-
Die Erfindung betrifft ein Membranventil mit einem einen Medium-
Durchflusskanal aufweisenden Gehäuseunterteil, mindestens einem weiteren
Gehäuseteil, wobei die Gehäuseteile mittels Schraubverbindungen zu einem
Gesamtgehäuse zusammengehalten werden.
-
Bei Membranventilen werden die Gehäuseteile, die aus Kunststoff oder Metall
hergestellt sind und eine zwischen den Gehäuseteilen liegende Membran,
beispielsweise aus einem Kunststoff, vorzugsweise aus einem Elastomer,
aufweisen, mittels Schraubverbindungen zusammengehalten.
-
In Rohrleitungssystemen für High-Purity-Anwendungen, wie sie beispielsweise
in der chemischen, pharmazeutischen oder Halbleiterindustrie vorkommen,
bewegt sich die übliche Temperatur des durch die Rohrleitungen fliessenden
Mediums im Zimmertemperaturbereich.
-
Zur Reinigung der Rohre, der Rohrverbindungen oder der Ventile wird das
gesamte Rohrleitungssystem periodisch mit Heissdampf bei hohen
Temperaturen über 100°C sterilisiert. Alle Teile, die mit dem Medium in
Berührung stehen, werden dabei auf diese hohen Temperaturen erhitzt. Durch
die sehr unterschiedlichen Wärmeausdehnungs-Koeffizienten von den
insbesondere in dem Membranventil enthaltenen Metall- und Kunststoffteilen
muss wegen der Wärmeausdehnungen die Dichtigkeit gewährleistet sein. Diese
Wärmeausdehnungen werden von der Membran aufgenommen, wobei die
Membran durch die Erwärmung zusammengedrückt wird. Nach der Sterilisation
läuft der Betrieb des Rohrleitungssystems wieder auf Zimmertemperatur.
-
Materialbedingt behält die Membran eine bleibende Deformation zurück, d. h.
die an ihren Befestigungspunkten zusammengedrückte Membran dehnt sich
nach dem Abkühlen nicht mehr auf die ursprüngliche Dicke aus. Dies führt
dazu, dass das vorher bis 10 bar dichte Ventil schon bei sehr viel niedrigerem
Mediumsdruck nach aussen undicht werden kann, was ein Nachziehen der
Schraubverbindungen erforderlich macht. Durch die immer stärkere
Deformation der Membran wird das Elastomergefüge geschädigt und dadurch
die Lebensdauer entsprechend verkürzt.
-
Um die Dichtigkeit bei grossen Temperaturveränderungen des Mediums wie
beispielsweise bei den oben erwähnten Sterilisationszyklen zu gewährleisten
und eine längere Lebensdauer der Membran zu erreichen wurde in der
DE 42 12 477 A1 ein Membranventil beschrieben. Dort werden die
Gehäuseteile mittels an sich bekannten Schrauben mit Muttern verbunden,
wobei auf dem Schraubenschaft eine vorgespannte Druckfeder vorgesehen ist.
-
Der mit dieser Lösung verbundene Nachteil liegt insbesondere darin, dass die
Verwendung einer separaten Druckfeder einen gewissen Platzbedarf notwendig
macht. Beim Einbau solcher Membranventile in ein Rohrsystem ist oftmals nur
wenig Raum zum Einbau verfügbar. Speziell bei Armaturen, die von Hand
betätigt werden, ist die Verfügungsstellung des Platzbedarfs mit hohen Kosten
verbunden.
-
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt somit darin, ein Membranventil in
kompakter Bauweise mit möglichst wenig Platzbedarf vorzuschlagen.
-
Erfindungsgemäss wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass für die
Schraubverbindungen Federschrauben mit mindestens einem Federbereich
und mindestens einem Gewindebereich vorgesehen sind.
-
Durch die Verwendung der einstückigen Schrauben-Feder-Kombination wird
einerseits Raum für den Einbau gespart andrerseits entfallen beispielsweise
separate Teile, wie Federn, Scheiben etc., was Kosten erspart.
-
Vorzugsweise sind die Gehäuseteile aus Kunststoff.
-
Gemäss einer besonders bevorzugten Ausführungsform bestehen
Federschrauben aus Chrom-Silizium-Stahl.
-
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform besteht darin, dass die Kraft, mit der
die Gehäuseteile zu einem Gesamtgehäuse zusammengehalten werden,
mittels der Federschraube derart einstellbar ist, dass die Ausdehnungen der
Gehäuseteile infolge der Temperaturveränderungen des den Durchflusskanal
durchfliessenden Mediums in bezug auf die Dichtigkeit des Membranventils
ausgeglichen werden
-
Vorteilhaft ist zwischen dem oberen Gehäuseteil und dem unteren Gehäuseteil
ein mittleres Gehäuseteil angeordnet, in dem mindestens ein
Einschraubbereich für den Gewindebereich mindestens einer Federschraube
vorgesehen ist
-
Eine andere bevorzugte Ausgestaltung besteht darin, dass die Gehäuseteile
mittels mindestens einer Federschraube und einer Mutter zusammengehalten
werden.
-
Die Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt. Es zeigen
-
Fig. 1 eine Schnittzeichnung der Federschraube
-
Fig. 2 eine Schnittzeichnung eines erfindungsgemässen Membranventils
-
Fig. 3 eine Schnittzeichnung einer weitern Ausführungsform eines
erfindungsgemässen Membranventils.
-
In der Schnittansicht der Federschraube 1 in der Fig. 1 ist der Schraubenkopf
2 mit dem Schraubenschaft 3 dargestellt. Der Schraubenschaft 3 besteht aus
einem federnden Bereich 4 und einem mit einem Gewinde versehenen
Gewindebereich 5. In diesem Ausführungsbeispiel weist der federnde Bereich 4
zwei spiralförmige, kernfreie Teilbereiche 6 und 7 auf. Die Teilbereiche 6 und 7
sind als Federn ausgebildet. Die ganze Federschraube 1 besteht aus einem
Teil und ist auch aus einem Rohling hergestellt.
-
Eine mögliche Ausführungsform des Membranventils 10 zeigt die Fig. 2. Das
Membranventil 10 weist ein oberes, ein mittleres und ein unteres Gehäuseteil
11, 12, 13 auf, welches das Gesamtgehäuse 14 bildet. Die Gehäuseteile 11, 12,
13 bestehen aus Kunststoff, beispielsweise aus Polypropylen,
Polyvinylidenfluorid aus einem ähnlichen Kunststoff. Im oberen Gehäuseteil 11
ist die Betätigkeitseinrichtung 20 untergebracht. Im Gehäuseunterteil 13
befindet sich der Durchflusskanal 16 für das Medium. Zwischen dem oberen
Gehäuseoberteil 11 und dem unteren Gehäuseteil 13 ist ein mittleres
Gehäuseteil 12 angeordnet. Das mittlere Gehäuseteil 12 ist mit dem oberen
Gehäuseteil 11 über ein Gewinde 21 verschraubt, wobei zwischen dem oberen
Gehäuseteil 11 und dem mittleren Gehäuseteil 12 ein Dichtungsring 22
vorgesehen ist. Das mittlere Gehäuseteil 12 ist mit dem unteren Gehäuseteil 13
mittels der Schraubverbindungen 15 verbunden, wobei zwischen dem mittleren
Gehäuseteil 12 und dem unteren Gehäuseteil 13 eine Membran 19 angeordnet
ist. Die Membran 19 besteht vorteilhafterweise aus einem Elastomer oder aus
einer Kombination von Fluorkunststoffen mit einem Elastomer.
-
Als Schraubverbindung 15 dienen erfindungsgemäss die Federschrauben 1
(gem. Fig. 1), welche aus einem Stück besteht und einerseits als
Verbindungs- und andererseits als Federmittel dient. Die In den mittleren
Gehäuseteil 12 sind Einschraubbereiche 17 vorgesehen, in die die
Gewindebereiche 5 der Federschrauben 1 eingreifen.
-
Eine andere Ausführungsform des Membranventils zeigt die Fig. 3. Dieses
Membranventil besteht aus einem oberen Gehäuseteil 11 und einem unteren
Gehäuseteil 12, wobei zwischen den beiden Gehäuseteilen 11, 12 eine
Membran 19 vorgesehen ist. Die Schraubverbindungen 15 unterscheiden sich
von den Schraubverbindungen 15 in Figur dadurch, dass die Verbindung
jeweils eine Federschraube 1 mit einer Mutter 18 aufweist, wobei im oberen
Gehäuseteil 11 Absätze 23 mit Öffnungen 24 für die Federschrauben 1
angebracht sind.
Bezugszeichenliste
1 Federschraube
2 Schraubenkopf
3 Schraubenschaft
4 Federbereich
5 Gewindebereich
6 Teilbereich
7 Teilbereich
10 Membranventil
11 Gehäuseteil
12 Gehäuseteil
13 Gehäuseteil
14 Gesamtgehäuse
15 Schraubverbindung
16 Durchflusskanal
17 Einschraubbereich
18 Mutter
19 Membran
20 Betätigungseinrichtung
21 Gewinde
22 Dichtungsring
23 Absätze
24 Öffnung