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Die Erfindung betrifft ein Membranventil nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Ein Membranventil der eingangs genannten Art ist aus der
DE 10 2012 222 062 B3 und auch aus der
DE 200 09 023 U1 bekannt. Bei diesem Membranventil sind der Ventilabschnitt und der Antriebsabschnitt durch eine Klemmschelle miteinander verbunden.
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Andere Membranventile umfassen einen Antriebsabschnitt und einen Ventilabschnitt, wobei ein Ventilkörper des Ventilabschnitts eine flanschartige Auflagefläche für eine Ventilmembran aufweist. Eine solche Auflagefläche ist auch bei dem die Ventilmembran betätigenden Antriebsabschnitt vorhanden. Die Verbindung zwischen dem Antriebsabschnitt und dem Ventilabschnitt erfolgt über Schraubverbindungen mit mehreren über den Umfang verteilten Schrauben, zwischen denen die Ventilmembran geklemmt wird. Beim Anziehen der Schrauben kann die Ventilmembran an einem Dichtsteg des Ventilabschnitts beschädigt oder durchgequetscht werden, oder es kann nach einiger Zeit an einem äußeren Befestigungswulst nach außen eine Undichtigkeit entstehen.
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Die Ventilmembran muss in gewissen Zeitabständen ausgetauscht werden. Dies ist bedingt durch die Alterung der Ventilmembran sowie durch die Hubbewegungen, die zum Verschließen des Fluidkanals erforderlich sind und die ebenfalls zum Verschleiß der Ventilmembran beitragen. Dabei hat das Kunststoffmaterial, aus dem übliche Ventilmembranen gefertigt sind, die Eigenschaft, unter Druck zu fließen. Daher müssen in gewissen Abständen die oben erwähnten Schrauben nachgezogen werden, um einen festen Sitz der Ventilmembran und die erforderliche Dichtheit gewährleisten zu können.
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Das Austauschen der Ventilmembran ist wegen der meist großen Anzahl an Schrauben, die bei der Montage und Demontage des Antriebsabschnitts vom Ventilabschnitt gelöst bzw. eingeschraubt werden müssen, relativ zeitaufwändig.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Membranventil zu schaffen, welches besonders einfach und schnell montiert werden kann.
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Diese Aufgabe wird durch ein Membranventil mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in Unteransprüchen angegeben. Für die Erfindung wichtige Merkmale finden sich darüber hinaus in der nachfolgenden Beschreibung und in der Zeichnung, wobei diese Merkmale sowohl in Alleinstellung als auch in beliebigen Kombinationen für die Erfindung wichtig sein können, ohne dass hierauf nochmals explizit hingewiesen werden wird.
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Bei üblichen Membranventilen wird die Ventilmembran bei geschlossenem Membranventil, wenn also die Fluidverbindung zwischen Einlass und Auslass gesperrt ist, gegen einen Ventilsitz an einem Dichtsteg gedrückt. Es ist bekannt, dass sich die Kraft, mit der die Ventilmembran vom Antrieb des Antriebsabschnitts gegen den Dichtsteg gedrückt wird (Schließkraft), aufgrund von Alterungsprozessen der elastischen Ventilmembran ändern kann, so dass es hierdurch zu Leckagen zwischen Einlass und Auslass kommen kann.
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Indem bei dem erfindungsgemäßen Membranventil die Spannkraft oder sogar der Abstand zwischen Ventilabschnitt und Antriebsabschnitt einstellbar ist, kann beispielsweise in regelmäßigen Abständen die Spannkraft verändert bzw. der Abstand neu eingestellt werden, wodurch eine optimale Abdichtung zwischen der Ventilmembran und dem Dichtsteg auch über einen längeren Zeitraum hinweg zuverlässig sichergestellt wird. Dabei wird erfindungsgemäß unter dem Begriff des „Einstellens“ der Spannkraft nicht zwingend die Einstellung einer numerisch vordefinierten Kraft verstanden, sondern ganz allgemein jegliche Änderbarkeit der besagten Spannkraft.
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Es ist bekannt, dass für eine zuverlässige Funktion eines Membranventils die Einspannung der relativ weichen Ventilmembran mit einer ganz bestimmten Kraft erfolgen sollte. Diese Einspannung erfolgt meist mittels eines ringförmigen umlaufenden Klemmbereichs der Ventilmembran, der zwischen dem Ventilabschnitt und dem Antriebsabschnitt verklemmt wird. Dabei sollten, um Beschädigungen der Membran zu vermeiden, keine zu hohen Kräfte aufgebracht werden, um zu verhindern, dass die Membran zu stark gepresst und hierdurch beschädigt wird.
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Dadurch, dass die Spannkraft bzw. der Abstand zwischen Antriebsabschnitt und Ventilabschnitt, wie oben erwähnt, bei dem erfindungsgemäßen Membranventil eingestellt bzw. verändert werden kann, wird gewährleistet, dass die Ventilmembran wenigstens in etwa mit einer gewünschten Kraft gegen den Ventilsitz am Dichtsteg gedrückt und der Klemmbereich der Ventilmembran mit einer gewünschten Kraft zwischen Ventilabschnitt und Antriebsabschnitt verklemmt wird, wodurch die Dichtheit des Membranventils zuverlässig sichergestellt und Schäden an der Ventilmembran durch zu hohe Kräfte vermieden werden.
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Eine vorteilhafte Weiterbildung der erfindungsgemäßen Verbindung des Antriebsabschnitt und des Ventilabschnitt des Membranventils zeichnet sich dadurch aus, dass die Kniehebel-Spanneinrichtung einen an einem ersten Gelenk mit dem Antriebsabschnitt oder dem Ventilabschnitt verbundenen ersten Hebel und einen mit dem jeweils anderen von Antriebsabschnitt und Ventilabschnitt an einem zweiten Gelenk verbundenen zweiten Hebel umfasst, wobei der erste und der zweite Hebel an einem dritten Gelenk miteinander verbunden sind, und dass der Abstand zwischen dem dritten und dem ersten Gelenk und/oder der Abstand zwischen dem dritten und dem zweiten Gelenk einstellbar sind/ist. Durch ein Einstellen des Abstands ist eine einfache Änderung der Spannkraft möglich. Ein solches Membranventil baut daher vergleichsweise einfach und kann insoweit preiswert hergestellt werden.
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In Weiterbildung hierzu wird vorgeschlagen, dass der erste Hebel und/oder der zweite Hebel wenigstens abschnittsweise durch mindestens eine Schraube gebildet sind/ist. Dabei sei an dieser Stelle darauf hingewiesen, dass der Begriff „Schraube“ nicht einschränkend dahingehend zu verstehen ist, dass es in jedem Falle ein Element ist, welches einen Schraubenkopf aufweist. Vielmehr ist jede Art von Einrichtung gemeint, bei der ein Außengewinde und ein Innengewinde miteinander kooperieren. Der Vorteil dieser Weiterbildung besteht ebenfalls darin, dass ein entsprechendes Membranventil besonders einfach baut.
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Vorteilhaft ist es, wenn das Membranventil ein Sicherungsmittel umfasst, welches die Kniehebel-Spanneinrichtung in der geschlossenen Position sichert. Hierdurch wird die Zuverlässigkeit im Betrieb des Membranventils verbessert, da ein versehentliches Lösen der Kniehebel-Spanneinrichtung verhindert wird. Als Sicherungsmittel kommen beispielsweise ein Sicherungsstift, eine verstellbare Sicherungslasche, eine Über-Totpunkt-Verriegelung, oder Ähnliches infrage.
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Ferner wird vorgeschlagen, dass die Kniehebel-Spanneinrichtung am Ventilabschnitt und/oder am Antriebsabschnitt durch einen Formschluss gehalten ist. Ein Beispiel für einen solchen Formschluss ist eine Haken/Öse-Verbindung. In diesem Fall können der Antriebsabschnitt und der Ventilabschnitt vollständig voneinander gelöst werden, was beispielsweise im Wartungsfall die Zugänglichkeit zum Inneren des Membranventils verbessert. Dies gilt insbesondere dann, wenn die Ventilmembran ausgetauscht werden soll. Ist die Kniehebel-Spanneinrichtung sowohl mit dem Antriebsabschnitt als auch mit dem Ventilabschnitt lösbar verbunden, wird die Handhabung nochmals deutlich vereinfacht.
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Vorteilhaft ist ferner, wenn die Kniehebel-Spanneinrichtung eine Federeinrichtung aufweist, die im Kraftfluss zwischen Antriebsabschnitt und Ventilabschnitt angeordnet ist. Wird die Kniehebel-Spanneinrichtung geschlossen, wird die Federeinrichtung gespannt. Hierdurch wird zum einen eine ganz bestimmte Spannkraft erzeugt, und zum anderen bleibt diese über eine lange Zeit erhalten, auch bei altersbedingten Veränderungen der Ventilmembran. Eine solche Kniehebel-Spanneinrichtung spannt sich quasi selbst nach. Es versteht sich, dass diese Weiterbildung auch unabhängig von der eingangs beanspruchten Einstellbarkeit der Spannkraft der Kniehebel-Spanneinrichtung beanspruchbar ist.
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Nachfolgend werden Beispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert. In der Zeichnung zeigen:
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1 eine perspektivische Darstellung einer ersten Ausführungsform eines Membranventils mit einem Antriebsabschnitt, einem Ventilabschnitt und einer Kniehebel-Spanneinrichtung in einer geschlossenen Endstellung;
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2 eine Seitenansicht des Membranventils von 1, wobei die Kniehebel-Spanneinrichtung in einer geöffneten Endstellung ist;
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3 eine Seitenansicht ähnlich zu 2, wobei die Kniehebel-Spanneinrichtung in einer Zwischenstellung ist;
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4 eine Seitenansicht des Membranventils von 1, wobei die Kniehebel-Spanneinrichtung in einer geschlossenen Endstellung ist;
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5 eine Draufsicht auf das Membranventil von 1, wobei die Kniehebel-Spanneinrichtung in einer geschlossenen Endstellung ist;
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6 eine perspektivische Darstellung einer zweiten Ausführungsform eines Membranventils mit einem Antriebsabschnitt, einem Ventilabschnitt und einer Kniehebel-Spanneinrichtung in einer geschlossenen Endstellung;
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7 eine Seitenansicht des Membranventils von 6, wobei die Kniehebel-Spanneinrichtung in einer geöffneten Endstellung ist;
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8 eine Seitenansicht ähnlich zu 7, wobei die Kniehebel-Spanneinrichtung in einer Zwischenstellung ist;
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9 eine Draufsicht auf das Membranventil von 6, wobei die Kniehebel-Spanneinrichtung in einer geschlossenen Endstellung ist; und
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10 eine Seitenansicht auf das Membranventil von 9.
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In allen Figuren tragen funktionsäquivalente Elemente und Bereiche die gleichen Bezugszeichen. Aus Gründen der Übersichtlichkeit sind darüber hinaus nicht in allen Figuren sämtliche Bezugszeichen eingetragen.
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In 1 trägt ein Membranventil insgesamt das Bezugszeichen 10. Es umfasst in seinem unteren Bereich einen Ventilabschnitt 12 und in seinem oberen Bereich einen Antriebsabschnitt 14.
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Der Ventilabschnitt 12 umfasst einen Einlassanschluss 16 und einen Auslassanschluss 18, welche jeweils zum Anschluss an ein Fluidsystem dienen. Der Einlassanschluss 16 kann fluidisch vom Auslassanschluss 18 getrennt werden durch eine nur in 2 sichtbare kalottenförmige Ventilmembran 20 aus einem Kunststoffmaterial, die zum Ventilabschnitt 12 gehört.
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Die Ventilmembran 20 arbeitet mit einem in den Figuren nicht sichtbaren Ventilsitz an einem Dichtsteg, der am Ventilabschnitt 12 ausgebildet ist, zusammen und ist mit ihrem radial äußeren und umlaufenden Rand ("Klemmbereich") dann, wenn der Ventilabschnitt 12 und der Antriebsabschnitt 14 fest zusammengefügt sind, zwischen diesen beiden fluiddicht verspannt bzw. verklemmt.
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Wie ebenfalls lediglich aus 2 ersichtlich ist, ist an einem zentrischen und oberen Bereich der Ventilmembran 20 ein Koppelelement 24 vorhanden, welches zur Kopplung der Ventilmembran 20 mit einem nicht sichtbaren Antrieb dient, der im Antriebsabschnitt 14 vorhanden ist. Durch den Antrieb kann der zentrische Bereich der Ventilmembran 20 in einer in 2 vertikalen Richtung bewegt werden. Der Antrieb kann ein pneumatischer Antrieb, ein elektrischer Antrieb, ein hydraulischer Antrieb, ein elektromagnetischer Antrieb, oder auch ein manueller Antrieb sein.
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Ein möglicher Aufbau der Ventilmembran
20 und der zugehörigen Elemente und Bereiche ist beispielsweise in der
DE 10 2012 222 062 B3 und auch in der
DE 200 09 023 U1 beschrieben, auf deren Offenbarung hiermit in vollem Umfang Bezug genommen wird.
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Das Membranventil 10 umfasst zwei einander gegenüber liegend angeordnete Kniehebel-Spanneinrichtungen 26, die identisch ausgebildet sind. Jede Kniehebel-Spanneinrichtung 26 weist einen ersten Hebel 28 auf, der an einem ersten Gelenk 30 mit dem Antriebsabschnitt 14 gelenkig verbunden ist. Ferner weist jede Kniehebel-Spanneinrichtung 26 einen zweiten Hebel 32 auf, der mit dem Ventilabschnitt 12 an einem zweiten Gelenk 34 gelenkig verbunden ist.
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Der zweite Hebel 32 ist L-förmig, wie beispielsweise aus den 2 und 3 ersichtlich ist. Ein erster Schenkel 36, der über das zweite Gelenk 34 mit dem Ventilabschnitt 12 verbunden ist, umfasst einen blockartigen Basisabschnitt 38 und zwei in diesen eingeschraubte Schrauben 40, die in Längsrichtung des ersten Schenkels 36 verlaufen. Ein zweiter Schenkel 42 des zweiten Hebels 32 umfasst zwei Durchgangslöcher (ohne Bezugszeichen), durch die die beiden Schrauben 40 hindurchgesteckt sind, und erstreckt sich orthogonal zu den Längsachsen der Schrauben 40 derart, dass sein abragendes Ende an einem dritten Gelenk 44 mit dem ersten Hebel 28 gelenkig verbunden ist. Das dritte Gelenk 44 befindet sich am ersten Hebel 28 ungefähr in dessen axialer Mitte. Wie insbesondere aus den 1, 2 und 3 ersichtlich ist, bildet der vom dritten Gelenk 44 abragende Abschnitt des ersten Hebels 28 einen Betätigungsabschnitt 46.
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Die Kniehebel-Spanneinrichtung 26 funktioniert folgendermaßen:
zum Lösen des Antriebsabschnitt 14 vom Ventilabschnitt 12 werden die beiden Betätigungsabschnitte 46 der beiden Kniehebel-Spanneinrichtungen 26 nach unten gedrückt. Hierdurch wird „automatisch“ der Antriebsabschnitt 14 vom Ventilabschnitt 12 weg bewegt in die in 2 gezeigte beabstandete Position.
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Sollen dagegen der Ventilabschnitt 12 und der Antriebsabschnitt 14 fest zusammengefügt und gegeneinander verspannt werden, werden die beiden Betätigungsabschnitte 46 der Kniehebel-Spanneinrichtungen 26 in der Lage des Membranventils 10, die in den Figuren dargestellt ist, nach oben bewegt. Eine entsprechende Zwischenstellung zeigt 3. hierdurch werden der Antriebsabschnitt 14 und der Ventilabschnitt 12 „automatisch“ aufeinander zu bewegt.
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Die geschlossene Endstellung haben die Betätigungsabschnitte 46 dann erreicht, wenn beispielsweise ein Totpunkt überschritten ist und sich die Betätigungsabschnitte 46 unmittelbar benachbart zum Antriebsabschnitt 14 befinden, wie dies in den 1, 4 und 5 gezeigt ist. Durch den erwähnten Totpunkt wird ein Sicherungsmittel geschaffen, welches die Kniehebel-Spanneinrichtung 26 in der geschlossenen Position sichert.
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Wie insbesondere aus 3 ohne weiteres ersichtlich ist, kann durch Drehen der Schrauben 40 der Abstand zwischen dem zweiten Gelenk 34 und dem dritten Gelenk 44 einer Kniehebel-Spanneinrichtung 26 verändert bzw. eingestellt werden. Hierdurch kann wiederum die Spannkraft zwischen dem Ventilabschnitt 12 und dem Antriebsabschnitt 14, die vorliegt, wenn die Kniehebel-Spanneinrichtungen 26 in ihren geschlossenen Endstellungen sind, bzw. der Abstand des Antriebsabschnitt 14 vom Ventilabschnitt 12 eingestellt werden. Hierdurch wiederum kann die Schließkraft der Ventilmembran 20, mit der diese bei geschlossenem Membranventil 10 gegen den Dichtsitz gedrückt wird, verändert bzw. eingestellt werden, und es kann die auf den Klemmbereich der Ventilmembran 20 wirkende Klemmkraft eingestellt bzw. im Lauf der Zeit nachgestellt werden. Hierdurch kann beispielsweise auf altersbedingte Veränderungen der Ventilmembran 20 reagiert werden.
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Die in den 6–10 gezeigte zweite Ausführungsform eines Membranventils 10 unterscheidet sich von jener der 1–5 lediglich im Hinblick auf die Kniehebel-Spanneinrichtungen 26. Diese sind insoweit umgekehrt zu jenen der 1–5 ausgeführt, als die geschlossene Endstellung nicht – bei der in den Figuren dargestellten Lage des Membranventils 10 – durch ein Drücken der Betätigungsabschnitte 46 nach oben, sondern nach unten erreicht wird, und insoweit der erste Hebel 28 am Ventilabschnitt 12 und der zweite Hebel 32 am Antriebsabschnitt 14 angelenkt sind. Die Kniehebel-Spanneinrichtungen 26 sind bei der in den 6–10 gezeigten Ausführungsform gegenüber jener der 1–5 also kopfüber eingebaut.
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Bei beiden oben beschriebenen Ausführungsformen von Membranventilen 10 sind die Kniehebel-Spanneinrichtungen 26 fest durch Gelenke 30, 34 mit dem Ventilabschnitt 12 bzw. dem Antriebsabschnitt 14 verbunden, wobei die Gelenke 30, 34 jeweilige Gelenksbolzen (ohne Bezugszeichen) umfassen. Möglich wäre bei einer nicht gezeigten Ausführungsform aber auch, dass die Kniehebel-Spanneinrichtungen am Ventilabschnitt und/oder am Antriebsabschnitt durch einen Formschluss gehalten sind, beispielsweise eine Haken/Öse-Verbindung, ähnlich wie die Schnallen bei einem Skistiefel.
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Bei einer weiteren nicht gezeigten Ausführungsform eines Membranventils weist die Kniehebel-Spanneinrichtung ferner eine Federeinrichtung auf, die im Kraftfluss zwischen Antriebsabschnitt und Ventilabschnitt angeordnet ist. Diese Federeinrichtung könnte im einfachsten Fall durch eine elastische Ausgestaltung beispielsweise des L-förmigen zweiten Hebels realisiert sein, oder beispielsweise durch einen Federkolben im Bereich des ersten Schenkels des L-förmigen zweiten Hebels.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 2012222062 B3 [0002]
- DE 20009023 U1 [0002, 0033]
- DE 102012222062 B3 [0033]
