DE102014112584B4

DE102014112584B4 - Ventilvorrichtung

Info

Publication number: DE102014112584B4
Application number: DE102014112584.3A
Authority: DE
Inventors: c/o SMC Corporation Okita Yuzuru; c/o SMC Corporation Maruyama Tetsuro
Original assignee: SMC Corp
Current assignee: SMC Corp
Priority date: 2013-11-11
Filing date: 2014-09-02
Publication date: 2024-01-25
Anticipated expiration: 2034-09-03
Also published as: KR101626075B1; US9638345B2; TWI554703B; JP5891536B2; DE102014112584A1; CN104633171A; KR20150054649A; CN104633171B; JP2015094409A; TW201522827A; US20150129791A1

Abstract

Ventilvorrichtung (10A, 10C) umfassend:einen Grundkörper (14) mit einem Fluiddurchgang (12), der eine Verbindung zwischen einem ersten Anschluss (24) und einem zweiten Anschluss (26) herstellt und durch den ein Druckfluid strömt;eine Membran (16), die verschiebbar im Inneren des Grundkörpers (14) angeordnet ist und die den Fluiddurchgang (12) öffnet und schließt, indem sie von einem Ventilsitz (32) abhebt und auf dem Ventilsitz (32) aufsetzt; undeinen leitfähigen Schaft (60), der in einer Durchgangsöffnung (52) angeordnet ist, die in der Mitte der Membran (16) ausgebildet ist, wobei eine Endfläche des leitfähigen Schaftes (60) zu dem Fluiddurchgang (12) exponiert ist;dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilvorrichtung (10A, 10C) ein Erdungselement (22) umfasst, das dazu ausgestaltet ist, den leitfähigen Schaft (60) zu erden, unddass sowohl der Grundkörper (14) als auch die Membran (16) aus einem nicht leitenden Material bestehen.

Description

Hintergrund der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Ventilvorrichtung, die eine Membran (Diaphragma) aufweist, welche einen Fluiddurchgang öffnet und schließt, der eine Verbindung zwischen einem ersten Anschluss und einem zweiten Anschluss herstellt und durch den ein Fluid strömt.
Bisher werden Ventilvorrichtungen eingesetzt, die einen Grundkörper aufweisen, in dem ein Fluiddurchgang ausgebildet ist, der eine Verbindung zwischen einem ersten Anschluss und einem zweiten Anschluss herstellt und durch den ein Fluid strömt. Die Ventilvorrichtung weist eine Membran auf, die den Fluiddurchgang öffnet und schließt, indem sie von einem in dem Grundkörper ausgebildeten Ventilsitz abhebt bzw. auf diesem aufsetzt. Bei dieser Art von Ventilvorrichtung werden die Membran und der Grundkörper, beispielsweise dann, wenn als Druckfluid eine korrosive Flüssigkeit (wie Ozongas oder hochreines Wasser) verwendet wird, aus einem Fluorharz hergestellt, das korrosionsresistent ist.
In dem Fall, dass der Grundkörper und die Membran aus einem solchen Fluorharz hergestellt sind, welches ein nicht leitfähiges Material ist, kann aber als Folge von Reibung zwischen der Membran und dem Ventilsitz oder durch Reibung zwischen der Membran und dem Druckfluid eine statische Aufladung generiert werden. Wenn sich die Membran zu stark statisch auflädt, kann ein dielektrischer Durchschlag oder Spannungsdurchschlag (Funkenschlag) auftreten, wodurch die Membran beschädigt werden kann.
Daher wurde bereits eine Ventilvorrichtung vorgeschlagen, die einen Mechanismus zur Verhinderung eines Spannungsdurchschlags der Membran enthält. So ist beispielsweise in dem japanischen Patent JP 4 705 490 B2 ein technisches Konzept beschrieben, bei dem bei einem Membranventil, das einen Membranhalter mit einem nicht leitfähigen ersten elastischen Element zum Halten einer Außenkante der Membran und ein zweites elastisches Element aufweist, das über ein leitfähiges Blech an der Unterseite des ersten elastischen Elementes angebracht ist, statische Aufladung, die in der Nähe des Membranhalters generiert wird, über das leitfähige Blech zu einem Erdungsdraht geleitet wird.
Außerdem ist beispielsweise in dem japanischen Patent JP 4 461 087 B2 ein technisches Konzept beschrieben, bei dem ein antikorrosives leitfähiges Element in einer Durchgangsbohrung angeordnet ist, die zu der Seite eines Fluiddurchgangs in der Nähe (Außenkante) einer Membran des Diaphragmas durchtritt. Ein O-Ring ist vorgesehen, um eine Abdichtung zwischen dem leitfähigen Element und einer Wandfläche der Durchgangsöffnung herzustellen. Statische Aufladung, die in dem Diaphragma generiert wird, wird über das leitfähige Element zu einem Erdungsdraht abgeführt.
Außerdem ist in der japanischen Patentoffenlegungsschrift JP 2010 - 121 689 A ein technisches Konzept beschrieben, bei dem ein spiralförmiger leitfähiger Film an einer Seite einer Membran ausgebildet ist, die in Kontakt mit dem Druckfluid kommt. Statische Aufladung, die in der Membran generiert wird, wird über den leitfähigen Film zur Erde abgeführt.
Weitere Ventilvorrichtungen werden in FR 2 701 529 A1 , GB 1 393 852 A , US 2007 / 0 075 284 A1 , EP 2 163 798 A1 , DE 696 05 614 T2 , JP 4 461 087 B2 und US 6 612 538 B2 beschrieben.
Zusammenfassung der Erfindung
Bei dem Stand der Technik, wie dem in dem oben genannten japanischen Patent JP 4 705 490 B2 beschriebenen, sind aber nutzbare Druckfluide auf korrosionsfreie Druckfluide beschränkt, die keine Korrosion des ersten elastischen Elements und des zweiten elastischen Elements bewirken, da sowohl das erste elastische Element als auch das zweite elastische Element in Kontakt mit dem Druckfluid kommen. Da das leitfähige Blech zwischen dem ersten elastischen
Element und dem zweiten elastischen Element gehalten wird, besteht auch die Möglichkeit, dass Druckfluid durch eine Lücke zwischen dem ersten elastischen Element und dem leitfähigen Blech oder durch eine Lücke zwischen dem zweiten elastischen Element und dem leitfähigen Blech austritt. Außerdem ist der Aufbau des Membranhalters komplex, was zu erhöhten Produktionskosten führt. Da die Außenkante der Membran, die leicht Lasten ausgesetzt wird, wenn die Membran elastisch deformiert (gebogen) wird, durch das erste elastische Element gehalten wird, besteht außerdem die Befürchtung, dass die Haltbarkeit des Membranhalters beeinträchtigt wird.
Da bei dem Stand der Technik gemäß dem japanischen Patent JP 4 461 087 B2 das leitfähige Element in der Durchgangsöffnung angeordnet ist, die an der Außenkante der Membran ausgebildet ist, ist es zur zuverlässigen Vermeidung eines Spannungsdurchschlags der Membran notwendig, dass mehrere leitfähige Elemente entlang des Umfangs der Membran vorgesehen werden. Da in diesem Fall aber die Zahl der Teile der leitfähigen Elemente und der O-Ringe zunimmt, steigen die Produktionskosten.
Bei dem Stand der Technik gemäß JP 2010 - 121 689 A wird statische Aufladung, die in der Membran generiert wird, zu dem leitfähigen Film und von diesem zur Erde abgeführt. Da der leitfähige Film an einer Seite der Membran ausgebildet ist, die nicht in Kontakt mit dem Druckfluid kommt, kann statische Aufladung, die innerhalb des Fluidströmungsdurchgangs, durch welchen das Druckfluid strömt, generiert wird, nicht zu dem leitfähigen Film geführt werden. Als Folge davon besteht die Befürchtung, dass ein Spannungsdurchschlag der Membran nicht zuverlässig verhindert werden kann.
Die vorliegende Erfindung wurde unter Berücksichtigung der oben genannten Probleme gemacht und hat als Aufgabe, eine Ventilvorrichtung vorzuschlagen, bei der ein Spannungsdurchschlag einer Membran zuverlässig mit einfachem Aufbau vermieden werden kann und bei der es möglich ist, die Herstellungskosten zu verringern.
Diese Aufgabe wird mit der Erfindung im Wesentlichen durch die Merkmale des Anspruchs 1 oder 7 gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen.
Eine Ventilvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst einen Grundkörper mit einem Fluiddurchgang, der eine Verbindung zwischen einem ersten Anschluss und einem zweiten Anschluss herstellt und durch den ein Druckfluid strömt, einer Membran, die verschiebbar im Inneren des Grundkörpers angeordnet ist und die den Fluiddurchgang öffnet und schließt, indem sie von einem Ventilsitz abhebt und auf dem Ventilsitz aufsetzt, einem leitfähigen Schaft, der in einer Durchgangsöffnung angeordnet ist, die im Wesentlichen in der Mitte der Membran ausgebildet ist, und einem Erdungselement zur Erdung des leitfähigen Schaftes, wobei sowohl der Grundkörper als auch die Membran aus einem nicht leitfähigen Material hergestellt ist und wobei eine Endfläche des leitfähigen Schaftes zu dem Fluiddurchgang exponiert ist.
Bei der Ventilvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung wird statische Aufladung, die in der Membran generiert wird, durch den leitfähigen Schaft, der in der Durchgangsöffnung angeordnet ist, die im Wesentlichen in der Mitte der Membran ausgebildet ist, zu dem Erdungselement abgeführt. Daher wird eine Ansammlung der statischen Aufladung in der Membran vermieden. Dementsprechend kann ein Spannungsdurchschlag der Membran zuverlässig mit einfachem Aufbau vermieden werden, und eine Verringerung der Herstellungskosten lässt sich erreichen.
Bei der oben beschriebenen Ventilvorrichtung kann der leitfähige Schaft einen Abschnitt mit kleinem Durchmesser aufweisen, der in der Durchgangsöffnung angeordnet ist, und einen Abschnitt mit großem Durchmesser, der an einem anderen Ende des Abschnitts mit kleinem Durchmesser vorgesehen ist, wobei ein ringförmiger Dichtvorsprung, der eine Oberfläche des Abschnitts mit großem Durchmesser berührt und eine Dichtung zwischen dem Abschnitt mit großem Durchmesser und der Membran bildet, an einer anderen Oberfläche der Membran ausgebildet sein kann.
Da bei einem solchen Aufbau der ringförmige Dichtvorsprung, der eine Abdichtung zwischen der Membran und dem Abschnitt mit großem Durchmesser herstellt, an der anderen Oberfläche der Membran ausgebildet ist, kann eine Leckage von Druckfluid aus dem Fluiddurchgang vermieden werden.
Bei der oben beschriebenen Ventilvorrichtung kann der leitfähige Schaft einen Abschnitt mit kleinem Durchmesser, der in der Durchgangsöffnung angeordnet ist, und einen Abschnitt mit großem Durchmesser, der an einem anderen Ende des Abschnitts mit kleinem Durchmesser vorgesehen ist, aufweisen, wobei ein ringförmiges elastisches Element, das eine Abdichtung zwischen dem Abschnitt mit großem Durchmesser und der Membran bildet, zwischen einer anderen Oberfläche der Membran und einer Oberfläche des Abschnitts mit großem Durchmesser angeordnet ist.
Da bei einem solchen Aufbau das ringförmige elastische Element, das eine Abdichtung zwischen der Membran und dem Abschnitt mit großem Durchmesser herstellt, zwischen einer anderen Oberfläche der Membran und der einen Oberfläche des Abschnitts mit großem Durchmesser angeordnet ist, kann eine Leckage von Druckfluid aus dem Fluiddurchgang verhindert werden.
Bei der oben beschriebenen Ventilvorrichtung kann der leitfähige Schaft aus Polyphenylsulfid enthaltenden Carbonfasern hergestellt sein oder aus einem metallischen Material, das korrosionsresistent ist. In diesem Fall kann eine Korrosion des leitfähigen Schaftes verhindert werden, auch wenn als Druckfluid ein korrosives Fluid verwendet wird, und eine statische Aufladung, die in der Membran generiert wird, kann zuverlässig eliminiert werden.
Die oben beschriebene Ventilvorrichtung kann außerdem ein leitfähiges Element aufweisen, das an einer äußeren Oberfläche einer Außenkante der Membran angeordnet ist, und einen leitfähigen Halter, der die äußere Kante der Membran in einem Zustand hält, in dem sie elektrisch mit dem leitfähigen Element verbunden ist. Das Erdungselement erdet das leitfähige Element über den Halter. Ein Teil des leitfähigen Elements ist gegenüber dem Fluiddurchgang exponiert, d.h. es steht in Kontakt mit dem Fluiddurchgang.
Bei diesem Aufbau wird statische Elektrizität (elektrostatische Aufladung), die in der Membran generiert wird, über den Halter und das an der Außenfläche der Außenkante der Membran vorgesehene leitfähige Element zu dem Erdungselement herausgeführt. Dadurch kann ein Spannungsdurchschlag an der Membran noch zuverlässiger verhindert werden.
Eine Ventilvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst einen Grundkörper mit einem Fluiddurchgang, der eine Verbindung zwischen einem ersten Anschluss und einem zweiten Anschluss herstellt und durch den ein Druckfluid strömt, eine Membran, die verschiebbar im Inneren des Grundkörpers angeordnet ist und die den Fluiddurchgang öffnet und schließt, indem sie von einem Ventilsitz abhebt und auf dem Ventilsitz aufsetzt, ein leitfähiges Element, das an einer äußeren Oberfläche einer Außenkante der Membran vorgesehen ist, einen leitfähigen Halter, der die Außenkante der Membran in einem Zustand hält, in dem sie elektrisch mit dem leitfähigen Element verbunden ist, und ein Erdungselement, das so ausgestaltet ist, dass es das leitfähige Element über den Halter erdet, wobei sowohl der Grundkörper als auch die Membran aus einem nicht leitfähigen Material bestehen und ein Teil des leitfähigen Elements zu dem Fluiddurchgang exponiert ist.
Bei der Ventilvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung wird statische Elektrizität, die in der Membran generiert wird, über den Halter und das leitfähige Element, das an der Außenfläche der Außenkante der Membran vorgesehen ist, zu dem Erdungselement herausgeführt. Daher kann eine Ansammlung oder Akkumulation von elektrostatischer Aufladung in der Membran vermieden werden. Dementsprechend kann ein Spannungsdurchschlag an der Membran mit einfachem Aufbau zuverlässig vermieden werden, und die Herstellungskosten lassen sich verringern.
Bei der oben beschriebenen Ventilvorrichtung kann das leitfähige Element aus Carbonfasern bestehen. In diesem Fall kann die statische Elektrizität, die in der Membran generiert wird, wirksam über das leitfähige Element zu dem Halter geführt werden.
Da gemäß der vorliegenden Erfindung die statische Elektrizität, die in der Membran generiert wird, über den leitfähigen Schaft oder das leitfähige Element zu dem Erdungselement abgeführt wird, kann ein Spannungsdurchschlag der Membran zuverlässig mit einfachem Aufbau vermieden werden. Außerdem lässt sich eine Verringerung der Herstellungskosten erreichen.
Weiterbildungen, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich auch aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen und der Zeichnung. Dabei bilden alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination den Gegenstand der Erfindung, unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen oder deren Rückbeziehung.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen

1 ist ein Schnitt durch eine Ventilvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
2 ist ein vergrößerter Schnitt eines Teils der Ventilvorrichtung;
3 ist ein Schnitt, der einen offenen Zustand der Ventilvorrichtung gemäß 1 zeigt;
4 ist ein vergrößerter Schnitt eines Teils einer Modifikation der Ventilvorrichtung;
5 ist ein Schnitt durch eine Ventilvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
6 ist ein vergrößerter Schnitt durch einen Teil der Ventilvorrichtung;
7 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Membran und ein leitfähiges Element, welche in 5 gezeigt sind, teilweise im Querschnitt zeigt;
8 ist ein Schnitt durch eine Ventilvorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
9 ist ein vergrößerter Schnitt eines Teils der Ventilvorrichtung gemäß 8.

Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsformen einer Ventilvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert.
(Erste Ausführungsform)
Wie in 1 gezeigt ist, ist eine Ventilvorrichtung 10A ein Zweiwegeventil und umfasst einen Grundkörper 14 mit einem Fluiddurchgang, durch den ein Druckfluid strömt, einem Ventilelement 18, das eine Membran 16 aufweist, welche den Fluiddurchgang 12 öffnet und schließt, einem Stellglied (Aktuator) 20 zur Betätigung des Ventilelements 18 und einem Erdungselement (Erdungsmittel) 22. Ein korrosives Fluid (chemische Flüssigkeit), wie hochreines oder demineralisiertes Wasser oder Ozongas, wird beispielsweise als Druckfluid eingesetzt. Das Druckfluid kann aber auch andere Fluide aufweisen als die oben genannten korrosiven Fluide.
Der Grundkörper 14 und die Membran 16 bestehen aus einem nicht leitfähigen Material. Als nicht leitfähiges Material kann beispielsweise ein Fluorharz, wie Teflon (eingetragene Marke) oder dergleichen, das gegenüber einer Korrosion durch die korrosive Flüssigkeit resistent ist, eingesetzt werden. In dem Fall, dass der Grundkörper 14 und die Membran 16 aus einem Fluorharz hergestellt sind, kann auf diese Weise eine korrosive Flüssigkeit problemlos als Druckfluid eingesetzt werden.
In dem Grundkörper 14 sind ein erster Anschluss 24, durch welchen ein Druckfluid zugeführt wird, ein zweiter Anschluss 26, durch welchen das Druckfluid abgeführt wird, und ein Fluiddurchgang 12, welcher den ersten Anschluss 24 mit dem zweiten Anschluss 26 verbindet, ausgebildet.
Der erste Anschluss 24 kommuniziert mit der Innenbohrung eines nicht dargestellten Rohres oder Schlauches, das/der über eine erste Verriegelungsmutter 28 angebracht ist, und der zweite Anschluss 26 kommuniziert mit der Innenbohrung eines nicht dargestellten Rohres oder Schlauches, das/der über eine zweite Verriegelungsmutter 30 angebracht wird. Ein Ventilsitz (Sitzelement) 32, auf welchem die Membran 16 aufsetzt, ist in einem Wandabschnitt des Fluiddurchgangs 12 ausgebildet.
Der Grundkörper 14 umfasst einen zylindrischen Befestigungsabschnitt 34, an welchem das Stellglied 20 angebracht ist. An einer Endseite der inneren Umfangsfläche des Befestigungsabschnitts 34 ist ein Membranhalter 36 vorgesehen, der eine Außenkante 50 der Membran 16 hält.
Wie in 2 gezeigt ist, erstreckt sich der Membranhalter 36 von der inneren Umfangsfläche des Befestigungsabschnitts 34 radial nach innen und steht zu der anderen Endseite des Befestigungsabschnitts 34 an dessen radial innerem Endabschnitt vor. Anders ausgedrückt ist eine Ringnut 38, die sich zu der anderen Endseite des Befestigungsabschnitts 34 öffnet, an dem Membranhalter 36 ausgebildet. An einer Oberfläche des Membranhalters 36, die zu der anderen Endseite des Befestigungsabschnitts 34 gerichtet ist, ist außerdem ein ringförmiger Dichtvorsprung 40, der einen halbkreisförmigen Querschnitt hat, ausgebildet.
Das Ventilelement 18 umfasst die Membran 16, die verschiebbar im Inneren des Befestigungsabschnitts 34 des Grundkörpers 14 angeordnet ist, ein Schutzelement 42, das an der Membran 16 vorgesehen ist, und ein Halteelement 44 zum Halten des Schutzelements 42. Die Membran 16 umfasst einen vorstehenden Abschnitt (Auswölbung) 46, der einen zentralen Abschnitt der Membran 16 bildet und sich in einer axialen Richtung des Befestigungsabschnitts 34 erstreckt, einen dünnwandigen Membranabschnitt 48, der sich von der äußeren Umfangsfläche des vorstehenden Abschnitts 46 radial nach außen erstreckt, und die dickwandige Außenkante 50.
Im Wesentlichen in der Mitte des vorstehenden Abschnitts 46 ist eine Durchgangsöffnung 52 ausgebildet, die in der axialen Richtung des Befestigungsabschnitts 34 durchtritt. Eine Endfläche des vorstehenden Abschnitts 46 kann auf dem Ventilsitz 32 aufgesetzt werden. Der Membranabschnitt 48 der Membran 16 kann elastisch deformiert werden, d.h. er ist flexibel.
Die Außenkante 50 der Membran 16 erstreckt sich von dem Außenumfang des Membranabschnitts 48 radial nach außen. Ihr radial äußeres Ende steht zu einer Endseite des Befestigungsabschnitts 34 vor. Anders ausgedrückt ist an der Außenkante 50 der Membran 16 ein ringförmiger Vorsprung 54 ausgebildet, welcher in der Ringnut 38 des Membranhalters 36 angeordnet wird. Ein Paar von ringförmigen Dichtvorsprüngen 56, 58, die einen halbkreisförmigen Querschnitt aufweisen und jeweils voneinander beabstandet sind, ist an der äußeren Umfangsfläche des ringförmigen Vorsprungs 54 ausgebildet.
Das Schutzelement 42 besteht beispielsweise aus einem elastischen Material, wie Gummi oder dergleichen, und schützt den Membranabschnitt 48 der Membran 16, indem es an der Außenfläche des Membranabschnitts 48 angeordnet wird. Der zentrale Teil des Halteelements 44 ist zylindrisch geformt. Ein Ende des Halteelements 44 erstreckt sich von dem zentralen Abschnitt radial nach außen, so dass der Durchmesser des einen Endes zunimmt, und so dass das eine Ende des Halteelements 44 das Schutzelement 42 von dessen anderer Seite her abdeckt.
Das Stellglied 20 umfasst einen leitfähigen Schaft 60, einen Halter 62, einen Kolben 64, einen Pilot- oder Steuerverbinder 66, ein Kappe 68 und einen Vorspannmechanismus 70. Der leitfähige Schaft 60 besteht aus einem leitfähigen Harz oder Kunststoff oder einem metallischen Material, das korrosionsresistent gegenüber dem Druckfluid ist. Als leitfähiges Harz oder Kunststoff kann beispielsweise ein PPS (Polyphenylsulfid)-Harz mit Carbonfasern verwendet werden.
Der leitfähige Schaft 60 ist koaxial zu der Achse des Befestigungsabschnitts 34 des Grundkörpers 14 angeordnet und umfasst einen ersten Abschnitt 72 mit kleinem Durchmesser, der in der Durchgangsöffnung 52 der Membran 16 angeordnet ist, einen Abschnitt 74 mit großem Durchmesser, der an dem anderen Ende des ersten Abschnitts 72 mit kleinem Durchmesser angeordnet ist, und einen zweiten Abschnitt 76 mit kleinem Durchmesser, der die andere Endseite des leitfähigen Schaftes 60 bildet.
Gewinde, die an der Außenfläche des ersten Abschnitts 72 mit kleinem Durchmesser ausgebildet sind, sind mit einem Gewinde verschraubt, das an der inneren Umfangsfläche der Durchgangsöffnung 52 ausgebildet ist, um dadurch den ersten Abschnitt 72 mit kleinem Durchmesser zu befestigen. Der Außendurchmesser des vorstehenden Abschnitts 46 ist im Wesentlichen der gleiche wie der Außendurchmesser des Abschnitts 74 mit großem Durchmesser. Eine Endfläche des ersten Abschnitts 72 mit kleinem Durchmesser ist zu dem Fluiddurchgang 12 exponiert, d.h. steht in Kontakt mit dem Fluiddurchgang 12. Wie sich aus 2 ergibt, sind bei der vorliegenden Ausführungsform die eine Endfläche des ersten Abschnitts 72 mit kleinem Durchmesser und die eine Endfläche des vorstehenden Abschnitts 46 koplanar. Die eine Endfläche des ersten Abschnitts 72 mit kleinem Durchmesser kann aber auch mehr zu der einen Seite oder der anderen Seite angeordnet werden als die eine Endfläche des vorstehenden Abschnitts 46.
Zwischen dem Abschnitt 74 mit großem Durchmesser und dem vorstehenden Abschnitt 46 ist eine durch einen O-Ring 80 gebildete Dichtung vorgesehen, die ein elastisches Element ist und in einer Ringnut 78 an der anderen Endfläche des vorstehenden Abschnitts 46 angeordnet ist. Der zweite Abschnitt 76 mit kleinem Durchmesser hat einen Außendurchmesser, der etwas größer ist als der Außendurchmesser des ersten Abschnitts 72 mit kleinem Durchmesser.
Der Halter 62 besteht beispielsweise aus einem beliebigen Material, wie einem Harz oder Kunststoff oder dergleichen, und umfasst einen äußeren Rohrabschnitt 82 und einen inneren Rohrabschnitt 84, der einstückig an einer inneren Umfangsfläche einer Endseite des äußeren Rohrabschnitts 82 vorgesehen ist. Der äußere Rohrabschnitt 82 und der innere Rohrabschnitt 84 sind jeweils koaxial mit dem leitfähigen Schaft 60 angeordnet. Die gesamte Länge des äußeren Rohrabschnitts 82 ist größer (d.h. länger) als die Gesamtlänge des inneren Rohrabschnitts 84.
Gewinde, die auf einer Endseite der äußeren Umfangsfläche des äußeren Rohrabschnitts 82 aufgeschnitten sind, sind mit einem Gewinde verschraubt, das an der anderen Endseite der inneren Umfangsfläche des Befestigungsabschnitts 34 ausgebildet ist, um dadurch den äußeren Rohrabschnitt 82 an dem Befestigungsabschnitt 34 zu befestigen. Die eine Endfläche des äußeren Rohrabschnitts 82 liegt an der Außenkante 50 der Membran 16 an. Im Einzelnen wird die Außenkante 50 der Membran 16 zwischen dem Membranhalter 36 und dem äußeren Rohrabschnitt 82 des Halters 62 gehalten.
In diesem Zustand ist die Außenkante 50 der Membran 16 elastisch deformierbar, da sie durch den ringförmigen Dichtvorsprung 40 des Membranhalters 36 gepresst wird. Das Paar ringförmiger Dichtvorsprünge 56, 58 der Außenkante 50 wird bei Anlage an der Seitenwandfläche der Ringnut 38 elastisch deformiert und gequetscht. Dementsprechend kann die Dichtung zwischen der Membran 16 und dem Grundkörper 14 verbessert werden. Außerdem ist an dem Ende des äußeren Rohrabschnitts 82 eine Belüftungsöffnung 88 ausgebildet, die eine
Verbindung zwischen der Umgebung und einer Ventilkammer 86 herstellt, welche zwischen der Membran 16 und dem inneren Rohrabschnitt 84 ausgebildet ist.
An einer mittleren Position an dem äußeren Rohrabschnitt 82 ist ein Pilot- oder Steueranschluss 90 ausgebildet, um ein Steuerfluid (Druckfluid) zuzuführen und abzuführen. Ein Gewinde zum Befestigen und Anbringen der Kappe 68 ist auf die äußere Umfangsfläche der anderen Endseite des äußeren Rohrabschnitts 82 geschnitten. Ein Kolbendämpfer 92 ist in einer Ringnut an der äußeren Endfläche des inneren Rohrabschnitts 84 angebracht.
Der Kolbendämpfer 92 ist beispielsweise ringförmig aus einem elastischen Material geformt und steht um eine festgelegte Höhe von der Ringnut zu der Kappe 68 vor. Indem ein solcher Kolbendämpfer 92 vorgesehen wird, können Vibrationen, die auftreten, wenn die Membran auf dem Ventilsitz 32 aufsetzt, vermieden werden.
Der Kolben 64 besteht beispielsweise aus einem metallischen Material oder einem leitfähigen Harz oder Kunststoff. Eine Einsetzöffnung, durch welche der leitfähige Schaft 60 eingesetzt wird, ist in dem Kolben 64 ausgebildet. Eine Endseite der Einsetzöffnung wiest einen erweiterten Durchmesser auf, um den Abschnitt 74 mit großem Durchmesser des leitfähigen Schaftes 60 darin anordnen zu können. Im Einzelnen wird durch Festziehen einer Mutter 94, die mit einem Gewinde an dem anderen Ende des zweiten Abschnitts 76 mit kleinem Durchmesser verschraubt wird, der Kolben 64 zwischen einer Scheibe 96 und dem Abschnitt 74 mit großem Durchmesser gehalten. In diesem Zustand wird die Wandfläche, die die Einsetzöffnung des Kolbens 64 bildet, in Kontakt mit der äußeren Umfangsfläche des zweiten Abschnitts 76 mit kleinem Durchmesser des leitfähigen Schafts 60 gehalten. Anders ausgedrückt ist der Kolben 64 elektrisch mit dem leitfähigen Schaft 60 verbunden. Außerdem bestehen sowohl die Mutter 94 als auch die Scheibe 96 aus einem metallischen Material.
Der Kolben 64 umfasst eine Kolbenstange 98, die in einer inneren Bohrung des inneren Rohrabschnitts 84 angeordnet ist, und einen Kolbengrundkörper 100, der an dem anderen Ende der Kolbenstange 98 angeordnet ist und entlang einer inneren Umfangsfläche des äußeren Rohrabschnitts 82 gleiten kann. Das Halteelement 44 liegt an einer Endfläche der Kolbenstange 98 an. Ein Verschleißring 102 ist in einer Ringnut an der äußeren Umfangsfläche der Kolbenstange 98 angebracht.
Der Verschleißring 102 gleitet auf der inneren Umfangsfläche des inneren Rohrabschnitts 84, wenn der Kolben 64 in der axialen Richtung verschoben wird. Dementsprechend wird der Kolben 64 mit hoher Genauigkeit in der axialen Richtung geführt. An einer Stelle, die der anderen Endseite der Kolbenstange 98 näher liegt als der Verschleißring 102, ist außerdem eine Stangendichtung 104 in einer Ringnut an der äußeren Umfangsfläche der Kolbenstange 98 angebracht.
Eine Kolbendichtung 108 ist in einer Ringnut an einer äußeren Umfangsfläche des Kolbengrundkörpers 100 angebracht. An der anderen Oberfläche des Kolbengrundkörpers 100 sind eine ringförmige Aussparung 110 und eine kreisförmige Aussparung 112, die weiter nach innen positioniert ist als die ringförmige Aussparung 110, ausgebildet. Im Einzelnen ist, wie sich aus 1 ergibt, eine kreisförmige Trennwand zwischen der ringförmigen Aussparung 110 und der kreisförmigen Aussparung 112 ausgebildet.
Der Pilot- oder Steuerverbinder 66 wird zwischen dem Grundkörper 14 und der Kappe 68 gehalten und ermöglicht die Zufuhr und Abfuhr eines Pilot- oder Steuerfluids zu und von einer Pilot- oder Steuerkammer 106 über einen Pilot- oder Steueranschluss 90, der in dem äußeren Rohrabschnitt 82 ausgebildet ist. Die Steuerkammer 106 umfasst einen Raum, der durch eine Außenfläche des Kolbens 64 (d.h. die äußere Umfangsfläche der Kolbenstange 98 und eine Oberfläche des Kolbengrundkörpers 100), die innere Umfangsfläche des äußeren Rohrabschnitts 82 und die äußere Oberfläche des inneren Rohrabschnitts 84 gebildet wird. Zwischen dem Steuerverbinder 66 und dem äußeren Rohrabschnitt 82 wird außerdem durch O-Ringe 114, 116, die paarweise in Ringnuten an dem äußeren Rohrabschnitt 82 angeordnet sind, eine Dichtung hergestellt.
Die Kappe 68 weist eine rohrförmige Gestalt mit Boden auf und ist aus einem beliebigen Material, wie einem Harz oder Kunststoff oder dergleichen, ausgebildet. Sie umfasst einen offenen Befestigungsabschnitt 118 an ihrer einen Endseite und einen Halteabschnitt 120 an ihrer anderen Endseite, welcher den Vorspannmechanismus 70 abstützt. Die Kappe 68 ist durch Verschrauben von Gewinden, die an der inneren Umfangsfläche des Befestigungsabschnitts 118 ausgebildet sind, mit Gewinden, die an der anderen Endseite der äußeren Umfangsfläche des äußeren Rohrabschnitts 82 ausgebildet sind, an dem Halter 62 befestigt. Eine Kammer 122, in welcher der Vorspannmechanismus 70 angeordnet ist, ist zwischen der Kappe 68 und dem Kolben 64 ausgebildet. Die Kammer 122 steht über eine nicht dargestellte Ventilierungsöffnung mit der Umgebung in Verbindung.
Der Vorspannmechanismus 70 umfasst eine erste Feder 124 und eine zweite Feder 126, welche den Kolben 64 zu der Membran 16 hin vorspannen, einen kappenförmigen Federsitz 128, welcher die erste Feder 124 und die zweite Feder 126 hält, und eine Klammer 130, die in einem Zustand befestigt ist, in welchen sie in einer Öffnung in der Mitte des Halteabschnitts 120 angeordnet ist, und die dazu dient, den Federsitz 128 abzustützen. Die erste Feder 124, die zweite Feder 126 und der Federsitz 128 bestehen jeweils aus einem metallischen Material.
Sowohl die erste Feder 124 als auch die zweite Feder 126 sind beispielsweise als Spulendruckfedern ausgebildet, wobei der äußere Durchmesser der ersten Feder 124 größer ist als der Außendurchmesser der zweiten Feder 126. Ein Ende der ersten Feder 124 ist in der ringförmigen Aussparung 110 befestigt, während ihr anderes Ende an dem Federsitz 128 befestigt ist. Ein Ende der zweiten Feder 126 ist in der kreisförmigen Aussparung 112 befestigt, während ihr anderes Ende an dem Federsitz 128 befestigt ist.
Das Erdungselement 22 umfasst einen Erdungsdraht 132, der durch eine in der Klammer 130 ausgebildete Öffnung elektrisch mit dem Federsitz 128 verbunden ist. Der Erdungsdraht 132 ist an einer Stelle außerhalb der Ventilvorrichtung 10A geerdet. Bei der vorliegenden Ausführungsform bestehen der leitfähige Schaft 60, der Kolben 64, die erste Feder 124, die zweite Feder 126 und der Federsitz 128 jeweils aus leitfähigen Materialien und sind elektrisch miteinander verbunden. Daher wird der leitfähige Schaft 60 mit Hilfe des Erdungsdrahtes 132 geerdet.
Die Ventilvorrichtung 10A gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist im Wesentlichen wie oben beschrieben aufgebaut. Nachfolgend werden die Betriebsweise und Vorteile dieser Ausführungsform erläutert. Ein Ventil-geschlossen-Zustand, in welchem die Membran 16 auf dem Ventilsitz 32 aufsitzt und die Verbindung durch den Fluiddurchgang 12 blockiert ist, wird als Ursprungszustand beschrieben (vgl. 1).
In dem Ursprungszustand wird der Kolben 64 durch die elastische Kraft der ersten Feder 124 und der zweiten Feder 126 zu einer Seite (einer Seite gegenüber der Seite, an welcher der Federsitz 128 positioniert ist) gepresst, wodurch die Membran 16 in einen Ventil-geschlossen-Zustand versetzt wird, in welchem die Membran 16 über den leitfähigen Schaft 60 zu der einen Seite verschoben wird und auf dem Ventilsitz 32 aufsetzt. Daher wird in diesem Zustand das von dem ersten Anschluss 24 zugeführte Druckfluid durch die Membran 16 daran gehindert, zu dem zweiten Anschluss 26 zu fließen. In dem Ursprungszustand wird außerdem der Steuerkammer 106 kein Steuerfluid zugeführt.
Um die Ventilvorrichtung 10A in einen Ventil-offen-Zustand zu versetzen, wird als Nächstes ein Steuerfluid von einer nicht dargestellten Fluidzufuhrquelle über den Steuerverbinder 66 der Steuerkammer 106 zugeführt. Bei der Zufuhr des Steuerfluides steigt der Druck in der Steuerkammer 106 an, und der Kolben 64 wird entgegen der elastischen Rückstellkräfte der ersten Feder 124 und der zweiten Feder 126 zu der anderen Seite (der Seite, an welcher der Federsitz 128 positioniert ist) verschoben. Dementsprechend werden der leitfähige Schaft 60 und die Membran 16 gemeinsam integral zu der anderen Seite verschoben. Zu dieser Zeit erfährt der Membranabschnitt 48 der Membran 16 eine Biegung.
Wie in 3 gezeigt ist, bewegt sich die Membran 16 von dem Ventilsitz 32 weg, so dass der blockierte Zustand des Fluiddurchgangs 12 freigegeben wird. Hierdurch beginnt das zugeführte Druckfluid, von dem ersten Anschluss 24 zu dem zweiten Anschluss 26 zu strömen. Außerdem wird der Kolben 64 verschoben, bis die Außenkante des Kolbens 64 in Anlage gegen die Kappe 68 kommt, woraufhin die Verschiebung des Kolbens 64 angehalten wird. Hierdurch wird der Ventil-offen-Zustand, in welchem die Membran 16 vollständig offen ist, hergestellt.
Wenn dann die Ventilvorrichtung 10A in den Ventil-geschlossen-Zustand zurückgeführt werden soll, wird die Zufuhr des Steuerfluids zu der Steuerkammer 106 unterbrochen. Wenn die Zufuhr des Steuerfluids unterbrochen wird, sinkt der Druck in der Steuerkammer 106 ab, und der Kolben 64 wird durch die elastischen Rückstellkräfte der ersten Feder 124 und der zweiten Feder 126 zu der einen Seite verschoben. Dementsprechend werden auch der leitfähige Schaft 60 und die Membran 16 gemeinsam integral zu der einen Seite verschoben. Zu dieser Zeit erfährt der Membranabschnitt 48 der Membran 16 wiederum eine Biegung. Durch Anlage des Kolbens 64 an dem Kolbendämpfer 92 wird außerdem die Verschiebung des Kolbens 64 angehalten, und Stöße und Stoßgeräusche des Kolbens 64 beim Anschlagen an dem Halter 62 werden gedämpft. Gleichzeitig wird außerdem durch Aufsetzen der Membran 16 auf dem Ventilsitz 32 ein Ventil-geschlossen-Zustand hergestellt, in welchem der Verbindungszustand des Fluiddurchgangs 12 wieder blockiert ist.
Bei der vorliegenden Ausführungsform, bei welcher die Ventilvorrichtung 10A in der oben beschriebenen Weise aufgebaut ist, bestehen sowohl der Grundkörper 14 als auch die Membran 16 aus einem Fluorharz, welches ein nicht leitendes Material ist. Durch diesen Aufbau kann es dazu kommen, dass an einer Oberfläche der Membran 16 durch Reibung zwischen der Membran 16 und dem Ventilsitz 32 oder durch Reibung zwischen der Membran 16 und dem Druckfluid statische Elektrizität generiert und die Membran elektrostatisch aufgeladen wird.
Auch dann, wenn an der Membran 16 statische Elektrizität generiert werden sollte, wird aber diese statische Elektrizität über den leitfähigen Schaft 60, den Kolben 64, die erste Feder 124 (die zweite Feder 126) und den Federsitz 128 zu dem Erdungsdraht 132 geführt. Daher kann eine Akkumulation oder Ansammlung elektrostatischer Aufladung in der Membran 16 vermieden werden. Dementsprechend kann ein dielektrischer Durchschlag oder ein Spannungsdurchschlag an dem Membranabschnitt 48 der Membran 16 mit einem einfachen Aufbau zuverlässig vermieden werden. Gleichzeitig wird eine Verringerung der Produktionskosten erreicht.
Da der O-Ring 80, der zwischen der Membran 16 und dem Abschnitt 74 mit großem Durchmesser eine Abdichtung herstellt, zwischen der anderen Endfläche des vorstehenden Abschnitts 46 und der einen Oberfläche des Abschnitts 74 mit großem Durchmesser angeordnet ist, kann außerdem eine Leckage von Druckfluid aus dem Fluiddurchgang 12 und das Einströmen in die Ventilkammer 86 verhindert werden.
Da der leitfähige Schaft 60 aus Polyphenylsulfid mit Carbonfasern besteht oder aus einem korrosionsresistenten Metallmaterial, kann auch dann, wenn als Druckfluid ein korrosives Fluid eingesetzt wird, eine Korrosion des leitfähigen Schaftes 60 verhindert werden. Dadurch kann eine elektrostatische Aufladung, die in der Membran 16 generiert wird, zuverlässig eliminiert werden.
Die Ventilvorrichtung 10A gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist nicht auf den oben beschriebenen Aufbau beschränkt. Beispielsweise kann, wie in 4 gezeigt ist, anstelle des oben beschriebenen O-Rings 80 die Ventilvorrichtung 10A auch einen ringförmigen Dichtvorsprung 134 aufweisen, der einen halbkreisförmigen Querschnitt aufweist und an der anderen Endfläche des vorstehenden Abschnitts 46 der Membran 16 ausgebildet ist.
Der ringförmige Dichtvorsprung 134 ist elastisch deformierbar, indem er an der einen Oberfläche des Abschnitts 74 mit großem Durchmesser zur Anlage kommt und durch den Abschnitt 74 mit großem Durchmesser gepresst und gequetscht wird. Da durch den ringförmigen Dichtvorsprung 134 zwischen der Membran 16 und dem Abschnitt 74 mit großem Durchmesser eine Dichtung gebildet wird, kann dementsprechend die Leckage von Druckfluid aus dem Fluiddurchgang 12 und das Einströmen in die Ventilkammer 86 verhindert werden. Da der ringförmige Dichtvorsprung 134 einstückig mit dem vorstehenden Abschnitt 46 ausgebildet ist, kann außerdem im Vergleich zu dem oben beschriebenen Aufbau, bei welchem der O-Ring 80 in der Ringnut 78 angeordnet wird, die Zahl der Teile verringert werden. Dadurch lassen sich die Produktionskosten der Ventilvorrichtung 10A weiter verringern.
Der Aufbau des ringförmigen Dichtvorsprungs 134, der in 4 gezeigt ist, kann auch bei einer Ventilvorrichtung 10B gemäß einer zweiten Ausführungsform und bei einer Ventilvorrichtung 10C gemäß einer dritten Ausführungsform, die nachfolgend im Detail beschrieben werden, eingesetzt werden.
(Zweite Ausführungsform)
Eine Ventilvorrichtung 10B gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird mit Bezug auf die 5 bis 7 erläutert. Diejenigen Aufbauelemente der Ventilvorrichtung 10B gemäß der vorliegenden Ausführungsform, die die gleichen oder ähnlichen Funktionen und Wirkungsweisen aufweisen wie die entsprechenden Elemente der oben beschriebenen Ventilvorrichtung 10A, werden mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet. Auf ihre detaillierte Beschreibung wird daher hier verzichtet und insoweit auf die obige Beschreibung verwiesen. Dies trifft auch zu für die dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die später beschrieben wird.
Wie in den 5 und 6 gezeigt ist, unterscheidet sich bei der Ventilvorrichtung 10B der Grundaufbau des Ventilelements 18a und des Stellgliedes 20a von denjenigen des Ventilelements 18 und des Stellglieds 20, die oben beschrieben wurden. Insbesondere ist in dem vorstehenden Abschnitt 46a der Membran 16a des Ventilelements 18a ein Loch 138 ausgebildet, welches nicht durch den vorstehenden Abschnitt 46a hindurchtritt. Außerdem sind Gewinde, die an der Außenfläche des ersten Abschnitts 72a mit kleinem Durchmesser des leitfähigen Schaftes 60a des Stellgliedes 20a ausgebildet sind, mit Gewinden, die in die innere Umfangsfläche des Loches 138 eingeschnitten sind, verschraubt, um dadurch den vorstehenden Abschnitt 46a an dem ersten Abschnitt 72a mit kleinem Durchmesser zu befestigen.
Die Ventilvorrichtung 10B weist außerdem ein ringförmiges leitfähiges Element 140 auf, das so angebracht ist, dass es im Wesentlichen die gesamte Außenfläche der Außenkante 50 der Membran 16a abdeckt. Das leitfähige Element 140 wird beispielsweise durch Biegen einer ringförmigen Platte, die aus Carbonfasern besteht, entlang der Querschnittsform der Außenkante 50 der Membran 16a geformt. Das leitfähige Element 140 ist aber nicht auf das Beispiel beschränkt, bei dem es aus Carbonfasern hergestellt ist, und kann auch aus anderen leitfähigen Materialien, wie Metall oder dergleichen, bestehen, die korrosionsresistent sind. Ein Abschnitt des leitfähigen Elements 140 ist zu dem Fluiddurchgang 12 exponiert, und das leitfähige Element 140 ist außerdem in einem Zustand mit Oberflächenkontakt elektrisch mit dem Halter 62 verbunden.
Bei der vorliegenden Ausführungsform bestehen der Halter 62 und der Verschleißring 102 aus einem leitfähigen Material, wie Metall, einem leitfähigen Harz oder Kunststoff oder dergleichen. Im Einzelnen werden bei der vorliegenden Ausführungsform das leitfähige Element 140, der Halter 62, der Verschleißring 102, der Kolben 64, die erste Feder 124, die zweite Feder 126 und der Federsitz 128 jeweils aus leitfähigen Materialien gebildet und sind elektrisch miteinander verbunden. Daher wird das leitfähige Element 140 mit Hilfe des Erdungsdrahtes 132 geerdet.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird eine statische Elektrizität, die an einer Oberfläche der Membran 16a generiert wird, über das leitfähige Element 140, den Halter 62, den Verschleißring 102, den Kolben 64, die erste Feder 124 (die zweite Feder 126) und den Federsitz 128 zu dem Erdungsdraht 132 abgeführt. Dadurch kann eine Ansammlung oder Akkumulation elektrostatischer Aufladung in der Membran 16a vermieden werden. Dementsprechend kann ein Spannungsdurchschlag des Membranabschnitts 48 der Membran 16a zuverlässig mit einfachem Aufbau verhindert werden und die Herstellungskosten lassen sich verringern.
In Abhängigkeit von der Art des eingesetzten Druckfluides treten Fälle auf, in welchen in der Nähe der Außenkante 50 der Membran 16a leicht statische Elektrizität generiert wird. In diesen Fällen kann eine solche statische Elektrizität einfach und effizient von der Membran 16a über das leitfähige Element 140 entfernt werden.
Bei der vorliegenden Ausführungsform kann das leitfähige Element 140 außerdem ohne das Ausbilden von Durchgangslöchern oder dergleichen in der Außenkante 50 der Membran 16a, auf welche leicht Lasten aufgebracht werden können, wenn der Membranabschnitt 48 der Membran 16a elastisch deformiert wird, vorgesehen sein. Dadurch kann eine Verringerung der Steifigkeit der Außenkante 50 der Membran 16a vermieden werden.
Da das leitfähige Element 140 Carbonfasern aufweist, kann außerdem statische Elektrizität, die in der Membran 16a generiert wird, wirksam über das leitfähige Element 140 zu dem Halter 62 geführt werden.
Die vorliegende Ausführungsform ist nicht auf den oben beschriebenen Aufbau beschränkt. Anstelle des leitfähigen Schaftes 60a kann die Ventilvorrichtung 10B auch einen Schaft aufweisen, der aus einem nicht leitfähigen Material besteht. Auch in diesem Fall kann das leitfähige Element 140 zuverlässig und sicher geerdet werden.
(Dritte Ausführungsform)
Als Nächstes wird eine Ventilvorrichtung 10C gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die 8 und 9 beschrieben. Wie in den 8 und 9 gezeigt ist, weist die Ventilvorrichtung 10C außerdem ein ringförmiges leitfähiges Element 150 auf, das so angebracht ist, dass es im Wesentlichen die gesamte Außenfläche der Außenkante 50 der Membran 16 abdeckt. Das leitfähige Element 150 besteht aus demselben Material und hat die gleiche Form wie das leitfähige Element 140, das oben beschrieben wurde. Daher wird auf die erneute detaillierte Beschreibung des leitfähigen Elements 150 an dieser Stelle verzichtet.
Bei der vorliegenden Ausführungsform bestehen der Halter 62 und der Verschleißring 102 aus einem leitfähigen Material, wie Metall, einem leitfähigen Harz oder Kunststoff oder dergleichen. Im Einzelnen bestehen bei der vorliegenden Ausführungsform das leitfähige Element 150, der Halter 62, der Verschleißring 102, der Kolben 64, der leitfähige Schaft 60, die erste Feder 124, die zweite Feder 126 und der Federsitz 128 jeweils aus leitfähigen Materialien, und sie sind elektrisch miteinander verbunden. Daher werden sowohl das leitfähige Element 150 als auch der leitfähige Schaft 60 über den Erdungsdraht 132 geerdet.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform kann statische Elektrizität, die an einer Oberfläche der Membran 16 generiert wird, sowohl durch den leitfähigen Schaft 60 als auch das leitfähige Element 150 abgeführt werden. Im Einzelnen kann elektrostatische Aufladung, die durch Reibung zwischen der Membran 16 und dem Ventilsitz 32 generiert wird, zu dem leitfähigen Schaft geführt werden, und elektrostatische Aufladung, die in der Nähe der Außenkante 50 der Membran 16 generiert wird, kann zu dem leitfähigen Element 150 geführt werden.
Außerdem wird elektrostatische Aufladung, die zu dem leitfähigen Schaft 60 geführt wird, weiter über den Kolben 64, die erste Feder 124 (die zweite Feder 126) und den Federsitz 128 zu dem Erdungsdraht 132 herausgeführt. Andererseits wird elektrostatische Aufladung, die zu dem leitfähigen Element 150 geführt wird, weiter über den Halter 62, den Verschleißring 102, den Kolben 64, die erste Feder 124 (die zweite Feder 126) und den Federsitz 128 zu dem Erdungsdraht 132 herausgeführt. Dadurch kann eine Akkumulation oder Ansammlung von elektrostatischer Aufladung in der Membran 16 zuverlässig verhindert werden. Dementsprechend kann bei einfachem Aufbau ein Spannungsdurchschlag des Membranabschnitts 48 der Membran 16 noch zuverlässiger verhindert werden.
Bei der vorliegenden Ausführungsform kann außerdem das leitfähige Element 150 auch ohne Ausbilden der Durchgangsfläche oder dergleichen in der Außenkante 50 der Membran 16 vorgesehen sein, auf welche Lasten einfach aufgebracht werden können, wenn der Membranabschnitt 48 der Membran 16 elastisch deformiert wird. Daher kann eine Verringerung der Steifigkeit der Außenkante 50 der Membran 16 vermieden werden.
Da das leitfähige Element 150 durch Carbonfasern gebildet wird, kann außerdem die elektrostatische Aufladung, die in der Membran 16 generiert wird, durch das leitfähige Element 150 zuverlässig zu dem Halter 62 abgeführt werden.
Die Ventilvorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist nicht auf ein Zweiwegeventil beschränkt, sondern kann vielmehr auch als jede Art von Mehrwegeventil, ein Vierwegeventil oder dergleichen ausgebildet sein. Außerdem kann die Ventilvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung auch als Magnetventil oder Elektromagnetventil ausgestaltet sein.

Claims

Ventilvorrichtung (10A, 10C) umfassend: einen Grundkörper (14) mit einem Fluiddurchgang (12), der eine Verbindung zwischen einem ersten Anschluss (24) und einem zweiten Anschluss (26) herstellt und durch den ein Druckfluid strömt; eine Membran (16), die verschiebbar im Inneren des Grundkörpers (14) angeordnet ist und die den Fluiddurchgang (12) öffnet und schließt, indem sie von einem Ventilsitz (32) abhebt und auf dem Ventilsitz (32) aufsetzt; und einen leitfähigen Schaft (60), der in einer Durchgangsöffnung (52) angeordnet ist, die in der Mitte der Membran (16) ausgebildet ist, wobei eine Endfläche des leitfähigen Schaftes (60) zu dem Fluiddurchgang (12) exponiert ist; dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilvorrichtung (10A, 10C) ein Erdungselement (22) umfasst, das dazu ausgestaltet ist, den leitfähigen Schaft (60) zu erden, und dass sowohl der Grundkörper (14) als auch die Membran (16) aus einem nicht leitenden Material bestehen.
Ventilvorrichtung (10A, 10C) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der leitfähige Schaft (60) einen Abschnitt (72) mit kleinem Durchmesser, der in der Durchgangsöffnung (52) angeordnet ist, und einen Abschnitt (74) mit großem Durchmesser, der an einem anderen Ende des Abschnitts (72) mit kleinem Durchmesser angeordnet ist, aufweist, und dass ein ringförmiger Dichtvorsprung (134), welcher eine Oberfläche des Abschnitts (74) mit großem Durchmesser berührt und eine Dichtung zwischen dem Abschnitt (74) mit gro-ßem Durchmesser und der Membran (16) bildet, an einer anderen Oberfläche der Membran (16) ausgebildet ist.
Ventilvorrichtung (10A, 10C) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der leitfähige Schaft (60) einen Abschnitt (72) mit kleinem Durchmesser, der in der Durchgangsöffnung (52) angeordnet ist, und einen Abschnitt (74) mit großem Durchmesser, der an einem anderen Ende des Abschnitts (72) mit kleinem Durchmesser angeordnet ist, aufweist, und dass ein ringförmiges elastisches Element (80), das eine Dichtung zwischen dem Abschnitt (74) mit großem Durchmesser und der Membran (16) bildet, zwischen einer anderen Oberfläche der Membran (16) und der einen Oberfläche des Abschnitts (74) mit großem Durchmesser angeordnet ist.
Ventilvorrichtung (10A, 10C) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der leitfähige Schaft (60) aus Polyphenylsulfid hergestellt ist und Carbonfasern enthält.
Ventilvorrichtung (10A, 10C) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der leitfähige Schaft (60) aus einem metallischen Material hergestellt ist, das korrosionsresistent ist.
Ventilvorrichtung (10C) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, außerdem umfassend: ein leitfähiges Element (150), das an einer äußeren Fläche einer Außenkante (50) der Membran (16) angeordnet ist; und einen leitfähigen Halter (62), welcher die Außenkante (50) der Membran (16) in einem Zustand hält, in dem sie elektrisch mit dem leitfähigen Element (150) verbunden ist, wobei das Erdungselement (22) das leitfähige Element (150) über den Halter (62) erdet, und wobei ein Abschnitt des leitfähigen Elementes (150) zu dem Fluiddurchgang (12) exponiert ist.
Ventilvorrichtung (10B, 10C) umfassend: einen Grundkörper (14) mit einem Fluiddurchgang (12), der eine Verbindung zwischen einem ersten Anschluss (24) und einem zweiten Anschluss (26) herstellt und durch den ein Druckfluid strömt; und eine Membran (16, 16a), die verschiebbar im Inneren des Grundkörpers (14) angeordnet ist und die den Fluiddurchgang (12) öffnet und schließt, indem sie von einem Ventilsitz (32) abhebt und auf dem Ventilsitz (32) aufgesetzt wird; dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilvorrichtung umfasst: ein leitfähiges Element (140, 150), das an einer äußeren Oberfläche einer Au-ßenkante (50) der Membran (16, 16a) angeordnet ist; einen leitfähigen Halter (62), welcher die Außenkante (50) der Membran (16, 16a) in einem Zustand hält, in dem sie elektrisch mit dem leitfähigen Element (140, 150) verbunden ist; und ein Erdungselement (22), das dazu ausgestaltet ist, das leitfähige Element (140, 150) über den Halter (62) zu erden, wobei sowohl der Grundkörper (14) als auch die Membran (16, 16a) aus einem nicht leitenden Material bestehen und ein Abschnitt des leitfähigen Elements (140, 150) zu dem Fluiddurchgang (12) exponiert ist, und wobei ein Abschnitt des leitfähigen Elementes eine Mittelachse der Membran (16, 16a) umgibt.
Ventilvorrichtung (10B, 10C) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das leitfähige Element (140, 150) Carbonfasern aufweist.