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Die Erfindung betrifft eine Armaturanordnung und ein Verfahren zum Tauschen eines Innenkörpers der Armaturanordnung.
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Die Probleme des Standes der Technik werden gelöst durch: Eine Armaturanordnung gemäß dem Anspruch 1 und durch ein Verfahren gemäß einem weiteren Anspruch.
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Ein Aspekt der Beschreibung betrifft eine Armaturanordnung, umfassend einen Innenkörper mit wenigstens einem ersten Koppelabschnitt, welcher kraftführend mit einem Obstruktionsabschnitt eines Armaturabschnitts des Innenkörpers verbunden sind; einen zur Aufnahme des Innenkörpers ausgebildeten Außenkörper mit wenigstens einem starr an dem Außenkörper befestigten Antrieb, wobei wenigstens ein zweiter Koppelabschnitt an einer Antriebsstange des Antriebs angeordnet ist.
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Es ist beispielsweise vorteilhaft, dass der erste Koppelabschnitt als-eine trockenseitige Hinterschneidung des Innenkörpers begrenzender trockenseitiger Vorsprung des Innenkörpers ausgebildet ist, wobei der zweite Koppelabschnitt als ein mit der Antriebsstange starr verbundener Gegenkoppelabschnitt ausgebildet ist, wobei der Vorsprung dazu ausgebildet ist, um bei einem Auffahren des Gegenkoppelabschnitt in einen entsprechenden Rücksprung des Gegenkoppelabschnitts einzuschnappen.
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Vorteilhaft wird so ein einfaches System zur Kopplung des Obstruktionsabschnitts mit dem Antrieb geschaffen, welches ohne zusätzliche Mechanik von außen auskommen kann.
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Ein vorteilhaftes Beispiel zeichnet sich dadurch aus, dass der Vorsprung elastisch ausgebildet ist, und wobei der Rücksprung starr ausgebildet ist.
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Dadurch kann die elastische Eigenschaft des Obstruktionsabschnitts auf den Vorsprung übertragen werden, der durch die elastische Eigenschaft einfach in den Rücksprung einschnappen kann.
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Es ist beispielsweise vorteilhaft, dass der Vorsprung achsensymmetrisch oder rotationssymmetrisch ausgebildet ist.
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Vorteilhaft kann der Verbindungsbereich zwischen Obstruktionsabschnitt und Antriebsstange klein bauen.
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Ein vorteilhaftes Beispiel zeichnet sich dadurch aus, dass der Vorsprung sich lotrecht zur Stellachse längs erstreckt.
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Vorteilhaft wird dadurch die Krafteinleitung über eine größere Fläche in den Obstruktionsabschnitt eingeleitet.
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Es ist beispielsweise vorteilhaft, dass sich der Vorsprung entlang seiner Längserstreckung zur Stellachse hin verjüngt.
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Durch diese Verjüngung wird die Kopplung mit dem Kompressor bzw. dem Gegenkoppelabschnitt vorteilhaft beeinflusst.
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Ein vorteilhaftes Beispiel zeichnet sich dadurch aus, dass ein innerhalb des Außenkörpers beweglich angeordnetes Verriegelungselement in einer Montageposition die Bewegung der ersten und zweiten Koppelabschnitte freigibt, und dass das Verriegelungselement in einer von der Montageposition unterschiedlichen Betriebsposition die ersten und zweiten Koppelabschnitte kraftführend miteinander verbindet.
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Damit wird eine einfache Art der Schnellverriegelung bereitgestellt, um eine kraftführende Verbindung zwischen am Außenkörper angeordnetem Antrieb und Obstruktionsabschnitt des Innenkörpers herzustellen.
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Es ist beispielsweise vorteilhaft, dass der Außenkörper einen Aufnahmeraum bereitstellt, in welchem das Verriegelungselement lotrecht zur Stellachse verschiebbar in dem Außenkörper festgelegt ist.
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Durch diese Anordnung baut die Armaturanordnung entlang der Stellachse klein. Es wird also nur ein geringfügig größerer Bauraum für die Realisierung der Verriegelung und Entriegelung benötigt.
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Es ist beispielsweise vorteilhaft, dass wenigstens eine Verriegelungskontur des Verriegelungselements in der Betriebsposition des Verriegelungselements den ersten Koppelabschnitt zumindest abschnittsweise in den zugeordneten und abschnittsweise als kreisringförmige Nut ausgebildeten zweiten Koppelabschnitt drückt.
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Durch eine solche lotrechte Einbringung des ersten Koppelabschnitts in den zweiten Koppelabschnitt wird auf einfache Art und Weise die Kopplung realisiert.
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Es ist beispielsweise von Vorteil, dass wenigstens eine Freigabekontur des Verriegelungselements in der Montageposition des Verriegelungselements eine Außenkontur des ersten Koppelabschnitts freigibt, sodass sich der erste Koppelabschnitt aus dem zweiten Koppelabschnitt heraus bewegt.
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Aus einer einfachen Verschiebebewegung des Verriegelungselements heraus wird also die Entkopplung realisiert.
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Von Vorteil ist zum Beispiel, dass das Verriegelungselement eine Verriegelungsfläche aufweist, mittels derer das Verriegelungselement in seine Betriebsposition verschiebbar ist.
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Über eine Krafteinleitung mittels eines Handwerkzeugs, beispielsweise eines Schraubendrehers, in die Verriegelungsfläche wird das Verriegelungselement verschoben und sorgt so für eine einfach durchzuführende Verriegelung.
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So ist es zum Beispiel von Vorteil, dass das Verriegelungselement eine Entriegelungsfläche aufweist, mittels derer das Verriegelungselement in seine Montageposition verschiebbar ist.
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Über eine Krafteinleitung mittels eines Handwerkzeugs, beispielsweise eines Schraubendrehers, sorgt die Entriegelungsfläche für eine einfach durchzuführende Entriegelung.
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Es ist von Vorteil, dass der Innenkörper eine Mehrzahl von ersten Koppelabschnitten, welche kraftführend mit dem jeweiligen Obstruktionsabschnitt des jeweiligen Armaturabschnitts des Innenkörpers verbunden sind; und wobei der Außenkörper eine Mehrzahl von starr an dem Außenkörper befestigten Antrieben umfasst, wobei eine Mehrzahl der zweiten Koppelabschnitte an einer jeweiligen Antriebsstange des jeweiligen der Mehrzahl von Antrieben angeordnet sind, wobei ein innerhalb des Außenkörpers beweglich angeordnetes Verriegelungselement in einer Montageposition die Bewegung der paarweise dem jeweiligen Armaturabschnitt zugeordneten ersten und zweiten Koppelabschnitte freigibt, und wobei das Verriegelungselement in einer von der Montageposition unterschiedlichen Betriebsposition die dem jeweiligen Armaturabschnitt paarweise zugeordneten ersten und zweiten Koppelabschnitte kraftführend miteinander verbindet.
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Vorteilhaft können mehrere Obstruktionsabschnitte gleichzeitig kraftführend mit den zugeordneten Antrieben verbunden und von diesen getrennt werden.
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Es ist beispielsweise von Vorteil, dass das Verriegelungselement additiv mit dem Außenkörper gefertigt ist.
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Vorteilhaft ist das Verriegelungselement damit verliersicher im Außenkörper angeordnet.
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Zum Beispiel ist es von Vorteil, dass an einer ersten Halbschale des Außenkörpers die Mehrzahl von Antrieben starr angeordnet ist, und dass eine zweite Halbschale des Außenkörpers, welche insbesondere keine Antriebe umfasst, also antriebsfrei ist, gemeinsam mit der ersten Halbschale eine Innenkontur zur formschlüssigen Aufnahme des Innenkörpers begrenzen.
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Vorteilhaft lässt sich so der Innenkörper einfach festlegen und austauschen.
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Vorteile ergeben sich dadurch, dass die zweite Halbschale über einen Scharnierabschnitt verliersicher an der ersten Halbschale befestigt ist.
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Vorteilhaft erleichtert die verliersichere Anordnung die Montage des Innenkörpers.
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Ein Aspekt der Beschreibung betrifft den folgenden Gegenstand: Ein Verfahren zum Austausch eines ersten Innenkörpers gegen einen zweiten Innenkörper innerhalb der der Armaturanordnung gemäß einem der vorigen Aspekte, das Verfahren umfassend: Öffnen des mehrteiligen Außenkörpers; Bewegen des Verriegelungselements in die Montageposition zum gleichzeitigen Entriegeln der paarweise zugeordneten ersten und zweiten Koppelabschnitte; Entnehmen des ersten Innenkörpers aus dem Außenkörper; Anordnen des zweiten Innenkörpers in dem geöffneten Außenkörper; Bewegen des Verriegelungselementes in die Betriebsposition zur Verriegelung der paarweise zugeordneten ersten und zweiten Koppelabschnitte.
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In der nachfolgenden Figurenbeschreibung werden für Merkmale auch bei unterschiedlichen Ausführungsformen und über die Figuren hinweg die gleichen Bezugszeichen verwendet. Des Weiteren bezeichnen Indizes wie a, b, c, in den Figuren und in der Figurenbeschreibung das Vorhandensein von mehreren Merkmalen der gleichen Art. Ist dieser Index a, b, c, nicht vorhanden, so wird mittels des Bezugszeichens ohne Index dennoch, jeweils einzeln und auf die Mehrzahl Bezug auf die Elemente mit Index in der Figur einzeln und auf die Mehrzahl genommen. In der Zeichnung zeigen:
- 1a ein erstes Beispiel eines Innenkörpers in einem Schnitt entlang eines Fluidpfads;
- 1b den Innenkörper aus 1a in einer perspektivischen Ansicht;
- 1c ein erstes Beispiel einer Armatur mit dem Innenkörper aus den 1a und 1b;
- 1d ein erstes Beispiel eines zweiteiligen Außenkörpers für die Armatur aus 1c;
- 1e die Armatur aus 1c in einer perspektivischen Darstellung;
- 2a ein zweites Beispiel des Innenkörpers in einem Schnitt entlang des Fluidpfads;
- 2b den Innenkörper aus 2a in einer perspektivischen Ansicht;
- 2c den Innenkörper aus 2a in einem Schnitt lotrecht zum Fluidpfad;
- 2d ein zweites Beispiel einer Armatur mit dem Innenkörper der 2a;
- 2e ein zweites Beispiel des zweiteiligen Außenkörpers für die Armatur aus 2d;
- 3a ein drittes Beispiel des Innenkörpers in einem Schnitt entlang des Fluidpfads, wobei der Innenkörper in die Armatur der 2d einsetzbar ist;
- 3b den Innenkörper aus 3a in einer perspektivischen Ansicht;
- 3c den Innenkörper aus 3a in einem Schnitt lotrecht zum Fluidpfad;
- 4a ein schematisches Ablaufdiagramm zum Herstellen des Innenkörpers;
- 4b ein schematisches Ablaufdiagramm zum Herstellen eines teilweise gefügten Innenkörpers;
- 4c ein schematisches Ablaufdiagramm zum Herstellen des Innenkörpers gemäß einer der 8a, 9a, 9b, 11a und 11c;
- 4d ein schematisches Ablaufdiagramm zum Herstellen des Innenkörpers gemäß einer der 3a-c;
- 5 ein viertes Beispiel des Innenkörpers als Teslaventil in perspektivischer Darstellung;
- 6 ein fünftes Beispiel des Innenkörpers mit Membranventil-artigen Obstruktionsabschnitten;
- 7a ein sechstes Beispiel des Innenkörpers in perspektivischer Darstellung;
- 7b den Innenkörper aus 7b in einer Schnittdarstellung;
- 8a ein siebtes Beispiel des Innenkörpers in einer perspektivischen Schnittdarstellung;
- 8b ein Detailausschnitt aus 8a;
- 9a ein achtes Beispiel des Innenkörpers in einer perspektivischen Schnittdarstellung;
- 9b den Innenkörper aus 9a in perspektivischer Darstellung;
- 10a ein Beispiel für einen Prozessfluidanschluss des Innenkörpers;
- 10b eine Schnittdarstellung von Prozessfluidanschlüssen;
- 11a ein Beispiel für eine Armaturanordnung in einem perspektivischen Schnitt;
- 11b ein Koppelelement der Armaturanordnung aus 11a in einer Montageposition in einer perspektivischen Draufsicht;
- 11c das Koppelelement der Armaturanordnung aus 11 b in einer Betriebsposition einer perspektivischen Draufsicht; und
- 11d die Armaturanordnung aus 11a mit geöffnetem Außenkörper.
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1a, 2a und 3a zeigen jeweils einen Längsschnitt eines Innenkörpers 100 für eine Armatur, wobei der Innenkörper 100 zum Stellen eines Prozessfluids und zur lösbaren Anordnung in einem Außenkörper 200 vorgesehen ist. Der Innenkörper 100 umfasst wenigstens einen Armaturabschnitt 1000, welcher entlang eines gedachten Flusspfades P zwischen wenigstens zwei Prozessfluid-Anschlüssen 1900 des Innenkörpers 100 angeordnet ist. Es ist abgebildet, dass der Innenraum 104 mittels einer Wandung durchgängig geschlossen ist und ausschließlich über die wenigstens zwei Prozessfluid-Anschlüsse 1900 zum Zuführen oder Abführen von Prozessfluid zugänglich ist.
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Der Armaturabschnitt 1000 umfasst: einen zumindest im Betrieb feststehenden Sitzabschnitt 1010 mit einer den Innenraum 104 des Innenkörpers 100 begrenzenden Sitzfläche 1012; und einen mit dem Sitzabschnitt 1010 einstückig verbundenen und dem Sitzabschnitt 1010 gegenüberliegenden Obstruktionsabschnitt 1050 mit einer den Innenraum 104 des Innenkörpers 100 begrenzenden Obstruktionsfläche 1052, wobei der Obstruktionsabschnitt 1050 zumindest im Betrieb entlang oder parallel zu einer gedachten Stellachse S, im Beispiel der 2a und 3a auch in einer gedachten Stellebene, welche die Stellachse S umfasst, auf die Sitzfläche 1012 zu und von der Sitzfläche 1012 weg bewegbar ist. Der Obstruktionsabschnitt 1050 ist auch als Absperrabschnitt bezeichenbar.
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Der Innenraum 104 entspricht einer Nassseite des Innenkörpers 100. Außerhalb des Innenkörpers 100 befindet sich eine Trockenseite. Zwischen dem Sitzabschnitt 1010 und dem Obstruktionsabschnitt 1050 ist im geöffneten Zustand des Armaturabschnitts 1000 ein Freiraum vorhanden, der im Betrieb mit Prozessfluid gefüllt ist. Der Innenraum 104 des Innenkörper 100 ist im Betrieb medienberührt. Das bedeutet, dass in dem Innenraum 104 im Betrieb das Prozessfluid mittels des Armaturabschnitts 1000 gestellt wird. Der Innenkörper 100 trennt damit den Außenkörper 200 von dem Prozessfluid bzw. Prozessmedium. In anderen Worten befindet sich im Betrieb der Innenkörper 100 zwischen dem Prozessfluid und dem Außenkörper 200.
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Der Armaturabschnitt 1000 umfasst einen Zwischenabschnitt 1200, welcher den Sitzabschnitt 1010 mit dem beweglichen Obstruktionsabschnitt 1050 einstückig und materialschlüssig verbindet, wobei der Sitzabschnitt 1010, der Obstruktionsabschnitt 1050 und der Zwischenabschnitt 1200 mit ihrer jeweiligen inneren Oberfläche den gemeinsamen Innenraum 104 zumindest abschnittsweise begrenzen. Beispielsweise sind Zwischenabschnitt 1200 und Obstruktionsabschnitt 1050 aus demselben Material.
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Eine Wandung des Innenkörpers 100, deren Oberfläche den Innenraum 104 begrenzt, ist durchgängig, also zwischen den Prozessfluidanschlüssen 1900 und deren in den Innenraum 104 führenden Öffnungen aus einem einzigen Material gefertigt.
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Es ist abgebildet, dass wenigstens die Sitzfläche 1012 und insbesondere die Obstruktionsfläche 1052 des wenigstens einen Armaturabschnitts 1000 von einer Form eines Zylindermantels, welcher einem an den Armaturabschnitt 1000 angrenzenden Abschnitt und dessen Innenkonturen folgt, abweichen.
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Durch eine Bewegung des Obstruktionsabschnitts 1050 auf den Sitzabschnitt 1010 zu bewegt sich die Obstruktionsfläche 1052 auf die im Betrieb feststehende Sitzfläche 1012 zu, um den Fluss des Prozessfluids durch den Armaturabschnitt 1000 zu verringern. Durch eine Bewegung des Obstruktionsabschnitts 1050 von dem feststehenden Sitzabschnitt 1010 weg bewegt sich die Obstruktionsfläche 1052 von der Sitzfläche 1012 weg und erhöht den Fluss des Prozessfluids durch den Armaturabschnitt 1000.
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Der Innenkörper 100 ist in einer geöffneten oder teilgeöffneten Position des Armaturabschnitts 1000 gefertigt. Selbstverständlich lässt sich der Innenkörper 100 auch in einer anderen Zwischenposition des Obstruktionsabschnitts 1050 zu dem im Betrieb feststehenden Sitzabschnitt 1010 fertigen, wobei sich die Zwischenposition zwischen der geöffneten Position und der geschlossenen Position befindet.
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Wenigstens der Obstruktionsabschnitt 1050 oder wenigstens ein angrenzender Abschnitt ist flexibel ausgebildet. Der Sitzabschnitt 1010 kann zwar auch flexibel ausgebildet sein, wird im Betrieb aber durch den Fluiddruck an eine Innenwand des Außenkörpers 200 gedrückt und steht damit im Betrieb fest.
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1a zeigt im Speziellen ein Beispiel des Innenkörpers 100 mit einem Plug-Diaphragm-artigen Armaturabschnitt 1000. Die Sitzfläche 1012 umgibt und begrenzt eine innere Fluidöffnung 1014, welche mittels der auf die Sitzfläche 1012 aufdrückbaren Obstruktionsfläche 1052 verschließbar ist. Im gezeigten Beispiel trifft ein angrenzender Fluidkanal des Anschlusses 1900a mit seiner Mittenlängsachse M lotrecht auf die Stellachse S. Die Stellachse S wiederum definiert mit dem Sitzabschnitt 1010 den Anschlussbereich für einen weiteren Fluidkanal hin zum Anschluss 1900b. Der weitere Fluidkanal des Anschlusses 1900b knickt um 90° ab, um parallel zum Fluidkanal des Anschlusses 1900a mit der Mittenlängsachse M zu verlaufen.
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Beispielsweise ist gezeigt, dass die Sitzfläche 1012 und die Obstruktionsfläche 1052 des wenigstens einen Armaturabschnitts 1000 jeweils rotationssymmetrisch zur Stellachse S ausbildet sind. Die Sitzfläche 1012 folgt einer Kreisform und begrenzt die Fluidöffnung 1014 zum Durchfluss von Prozessfluid. Beispielsweise folgt die Sitzfläche 1012 einem Kegelstumpf oder einer Kreisringform.
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Beispielsweise ist gezeigt, dass sich der Obstruktionsabschnitt 1050 in seiner Längserstreckung entlang der Stellachse S erstreckt und abgewandt von dem Sitzabschnitt 1010 mit einem Walkabschnitt 1056 verbunden ist. Der Walkabschnitt 1056 verbindet in beweglicher Form den Obstruktionsabschnitt 1050, so dass dieser entlang der Stellachse S beweglich ist. Der Walkabschnitt 1056 verbindet den Obstruktionsabschnitt 1050 integral mit dem übrigen Innenkörper 100. Der Walkabschnitt 1056 ist Teil des Zwischenabschnitts 1200.
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Gezeigt ist, dass sich der Obstruktionsabschnitt 1050 mit seinem zum Innenraum 104 orientierten Außenquerschnitt zumindest abschnittsweise von dem Sitzabschnitt 1010 wegweisend verjüngt, wobei sich an die Verjüngung 1059 der Walkabschnitt 1056 anschließt. Entsprechend vergrößert sich ein Arbeitsraum 1004. Der Arbeitsraum 1004 des Armaturabschnitts 1000 ist Teil des Innenraums 104 und erstreckt sich bis an die angrenzenden Abschnitte des Armaturabschnitts 1000. Der Walkabschnitt 1056 ist rotationssymmetrisch zur Stellachse S ausgebildet. Der Obstruktionsabschnitt 1050 ist vorsprungartig ausgebildet und ragt in den Arbeitsraum 1004 des Armaturabschnitts 1000 hinein. Der Obstruktionsabschnitt 1050 ist entlang der Stellachse S beweglich innerhalb des Arbeitsraums 1004 des Armaturabschnitts 1000 angeordnet und im Betrieb von Prozessfluid umgeben.
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Der Walkabschnitt 1056 folgt in zumindest einem Bewegungszustand zumindest abschnittsweise einer Torusform mit einem zugeordneten Mittenkreis 1060. Der Walkabschnitt 1056 sorgt dafür, dass sich zum einen der Obstruktionsabschnitt 1050 entlang der Stellachse S bewegen kann. Auf der anderen Seite verbindet der Walkabschnitt 1056 den Obstruktionsabschnitt 1050 mit dem übrigen Innenkörper 100. Selbstverständlich kann der Walkabschnitt auch einer anderen Form als einer Torusform folgen.
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Die distale Fläche des Obstruktionsabschnitts 1050, welche auch die Obstruktionsfläche 1052 umfasst, ist stetig, konvex und im Wesentlichen rotationssymmetrisch zur Stellachse S ausgebildet. Ausgehend von der sich in proximaler Richtung zunächst verbreiternden konvexen distalen Fläche und einer abgerundeten Kante 1082 verjüngt sich der Obstruktionsabschnitt 1050 in Richtung des Walkabschnitt 1056.
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1d und 2e zeigen den 2-teiligen Außenkörper 200 in einer geöffneten Position. Die beiden Halbschalen 202 und 204 definieren gemeinsam eine Negativkontur zur Außenkontur des Innenkörpers 100. Die Negativkontur umfasst somit Prozessfluidanschluss-Stützabschnitte 2900a-b, einen Stützabschnitt 2000 für den Armaturabschnitt 1000 und einen Stützabschnitt 2800 für den Verbindungsabschnitt 1800. Die starre innere Negativkontur des mehrteiligen Außenkörpers 200 zu der Außenkontur des Innenkörpers 100 bildet also nicht nur eine Aufnahme für den Innenkörper 100, sondern auch eine starre Stützkontur als Gegenlager für den durch Mediendruck beanspruchten Innenkörper 100.
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Eine Stellöffnung 2002 verbindet den Innenraum des Außenkörpers 200 mit einem Außenraum des Außenkörpers 200 und erstreckt sich entlang der Stellachse S. Durch die Stellöffnung 2002 ist eine entlang der Stellachse S bewegliche Antriebsstange 902 des Antriebs 900 oder ein entsprechender Fortsatz geführt.
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Im Beispiel der 1d umfasst die Negativkontur einen Stützabschnitt 2800 für den Verbindungsabschnitt 1800.
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Eine starre Sitz-Stützkontur 2012 des Außenkörpers 200 ist rotationssymmetrisch zur Stellachse S und bildet eine Anlagefläche und Gegenfläche für den Sitzabschnitt 1010 des Innenkörpers 100. Fährt der Obstruktionsabschnitt 1050 auf den Sitzabschnitt 1010 auf, so wird der Sitzabschnitt 1010 zwischen dem Obstruktionsabschnitt 1050 und der starren Stützkontur 2012 zusammengedrückt, um den Armaturabschnitt 1000 zu schließen bzw. ihn nach innen abzudichten.
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Eine starre Walk-Stützkontur 2056 stützt den Walkabschnitt 1056 des Innenkörpers 100 und bildet ein Gegenlager zum abschnittsweisen Anliegen des Walkabschnitts 1056.
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1e zeigt das Beispiel der Prozessarmatur 2 aus den 1c. Die Halbschalen 202 sind zusammengesetzt und bilden den Außenkörper 200, in welchem der Innenkörper 100 angeordnet ist. Eine Schraubverbindung 206 verbindet die beiden Halbschalen 202 und 204. Des Weiteren ist ein Zwischenkörper 4 vorgesehen, welcher mittels Schraubverbindungen 6 und 8 die Halbschalen 202 und 204 antriebsseitig festlegt. Selbstverständlich kann auch eine Art Scharnier und ein Schnellverschluss in nicht gezeigter Form die Halbschalen 202 und 204 miteinander verbinden.
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1c, 8a, 9a und 11a zeigen die Anordnung eines Kompressors 1070. Der Kompressor 1070 weist einen höheren Elastizitätsmodul auf als der Obstruktionsabschnitt 1050 und ist trockenseitig zumindest abschnittsweise innerhalb des Obstruktionsabschnitts 1050 angeordnet ist. Der Kompressor 1070 liegt abschnittsweise an der Außenwandung eines von der Trockenseite des Innenkörpers 100 zugänglichen Sackloches an. Der Kompressor 1070 umfasst eine beispielsweise als Innengewinde ausgebildete antriebsseitige Schnittstelle 1072 zur Anordnung einer Antriebsstange 902 oder eines Zwischenelements.
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Ein Außendurchmesser des Kompressor 1070 der 8a, 9a und 11a vergrößert sich entlang der Stellachse S in Richtung Sitzabschnitt 1010. Der Kompressor 1070 ist formschlüssig innerhalb des Obstruktionsabschnitts 1050 festgelegt.
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1c, 2c, 2d und 11c zeigen eine Prozessarmatur bzw. Armaturanordnung 2 mit dem Innenkörper 100 und dem starren mehrteiligen Außenkörper 200, wobei der starre Außenkörper 200 die Gegenkontur 220 zu der Außenkontur 102 des Innenkörpers 100 aufweist, wobei der Innenkörper 100 formschlüssig in der Gegenkontur 220 aufgenommen ist. Wenigstens ein Antrieb 900 ist starr zu dem Außenkörper 200 angeordnet ist, wobei die entlang der Stellachse S bewegliche Antriebsstange 902 des wenigstens einen Antriebs 900 durch die zugeordnete Stellöffnung 2002 des Außenkörpers 200 ragt und kraftführend mit dem Obstruktionsabschnitt 1050 des zugeordneten wenigstens einen Armaturabschnitts 1000 verbunden ist.
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1a, 2a und 3a zeigen, dass der Obstruktionsabschnitt 1050 einen trockenseitigen Koppelabschnitt 1054 zur kraftführenden Verbindung mit einem antriebsseitigen Gegenkoppelabschnitt 952 aufweist. Der Obstruktionsabschnitt 1050 umfasst eine trockenseitige Hinterschneidung 1062 zum formschlüssigen Eingriff eines antriebsseitigen Gegenkoppelabschnitts 952. Ein die Hinterschneidung 1062 begrenzender Vorsprung 1064 ist beispielsweise aus einem flexiblen Material wie beispielsweise einem Elastomer-Material, um bei einem Auffahren des Gegenkoppelabschnitt 952 in einen entsprechenden Rücksprung des Gegenkoppelabschnitts 952 einzuschnappen. Ein Druckstück bzw. der Kompressor schnappt also in die Gegenkontur des Koppelabschnitts 1054 ein.
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In dem Beispiel der 1a-c ist der Vorsprung 1064 achsensymmetrisch zur Stellachse S ausgebildet. In einem anderen Beispiel kann der Vorsprung 1064 auch rotationssymmetrisch zur Stellachse S ausgebildet sein. Der Gegenkoppelabschnitt 952 weist einen Rücksprung auf, welcher zumindest eine kreisförmige Öffnung aufweist, durch die der Vorsprung 1064 hindurchtritt, um zum Gegenkoppelabschnitt 925 festgelegt zu werden.
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In den Beispielen der 2a-c und 3a-c folgt der Vorsprung 1064 abschnittsweise einer Zylinderaußenfläche, dessen Zylinderachse lotrecht zur Stellachse S und in einer Ebene des Fluidpfads P verläuft. Des Weiteren verjüngt sich der Vorsprung 1064 zur Stellachse S hin, indem zur Zylinderachse windschief verlaufende Grenzflächen voneinander wegweisende Abschlussflächen bilden. Damit verjüngt sich der Vorsprung 1064 entlang seiner Längserstreckung hin zur Stellachse S. Der Gegenkoppelabschnitt 925 weist eine zum Vorsprung 1064 passende Gegenkontur in Form eines seitlich geöffneten Innenzylinders auf.
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1a, 9a und 9b zeigen jeweils die Anordnung eines äußeren, also bzgl. des Innenkörpers 100 nach außen hin angeordneten Stützabschnitts 1016. Der Innenkörper 100 umfasst wenigstens einen Stützabschnitt 1016, welcher sich nach außen hin an den Sitzabschnitt 1010 anschließt, und welcher gegenüber dem Sitzabschnitt 1010 einen erhöhten Elastizitätsmodul aufweist.
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1a und 9b zeigen den Innenkörper 100 mit einer Außenkontur, welche zumindest in den Bereichen, in denen der Innenkörper 100 an dem zugeordneten Außenkörper anliegt, keine spitzen Winkel aufweist. Zum Beispiel wird gezeigt, dass eine nach außen gewandte Ausnehmung des Sitzabschnitts 1010 mehrere spitze Winkel aufweist, und dass die Ausnehmung mit dem Stützabschnitt 1016 verschlossen ist. Der Stützabschnitt 1016 ist materialschlüssig mit dem Sitzabschnitt 1010 verbunden, beispielsweise geklebt oder ineinander gedruckt, d.h. additiv gefertigt.
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Insbesondere im Falle von 1a und in anderen Beispielen kann der Stützabschnitt 1016 auch entfallen, wenn der Innenkörper 100 im Außenkörper 200 gemäß den 1c-e angeordnet wird. Der Prozessfluidanschluss 1900b ist über einen fluidführenden Verbindungsabschnitt 1800 mit dem Armaturabschnitt 1000 verbunden. Der Prozessfluidanschluss 1900a ist direkt mit dem Armaturabschnitt 1000 verbunden.
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2a und 3a zeigen im Speziellen ein Beispiel des Innenkörpers 100, dessen Armaturabschnitt 1000 ein mit einem Membranventil vergleichbares Strömungsverhalten aufweist.
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Es ist in 2c und 3c dargestellt, dass zumindest in einem geöffneten Zustand des wenigstens einen Armaturabschnitts 1000 die Sitzfläche 1012 und die Obstruktionsfläche 1052, insbesondere lotrecht zu dem gedachten Flusspfad P, einen lichten Innenquerschnitt begrenzen, welcher lotrecht zur Stellachse S größer dimensioniert ist als entlang der Stellachse S. Zumindest in einem geöffneten Zustand des wenigstens einen Armaturabschnitts 1000 verlaufen die Sitzfläche 1012 und die Obstruktionsfläche 1052 des wenigstens einen Armaturabschnitts 1000 in einem zum gedachten Flusspfad P lotrechten Schnitt zumindest abschnittsweise konvex. Der Verlauf der Sitzfläche 1012 bzw. dessen Kontur und der Verlauf der der Obstruktionsfläche 1052, insbesondere dessen Kontur sind stegartig und folgen einer die Stellachse S umfassenden und lotrecht zum Fluidpfad P gelegenen gedachten Ebene.
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Der lichte Innenraum 104 weitet sich in einem zur Stellachse S lotrechten ersten Längsschnitt hin zum Sitzabschnitt 1010 zumindest abschnittsweise, insbesondere stetig auf, wobei der lichte Innenraum 104 sich in einem zweiten Längsschnitt gemäß 2a oder 3a, in welchem die Stellachse S verläuft, hin zum Sitzabschnitt 1010 zumindest abschnittsweise, insbesondere stetig, verjüngt.
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Der Sitzabschnitt 1010 und insbesondere die Sitzfläche 1012 sind gegenüber den angrenzenden Abschnitten wie den Prozessfluidanschlüssen in Innenraum erhaben ausgebildet. Der Obstruktionsabschnitt 1050 und die Obstruktionsfläche 1052 sind in Bezug zum Innenraum 104 nicht oder weniger stark erhaben ausgebildet, und umfassen eine hin zu den angrenzenden Abschnitten im unbelasteten Zustand eine stetige Konturänderung. Diese Konturänderung umfasst ausgehend von der Obstruktionsfläche 1052 hin zum Obstruktionsabschnitt 1000 angrenzenden Abschnitt eine Erhöhung des Krümmungsgrades im jeweiligen zum Fluidpfad P lotrechten Schnitt.
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Der Sitzabschnitt 1010 ist mit seiner Außenfläche 1020 gegenüber einer gedachten Ebene 1022, welche an die an den Armaturabschnitt 1000 angrenzenden Abschnitte, beispielsweise Prozessfluidanschlüsse 1090, tangential anliegt, versetzt in Richtung des zugeordneten Obstruktionsabschnitts 1050 angeordnet.
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In anderen Worten verläuft der Sitz, insbesondere die Sitzfläche 1012 stegartig und liegt in einer gedachten Ebene, in welcher die Stellachse S liegt, und welche lotrecht zum Fluidpfad P verläuft. Der Sitz folgt, wie in 2c, 3c ersichtlich ist, einer konkaven Kurve, welche in der vorgenannten gedachten Ebene liegt. Im Längsschnitt gemäß 2a, 3a umfasst die sitzseitige Innenwandung eine Erhebung und im Querschnitt gemäß 2c, 3c umfasst die sitzseitige Innenwandung eine Aussparung.
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In anderen nicht gezeigten Ausführungsformen kann der Sitz mehrfache Krümmungsänderungen in der gedachten Ebene, in der die Stellachse S liegt und die lotrecht zum Fluidpfad P verläuft, umfassen.
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Im Beispiel der 2e umfasst die Formhälfte 202 die schlitzförmige Stellöffnung 2002. Eine den Innenraum des Außenkörpers 200 begrenzende Ausnehmung 2064 kreuzt die Stellöffnung 2002 lotrecht zu deren Verlauf und ist zur Aufnahme des Vorsprungs 1064 ausgebildet.
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Gemäß 3a ist der Innenkörper 100 wenigstens in einem proximalen Bereich zwischen den beiden Anschlüssen 1900a, 1900b, insbesondere einstückig, aus einem flexiblen primären Material, insbesondere einem Elastomer, gefertigt. Es ist dargestellt, dass der flexible Obstruktionsabschnitt 1050 an einem im Vergleich mit dem Obstruktionsabschnitt 1050 starren, insbesondere weniger flexiblen Halteabschnitt 1300 des Innenkörpers 100 gehalten ist. Ein zumindest abschnittsweise rohrförmiger Befestigungsabschnitt 1066a, 1066b ragt von dem Obstruktionsabschnitt 1050 ab und ist in dem Halteabschnitt 1300 aufgenommen. Der Befestigungsabschnitt 1066a, 1066b wird insbesondere durch einen Formschluss innerhalb des Halteabschnitts 1300 gehalten. Der Sitzabschnitt 1010 ist in dem weniger flexiblen Halteabschnitt 1300 und dessen Stützabschnitt 1016 aufgenommen und schließt zum Innenraum bündig mit dem Halteabschnitt 1300 ab. Der Sitzabschnitt 1010 und der Obstruktionsabschnitt 1050 sind gemeinsam aus dem primären Material aufgebaut, wohingegen der Halteabschnitt 1300 aus einem sekundären Material aufgebaut ist.
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Der Innenkörper 100 ist zumindest abschnittsweise mehrwandig aufgebaut. Im Inneren des Innenkörpers 100 ist dieser aus dem flexiblen, elastischen primären Material. Der Formschluss zwischen dem primären Material und dem starren Material des Halteabschnitts 1300 ist zur Mitte hin - also zur Achse S hin - abschnittsweise getrennt und ist über zahnartig ineinandergreifende Abschnitte verbunden. Das unterstützt den Stoffschluss und ein vermeidet Verrutschen vermeiden.
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Als Material ist der innere Teil elastisch und der Außenbereich ist zumindest abschnittsweise starr.
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4a zeigt ein schematisches Ablaufdiagramm zur Herstellung des Innenkörpers 100. Der Schritt 400 umfasst im Rahmen der additiven Fertigung das Aufbringen einer Schicht in einer Fertigungsebene. Entsprechend wird durch die Wiederholung des Schrittes 400 der Innenkörper 100 schichtweise aufgebaut bzw. 3-D-gedruckt.
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Das Verfahren umfasst wenigstens ein schichtweises Zusammensetzen 400 wenigstens eines Abschnitts des Innenkörpers 100 in Abhängigkeit von einem digitalen 3D-Modell MD des Innenkörpers 100 aus wenigstens einem Material, insbesondere dem primären Material M1. Dieses schichtweise Zusammensetzen ist auch als additives Fertigen oder dreidimensionales Drucken bezeichenbar. Das schichtweise Zusammensetzen umfasst in einem Schritt 400 das Erstellen einer Schicht und im darauffolgenden Schritt 400 ein Aufbringen einer weiteren Schicht auf die zuvor erstellte Schicht. Jede einzelne Schicht kann also eine Mehrzahl unterschiedlicher Funktionsbereiche des Innenkörpers 100 umfassen, wobei die Erstellung dieser Funktionsbereiche im Schichtverfahren im Folgenden erläutert wird. Mit der additiven Fertigung gehen konstruktive Ausprägungen einher, die im 3D-Modell MD festgelegt sind und anschließend im Fertigungs- bzw. Druckprozess realisiert bzw. hergestellt werden.
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Als 3D-Druckverfahren kann ein 3D-Druckverfahren verwendet werden, bei dem mehrere Kunststoffe unterschiedlicher Elastizität simultan verarbeitet werden.
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Das Zusammensetzen 400 umfasst ein schichtweises Zusammensetzen 402 wenigstens eines oder einer Mehrzahl der Armaturabschnitte 1000, jeweils umfassend dem zumindest im Betrieb feststehenden Sitzabschnitt 1010 und dem integral mit dem Sitzabschnitt 1010 verbundenen und dem Sitzabschnitt 1010 gegenüberliegenden Obstruktionsabschnitt 1050, wobei der Obstruktionsabschnitt 1050 zumindest im Betrieb der Armatur auf den Sitzabschnitt 1010 zu und von dem Sitzabschnitt 1010 weg entlang einer Stellachse S bewegbar ist, um den Fluss des Prozessfluids durch den Armaturabschnitt 1000 zu verändern.
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Das Zusammensetzen 400 umfasst ein schichtweises Zusammensetzen 404 des Zwischenabschnitts 1200, welcher den Sitzabschnitt 1010 mit dem beweglichen Obstruktionsabschnitt 1050 verbindet, wobei der Sitzabschnitt 1010, der Obstruktionsabschnitt 1050 und der Zwischenabschnitt 1200 mit ihrer jeweiligen inneren Oberfläche den gemeinsamen Innenraum 104 begrenzen.
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Das Zusammensetzen 400 umfasst ein schichtweises Zusammensetzen 406 des wenigstens einen Stützabschnitts 1016, welcher sich nach außen hin an den Sitzabschnitt 1010 anschließt aus dem sekundären Material, welches im gefertigten Zustand gegenüber dem primären Material für den Sitzabschnitt 1010 einen erhöhten Elastizitätsmodul aufweist.
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Zum Herstellen eines Innenkörpers gemäß einer der 1a, 2a und 3a umfasst das schichtweise Zusammensetzen 400: schichtweises Zusammensetzen 410 des wenigstens einen Verbindungsabschnitts 1800, welcher den Innenraum 104 begrenzt, und welcher zwei Armaturabschnitte 1000 oder einen Armaturabschnitt 1000 und einen Prozessfluid-Anschluss 1900 integral miteinander verbindet.
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Das Zusammensetzen 400 umfasst ein schichtweises Zusammensetzen 420 einer entfernbaren Stützkontur 4000, welche sich nach Herstellung des Innenkörpers 100 insbesondere innerhalb des Innenraums 104 des Innenkörpers 100 befindet, und aus einem weiteren, insbesondere auswaschbaren Material besteht. Das Verfahren umfasst zeitlich nach dem schichtweisen Zusammensetzen 400 ein Entfernen 520 der Stützkontur 4000 von dem Innenkörper 100, insbesondere durch Spülen des Innenkörpers 100 mit einer Flüssigkeit. Selbstverständlich kann die Stützkontur 4000 auch zumindest teilweise herausgebrochen werden.
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Das schichtweise Zusammensetzen 400 umfasst ein schichtweises Zusammensetzen 430 des Verbindungsabschnitts 1910 wenigstens eines Prozessfluid-Anschlusses 1900 aus dem sekundären Material zur Anbindung der weiteren Fluidleitung; schichtweises Zusammensetzen 432 des inneren Abschnitts 1920 des wenigstens einen Prozessfluid-Anschlusses 1900, wobei der Verbindungsabschnitt 1910 zumindest formschlüssig insbesondere zusätzlich materialschlüssig zu dem den Innenraum 104 begrenzenden inneren Abschnitt 1920 des Prozessfluid-Anschlusses 1900 festgelegt ist, wobei der den Innenraum 104 begrenzende innere Abschnitt 1920 aus dem primären Material gefertigt ist.
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Im gezeigten Beispiel sind die Schritte 402, 404 und 410 sowie 432 dem primären Material M1 zugeordnet, d.h. es wird der zugeordnete Teil der jeweiligen Schicht mit dem primären Material M1 gefertigt. Die Schritte 406 und 430 sind dem sekundären Material M2 zugeordnet, wobei der zugeordnete Teil der jeweiligen Schicht mit dem sekundären Material M2 gefertigt wird. Die Schritte 420 und 520 sind dem Stützmaterial, welches nach dem Durchführen der Schichtweisen Auftragung im Schritt 400 entfernt wird, zugeordnet.
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Alternativ zu den voran genannten Schritten 406 und 430 können diese auch dem primären Material zugeordnet sein, wobei die starren Stützabschnitte 406 über einer gegenüber benachbarten Abschnitten verstärkte Innenstruktur aus dem primären Material M1 gefertigt werden. In diesem Fall kann das sekundäre Material M2 entfallen. Es ist also auch möglich die Stützabschnitte 406 in Form einer erhöhten Wanddicke zu realisieren.
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Das primäre Material M1 weist ein geringeres Elastizitätsmodul auf als das sekundäre Material M2. Beispielsweise handelt es sich bei den Materialien M1, M2 entweder um Thermoplaste (auch mehrere) oder ein einzelnes Duroplast. Insbesondere ist der Elastizitätsmodul des primären Materials M1 kleiner 1 und der Elastizitätsmodul des sekundären Materials M2 ist größer 1.
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In einem Beispiel werden nicht unterschiedliche Materialien M1, M2, M3 verwendet, sondern lediglich eine einzige Kunststoffart wie beispielsweise unterschiedliche Thermoplaste oder unterschiedliche Duroplaste. Der Innenkörper 100 der 2a ist aus einem elastischen Material gefertigt.
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Eine Außenschale bzw. der Haltekörper 1300 der 3a ist starr ausgebildet, wohingegen der Innenbereich des Innenkörpers 100 der 3a, insbesondere der Obstruktionsabschnitt 1050 elastisch ausgebildet ist.
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4b zeigt ein Herstellungsverfahren unter Nutzung eines Baukastensystems. Gezeigt ist, dass das Verfahren umfasst: Herstellen 602 einer Mehrzahl von Verbindungsabschnitten 1800, welche den Innenraum des Innenkörpers 100 abschnittweise begrenzen; und mehrfaches, wenigstens paarweises Fügen 604, insbesondere Verschweißen, insbesondere Laserschweißen, der Mehrzahl von Armaturabschnitten 1000 und der Mehrzahl von Verbindungsabschnitten 1800 zu dem Innenkörper 100.
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In einem Beispiel sind die Verbindungsabschnitte 1800 zumindest zu einem Teil nicht additiv gefertigt, beispielsweise aus einem Kunststoffspritzgussprozess, und die Armaturabschnitte 1000 sind zumindest zu einem Teil aus einem additiven Fertigungsverfahren.
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In einem Beispiel sind die Verbindungsabschnitte 1800 zumindest zu einem Teil additiv gefertigt, beispielsweise aus einem additiven Fertigungsverfahren, und die Armaturabschnitte 1000 sind zumindest zu einem Teil aus einem nicht additiven Fertigungsverfahren, beispielsweise einem Kunststoffspritzgussprozess. Es werden also zunächst gemäß dem Schritt 400 additiv gefertigte Armaturabschnitte 1000 und gemäß Schritt 602 Verbindungsabschnitte 1800 bereitgestellt. Sowohl die Armaturabschnitte 1000 und die Verbindungsabschnitte 1800 können unterschiedlich dimensioniert und ausgebildet sein und bilden so das Baukastensystem. Im Schritt 604 werden die Armaturabschnitte 1000 und die Verbindungsabschnitte 1800 zu dem Innenkörper 100 oder einem Grundbauteil gefügt. Selbstverständlich werden auch die Prozessfluid-Anschlüsse 1900 in nicht dargestellter Form im Schritt 604 gefügt. Alternativ können die Prozessfluid-Anschlüsse 1900 auch integral mit einem der Elemente 1000 und 1800 gefertigt sein.
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4c zeigt ein Beispiel des Schritts 400 zur Herstellung des Innenkörpers 100 oder eines Teils davon gemäß einer der 1a, 5, 7a, 7b, 8a, 8b, 9a, 9b. Das Zusammensetzen 440 umfasst ein schichtweises Zusammensetzen des Sitzabschnitts 1010 mit der Sitzfläche 1012, welche eine innere Fluidöffnung 1014, welche mittels der auf die Sitzfläche 1012 aufdrückbaren Obstruktionsfläche 1052 verschließbar ist, begrenzt, wobei die Sitzfläche 1012 und die Obstruktionsfläche 1052 des wenigstens einen Armaturabschnitts 1000 jeweils rotationssymmetrisch zur Stellachse S ausgebildet sind. Die Sitzfläche 1012 folgt einer Kreisform und begrenzt die Fluidöffnung 1014 zum Durchfluss von Prozessfluid. Beispielsweise folgt die Sitzfläche 1012 einem Kegelstumpf oder einer Kreisringform.
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Gezeigt ist, dass das schichtweise Zusammensetzen 400 umfasst: ein schichtweises Zusammensetzen 442 des Obstruktionsabschnitts 1050, welcher sich in seiner Längserstreckung entlang der Stellachse S erstreckt und abgewandt von dem Sitzabschnitt 1010 mit einem Walkabschnitt 1056 verbunden ist; ein schichtweises Zusammensetzen 444 des Walkabschnitts 1056, wobei der Walkabschnitt 1056 den Obstruktionsabschnitt 1050 entlang der Stellachse S integral und beweglich mit dem übrigen Innenkörper 100 verbindet. Der Obstruktionsabschnitt 1050 verjüngt sich zumindest abschnittsweise von dem Sitzabschnitt 1010 wegweisend, wobei sich an die Verjüngung 1059 der Walkabschnitt 1056 anschließt. Der Walkabschnitt 1056 ist rotationssymmetrisch zur Stellachse S ausgebildet. Der Obstruktionsabschnitt 1050 ist vorsprungartig ausgebildet, ragt in einen Arbeitsraum 1004 des Armaturabschnitts 1000 hinein und ist der entlang der Stellachse S beweglich innerhalb des Arbeitsraums 1004 des Armaturabschnitts 1000 angeordnet.
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Das schichtweise Zusammensetzen 400 umfasst ein schichtweises Zusammensetzen 446 eines Kompressors 1070, welcher aufgrund der Verwendung des sekundären Materials einen höheren Elastizitätsmodul aufweist als der Obstruktionsabschnitt 1050, und trockenseitig zumindest abschnittsweise innerhalb des Obstruktionsabschnitts 1050 angeordnet ist. Der Kompressor 1070 ist formschlüssig und/oder materialschlüssig mit dem Obstruktionsabschnitt 1050 verbunden. Auch hier gilt die Zuordnung der Materialien M1 und M2 aus der 4a. Der Kompressor 1070 ist als härter ausgebildet als beispielsweise der Obstruktionsabschnitt 1010.
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4d zeigt ein Beispiel des Schritts 400 zur Herstellung des Innenkörpers 100 oder eines Teils davon gemäß einer der 2a, 3a, 6, 7a, 7b. Das schichtweise Zusammensetzen 400 umfasst ein schichtweises Zusammensetzen 450 des Sitzabschnitts 1010, wobei der lichte Innenraum 104 sich in einem zur Stellachse S lotrechten ersten Längsschnitt hin zum Sitzabschnitt 1010 zumindest abschnittsweise, insbesondere stetig aufweitet, und wobei der lichte Innenraum 104 sich in einem zweiten Längsschnitt, in welchem die Stellachse S verläuft, hin zum Sitzabschnitt 1010 zumindest abschnittsweise, insbesondere stetig, verjüngt.
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Zumindest in einem geöffneten Zustand des wenigstens einen Armaturabschnitts 1000 begrenzen die Sitzfläche 1012 und die Obstruktionsfläche 1052, insbesondere lotrecht zu dem gedachten Flusspfad P, einen lichten Innenquerschnitt, welcher lotrecht zur Stellachse S größer dimensioniert ist als entlang der Stellachse S.
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Der jeweilige Verlauf der Sitzfläche 1012 und der Obstruktionsfläche 1052 sind stegartig und verlaufen bzw. folgen in einer die Stellachse S umfassenden gedachten Ebene.
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Es ist dargestellt, dass das schichtweise Zusammensetzen 400 umfasst: schichtweises Zusammensetzen 452 des flexiblen Obstruktionsabschnitt 1050; schichtweises Zusammensetzen 454 des im Vergleich mit dem Obstruktionsabschnitt 1050 starren Halteabschnitts 1300 des Innenkörpers 100, wobei der flexible Obstruktionsabschnitt 1050 an dem Halteabschnitt 1300 gehalten ist, und wobei der Elastizitätsmodul des Obstruktionsabschnitts 1050 kleiner ist als der Elastizitätsmodul des Halteabschnitts 1300.
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5 zeigt in perspektivischer Darstellung ein Beispiel des Innenkörpers 100. In dem Beispiel ist gezeigt, dass der Innenkörper 100 umfasst: eine Mehrzahl von Armaturabschnitten 1000 mit dem jeweiligen zumindest im Betrieb aber auch in unbelasteter Form feststehenden Sitzabschnitt 1010 und mit dem integral mit dem Sitzabschnitt 1010 verbundenen und dem Sitzabschnitt 1010 gegenüberliegenden Obstruktionsabschnitt 1050, wobei der jeweilige Obstruktionsabschnitt 1050 zumindest im Betrieb auf den Sitzabschnitt 1010 zu und von dem Sitzabschnitt 1010 weg entlang einer Stellachse S bewegbar ist, um den Fluss des Prozessfluids durch den Armaturabschnitt 1000 zu verändern; und eine Mehrzahl von Verbindungsabschnitten 1800, wobei die Mehrzahl von Armaturabschnitten 1000 und die Mehrzahl von Verbindungsabschnitten 1800 wenigstens zu einem Teil paarweise zu dem Innenkörper 100 miteinander verbunden sind. Die Armaturabschnitte 1000a+b sind analog zu den Armaturabschnitten 1000 aus den 1a-c aufgebaut. Die Verbindungsabschnitte 1800a+b sind jeweils als Abschnitt eines Teslaventils aufgebaut.
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6 zeigt einen Innenkörper 100 mit einer Mehrzahl von membranventil-artig aufgebauten Armaturabschnitten 1000a-e. Am Beispiel des Armaturabschnitts 1000c wird der Aufbau nachfolgend näher erläutert. Der Obstruktionsabschnitt 1050c ist gemeinsam mit dem zugeordneten Sitzabschnitt 1010c additiv gefertigt. Ein Fluidanschluss 1900c ist mittels eines Spritzgussverfahrens gefertigt. An einer Verbindungsnaht 1080c ist der Armaturabschnitt 1000c und der Fluidanschluss 1900c gefügt, beispielsweise mittels Laserschweißen.
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7a und 7b zeigen einen Innenkörper 100 mit unterschiedlich geformten Armaturabschnitten 1000x gemäß der 1a, 1000y gemäß 2a und einem weiteren Armaturabschnitt 1000z, dessen Innenraum im Querschnitt mehrere voneinander getrennte Kammern aufweist. Der Armaturabschnitt 1000y stößt lotrecht auf den Verbindungsabschnitt 1800y, wobei eine Einmündung in den Verbindungsabschnitt 1800x von dem Obstruktionsabschnitt 1050y und dem Sitzabschnitt 1010y begrenzt wird. Damit werden Toträume reduziert und der Innenkörper 100 kompaktiert.
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Die Kammern des Armaturabschnitts 1000z werden durch Trennwände 1080 und die Innenwand des Armaturabschnitts 1000z paarweise begrenzt. Der Armaturabschnitt 1000z wird entlang der Stellachse Sz komprimiert, wodurch der Armaturabschnitt 1000z verschlossen wird. Vorliegend kann der Armaturabschnitt 1000z von beiden Seiten entlang der Stellachse Sz komprimiert und geöffnet werden, also es sind zwei sich gegenüberliegende Antriebe vorhanden. Alternativ wird der Armaturabschnitt 100z nur von einer Seite mit einem einzigen Antrieb betrieben.
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8a zeigt den Innenkörper 100 mit einem gemeinsamen Kanalabschnitt 180, welcher- wie auch die Kompressoren 1070 aus dem sekundären Material mit größerem Elastizitätsmodul gefertigt ist als das primäre Material eines jeweiligen Aufsatzabschnitts 190. Ein Aufsatzabschnitt 190 umfasst zu einem Teil die Merkmale analog zum Armaturabschnitt 1000 aus 1a. Im Unterschied zur 1a umfasst der jeweilige Armaturabschnitt 1000 einen starren Sitzabschnitt 1010, beispielsweise aus dem sekundären Material, und den elastischen Obstruktionsabschnitt 1050, beispielsweise aus dem primären Material. Zwar ist der jeweilige innere Kompressor 1070 starr ausgebildet, jedoch fluidseitig von einem elastischen Abschnitt umgeben. Der den inneren starren Kompressor 1070 umgebende elastische Abschnitt trifft auf einen starr ausgebildeten Ventilsitz im Sinne der Sitzfläche 1012. Damit wird eine Hart-Weich-Dichtung realisiert.
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Des Weiteren ragt im Beispiel der 8b ein Abschnitt 192 des Aufsatzabschnitts 190 in das Material des Kanalabschnitts 180 hinein und legt den Aufsatzabschnitt 190 nicht nur materialschlüssig, sondern auch formschlüssig zu dem Kanalabschnitt 180 fest.
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Im Unterschied zu 8a ist der Innenkörper 100 aus 9a mit seiner Innenwandung aus dem primären Material mit geringerem Elastizitätsmodul gefertigt. Das sekundäre, härtere Material wird für die Stützstrukturen 1016 und die Kompressoren 1070 verwendet. In diesem Beispiel sind der jeweilige innere Kompressor 1070 starr und die äußeren Stützabschnitte 1016 jeweils starr ausgebildet. Nach innen schließen sich an den Kompressor 1070 und die Stützabschnitte 1016 elastische Abschnitte des Innenkörpers 100 an. Damit wird eine innere Weich-Weich-Dichtung bereitgestellt. 9b zeigt den Innenkörper 100 mit einer Mehrzahl von Armaturabschnitten 1000 analog zu dem der 1a. Eine Mehrzahl von Verbindungsabschnitten 1074 ist starr mit einem jeweiligen nicht sichtbaren Kompressor starr verbunden, insbesondere mit einem Außengewinde in ein Innengewinde des Kompressors eingedreht. Die Verbindungsabschnitte 1074 umfassen einen jeweiligen trockenseitigen distalen Koppelabschnitt 1054 und ein Stützabschnitt 1066.
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10a und 10b zeigen die Prozessfluid-Anschlüsse 1900a-b des Innenkörpers 100, wobei sich zwischen den gezeigten Anschlüssen 1900 ein oder mehrere Armaturabschnitte 1000 und dazwischenliegende Verbindungsabschnitte befinden können. Der Verbindungsabschnitt 1910 ist aus dem sekundären Material zur Anbindung einer weiteren Fluidleitung gefertigt, wobei der Verbindungsabschnitt 1910 zumindest formschlüssig insbesondere zusätzlich materialschlüssig zu einem den Innenraum 104 begrenzenden inneren Abschnitt 1920 des Prozessfluid-Anschlusses 1900 festgelegt ist, wobei der den Innenraum 104 begrenzende Abschnitt 1920 aus dem primären Material gefertigt ist.
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Der Abschnitt 1920 umfasst in Umfangsrichtung und nach außen gewandt und parallel zum Fluidpfad P verlaufende freistehende Stege 1922, welche zwischen zwei einander zugewandten Flächen 1924 und 1926 angeordnet sind. Die Flächen 1924 und 1926 verlaufen lotrecht zum gedachten Fluidpfad P. Die Stege 1922 sind in Umfangsrichtung paarweise voneinander beabstandet. Eine in Umfangsrichtung umlaufende Fläche 1928 ist nach innen versetzt und beabstandet zu den Stegen 1922 angeordnet.
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Distal weist der Abschnitt 1920 eine Dichtkontur 1930 mit einer kreisringförmigen Nut zur Kopplung mit einer Fluidleitung und Abdichtung der Fluidleitung nach außen auf. Die Dichtkontur 1930 umgibt eine Öffnung 1932, welche in den Innenraum 104 des Innenkörpers 100 führt.
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Die Stege 1922 und die Flächen 1924, 1926 und 1928 begrenzen einen Raum, welcher durch das sekundäre Material des Verbindungsabschnitts 1910 ausgefüllt ist. Damit ist der Verbindungsabschnitt 1910 in alle Raumrichtungen zu dem Abschnitt 1920 und damit zu dem Innenkörper 100 festgelegt. So zeigt die 10b, dass der Steg 1922a und eine den Innenraum 104 begrenzende Innenwandung 1932a des Abschnitts 1920 einen Unterabschnitt 1912a des Verbindungsabschnitts 1910 ausziehsicher zum Innenkörper 104 festlegen. Distale und proximale Konturierungen 1940 und 1950 zwischen Verbindungsabschnitt 1910 und innerem Abschnitt 1920 verbessern die Stabilität der Verbindung zwischen Verbindungsabschnitt 1910 und innerem Abschnitt 1920. Vorteilhaft hat nur ein einziges Kunststoffmaterial Kontakt zum Prozessmedium, wodurch ein hermetisch abgeriegelter Innenraum geschaffen wird. Ebenso wird durch die Einteiligkeit des Innenkörpers 100 Leckagen vorgebeugt.
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11a zeigt ein Beispiel für die Armaturanordnung 2, welche umfasst: einen Innenkörper 100 mehreren ersten Koppelabschnitten 1054, welche jeweils kraftführend mit dem zugeordneten Obstruktionsabschnitt 1050 des jeweiligen Armaturabschnitts 1000 verbunden sind; einen zur Aufnahme des Innenkörpers 100 ausgebildeten Außenkörper 200 mehreren starr an dem Außenkörper 200 befestigten Antrieben 900, wobei wenigstens ein zweiter Koppelabschnitt 954 an der jeweiligen Antriebsstange 902 des zugeordneten Antriebs 900 angeordnet ist, wobei ein innerhalb des Außenkörpers 200 beweglich angeordnetes Verriegelungselement 990 in einer Montageposition die Bewegung der paarweise zugeordneten ersten und zweiten Koppelabschnitte 954, 1054 freigibt, und wobei das Verriegelungselement 990 in einer von der Montageposition unterschiedlichen Betriebsposition die paarweise zugeordneten ersten und zweiten Koppelabschnitte 954, 1054 kraftführend miteinander verbindet. In 11a befindet sich das Verriegelungselement 990 in der Montageposition.
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Der Außenkörper 200 stellt einen Aufnahmeraum 992 bereit, in welchem das Verriegelungselement 990 lotrecht zur Stellachse S verschiebbar in dem Außenkörper 200 festgelegt ist. Der Aufnahmeraum 992 durchläuft die jeweilige Stellöffnung 2002 des Außenkörpers 200. In anderen Worten wird der Aufnahmeraum 992 von mehreren Unterräumen gebildet, welche benachbarte Stellöffnungen 2002 miteinander verbinden.
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Es ist abgebildet, dass wenigstens eine Verriegelungskontur 994 des Verriegelungselements 990 in der Betriebsposition des Verriegelungselements 990 den jeweiligen ersten Koppelabschnitt 954 zumindest abschnittsweise in den zugeordneten und abschnittsweise als kreisringförmige Nut ausgebildeten zweiten Koppelabschnitt 1054 drückt. Die kreisringförmige Nut des zweiten Koppelabschnitt 1054 verläuft lotrecht zur Stellachse S.
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Beispielsweise ist gezeigt, dass wenigstens eine Freigabekontur 996 des Verriegelungselements 990 in der Montageposition des Verriegelungselements 990 eine Außenkontur des ersten Koppelabschnitts 954 freigibt, sodass sich der erste Koppelabschnitt 954 aus dem zweiten Koppelabschnitt 1054 heraus bewegt. Die Freigabekontur 996 und die Verriegelungskontur 994 begrenzen eine zugeordnete gemeinsame Durchgangsöffnung.
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Der erste Koppelabschnitt 954 ist als Schnellverriegelung ausgebildet, ist beispielsweise aus einem starren Material gefertigt und greift durch die Kraftbeaufschlagung mittels der Verriegelungskontur 994 in die Außennut im Sinne des zweiten Koppelabschnitts 1054 ein. Alternativ kann die Kopplung zwischen Antrieb und Kompressor auch über eine Verbindung gemäß den 1a-c realisiert werden.
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Gezeigt ist, dass das Verriegelungselements 990 eine äußere bzw. von außen zugängliche Verriegelungsfläche 991 aufweist, mittels derer das Verriegelungselement 990 in seine Betriebsposition verschiebbar ist. Das Verriegelungselement 990 umfasst eine äußere bzw. von außen zugängliche Entriegelungsfläche 993, mittels derer das Verriegelungselement 990 in seine Montageposition verschiebbar ist. Die Entriegelungsfläche 993 und die Verriegelungsfläche 991 weisen voneinander weg.
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Der starr mit dem trockenseitigen Koppelabschnitt 1054 verbundene Stützabschnitt 1066 für die Stützung des Walkabschnitts 1056 vorgesehen ist, welcher in wenigstens einer Position des Obstruktionsabschnitts 1050 entlang der Stellachse S durch den Stützabschnitt 1066 abgestützt wird. Der Stützabschnitt 1066 ist insbesondere konvex und rotationssymmetrisch zur Stellachse S ausgebildet und folgt abschnittsweise einer Kontur des Walkabschnitts 1056. Insbesondere in einer geöffneten Position des Obstruktionsabschnitts 1050 liegt der Walkabschnitt 1056 zumindest abschnittsweise mit seiner trockenseitigen Oberfläche an dem Stützabschnitt 1066 an.
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Das Verriegelungselement 990 ist additiv gemeinsam mit dem Außenkörper 200 gefertigt.
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In 11d ist abgebildet, dass an der ersten Halbschale 202 des Außenkörpers 200 die Mehrzahl von Antrieben 900 starr angeordnet sind, wobei die zweite Halbschale 204 des Außenkörpers 200, welche insbesondere keine Antriebe umfasst, also antriebsfrei ist, gemeinsam mit der ersten Halbschale 202 eine Innenkontur zur formschlüssigen Aufnahme des Innenkörpers 100 begrenzen.
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Es ist gezeigt, dass die zweite Halbschale 204 über einen Scharnierabschnitt 210 verliersicher an der ersten Halbschale 202 befestigt ist. Der Scharnierabschnitt 210 umfasst beispielsweise von der ersten Halbschale 202 abragende Abschnitte mit jeweiligen Langlöchern, in welche Stifte der zweiten Halbschale 204 eingreifen. Eine Mehrzahl von Durchgangsöffnungen 212 in der zweiten Halbschale 204 ermöglichen das Durchführen einer jeweiligen Schraube, welche in einem zugeordneten Innengewinde 214 der ersten Halbschale 202 oder eine Mutter eindrehbar ist. Alternativ kann auch ein nicht gezeigter Schnellverschluss zur Verbindung der beiden Halbschalen 202 und 204 auf der gegenüberliegenden Seite des Scharniers verwendet werden. 3. Der Innenkörper 100 ist also über die Schnellverriegelung im Außenkörper 200 gesichert. Die beiden Halbschalen 202, 204 werden über den Schnellverschluss, bspw. durch eine Mehrzahl von Schnappverbindungen, ineinander gesichert.
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11b und 11c geben einen Blick auf die Stellöffnung 2002a frei, wobei das Verriegelungselement 990 sich in 11b in der Montageposition und in 11c in der Betriebsposition befindet. Ausgehend von der Montageposition verringert das Verriegelungselement 900 bei der Verschiebung in dessen Betriebsposition den zur Stellachse S rotationssymmetrisch ausgebildeten Raum um den jeweiligen Koppelabschnitt 1054, um so in den Koppelabschnitt 994 von außen eine Koppelkraft einzuleiten.
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11d zeigt den geöffneten Außenkörper 200 mit den Halbschalen 202 und 204 aus 11a. Der Innenkörper 100 ist noch in der Halbschale 202 angeordnet. Zum Austausch des ersten Innenkörpers 100 gegen einen zweiten Innenkörper 100 innerhalb der der Armaturanordnung 2 werden folgende Schritte durchgeführt: Die Fluidanschlüsse des im Außenkörper 200 angeordneten Innenkörpers 100 werden von entsprechenden Rohr- bzw. Schlauchabschnitten abgetrennt. Nach einem Öffnen des mehrteiligen Außenkörpers 200 wird das Verriegelungselements 990 in die Montageposition zum gleichzeitigen Entriegeln der paarweise zugeordneten ersten und zweiten Koppelabschnitte 925, 1052 bewegt. Nach einem Entnehmen des ersten Innenkörpers 100 aus dem Außenkörper 200 wird der zweite Innenkörper 100 in dem geöffneten Außenkörper 200 angeordnet. Durch ein Bewegen des Verriegelungselements 990 in die Betriebsposition findet eine Verriegelung der paarweise zugeordneten ersten und zweiten Koppelabschnitte 925, 1052 statt, womit der zweite Innenkörper 100 gegen Herausfallen gesichert ist. Anschließend kann der Außenkörper 200 wieder verschlossen werden und der zweite Innenkörper 100 ist formschlüssig in dem Außenkörper 200 gehalten. Die Fluidanschlüsse des zweiten Innenkörpers 100 werden mit den entsprechenden Rohr- bzw. Schlauchabschnitten verbunden.
