Das gasdurchlässige poröse Material kann so geformt werden, daß es den Konstruktionsvoraussetzungen der dem Material zugeordneten Apparatur entspricht. Die Trennung einer Gasmischung durch wählbare Porengrößen ist nicht vorgesehen.
Bekannt ist weiterhin, daß Mikrotiterplatten mit Silikonmatten abgedeckt werden, Silikon weist eine erhöhte Gasdurchlässigkeit gegenüber anderen verbreiteten Gefäßmaterialien auf, wie beispielsweise Polyethylenterephthalat (PET). Der Gasaustausch erfolgt aber nur über die Abdeckung, die restliche Fläche der Mikrotiterplatte ist gasundurchlässig. Gefäße aus Silikon sind wegen ihrer mangelnden Härte und eintretenden Verzugsneigung für das Automatenhandling und Zentrifugieren ungeeignet. Apparate, Einrichtung und Zubehör aus Silikon sind zwecks Handhabung durch Trägermaterial zu stabilisieren.
Die europäische Patentschrift EP 1 358 926 präsentiert Erzeugnisse für den Gasaustausch und die Abtrennung biologischer Materialien oder die Trennung von Stoffgemischen unter Verwendung von Nanokomposites. Das Formteil für den Gasaustausch und die Abtrennung von Mikroorganismen und/oder Biomolekülen hat mindestens eine Wand bestehend zumindest teilweise aus einem gasdurchlässigen und für Mikroorganismen und/oder Biomoleküle undurchlässigen Nanokomposite enthaltend mindestens ein Polymer und mindestens einen Käfigmoleküle umfassenden Nanofüllstoff, wobei das Formteil ein Behältnis mit mindestens einer eine Öffnung aufweisenden Aufnahme ist, die ganz oder teilweise von der Wand begrenzt ist, so daß es einen Gasaustausch ermöglicht, der nicht durch die Öffnung hindurchgeht. Bei der vorliegenden erfinderischen Neuheit sind keine Mikroorganismen und/oder Biomoleküle abzutrennen und zugleich den Gasaustausch mit der Umgebung zu ermöglichen.
Die deutsche Offenlegung DE 10 2006 015 263 offenbart ein Be- und Entlüftungsventil einfacher Bauart mit semipermeabler Membran, welches die Funktionen/Betriebsarten Druckprüfen, Befüllen, Entleeren und Automatikentlüften erfüllt. Das Ventil besteht im wesentlichen aus einer zylinderförmigen Anordnung und kommt ohne bewegliche Teile aus. Das Membranelement stellt das Bindeglied zwischen dem flüssigkeitsgefüllten Innenraum – dem Heizkörper oder der Heizungs- oder Warmwasseranlage- und dem Außenraum dar. Semipermeable Membranen halten – je nach Aufbau und Beschaffenheit – Flüssigkeiten zurück – oder sind für diese undurchlässig- und lassen gasförmige Medien entweichen.
Die Nachteile des Ventils werden beim Schnellentlüften während des Befüllens oder Be- oder Entlüften während des Entleerens deutlich. Zu diesem Zweck wird das Be- und Entlüftungsventil aus seinem Ventilsitz soweit gelöst, bis die zuvor gedichtete Durchgangsbohrung im Anschluß-Gewindezapfen außen sichtbar wird und die Gase entweichen können oder die Luft angesaugt werden kann. Nachfolgendes Wasser wird jedoch nicht zurückgehalten und dessen Austritt kann nur durch manuelles Verschließen verhindert werden.
Dieser nicht unerhebliche Nachteil wird durch die Nachfolgeentwicklung eines Be- und Entlüftungsautomaten – Offenlegung DE 10 2006 021 454 – beseitigt, mittels einer zusätzlichen Schwimmerventil-Einrichtung. Die Durchgangsbohrung im Gewindezapfen des Be- und Entlüftungsautomaten wird nach oberhalb der Schwimmerventil-Einrichtung verlegt und kann durch Drehen der Verschlußkappe des Entlüftungsautomaten geöffnet oder verschlossen werden. Ein in der Verschlußkappe befestigter, durch die Membran hindurchtretender – diese jedoch dicht schließend – Führungsstift wirkt ebenfalls durch die Schraubbewegung auf den Schwimmer des im Unterteil des Automaten angebrachten Schwimmerventils.
Der Be- und Entlüftungsautomat kann als Durchgangs- oder Eckventil ausgeprägt sein. Weiterhin sind die Ausführungsformen mit Flachmembran/Membranscheibe oder Rohrmembran oder einer anders geformten, mehrdimensionalen Membran möglich.
Gemäß der europäischen Patentanmeldung EP 1 035 365 wird ein Universalanschluß zur Verbindung eines unter Druck stehenden Fluidsystems mit einer Nutzungseinrichtung, bestehend aus einem Ventil mit einem Ventilgehäuse, in dessen Bohrung ein selbstschließendes federbeaufschlagtes Rückschlagventil angeordnet ist und einem mit diesem verbindbaren Ventilöffner, wobei der in der Bohrung des Ventilgehäuses angeordnete federbeaufschlagte Ventilkörper des Rückschlagventils beim Einschrauben des Ventilöffners in das Ventilgehäuse durch dessen Anschlußdorn gegen den Federdruck axial in die Offenstellung des Ventils verschiebbar ist, und der Ventilöffner als Adapter mit einem Handrad mit Außengewinde und einer zentralen Bohrung zur drehbaren Aufnahme des Anschlußdoms ausgebildet ist, und das Ventilgehäuse eine Bohrung mit einem Innengewinde zur lösbaren Befestigung des Handrads aufweist.
Der Universalanschluß arbeitet wie eine 'Steckdose' für Fluidsysteme; das selbstschließende federbeaufschlagte Rückschlagventil verhindert ein Auslaufen von Flüssigkeiten während des Steckvorgangs. Mit dem Steckvorgang wird das federbeaufschlagte Rückschlagventil geöffnet.
Gemäß der Hauptanmeldung – Patentanmeldung Nr. DE 10 2009 048 402 – wird ein Systembaukasten mit Be- und Entlüftungsautomat – insbesondere ein automatisches Be- und Entlüftungsventil für Heizungs- und Warmwasseranlagen oder geschlossene Rohrkreisläufe vorgestellt unter besonderer Berücksichtigung des Einsatzes von Wiederholungsteilen und des hydraulischen Abgleichs. Der Systembaukasten besteht im wesentlichen aus einem Ventilkörper-Anschlußstück mit einem federbeaufschlagten Rückschlagventil mit diversen Anschlußgewinden, verschiedenen anwendungsbezogenen Schraubkappen zum Verschließen, zum Be- und Entlüften und zum Messen sowie einem Wasserfangbehälter mit Entlüftung und ggf. Zustandsanzeige und/oder Signalisierung.
Die erfinderische Neuheit liegt in der Ausführungsform der drei Ventile, die im wesentlichen durch die Kappen gebildet werden, wobei das Entlüftungsventil mit einer semipermeablen Membran arbeitet und auch das Meßventil derartig ausrüstbar ist.
Alle vorgestellten Veröffentlichungen eignen sich nur bedingt oder gar nicht für den spezifischen Einsatz eines Be- und Entlüftungsautomaten mit einer Elastomer-Membran als Systembaukasten – insbesondere nicht als ein automatisches Be- und Entlüftungsventil für Heizungs- und Warmwasseranlagen oder geschlossene Rohrkreisläufe unter besonderer Berücksichtigung des Einsatzes von Wiederholteilen und des hydraulischen Abgleichs.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, eine Einrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, einen Be- und Entlüftungsautomaten mit Elastomer-Membran als Systembaukasten – insbesondere ein automatisches Be- und Entlüftungsventil für Heizungs- und Warmwasseranlagen oder geschlossene Rohrkreisläufe unter besonderer Berücksichtigung des Einsatzes von Wiederholteilen und des hydraulischen Abgleichs zu schaffen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst; auf vorteilhafte Ausgestaltungen nehmen die Unteransprüche Bezug. Ziel ist der Aufbau eines Be- und Entlüftungsautomaten mit Elastomer-Membran als Systembaukasten – insbesondere eines automatischen Be- und Entlüftungsventils für Heizungs- und Warmwasseranlagen oder geschlossene Rohrkreisläufe unter besonderer Berücksichtigung des Einsatzes von Wiederholteilen und des hydraulischen Abgleichs.
Der Systembaukasten des Be- und Entlüftungsautomaten für Heizungs- und Warmwasseranlagen besteht im wesentlichen aus einem Ventilkörper-Anschlußstück mit einem federbeaufschlagten Rückschlagventil mit verschiedenen Anschlußgewinden, verschiedenen anwendungsbezogenen Schraubkappen zum Verschließen, zum Be- und Entlüften und zum Messen – mit Meßanschluß – sowie einem Wasserfangbehälter mit Entlüftung und ggf. Behälter-Zustandsanzeige und/oder -Signalisierung.
Das Ventilkörper-Anschlußstück ist ein hohlzylinderförmiger Körper mit einem Gehäuse-Anschlußgewinde – z. B. als Doppelnippel in den Ausführungen 1/8'', 1/4'', 3/8'' und 1/2''. Das Außengewinde ist entweder mit einem Dicht-/O-Ring versehen oder ein oberer Gewindegang erhält einen dichtenden Überzug eines Elastomers – eine Gewindedichtung – um das Anschlußstück dichtend in ein Gehäuse zu montieren. Ein davon oberhalb angebrachtes weiteres Aufnahme-Außengewinde nimmt eine Schraubkappe in verschiedenen Ausführungen auf. Das Ventilkörper-Anschlußstück hat darüber hinaus eine innenliegende, ebenfalls topfförmige Aufnahme für die Positionierung des Rückschlagventils bestehend aus Druckfeder und Kugeldichtung. Ein in den Topf weisender zylinderförmiger Überstand hilft, Kugeldichtung und Feder in der Aufnahme zu verrasten.
Zur weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Systembaukastens gehört eine Ablaßschraubkappe, die eine innenliegende Dichtscheibe oder Flachdichtung zwecks dichtendem Abschluß des Ventilkörper-Anschlußstücks mit federbeaufschlagtem Rückschlagventil aufweist. Die Deckeloberfläche ist dicht geschlossen; der Abschluß ist durch einen Einsatz 1 im Werkzeug realisiert.
Eine weitere Ausgestaltung sieht vor, daß das Ventilkörper-Anschlußstück mit einem Meßanschluß, z. B. für die Druck- und/oder die Temperaturmessung, versehen wird, z. B. für die Durchführung des hydraulischen Abgleichs. Zu diesem Zweck wird die Meßkappe mit einer Durchgangsbohrung versehen, um die Kappe für die Aufnahme des Meßanschlusses vorzubereiten – Einsatz 2 im Fertigungswerkzeug. Die Funktionsweise ist ausführlich in der Hauptanmeldung dargelegt.
Meßanschluß und Meßkappe sind gegeneinander mittels eines Dichteinsatzes gedichtet; der Dichteinsatz ist ein Wiederholteil – gemäß der Dichtung der Ablaßschraubkappe – eine Dichtscheibe oder eine Flachdichtung. Die Schraubkappe weist außer der Durchgangsbohrung für den Meßanschluß nur noch die Besonderheit der innen, unterhalb des Deckels liegenden Aussparung für die Aufnahme des Befestigungsrings auf.
Als eine weitere Ausführung ist eine Entlüftungskappe vorgesehen, die in Verbindung mit dem Ventilkörper-Anschlußstück in einer Funktion als Entlüftungsventil für die Dauerentlüftung fungiert. Die Entlüftungskappe weist kleine Kanäle/Bohrungen im Deckel auf, die die Verbindung zwischen Ventilinnenraum und Außenraum herstellt – Einsatz 3 im Fertigungswerkzeug. Gemäß der erfinderischen Neuheit gehört eine semipermeable Elastomer-Membranscheibe zum Geräteumfang, die im Medienkanal positioniert wird und eine Zwangsführung der Entlüftung über die Scheibe bewirkt. Weiterhin besitzt die Entlüftungsschraubkappe innen in ihrer Mitte einen Führungsstift als Öffner, der in Abhängigkeit der Kappen-Schraubtiefe auf die federbeaufschlagte Kugeldichtung des Rückschlagventils wirkt und dieses zu Öffnen in der Lage ist. Über die semipermeable Membran werden Gase abgeleitet und flüssige Medien zurückgehalten.
Die Elastomer-Membran stellt eine 'atmende' Dichtung im Sinne der obigen Ausführungen dar. In Abhängigkeit der Shore-Härte des verwendeten Elastomers enthält die Elastomer-Membran einen fingerartigen/sternförmigen und/oder ringförmigen versteifenden Träger, der elastomerumspritzt der Membran eine der Funktion entsprechende Form gibt, hergestellt im 2K(Komponenten)-Verfahren. Die Membran besitzt mindestens eine Durchgangsstelle, die eine Teilfläche der Membran ausmacht und wo die Materialstärke deutlich reduziert ist. Dies ist die Gas- und Wasserdampf-Durchgangsstelle, da das Durchgangs-/Permeat-Volumen ungefähr linear mit der Verringerung der Membran-Wandstärke steigt. Zwischen Membran und Innenwand der Entlüftungsschraubkappe ist an der Stelle der Verjüngung ein axialsymmetrischer Hohlraum, eine Kaverne, der über den Entlüftungskanal/die -bohrung mit dem Außenraum in Verbindung steht. Wie die Schnittzeichnung ausweist, stehen sich Verjüngung und Entlüftungskanal/-bohrung in axialer Richtung nicht gegenüber, sondern sind versetzt angeordnet. Je nach verwendetem Werkstoff können Entlüftungsschraubkappe, Elastomer-Membran mit Träger auch im 3K-Verfahren hergestellt werden.
Das Entlüftungsventil arbeitet in drei Betriebsarten.

– Im Ruhezustand der Anlage – 0 bar-Betrieb – ist die Elastomer-Membran konkav gebogen; die Kaverne hat ihr größtes Volumen – bei geschlossener Stellung des Kugelventils
– Bei Betriebsdruck der Anlage – ca. 3 bar-Normalbetrieb – ist die Elastomer-Membran leicht konvex gebogen; in der Schnittzeichnung ist zwischen Membranfläche und Innenwand der Entlüftungsschraubkappe ein etwa paralleler Spalt auszumachen, das Volumen der Kaverne verringert sich leicht – in geöffneter Stellung des Kugelventils
– Bei Prüfdruck der Anlage – ca. 10 bar-Abdrückbetrieb – ist die Elastomer-Membranfläche dicht gegen die Innenwand der Entlüftungskappe gedrückt; der Membranteil dicker Wandstärke schließt die Entlüftungskanäle/-bohrungen der Entlüftungsschraubkappe dicht ab, das Kavernenvolumen ist nahezu Null – in geöffneter Stellung des Kugelventils.

Ein wesentlicher Vorteil der erfinderischen Neuheit ergibt sich dadurch, daß die Be- und Entlüftungsautomaten vor und während des Prüfbetriebs mit Prüfdruck nicht geschlossen werden müssen.
Zur Komplettierung des Systemsbaukastens gehört weiterhin ein Wasserfangbehälter, dessen Anschluß-Außengewinde passend zum Anschluß-Innengewinde des Meßanschlusses gestaltet ist. Der Wasserfangbehälter ist ein Sammelbehälter für Fluide mit einer eigenen Entlüftung und hilft bei vorbereitenden Arbeiten für den hydraulischen Abgleich oder sonstigen Arbeiten an der Warmwasserversorgung. Mit Hilfe der an den Meßanschlüssen befestigten Behälter, können die Arbeitsgänge des hydraulischen Abgleichs von einer Person vorgenommen werden.
Der Gegenstand der Erfindung wird nachfolgend anhand der als Anlage beigefügten Zeichnungen von Ausführungsbeispielen weiter verdeutlicht. Es zeigen
1 Systembaukasten Be- und Entlüftungsautomat
1a Ablaßkappe mit Dichtscheibe
1b Entlüftungskappe mit Öffner und Membranscheibe
1c Meßkappe mit Meßgeräte-Anschluß und Dichteinsatz
1d Ventilkörper-Anschlußstück mit Kugelventil
2 Membranscheibe
2a Membranscheibe, Seitenansicht, Teilschnitt
2b Membranscheibe, Draufsicht
2c Membranscheibe, Unteransicht
3 Entlüftungsventil
3a Entlüftungsventil, 0 bar-Betrieb, geschlossen
3b Entlüftungsventil, 3 bar-Normalbetrieb, geöffnet
3c Entlüftungsventil, 10 bar-Prüfbetrieb, geöffnet.
Gleiche und gleichwirkende Bestandteile der Ausführungsbeispiele sind in den Figuren jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen; Nomenklatur der Hauptanmeldung wird beibehalten.
Die Beschreibung der erfindungsgemäßen Einrichtung wird fortgesetzt anhand der Erläuterung der Figuren.
Wie aus 1 ersichtlich, besteht der Systembaukasten des Be- und Entlüftungsautomaten 1 im wesentlichen aus einem Ventilkörper-Anschlußstück 2 – 1d mit einem federbeaufschlagten Rückschlagventil mit verschiedenen Anschlußgewinden 21, verschiedenen anwendungsbezogenen Schraubkappen 3 – 1a, 1b, 1c zum Verschließen, zum Be- und Entlüften und zum Messen und ggf. Zustandsanzeige und/oder Signalisierung.
Das in 1d vorgestellte Ventilkörper-Anschlußstück 2 ist ein hohlzylinderförmiger Körper mit einem Gehäuse-Anschlußgewinde 21 in verschiedenen maßlichen Ausführungen, wie z. B. 1/8'', 1/4'', 3/8'' und 1/2''. Ein in dem topfförmigen Zylinder eingearbeitetes Rückschlagventil besteht aus der Druckfeder 23 und der Kugeldichtung 24.
Zur weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Systembaukastens 1 gehört eine Ablaßschraubkappe 31 – 1a, die eine innenliegende Dichtscheibe oder Flachdichtung 34 besitzt zwecks dichtendem Abschluß des Ventilkörper-Anschlußstücks 2 mit federbeaufschlagtem Rückschlagventil 23, 24, dienend als Ablaßventil 11. Die Kappe schließt das Ventil sicher ab und schützt vor Feuchtigkeit und Vandalismus.
Als eine weitere Ausführung ist eine Entlüftungskappe 41 – 1b vorgesehen, die in Verbindung mit dem Ventilkörper-Anschlußstück 2 und der Membranscheibe 44 als Dauerentlüftung fungiert und das semipermeable Entlüftungsventil 12 bildet.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß das Ventilkörper-Anschlußstück 2 mit einer Schraubkappe 51 und einem Meßanschluß 61 – 1c, z. B. für die Druck- und/oder die Temperaturmessung, versehen wird, z. B. für die Durchführung des hydraulischen Abgleichs, und in dieser Form das Meßventil 13 darstellt. Der Befestigungsring 64 sichert den Meßanschluß in der Meßkappe und der Dichteinsatz 54 stellt die Dichtheit zwischen den beiden Komponenten her.
2 zeigt die Membranscheibe 44 der Entlüftungskappe 41 des Entlüftungsventils 12, in 2a in Seitenansicht und mit einem Teilschnitt versehen, in 2b in Draufsicht und in 2c als Unteransicht.
Die Membranscheibe 44 stellt eine 'atmende' Dichtung im Sinne der obigen Ausführungen dar. In Abhängigkeit der Shore-Härte des verwendeten Elastomers der Oberschicht 441 ist die Membranscheibe mehrschichtig sandwichartig aufgebaut und enthält einen fingerartigen/sternförmigen und/oder ringförmigen versteifenden Träger als Unterschicht 442, der elastomerumspritzt der Membran eine der Funktion entsprechende konkave Form mit einer Vorspannung gibt, hergestellt z. B. im 2K(Komponenten)-Kunststoff-Spritzverfahren. Die Schichtung von Elastomer und Träger in Ober- oder Unterschicht kann wahlfrei erfolgen und hat auf das Durchgangs-/Permeat-Volumen keinen Einfluß. Die Elastomer-Membran hat als Einlegeteil zum besseren Halt eine Versteifung 1 443 zur Aufnahme des Führungsstifts 48, sowie eine Versteifung 2 444 an den zylindrischen Randzonen. Diese Versteifungen 1, 2 nehmen auch die Kräfte der konkaven Vorspannung sowie die beim Übergang in die konvexe Lage. Die Membranscheibe besitzt mindestens eine Verjüngungsstelle 445, die eine Teilfläche der Membran ausmacht und wo die Materialstärke deutlich reduziert ist. Dies ist die Gas- und Wasserdampf-Durchgangsstelle, wobei das Durchgangs-/Permeat-Volumen ungefähr linear mit der Verringerung der Membran-Wandstärke steigt. Zwischen Membran und Innenwand der Entlüftungsschraubkappe bildet sich an der Stelle der Verjüngung jedoch auf der der Verjüngung gegenüberliegenden Seite ein axialsymmetrischer Hohlraum, eine Kaverne, 446, der über den Entlüftungskanal/die -bohrung 46, 47 der Entlüftungsschraubkappe 41 mit dem Außenraum in Verbindung steht. Wie die Schnittzeichnung ausweist, stehen sich Verjüngung 445 und Entlüftungskanal/-bohrung 46 in axialer Richtung nicht gegenüber, sondern sind versetzt angeordnet; dem Entlüftungskanal/der -bohrung steht ein kräftige Wandstärke gegenüber. Je nach verwendetem Kunststoff-Werkstoff für die Entlüftungskappe können Entlüftungsschraubkappe, Elastomer-Membran mit Träger auch im 3K-Verfahren hergestellt werden.
3 zeigt das semipermeable Entlüftungsventil 12 aus der Kombination von Ventilkörper-Anschlußstück 2 und Entlüftungskappe 41 mit eingelegter oder eingearbeiteter Membranscheibe 44, in 3a mit lose aufgeschraubter Entlüftungskappe in der Betriebsart 0 bar-Betrieb bei geschlossenem Kugelventil.
Die Entlüftungskappe 41 weist einen kleinen Kanal/Bohrung 46 im Deckel auf, der zum Außenraum mit einem Auslaß 47 abschließt und die Verbindung zwischen Ventilinnenraum und Außenraum über die Kaverne 446 herstellt. Außerdem gehört eine semipermeable Membranscheibe 44 zum Geräteumfang, die im Entlüftungskanal 45 positioniert, im Inneren der Entlüftungskappe und um den Führungsstift 48 gehalten wird und eine Zwangsführung der Entlüftung über die Membranscheibe bewirkt. Weiterhin besitzt die Entlüftungsschraubkappe ein Innengewinde 43 und innen zentral einen Führungsstift 48 als Öffner, der in Abhängigkeit der Kappen-Schraubtiefe auf die federbeaufschlagte Kugeldichtung 23, 24 des Rückschlagventils wirkt und dieses zu Öffnen in der Lage ist. Über die semipermeable Elastomer-Membran 44 werden Gase und Dämpfe gemäß oben genannter Durchgangsmechanismen in den Außenraum diffundieren; für flüssige Medien stellt die semipermeable Elastomer-Membran eine Sperre dar. Die semipermeable Membranscheibe ist in einer Sandwich-Bauweise geschichtet aufgebaut, enthält eine Träger-/Membran-Materialfolge und wird randgedichtet in die vorgesehene Kammer – durch die Schraubkappe 41 und den Führungszylinder 48 gestützt – des Entlüftungsventils 12 eingebracht. Die Membranverarbeitung setzt saubere Umgebungen voraus. Die Elastomer-Membran ist konkav vorgespannt; zwischen Membranoberfläche und Innenwand der Entlüftungsschraubkappe bildet sich ein axialsymmetrischer Hohlraum, eine Kaverne, 446, der sich mit Permeat füllt, was über die Deckelbohrung 46 in den Außenraum gelangt.
3b zeigt das Entlüftungsventil 12 im Einsatz bei 3 bar-Normalbetrieb und bei aufgeschraubter Kappe mittels des Führungsstifts 48 geöffnetem Rückschlagventil 23, 24. Der im Anlageninnern herrschende Druck wirkt über den Auslaßkanal 45 auf die Elastomer-Membran 44; die Membran schlägt um zu einer konvexen Wölbung, das Kavernenvolumen 446 wird verringert. Der Gas- und Dampfdurchgangsmechanismus durch elastomeren Kunststoff gestaltet sich wie oben dargestellt aus dem Anlageninnenraum über das geöffnete Rückschlagventil 23, 24, durch den Kanal 45, durch die Membran-Durchgangsstelle 445, in die Kaverne 446 und die Deckelbohrung 46 und über den Auslaßkanal 47 in den Außenraum.
3c zeigt das Entlüftungsventil 12 im Einsatz bei 10 bar-Prüfbetrieb bei aufgeschraubter Kappe und bei durch den Führungsstift 48 geöffnetem Rückschlagventil 23, 24. Der im Anlageninnenraum herrschende Druck wirkt über den Auslaßkanal 45 auf die Elastomer-Membran 44; die Membran wird durch den hohen Prüfdruck über ihre konvexe Wölbung hinaus gegen die Innenwand der Entlüftungskappe 41 gepreßt; die Kaverne 446 hat in diesem Zustand kein Volumen, da der Innendruck dem Außendruck weit überwiegt und auch die Vorspannung von Träger- und Membranwerkstoff überwindet. Da die Deckelbohrung 46 der Entlüftungskappe sowohl durch eine kräftige Elastomer-Oberschicht 441 wie auch durch eine Unterschicht Trägermaterial 442 verschlossen wird, ist eine absolute Dichtheit des Entlüftungsventils 12 in dieser Betriebsart gegeben. Die Elastomer-Membran mit Träger hat neben der Funktion eines Entlüftungsventils für Gas und Dampf die Funktion eines Druckventils inne. Da die Membran in allen Betriebszuständen flüssigkeitsdicht ist, kann auch bei Druckwechseln keine Flüssigkeit austreten.
Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen insbesondere darin, daß mit einer geringstmöglichen Anzahl von Teilen eines Systembaukastens für Be- und Entlüftungsautomaten während des ununterbrochenen Betriebs der Anlage alle erforderlichen Inspektionsarbeiten an Heizungs- und Warmwasseranlagen durchgeführt werden können. Beim Verbleib der Automatik-Entlüfter in der Anlage ist dieselbe dauerhaft luft- und luftblasenfrei, was energetisch große Vorteile mit sich bringt und den Komfort steigert.
Aus fertigungstechnischer Sicht reduzieren sich die Montagezeiten in der Produktion erheblich, da die Elastomer-Membran entweder ein durch 1K- oder 2K-Spritzung hergestelltes Einlegeteil handelt oder die Entlüftungskappe mit Elastomer-Membran durch 2K- oder 3K-Spritzung als Baugruppe gefertigt wird.
Die drei unterschiedlichen Kappen können mit einem Werkzeug und zwei bis drei Einsätzen hergestellt werden.
Aus Anwendersicht kann die Entlüftungskappe mit Elastomer-Membran dauerhaft installiert werden, da sie allen Drücken der Betriebszustände standhält. Der Mangel der Undichtigkeit bei Flüssigkeiten derartiger existierender Apparate ist – auch bei Wechsel der Betriebszustände – behoben.
Vorteilhafte Weiterentwicklungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche; die zahlreichen Möglichkeiten und Vorteile der Ausgestaltung der Erfindung spiegeln sich in der Anzahl der Schutzrechtsansprüche wider.
Bezugszeichenliste

1: Systembaukasten Be- und Entlüftungsautomat
11: Ablaßventil
12: Entlüftungsventil
13: Meßventil
2: Ventilkörper-Anschlußstück
21: Anschlußgewinde
22: Aufnahmegewinde
23: Druckfeder
24: Kugeldichtung
25: Gewindedichtung
26: Führungszylinder
27: Aufnahme
28: Überstand, Kragen
3: Schraubkappe
31: Ablaßkappe
34: Dichtscheibe, Flachdichtung
41: Entlüftungskappe
42: Griffriffelung
43: Innengewinde
44: Membranscheibe
441: Oberschicht, Elastomer
442: Unterschicht, Träger
443: Versteifung 1
444: Versteifung 2
445: Durchgangsstelle
446: Hohlraum, Kaverne
45: Kanal
46: Deckelbohrung
47: Auslaß
48: Öffner, Führungsstift
51: Meßkappe
54: Dichteinsatz
61: Meßanschluß
64: Befestigungsring

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102009048402 [0001, 0030]
EP 1746698 [0012]
WO 2000/76634 [0021]
EP 1358926 [0023]
DE 102006015263 A [0024]
DE 102006021454 A [0026]
EP 1035365 [0028]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

DIN EN 12 831 (Jun. 2003) [0005]
DIN 18 380 [0005]
DIN 53 380 [0012]
DIN 53 122 [0012]

Claims

Be- und Entlüftungsautomat mit Elastomer-Membran als Systembaukasten – insbesondere ein automatisches Be- und Entlüftungsventil für Heizungs- und Warmwasseranlagen oder geschlossene Rohrkreisläufe unter besonderer Berücksichtigung des Einsatzes von Wiederholteilen und des hydraulischen Abgleichs nach Hauptpatent 'Be- und Entlüftungsautomat mit Membran als Systembaukasten' (Patentanmeldung Nr. DE 10 2009 048 402 v. 6. Okt. 2009), dadurch gekennzeichnet, daß die Elastomer-Membran (44) – Teil des Entlüftungsventils (12) bestehend aus Entlüftungskappe (41) und Ventilkörper-Anschlußstück (2) ist – als Scheibe/Flachzylinder geometrisch angepaßt die Form des Innenraums der Entlüftungskappe (41) hat und in dieser haltend befestigt ist – eine Mittenbohrung zur Aufnahme des Führungsstifts (48) aufweist – aus einem Kautschukmaterial als Elastomer mit hohen Gas- und Wasserdampf-Durchgangszahlen formgespritzt ist und als semipermeable Membran arbeitet – mindestens eine Gas- und/oder Wasserdampfdurchgangsstelle (445) in Form wesentlich verjüngter Wandstärke aufweist – bei normaler Atmosphäre in radialer Richtung konkav vorgespannt ist und bei Zunahme des auf sie wirkenden Flächendrucks eine konvexe Verspannung annimmt – durch einen Träger (442) gestützt wird, wenn das Elastomer über eine unzureichende Shore-Härte verfügt, die Vorspannung zu erzeugen – und im axialen Mitten- und Randbereich je eine Versteifung 1 (443) und Versteifung 2 (444) aufweist.
Be- und Entlüftungsautomat mit Elastomer-Membran als Systembaukasten nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich zwischen der konkav vorgespannten Kreisringfläche der Elastomer-Membran (44) und der gegenüberliegenden Innendeckelfläche der Entlüftungskappe (41) eine Kaverne (446) bildet.
Be- und Entlüftungsautomat mit Elastomer-Membran als Systembaukasten nach mindestens einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich das räumliche Volumen der Kaverne (446) bei konvexer Verspannung verringert.
Be- und Entlüftungsautomat mit Elastomer-Membran als Systembaukasten nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei Zunahme des Flächendrucks auf die Elastomer-Membran (44) über die konvexe Verspannung hinaus, sich die Membran an die gegenüberliegende Innendeckelfläche der Entlüftungskappe (41) schmiegt und sich das Kavernenvolumen (446) ungefähr zu Null reduziert.
Be- und Entlüftungsautomat mit Elastomer-Membran als Systembaukasten nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei Druckabfall hin zu normaler Atmosphäre sich die Elastomer-Membran (44) wieder konkav vorgespannt zurückbildet.
Be- und Entlüftungsautomat mit Elastomer-Membran als Systembaukasten nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchgangstellen (445) der Elastomer-Membran (44) in axialer Richtung keine flächenmäßige Überdeckung mit den Deckelbohrungen (46) der Entlüftungskappe (41) haben.
Be- und Entlüftungsautomat mit Elastomer-Membran als Systembaukasten nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Elastomer-Membran (44) in Sandwich-Bauweise mit elastomerer Ober (oder Unter)-Schicht (441) und als Träger gestalteter Unter(oder Ober)-Schicht (442) aufgebaut ist.
Be- und Entlüftungsautomat mit Elastomer-Membran als Systembaukasten nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Elastomer-Membran (44) aus einem gitterartigen, fingerartigen/sternförmigen und/oder ringförmigen, vorgespannten und elastomerumspritzten Träger (441, 442) als Einlegeteil umspritzt aufgebaut ist.
Be- und Entlüftungsautomat mit Elastomer-Membran als Systembaukasten nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Entlüftungsventil (12) neben der schraubkappengesteuerten federbeaufschlagten Kugeldichtung (23, 24, 45, 48) über eine nach Gas- und Wasserdampf-Durchgangsmechanismen durch Kunststoffe arbeitende membrangesteuerte Be- und Entlüftung (445, 446, 46) sowie eine innendruckgesteuerte Membrandichtung (44, 41) verfügt.
Be- und Entlüftungsautomat mit Elastomer-Membran als Systembaukasten nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der nach Gas- und Wasserdampf-Durchgangsmechanismen durch Kunststoffe arbeitende permeable Elastomer-Membranwerkstoff (44) durch Einmischen von feinsten mineralischen Füllstoffen mit molekularen Diffusionskanälen im Partikel oder an der Kontaktstelle Partikel/Kunststoff mikroporös perforiert ist oder mit Hilfe einer nanostrukturierten Komponente Poren einer vorbestimmten Größe zum Trennen einer Gas- oder Dampfmischung enthält.