DE102014101339B4 - Membranventil - Google Patents

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Abstract

Membranventil zur Fluidsteuerung, mit einem Ventilgehäuse (10), das eine Ventilkammer (20) aufweist, in welche wenigstens drei Kanäle (14 - 18) münden, wobei den Kanälen (14 - 18) im Ventilgehäuse (10) vorgesehene Ventilsitze (26, 28) zugeordnet sind, mit einer Membrane (22), die verschiedene Membranabschnitte (80, 82) hat, welche gegen zugeordnete Ventilsitze (26, 28) gedrückt werden können, um Strömungsverbindungen zwischen Kanälen (14 - 18) wahlweise zu öffnen und zu schließen, und mit wenigstens zwei Steuerkolben (40, 42), die in jeweils einem Zylinderraum (36, 38) verschiebbar untergebracht sind und jeweils über eine Druckübertragungseinrichtung mit dem zugeordneten Membranabschnitt (80, 82) gekoppelt sind, um bei Bewegen des Steuerkolbens (40, 42) den Membranabschnitt (80, 82) in eine Öffnungs- oder Schließstellung zu bringen, wobei die Zylinderräume (36, 38) auf derselben axialen Höhe liegen, sodass die Steuerkolben (40, 42) nebeneinander bewegbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerkolben (40, 42) in Bewegungsrichtung (B) gesehen einen bogenförmigen Umfangswandabschnitt (48) und einen Umfangswandabschnitt (50) haben, der eben ist oder eine Krümmung aufweist, die wenigstens dem Vierfachen der kleinsten Krümmung des bogenförmigen Umfangswandabschnitts (48) entspricht, wobei die Umfangswandabschnitte (50) benachbarter Steuerkolben (40, 42) einander zugewandt sind.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Membranventil zur Fluidsteuerung, mit einem Ventilgehäuse, das eine Ventilkammer aufweist, in welche wenigstens drei Kanäle münden, wobei den Kanälen im Ventilgehäuse vorgesehene Ventilsitze zugeordnet sind, mit einer Membrane, die verschiedene Membranabschnitte hat, welche gegen zugeordnete Ventilsitze gedrückt werden können, um Strömungsverbindungen zwischen Kanälen wahlweise zu öffnen und zu schließen, und mit wenigstens zwei Steuerkolben, die in jeweils einem Zylinderraum verschiebbar untergebracht sind und jeweils über eine Druckübertragungseinrichtung mit dem zugeordneten Membranabschnitt gekoppelt sind, um bei Bewegen des Steuerkolbens den Membranabschnitt in eine Öffnungs- oder Schließstellung zu bringen, wobei die Zylinderräume auf derselben axialen Höhe liegen, sodass die Steuerkolben nebeneinander bewegbar sind.
  • Membranventile zur Fluidsteuerung werden von Gas oder Flüssigkeiten durchströmt. Bei drei oder mehr Kanälen, die in die Ventilkammer münden, werden einzelne Kanäle von den übrigen Kanälen abgetrennt, um beispielsweise ein Drei-Zwei-Wege-Ventil zu realisieren. Üblicherweise ist zwischen unmittelbar benachbarten Kanalmündungen ein Ventilsitz in Form eines Steges, insbesondere linearen Steges, ausgebildet. Eine gemeinsame Membrane für mehrere dieser Ventilsitze wird abschnittsweise angesteuert, sodass sich der entsprechende Membranabschnitt deformiert und gegen den entsprechend anzusteuernden Ventilsitz gedrückt wird oder, umgekehrt, von diesem gelöst wird.
  • Ein gattungsgemäßes Membranventil zeigt die EP 0 705 403 B1 . Die drei Kanäle liegen nebeneinander, sodass ein mittlerer Kanal mit einem der beiden Seitenkanäle strömungsverbunden werden kann oder, wenn sich die Membrane komplett von den Ventilsitzen löst, mit beiden seitlichen Kanälen strömungsverbunden werden kann. Die Ventilsitze sind relativ nah aneinander angeordnet, sodass die Unterbringung der entsprechenden Steuerkolben kompliziert ist. Die Steuerkolben, die von entgegengesetzten Seiten druckbeaufschlagt werden können, um in die Öffnungs- und Schließstellung bewegt zu werden, benötigen eine gewisse Mindestfläche, die dadurch realisiert wird, dass die Steuerkolben gemäß einer Ausführungsform übereinander, das heißt axial versetzt zueinander liegen. Das bedeutet, dass der „oben“ liegende Steuerkolben einen Stößel hat, der durch den unten liegenden Steuerkolben hindurchtreten muss, um mit der Membrane gekoppelt zu werden. In einer zweiten Ausführungsform in diesem Stand der Technik sind die Steuerkolben in Bewegungsrichtung, das heißt Axialrichtung gesehen zwar axial nicht zueinander versetzt, vielmehr sind die Zylinderräume auf derselben axialen Höhe, sodass die Steuerkolben nebeneinander bewegt werden können. Da die Stößel jedoch zur Vermeidung von Kippbewegungen relativ nahe am Flächenschwerpunkt der Steuerkolben angeordnet sind, liegen sie relativ weit auseinander und damit seitlich relativ stark versetzt zu den zugeordneten Ventilsitzen. Dieser Abstand der Stößel zu den Sitzen ist für die Betätigung und vor allem für die Dichtwirkung nachteilig.
  • Weitere gattungsgemäße Membranventile sind aus der EP 0 705 403 B1 und der JP 2006 - 112 562 A bekannt.
  • Zudem ist aus der DE 696 15 212 T2 ein Membranventil bekannt, dessen Steuerkolben in Zylinderräumen angeordnet sind, die entlang einer Ventilachse benachbart positioniert sind.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, ein Membranventil so zu verbessern, dass eine zuverlässige Schließstellung bei relativ nahe zueinander liegenden Ventilsitzen möglich ist.
  • Dies wird durch ein Membranventil gemäß Anspruch 1 erreicht.
  • Die Steuerkolben nach der Erfindung haben einen stark unsymmetrischen Querschnitt. Durch den im Wesentlichen flachen, das heißt flachen oder nur gering gekrümmten Umfangswandabschnitt ist es möglich, die Flächenschwerpunkte der Steuerkolben relativ nahe zueinander zu bringen, wodurch die Druckübertragungseinrichtungen ebenfalls relativ nahe nebeneinander angeordnet werden können. Damit wandern die Druckübertragungseinrichtungen verglichen mit dem Stand der Technik nahe zueinander und näher zu den Ventilsitzen oder exakt ausgerichtet zu den Ventilsitzen. Die Druckkraft beim Schließen ist folglich fast oder sogar exakt auf die Ventilsitze ausgerichtet. Der bogenförmige Umfangswandabschnitt verbindet im Wesentlichen die Enden der flachen Umfangswandabschnitte miteinander und bildet eine Ausbauchung, wobei die Ausbauchungen der beiden Steuerkolben im Wesentlichen oder exakt entgegengesetzt gerichtet sind. Durch die bogenförmigen Umfangswandabschnitte wird die Kolbenfläche deutlich vergrößert.
  • Da die Steuerkolben in Bewegungsrichtung gesehen im Umfang unsymmetrisch ausgeführt sind und in den Zylinderraum geführt werden, der komplementär hierzu ausgeführt ist, sind die Steuerkolben gegen Verdrehen gesichert, ohne dass es hierzu einer zusätzlichen Einrichtung bedarf. Dies hat einen wesentlichen Vorteil gegenüber kreisrunden Steuerkolben, denn diese erhalten durch die üblicherweise vorgesehene Rückstellfeder beim Ein- und Ausfedern der Feder eine Rotationskraft, sodass sich die Steuerkolben im Zylinderraum drehen.
  • Erfindungsgemäß sind die im Wesentlichen flachen Umfangswandabschnitte mit einer minimalen Krümmung versehen, die wenigstens der vierfachen kleinsten Krümmung des bogenförmigen Umfangswandabschnitts, insbesondere wenigstens der zehnfachen kleinsten Krümmung des bogenförmigen Umfangswandabschnitts entspricht. Hat der bogenförmige Umfangswandabschnitt somit zum Beispiel eine kleinste Krümmung von 50 mm, so hat der im Wesentlichen flache Umfangswandabschnitt zumindest eine Krümmung von 200 mm bzw. 500 mm.
  • Eine erfindungsgemäße Alternative sieht vor, dass die einander zugewandten Umfangswandabschnitte der Steuerkolben flach, im Sinne von eben sind.
  • Die Umfangswandabschnitte bilden vorzugsweise ein Kreissegment.
  • In Bewegungsrichtung gesehen sind die Druckübertragungseinrichtungen an ihrem zugeordneten Steuerkolben näher am flachen Umfangswandabschnitt als am bogenförmigen Umfangswandabschnitt angebracht, das heißt bezogen auf die vom flachen Umfangswandabschnitt aus gemessenen Breite des Steuerkolbens liegen die Druckübertragungseinrichtungen deutlich in der dem flachen Umfangswandabschnitt näheren Hälfte.
  • Vorzugsweise liegen die Druckübertragungseinrichtungen vom flachen Umfangswandabschnitt aus gemessen im Bereich der maximalen Breite des jeweiligen Steuerkolbens.
  • Bezogen auf die Ausrichtung quer zum flachen Umfangswandabschnitt sind die Druckübertragungseinrichtungen in dem dem flachen Umfangswandabschnitt nahen Drittel angebracht und zusätzlich im Bereich der maximalen Breite des Steuerkolbens.
  • Die Steuerkolben sollten in Bewegungsrichtung gesehen eine Halbkreisform besitzen.
  • Die Druckübertragungseinrichtung umfasst beispielsweise einen am Steuerkolben angebrachten Stößel. Dieser Stößel kann, optional, am Antriebsgehäuse gelagert und mit dem Steuerkolben gemeinsam verschiebbar sein.
  • Der Stößel ist insbesondere an gegenüberliegenden Stirnwänden des jeweiligen Zylinderraums gelagert, was ihm eine Kippstabilität gibt.
  • Ferner kann die Druckübertragungseinrichtung ein am Stößel angebrachtes Druckstück mit einem über dem zugeordneten, zu bewegenden Membranabschnitt und dem zugeordneten Ventilsitz liegenden Fortsatz aufweisen. Dieses Druckstück ist entsprechend geformt und hat einen Fortsatz, mit dem es auf der Seite der Membrane anliegt, die entgegengesetzt zum Ventilsitz liegt. Der Fortsatz selbst liegt in Bewegungsrichtung gesehen ausgerichtet zum Ventilsitz, sodass kein seitlicher oder im Wesentlichen kein seitlicher Versatz vorliegt.
  • Der jeweilige Fortsatz selbst kann jedoch seitlich versetzt zum Stößel liegen.
  • Die Druckstücke sind, in Bewegungsrichtung gesehen, vorzugsweise ähnlich wie die Steuerkolben mit einem flachen Umfangswandabschnitt ausgebildet, die jeweils zum benachbarten Druckstück gerichtet sind, sodass die flachen Umfangswandabschnitte aufeinander zu gewandt sind.
  • Optional weisen die Druckstücke auch bogenförmige Umfangswandabschnitte auf. Hierbei gilt bezüglich der optionalen Ausgestaltungen dasselbe, was für die Steuerkolben zuvor ausgeführt wurde.
  • Die Kosten für das erfindungsgemäße Membranventil lassen sich dadurch noch deutlich senken, indem die mehreren Steuerkolben als Gleichteile ausgebildet sind und/oder auch die Druckübertragungseinrichtungen als Gleichteile ausgeführt sind.
  • Die Membrane und die Druckübertragungseinrichtungen lassen sich jeweils formschlüssig miteinander verbinden, sodass die Membrane bei der Bewegung in die Öffnungsstellung auch durch Zug, der über die Druckübertragungseinrichtung weitergeleitet wird, in die Öffnungsstellung bewegt werden kann.
  • Die Steuerkolben sind insbesondere als Hohlkörper mit einer offenen Stirnwand ausgeführt. Die offenen Stirnwände der benachbarten Steuerkolben können in dieselbe Bewegungsrichtung weisen (oben oder unten) oder in verschiedene. Insbesondere weisen beide offenen Stirnwände in dieselbe Richtung.
  • Ferner kann, optional, auch ein elastisches Rückstellmittel vorgesehen sein, zum Beaufschlagen eines zugeordneten Steuerkolbens in eine Ausgangsposition. Dabei kann jeder einzelne Steuerkolben durch das elastische Rückstellelement in eine normal offene Position oder eine normal geschlossene Position beaufschlagt sein.
  • Alternativ hierzu kann einer oder können alle Steuerkolben auch unbeaufschlagt sein, das heißt, dass kein Rückstellelement auf sie wirkt. Bei diesen Steuerkolben wird für die Öffnungs- und die Schließstellung jeweils eine Druckbeaufschlagung in die entsprechende Kammer notwendig.
  • Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und aus den nachfolgenden Zeichnungen, auf die Bezug genommen wird. In den Zeichnungen zeigen:
    • - 1 eine Längsschnittansicht, teilweise als Explosionsansicht, des erfindungsgemäßen Membranventils gemäß einer ersten Ausführungsform,
    • - 2 eine perspektivische Explosionsansicht des Membranventils nach 1, und
    • - 3 eine Explosionsansicht einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Membranventils.
  • In 1 ist ein Membranventil dargestellt, welches zur Steuerung von Fluidströmen vorgesehen ist. Dieses Membranventil ist vorzugsweise pneumatisch betätigt.
  • Ein Ventilgehäuse 10 umfasst in der gezeigten Ausführungsform drei Anschlüsse 12, von denen zwei zu sehen sind. Diese Anschlüsse 12 gehen in Kanäle 14, 16 im Ventilgehäuse 10 über, nämlich Seitenkanäle sowie einen zwischen den Seitenkanälen liegenden mittleren Kanal 18. Alle Kanäle 14 bis 18 münden in eine Ventilkammer 20 im Ventilgehäuse 10. Diese Ventilkammer 20 wird nach oben durch eine Membrane 22 geschlossen, welche in den 1 und 2 zu sehen ist.
  • Die Membrane 22 ist im nicht verbauten Zustand leicht kuppelförmig nach oben gewölbt, siehe 1, und weist einen Rand 24 auf, welcher gegen einen Umfangsrand an der Ventilkammer 20 gepresst wird, um diese abzudichten.
  • Die seitlichen Kanäle 14, 16 sind jeweils durch einen einen, in Axialrichtung A gesehen linearen Steg bildenden Ventilsitz 26, 28 vom mittleren Kanal 18 getrennt. Die Ventilsitze 26, 28 bilden sozusagen den Rand der Mündungen der Kanäle 14 bis 16 zwischen sich.
  • Das gezeigte Membranventil hat darüber hinaus zur Bewegung der Membrane 22 einen Antrieb 30 mit einem mehrteiligen Gehäuse, mit einem unteren Gehäuseteil 32 sowie einem Gehäusedeckel 34, der das Gehäuse nach oben abschließt. Im Gehäuse sind zwei Zylinderräume 36, 38 nebeneinander angeordnet, und zwar auf derselben axialen Höhe, bezogen auf die axiale Achse A, die die Mittelachse bildet. Die Zylinderräume 36, 38 nehmen jeweils einen Steuerkolben 40 bzw. 42 auf, welcher in dem jeweiligen Zylinderraum 36, 38 in axialer Richtung verschoben werden kann. Das bedeutet, die Steuerkolben 40, 42 bewegen sich seitlich nebeneinander.
  • Nicht gezeigt sind Pneumatikanschlüsse zu den Zylinderräumen 36, 38, wobei vorzugsweise ober- und unterhalb oder, wie bei der vorliegenden Ausführungsform, nur unterhalb der Steuerkolben 40, 42 jeweils ein Anschluss vorhanden ist, um durch ein Einleiten von Druckluft den jeweiligen Steuerkolben 40, 42 nach oben zu bewegen. Die Bewegung nach unten erfolgt über die Feder und Drucklosschalten der unterhalb der Steuerkolben 40, 42 liegenden Teilräume.
  • Im Übrigen sind bei der gezeigten Ausführungsform die oberhalb der Steuerkolben 40, 42 liegenden Teilräume über eine Entlüftungsöffnung mit der Umgebung verbunden, um eine Kolbenbewegung zu ermöglichen. An der Entlüftungsöffnung kann ein Schalldämpfer sitzen.
  • Alternativ hierzu kann aber auch nur entweder oberhalb oder unterhalb des Steuerkolbens 40, 42 ein Anschluss für Druckluft vorhanden sein. Auf der gegenüberliegenden Seite muss dann zwingend ein elastisches Rückstellelement 44, zum Beispiel in Form zumindest einer Feder wirken, um die Rückstellung des Steuerkolbens 40, 42 in die Gegenrichtung zu bewerkstelligen.
  • Die Steuerkolben 40, 42 sind als Hohlkörper ausgeführt, siehe 2, wobei eine Stirnseite jeweils offen und die andere geschlossen ist (siehe Steuerkolben 42 in 2) und die offenen Stirnseiten an entgegengesetzten Seiten der Steuerkolben 40, 42 liegen. In der Mitte sind Rippen 46 vorhanden, um die Stabilität des jeweiligen Steuerkolbens 40, 42 zu erhöhen.
  • Ein oder mehrere elastische Rückstellelemente, in 2 zwei Rückstellelemente 44, können dabei auch im hohlen Inneren des oder der Steuerkolben 40, 42 untergebracht werden, was platzsparend ist. Dies ist jedoch eine nicht zwingende Option.
  • Die Form der Steuerkolben 40, 42 ist auf eine kompakte, insbesondere seitlich kompakte Ausbildung hin optimiert. In Bewegungsrichtung B betrachtet, wobei die Bewegungsrichtung B auch der Richtung der Axialrichtung A entspricht, hat jeder Steuerkolben einen bogenförmigen Umfangswandabschnitt 48, im vorliegenden Beispiel ist dieser Umfangswandabschnitt halbkreisförmig, zumindest aber kreissegmentförmig. Darüber hinaus wird die Umfangswand durch einen flachen Umfangswandabschnitt 50 gebildet, wobei der flache Umfangswandabschnitt 50 den bogenförmigen Umfangswandabschnitt 48 schließt, sodass die Gesamtform in Bewegungsrichtung B gesehen vorzugsweise ein Halbkreiszylinder ist.
  • Die flachen Umfangswandabschnitte 50 der beiden Steuerkolben 40 liegen einander unmittelbar gegenüber, siehe 2.
  • Wie in 2 zu sehen ist, ist die Querschnittsform der Zylinderräume 36, 38 im Gehäuseteil 32 der Form der Steuerkolben 40, 42 angepasst, sodass diese in Radialrichtung und in Drehrichtung im Wesentlichen spielfrei geführt sind. Entsprechende Ringdichtungen 52 erhöhen die Dichtigkeit.
  • An jedem Steuerkolben 40, 42 ist ein Druckübertragungseinrichtung angebracht, über die der Steuerkolben 40, 42 mit einem entsprechenden Abschnitt der Membrane 22 gekoppelt ist.
  • In der gezeigten, nicht einschränkend zu verstehenden Ausführungsform umfasst jede der beiden Druckübertragungseinrichtungen einen Stößel 54 sowie ein am membranseitigen Ende des Stößels 54 befestigtes Druckstück 56.
  • In Bewegungsrichtung B gesehen sind die Druckstücke 56 ebenfalls halbkreisförmig mit gegenüberliegenden, im Wesentlichen flachen Umfangswandabschnitten 58 sowie bogenförmigen Umfangswandabschnitten 60.
  • Im Gegensatz zu den Steuerkolben 40, 42, die durch eine Zwischenwand 62 im Gehäuseteil 32 voneinander getrennt sind, ist zwischen den Druckstücken 56 keine Trennwand vorhanden.
  • Die Befestigung der Stößel 54 an den Druckstücken 56 erfolgt so, dass über die Stößel 54 sowohl eine Zug- als auch eine Druckkraft auf die Druckstücke 56 ausgeübt werden kann.
  • Die Druckstücke 56 haben auf ihrer Unterseite vorzugsweise eine Nut, hier zum Beispiel eine T-förmige, quer zur Bewegungsrichtung B verlaufende Nut 64, siehe vor allem 1, in die seitlich jeweils ein T-förmiger Fortsatz 66 an der Membrane 22 eingeschoben werden kann, um eine in beiden Axialrichtungen wirkende Formschlussverbindung zwischen den Druckstücken 56 und der Membrane 22 zu realisieren.
  • Die Druckstücke 56 haben darüber hinaus jeweils einen axial nach unten in Richtung Ventilsitze 26, 28 ragenden Fortsatz 68. Die Fortsätze 68 liegen exakt oder fast exakt über den ihnen zugeordneten Ventilsitzen 26, 28.
  • Entsprechende Andrückflächen 70 an der Unterseite der Fortsätze 68 sind so ausgerichtet und so groß, dass sie einerseits exakt über dem zugehörigen Ventilsitz 26, 28 liegen und andererseits in der Breite den Ventilsitz 26, 28 komplett oder im Wesentlichen komplett abdecken, in Bewegungsrichtung B gesehen.
  • Im zusammengebauten Zustand liegen die Andrückflächen 70 jeweils an der den Ventilsitzen 26, 28 entgegengesetzten Seite der Membrane 22 an.
  • Wie in 1 zu sehen ist, sind die Ventilsitze 26, 28 relativ nahe nebeneinander ausgebildet, und die linearen Stege (siehe 2), die die Ventilsitze 26, 28 bilden, sind im Wesentlichen parallel.
  • Die Stößel 54 sind ebenfalls sehr nahe nebeneinander montiert, jedoch haben sie in der nicht einschränkend zu verstehenden Ausführungsform einen geringfügig größeren Abstand als die Ventilsitze 26, 28. Das bedeutet, es ist ein minimaler seitlicher Versatz zwischen der Mittelachse jedes Stößels 54 und des zugeordneten Fortsatz 68 bzw. der Andrückfläche 70 vorhanden.
  • Die Ausführung mit den halbkreiszylindrischen Steuerkolben 40, 42 ermöglicht es jedoch, die Steuerkolben 40, 42 sehr nahe seitlich zueinander anzuordnen und die Stößel 54 nahe am Flächenschwerpunkt der Steuerkolben 40, 42, bezogen auf die Ansicht in Bewegungsrichtung B, anzuordnen. Damit ergibt sich im Wesentlichen kein erwähnenswertes Kippmoment für den Steuerkolben 40, 42.
  • Da die Stößel 54 an beiden axialen Enden im Antriebsgehäuse (einerseits im Gehäuseteil 32 und andererseits im Gehäusedeckel 34) gelagert sind, wird die Lagestabilität der Steuerkolben 40, 42 nochmals erhöht.
  • Die Funktionsweise des erfindungsgemäßen Membranventils wird nachfolgend erläutert.
  • Bei der Ausführungsform nach 1 ist der Steuerkolben 42 durch das oder die Rückstellelemente 44 in Richtung der geschlossenen Ventilstellung (normal geschlossen) vorgespannt. Das bedeutet, ohne einen Steuerluftdruck auf der Unterseite des Steuerkolbens 42 drückt der Fortsatz 68 des Steuerkolbens 42 den entsprechenden Membranabschnitt 80 auf der Unterseite der Membrane 22 gegen den Ventilsitz 28, sodass der Kanal 14 zum mittleren Kanal 18 hin geschlossen ist.
  • In 1 ist zu erkennen, dass für den Steuerkolben 40 kein elastisches Rückstellelement vorgesehen ist. Dieser Steuerkolben 40 muss ausschließlich durch Druckbeaufschlagung bewegt werden. Wird der Steuerkolben 40 nach oben beaufschlagt, ist der dem Ventilsitz 26 gegenüberliegende Membranabschnitt 82 vom Ventilsitz 26 beabstandet, sodass die Kanäle 16, 18 strömungsverbunden sind.
  • Je nach Druckbeaufschlagung und Lage der elastischen Rückstellelemente 44 können dann die Kanäle 14 bis 18 miteinander strömungsverbunden sein oder voneinander getrennt werden. Der mittlere Kanal 18 ist vorzugsweise der Zuström- oder Abströmkanal, der dann wahlweise mit einem oder mehreren der Kanäle 14, 16 (Abström- und Zuströmkanäle) strömungsverbunden werden kann.
  • Bei der Ausführungsform nach 2, die konstruktiv zu der nach 1 identisch ist, besteht der einzige Unterschied zur Ausführungsform nach 1 darin, dass für den Steuerkolben 40 auf dessen der Membrane 22 nahe Seite elastische Rückstellelemente 84 vorgesehen sind, welche den Steuerkolben 40 in die sogenannte Normal-Offenstellung drückt.
  • Ob Rückstellelemente 44, 84 vorgesehen sind und auf welcher Seite des jeweiligen Steuerkolbens 40, 42 sie liegen, besteht im Belieben des Fachmanns und wird auf die Einsatzbedingungen abgestimmt.
  • Für die einfache Fertigung des Membranventils ist die Verwendung von zahlreichen Gleichteilen vorgesehen. So sind die Steuerkolben 40, 42 jeweils Gleichteile, ebenso wie die Druckübertragungseinrichtungen mit den Stößeln 54 und den Druckstücken 56.
  • Bei der Ausführungsform nach 3 sind die elastischen Rückstellelemente 44, 84 jeweils auf der Unterseite der entsprechenden Steuerkolben 40, 42 vorgesehen, das heißt beide Steuerkolben 40, 42 sind in Richtung normal offen vorgespannt.
  • Bezüglich der Lage der Stößel 54 an den Steuerkolben 40, 42 ist für alle Ausführungsformen zu erwähnen, dass die Steuerkolben 40, 42 gemessen vom flachen Umfangswandabschnitt 50 aus eine Breite b haben sowie eine Länge I, gemessen parallel zum flachen Umfangswandabschnitt 50. Die Stößel 54 sind, bezogen auf ihre Mittelachse, in der Mitte des jeweiligen Steuerkolbens 40, 42 bezogen auf die Länge I (das heißt im Bereich mit der größten Breite b) sowie in dem dem flachen Umfangswandabschnitt nahen Drittel (bezogen auf die Breite b, das heißt in einer Ausrichtung quer zum Umfangswandabschnitt 50) angeordnet. Damit liegen die Mittelachsen der Stößel 54 sehr nahe oder sogar im Flächenschwerpunkt des jeweiligen Steuerkolbens 40, 42.
  • Die Steuerkolben 40, 42 sind vorzugsweise aus Kunststoff, ebenso die Druckstücke 56.
  • Das Gehäuse des Antriebs besteht vorzugsweise aus Edelstahl.
  • Das gezeigte Membranventil lässt sich auch sehr einfach trotz nahezu identischen Aufbaus für eine Variante benutzen, bei der nur ein Ventilsitz 26 oder 28 vorhanden ist. Dieser Ventilsitz ist außermittig positioniert, wie es in 1 gezeigt ist. Der andere Ventilsitz ist, wie gesagt, nicht vorhanden. Das bedeutet, entweder gibt es nur insgesamt zwei Kanäle, oder der mittlere Kanal 18 ist gegenüber einem der angrenzenden Kanäle 14 oder 16 aufgrund des Fehlens eines Ventilsitzes permanent strömungsverbunden. Der wegfallende Ventilsitz ermöglicht es, den zugeordneten Antrieb für den Membranabschnitt 80 oder 82 vereinfacht auszuführen. Der entsprechende Membranantrieb hat dann nur einen verkürzten Stößel 54, der nicht beweglich ist und die Membran in dem zugeordneten Abschnitt in einer Mittelposition permanent hält. Dementsprechend können auch der zugeordnete Steuerkolben 40 oder 42 sowie das zugeordnete Rückstellelement 44 in Form einer Feder entfallen.

Claims (11)

  1. Membranventil zur Fluidsteuerung, mit einem Ventilgehäuse (10), das eine Ventilkammer (20) aufweist, in welche wenigstens drei Kanäle (14 - 18) münden, wobei den Kanälen (14 - 18) im Ventilgehäuse (10) vorgesehene Ventilsitze (26, 28) zugeordnet sind, mit einer Membrane (22), die verschiedene Membranabschnitte (80, 82) hat, welche gegen zugeordnete Ventilsitze (26, 28) gedrückt werden können, um Strömungsverbindungen zwischen Kanälen (14 - 18) wahlweise zu öffnen und zu schließen, und mit wenigstens zwei Steuerkolben (40, 42), die in jeweils einem Zylinderraum (36, 38) verschiebbar untergebracht sind und jeweils über eine Druckübertragungseinrichtung mit dem zugeordneten Membranabschnitt (80, 82) gekoppelt sind, um bei Bewegen des Steuerkolbens (40, 42) den Membranabschnitt (80, 82) in eine Öffnungs- oder Schließstellung zu bringen, wobei die Zylinderräume (36, 38) auf derselben axialen Höhe liegen, sodass die Steuerkolben (40, 42) nebeneinander bewegbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerkolben (40, 42) in Bewegungsrichtung (B) gesehen einen bogenförmigen Umfangswandabschnitt (48) und einen Umfangswandabschnitt (50) haben, der eben ist oder eine Krümmung aufweist, die wenigstens dem Vierfachen der kleinsten Krümmung des bogenförmigen Umfangswandabschnitts (48) entspricht, wobei die Umfangswandabschnitte (50) benachbarter Steuerkolben (40, 42) einander zugewandt sind.
  2. Membranventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die einander zugewandten Umfangswandabschnitte (50) eben sind.
  3. Membranventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die flachen und bogenförmigen Umfangswandabschnitte (50, 48) zusammen ein Kreissegment bilden.
  4. Membranventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckübertragungseinrichtungen an ihren zugeordneten Steuerkolben (40, 42) näher am flachen Umfangswandabschnitt (50) als am bogenförmigen Umfangswandabschnitt (48) angebracht sind.
  5. Membranventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckübertragungseinrichtungen in Bewegungsrichtung (B) gesehen vom flachen Umfangswandabschnitt (50) aus gemessen im Bereich der maximalen Breite (b) des jeweiligen Steuerkolbens (40, 42) und/oder in der Mitte bezogen auf die Länge (I) des Steuerkolbens (40, 42) liegen.
  6. Membranventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckübertragungseinrichtungen, bezogen auf die Ausrichtung quer zum flachen Umfangswandabschnitt (50), in dem dem flachen Umfangswandabschnitt (50) nahen Drittel des zugeordneten Steuerkolbens (40, 42) angebracht sind.
  7. Membranventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckübertragungseinrichtung einen am Steuerkolben (40, 42) angebrachten Stößel (54) aufweist.
  8. Membranventil nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein am Stößel (54) angeordnetes Druckstück (56) vorgesehen ist, welches einen an dem zugeordneten, zu bewegenden Membranabschnitt (80, 82) anliegenden Fortsatz (68) aufweist.
  9. Membranventil nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der jeweilige Fortsatz (68) seitlich versetzt zum zugeordneten Stößel (54) liegt.
  10. Membranventil nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckstücke (56), in Bewegungsrichtung (B) gesehen, einen flachen Umfangswandabschnitt (58) haben, und die flachen Umfangswandabschnitte (58) der benachbarten Druckstücke (56) aufeinander zu gewandt sind.
  11. Membranventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mehreren Steuerkolben (40, 42) als Gleichteile ausgeführt sind und/oder die Druckübertragungseinrichtungen als Gleichteile ausgeführt sind.
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