DE202016001148U1

DE202016001148U1 - Ventilsegment und Ventilanordnung

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Publication number: DE202016001148U1
Application number: DE202016001148.1U
Authority: DE
Original assignee: Schwarzer Precision GmbH and Co KG
Current assignee: Schwarzer Precision De GmbH
Priority date: 2016-01-31
Filing date: 2016-02-23
Publication date: 2017-05-04
Anticipated expiration: 2026-02-24

Abstract

Plattenförmiges Ventilsegment (1) für ein Ventil, beispielsweise für Membranpumpen, mit einem zentralen Schließkörper (2) zur Beaufschlagung eines Ventilsitzes (3, 30), mit einem Segmentrand (4) zur Randeinspannung des Ventilsegmentes (1) zwischen zwei Gehäuseteilen, insbesondere zwischen zwei Kopfplatten (5, 6) eines Pumpenkopfes der Membranpumpe, und mit mehreren jeweils mit dem Schließkörper (2) und dem Segmentrand (4) verbundenen Segmentstegen (7–10), dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei nebeneinanderliegend angeordnete Segmentstege (7–10) ausgehend von dem Schließkörper (2) zumindest abschnittsweise gegenläufig gebogen und/oder gegenläufig abgewinkelt sind.

Description

Die Erfindung betrifft ein plattenförmiges Ventilsegment für ein Ventil, beispielsweise für Membranpumpen, mit einem zentralen Schließkörper zur Beaufschlagung eines Ventilsitzes, mit einem Segmentrand zur Randeinspannung des Ventilsegmentes zwischen zwei Gehäuseteilen, insbesondere zwischen zwei Kopfplatten eines Pumpenkopfes der Membranpumpe, und mit mehreren, jeweils mit dem Schließkörper und dem Segmentrand verbundenen Segmentstegen.
Darüber hinaus betrifft die vorliegende Erfindung eine Ventilanordnung in einem Pumpenkopf einer Pumpe, insbesondere einer Membranpumpe, mit wenigstens einem Ventilsegment und mit mehreren Kopfplatten des Pumpenkopfes, wobei wenigstens eine Kopfplatte eine Einformung zur Aufnahme und kraft- und/oder formschlüssigen Halterung eines Ventilsegmentes aufweist. Vorzugsweise weist die Kopfplatte zwei Einformungen zur Aufnahme von zwei nebeneinander angeordneten Ventilsegmenten auf. Weiter vorzugsweise sind in zwei benachbarten Kopfplatten auf einander zuweisenden Plattenseiten jeweils Einformungen zur Aufnahme plattenförmiger Ventilsegmente vorgesehen.
Aus dem Stand der Technik sind Ventile beispielsweise als Teil eines Pumpenkopfes einer Membranpumpe bekannt, wobei der Pumpenkopf mehrere Kopfplatten aufweist und wobei in zwei benachbarten Kopfplatten auf einander zuweisenden Plattenseiten Einformungen zur Aufnahme plattenförmiger Ventilsegmente vorgesehen sind. Jeweils paarweise gegenüberstehende Teile in den beiden Kopfplatten bilden zusammen mit dem Ventilsegment ein komplettes Ventil. Das Ventilsegment besteht hierbei im Wesentlichen aus einem zentralen Schließkörper, an den sich am Schließkörper angreifende Segmentstege anschließen, die an ihren äußeren Enden mit einem Segmentrand verbunden sind. Über den Segmentrand ist das Ventilsegment zwischen zwei Gehäuseteilen eingespannt.
Der Schließkörper kann über geradlinig verlaufende Segmentstege mit dem Segmentrand verbunden sein. Bei der im Pumpenbetrieb auftretenden Hubbewegung des Schließkörpers von einer Ruhelage in einer Hublage werden die Segmentstege angehoben bzw. in Hubrichtung abgebogen und stark gedehnt. Von Nachteil bei diesen Ventilsegmenten ist eine hohe Öffnungskraft, die bei einer Hubbewegung des Schließkörpers zur Dehnung der Segmentstege aufgebracht werden muss und die zu einer Abnahme der Pumpenleistung führt.
Aus der DE 199 17 009 A1 ist ein rotationssymmetrisch gestaltetes Ventilsegment bekannt, bei dem der Schließkörper über nicht-geradlinige Segmentstege mit einem Segmentrand verbunden ist. Aus der EP 2 107 246 B1 ist ein anderes Ventilsegment bekannt, das spiralförmig um den Schließkörper angeordnete nicht-geradlinige Segmentstege als Federarme aufweist. Bei den aus dem Stand der Technik bekannten Ventilsegmenten mit nicht-geradlinigen Segmentstegen sind die Segmentstege jeweils ausgehend vom Schließkörper gleichlaufend gebogen bzw. weisen in Abhängigkeit von der Erstreckung der Segmentstege in Längsrichtung eine gleiche Krümmungsrichtung auf. Bei diesen Ventilsegmenten kommt es bei einer Hubbewegung des Schließkörpers zu einer starken Verdrehung der Segmentstege im Bereich der Anbindung der Stege an den Segmentrand. Dies kann zu einer erhöhten Materialermüdung bis hin zum Funktionsverlust des Ventils führen. Im Übrigen werden die Segmentstege bei der Hubbewegung ungleichmäßig verdreht, so dass eine exakte und stabile Führung des Schließkörpers nur eingeschränkt möglich ist.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Ventilsegment und eine Ventilanordnung mit einem Ventilsegment jeweils der eingangs genannten Art mit verbesserten Eigenschaften zur Verfügung zu stellen, wobei das Ventilsegment insbesondere eine exakte und stabile Führung des Schließkörpers gewährleisten und die Öffnungskraft für eine Hubbewegung des Schließkörpers möglichst gering sein soll.
Die vorgenannte Aufgabe wird durch ein Ventilsegment mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Durch die erfindungsgemäß vorgesehenen ausgehend vom Schließkörper gegenläufig gebogenen und/oder abgewinkelten Segmentstege und eine geeignete Anbindung der Stege an dem Segmentrand wird erreicht, dass es bei einer Hubbewegung bzw. Auslenkung des Schließkörpers überwiegend zu einer Torsion der Segmentstege und lediglich in geringerem Maße zu einer Dehnung der Segmentstege kommt. Vorzugsweise kommt es bei der Auslenkung des Schließkörpers zu einer gleichmäßigen und zumindest abschnittsweise entgegengesetzt gerichteten Drehbewegung (Torsion) der Segmentstege. Die Öffnungskraft für die Auslenkung des Schließkörpers ist daher vergleichsweise gering, was zu einer höheren Pumpenleistung führt. Zudem lässt sich in dem zur Verfügung stehenden Bauraum zwischen dem Schließkörper und dem Segmentrand bei gebogenen oder abgewinkelten Segmentstegen eine möglichst große Steglänge realisieren, was ebenfalls zu einer Verringerung der für eine Hubbewegung erforderlichen Dehnung der Segmentstege und damit der Öffnungskraft führt. Schließlich lässt sich die Baugröße des Pumpenkopfes verkleinern, wenn gegenläufig gebogene und/oder abgewinkelte Segmentstege vorgesehen sind.
Darüber hinaus ist mit gegenläufig gebogenen oder abgewinkelten Segmentstegen eine sehr exakte und stabile Führung des Segmentkörpers möglich. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn die Auslenkung des Schließkörpers mit einer gleichmäßigen und zumindest abschnittsweise entgegengesetzt gerichteten Drehbewegung (Torsion) der Segmentstege verbunden ist. Auch kann eine im Wesentlichen torsionsfreie Auslenkung des Schließkörpers erreicht werden, was eine exakte und stabile Führung des Schließkörpers unterstützt.
Unter einer ”gegenläufigen Abbiegung und/oder gegenläufigen Abwinklung” im Sinne der Erfindung ist zu verstehen, dass wenigstens zwei ausgehend vom Schließkörper in Umfangsrichtung benachbarte bzw. nebeneinanderliegende Segmentstege zumindest abschnittsweise, vorzugsweise über die gesamte Steglänge, eine unterschiedliche Krümmungsrichtung in Längsrichtung aufweisen, also ein Segmentsteg zumindest abschnittsweise nach links gekrümmt ist, während ein zweiter Segmentsteg an der entsprechenden Stelle nach rechts gekrümmt ist. Die erfindungsgemäß vorgesehene unterschiedliche Krümmungsrichtung von zwei Segmentstegen bezieht sich hierbei ausgehend von dem Schließkörper auf Stellen mit gleicher Steglänge bzw. auf eine gleiche Erstreckung der betrachteten Segmentstege in Längsrichtung der Segmentstege. Darüber hinaus können auch Stegabschnitte vorgesehen sein, in denen benachbarte Segmentstege eine gleiche Krümmungsrichtung aufweisen oder übereinstimmend geradlinig ausgebildet sind. Vorzugsweise ist jedoch vorgesehen, dass zwei benachbarte Segmentstege eine über die gesamte Steglänge zwischen den Anbindungsstellen gegenläufig gebogene und/oder gegenläufig abgewinkelte Stegkonturlinie aufweisen. Die Stegkonturlinie entspricht dem Verlauf der Mittelachse des Segmentsteges in Längsrichtung des Segmentstegs.
Die Krümmung der Stegkonturlinie kann sich grundsätzlich über die Steglänge ausgehend von der Anbindungsstelle am Schließkörper in Längsrichtung des Segmentstegs ändern und die Stegkonturlinie kann auch wenigstens einen Wendepunkt aufweisen, an dem sich die Krümmungsrichtung ändert. Die Erfindung lässt es beispielsweise zu, dass der Segmentsteg wenigstens einen geradlinigen Abschnitt aufweist, an den sich dann ein oder mehrere gebogene oder abgewinkelte Abschnitte anschließen. Es ist jedoch zweckmäßig, wenn der Segmentsteg über die gesamte Steglänge in eine Richtung gebogen ist, also entweder im Wesentlichen über seine gesamte Steglänge nach links gekrümmt oder nach rechts gekrümmt ist.
Es ist weiter zweckmäßig, eine paarweise Anordnung der Segmentstege vorzusehen, wobei zwei Segmentstege ein Stegpaar bilden und wobei der Schließkörper über wenigstens zwei Stegpaare mit dem Segmentrand verbunden ist. Die Stegpaare sind dann auf gegenüberliegenden Seiten des Schließkörpers vorgesehen. Damit werden eine exakte Führung des Schließkörpers und eine geringe Öffnungskraft für die Hubbewegung gewährleistet. Grundsätzlich können jedoch auch mehr als zwei Stegpaare vorgesehen sein, die vorzugsweise gleichbeabstandet über den Umfang des Schließkörpers verteilt an dem Schließkörper angeformt sind.
Zudem können auch wenigstens zwei weitere Segmentstege vorgesehen sein, die gleichläufig gebogen und/oder abgewinkelt sind.
Mit Bezug auf eine Draufsicht auf die Segmentstege können die Segmentstege insbesondere ringsegmentförmig ausgebildet sein bzw. im Wesentlichen kreisbogenförmige Stegkonturlinien aufweisen. Die Segmentstege eines Stegpaares werden dann bei der Hubbewegung des Schließkörpers gegeneinander gerade gezogen und in entgegengesetzten Richtungen tordiert. Hierdurch wird eine sehr exakte Führung des Schließkörpers bei der Hubbewegung sichergestellt. Bei einem vorgegebenen Freiraum zwischen dem Schließkörper und dem Segmentrand lässt sich so eine möglichst große Steglänge der Segmentstege verwirklichen, was zu einer verringerten Dehnung der Segmentstege und zu einer geringen Öffnungskraft für die Ventilauslenkung führt.
Bei ringsegmentförmig ausgebildeten Segmentstegen kann es bei der Auslenkung des Schließkörpers zu einer über den Querschnitt der Segmentstege ungleichmäßigen Dehnung der Segmentstege kommen, was zu einer Verringerung der für die Hubbewegung des Schließkörpers erforderlichen Öffnungskraft beiträgt. Für eine exakte und stabile Führung des Ventilkörpers ist es vorteilhaft, wenn benachbarte Segmentstege mit Bezug auf eine durch den Schließkörper verlaufende (radiale) Symmetrieachse nach innen gewölbt sind. Hierbei werden die Segmentstege eines Stegpaares auf den einander zugewandten Innenseiten stärker gedehnt als auf den voneinander abgewandten Außenseiten.
Es ist weiter von Vorteil, wenn die benachbarten Segmentstege eines Stegpaares achsensymmetrisch zu einer durch den Schließkörper verlaufenden Symmetrieachse angeordnet sind. Bei ringsegmentförmig ausgebildeten Segmentstegen kann der Abstand der Anbindungsstellen der Segmentstege eines Segmentpaares an den Segmentrand quer zu einer durch den Schließkörper verlaufenden Symmetrieachse kleiner sein als der Abstand der Anbindungsstellen der Segmentstege an den Schließkörper zur Symmetrieachse, jeweils bezogen auf die Mittellängsachse der Segmentstege. Die Anbindung der Segmentstege an den Segmentrand kann breiter ausgeführt sein als an den Schließkörper, so dass eine hohe Stabilität der Anbindung des Schließkörpers an den Segmentrand erreicht wird.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung, der auch unabhängig von den oben beschriebenen Aspekten verwirklicht sein kann, betrifft ein plattenförmiges Ventilsegment der eingangs beschriebenen Art, bei dem der Schließkörper Dichtflächen mit unterschiedlicher Dichtflächengeometrie auf zwei gegenüberliegenden Dichtseiten aufweist. Das Ventilsegment weist dann auf beiden Außenseiten Funktionsflächen auf, so dass das Ventilsegment beidseitig zur Abdichtung verwendbar ist. Eine Dichtseite ist vorzugsweise kugeldichtend und eine andere Dichtseite vorzugsweise flachdichtend ausgebildet. Auf der kugeldichtend ausgebildeten Dichtseite ist die Dichtfläche gewölbt, während die Dichtfläche der anderen Dichtseite eben ist. Ist das Ventilsegment mit der flachdichtenden Seite des Schließkörpers dem Ventilsitz zugewandt, resultiert hieraus ein größerer Öffnungsquerschnitt beim Öffnen des Ventils. Ist der Schließkörper mit seiner kugeldichtenden Seite dem Ventilsitz zugewandt, resultiert hieraus eine höhere Dichtigkeit durch axiale und radiale Andruckkräfte. Die beidseitige Verwendbarkeit des Ventilsegments lässt es auch zu, das Ventilsegment bei unterschiedlichen Pumpen zu verwenden.
Die erfindungsgemäße Ventilanordnung sieht zur Lösung der oben genannten Aufgabe vor, dass im Bereich einer Einformung einer Kopfplatte mehrere auf einer Längsachse gegenüberliegende erste Vorsprünge vorgesehen sind. Diese Vorsprünge sind auf unterschiedlichen Seiten eines in Einbaulage in die Einformung eingesetzten Schließkörpers des Ventilsegmentes angeordnet und für eine definierte Vorspannung des Ventilsegmentes vorgesehen. In der Einbaulage ist das Ventilsegment über die ersten Vorsprünge elastisch vorgespannt. Jeder erste Vorsprung ist dann zwischen zwei Segmentstegen eines Stegpaars angeordnet. Hierdurch lässt sich in einfacher Weise eine definierte Vorspannung des Ventils erreichen, wobei die Kraftaufnahmepunkte vorzugsweise auf einer gemeinsamen Längsachse liegen.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass im Bereich der Einformung mehrere gegenüberliegende und quer zu den ersten Vorsprüngen angeordnete zweite Vorsprünge als seitliche Arretierhilfen für den Schließkörper vorgesehen sind. Zwischen den Arretierhilfen ist der Schließkörper quer zur Längsachse sicher geführt.
Eine Einformung der Kopfplatte weist vorzugsweise einen ringförmigen Vorsprung als Ventilsitz für den Schließkörper auf. Eine weitere Einformung der Kopfplatte kann eine Vertiefung zur beweglichen Aufnahme des Schließkörpers bei der Hubbewegung aufweisen, wobei an der Einformung zwischen den ersten Vorsprüngen und den zweiten Vorsprüngen weitere Vorsprünge als mechanische Auflagepunkte und Hubanschläge zur Begrenzung des Hubweges vorgesehen sind. Bei einer alternativen Ausführungsform können Hubanschläge auch direkt an dem Schließkörper angeformt sein.
Insbesondere in Verbindung mit einer Verstärkung im Bereich des Ventilsegmentes über die ersten Vorsprünge und/oder die zweiten Vorsprünge lassen sich sehr weiche Werkstoffe für das Ventilsegment einsetzen und damit geringste Öffnungskräfte auch für hohe Druckanwendungen erreichen. Als Material für das Ventilsegment kann ein elastisches Material mit einer Shore-Härte nach DIN ISO 7619-1:2012 zwischen 5 bis 90 Shore-A, vorzugsweise zwischen 10 bis 70 Shore-A, ausgewählt werden.
Es versteht sich, dass die oben beschriebenen und nachfolgend anhand der Zeichnung beschriebenen und in den Figuren gezeigten Merkmale der Erfindung bedarfsweise miteinander kombiniert werden können. Einzelne Merkmale können isoliert von anderen beschriebenen oder gezeigten Merkmalen zur Weiterbildung der Erfindung herangezogen werden.
Nachfolgend wird die Erfindung in Verbindung mit der Zeichnung anhand einer bevorzugten Ausführungsform näher erläutert. Dabei zeigen
1 eine Draufsicht auf ein erfindungsgemäßes Ventilsegment für ein Ventil einer Membranpumpe,
2 eine Querschnittsansicht des Ventilsegments aus 1 entlang der Schnittlinie II-II,
3 eine Draufsicht auf eine Kopfplatte eines Pumpenkopfes einer erfindungsgemäßen Ventilanordnung,
4 eine Schnittansicht der Kopfplatte aus 3 entlang der Schnittlinie IV-IV,
5 eine Schnittansicht der Kopfplatte aus 3 entlang der Schnittlinie V-V,
6 eine Ansicht der Kopfplatte aus 3 von unten,
7 eine Schnittansicht der Kopfplatte aus 6 entlang der Schnittlinie VII-VII,
8 eine schematische Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Ventilanordnung entlang einer Schnittlinie durch Schließkörper von zwei Ventilsegmenten der Ventilanordnung,
9 eine schematische Schnittansicht der Ventilanordnung aus 8 entlang der Schnittlinie IX-IX mit einem flachdichtend angeordneten Ventilsegment und
10 eine schematische Schnittansicht der Ventilanordnung aus 8 entlang der Schnittlinie IX-IX mit einem kugeldichtend angeordneten Ventilsegment.
Die 1 und 2 zeigen ein plattenförmiges Ventilsegment 1 für eine in den 8 bis 9 gezeigte Ventilanordnung 27 einer Membranpumpe mit einem zentralen Schließkörper 2 zur Beaufschlagung eines beispielsweise in 4 gezeigten Ventilsitzes 3, mit einem Segmentrand 4 zur Randeinspannung des Ventilsegmentes 1 zwischen 2 Kopfplatten 5, 6 eines Pumpenkopfes der Membranpumpe und mit mehreren jeweils mit dem Schließkörper 2 und dem Segmentrand 4 verbundenen Segmentstegen 7 bis 10. Der Schließkörper 2 weist mit Bezug auf die Draufsicht gemäß 1 eine kreisförmige Grundfläche auf.
Die Verbindung des Schließkörpers 2 mit dem umlaufend unterbrechungslos ausgebildeten Segmentrand 4 erfolgt über eine paarweise Anordnung der Segmentstege 7 bis 10, wobei die beiden in 1 links dargestellten Segmentstege 7, 8 einerseits und die beiden in 1 rechts dargestellten Segmentstege 9, 10 andererseits jeweils ein Stegpaar 11, 12 bilden. Die Stegpaare 11, 12 sind diametral an dem Schließkörper 2 gegenüberliegend angeformt und gehen nach außen in den Segmentrand 4 über. Das Ventilsegment 1 ist einstückig ausgebildet und besteht aus einem weichen elastomeren Material.
Um eine exakte und stabile Führung des Schließkörpers 2 bei einer Hubbewegung des Schließkörpers 2 sicherzustellen, sind die benachbarten Segmentstege 7, 8 des einen Stegpaars 11 und die Segmentstege 9, 10 des anderen Stegpaars 12 jeweils ausgehend von dem Schließkörper 2 in Richtung auf den Segmentrand 4 gegenläufig zueinander gebogen. Nicht dargestellt ist, dass die Segmentstege 7 bis 10 auch einen dem gebogenen Krümmungsverlauf entsprechenden abgewinkelten Verlauf zeigen könnten, was in 1 schematisch durch die mit X gekennzeichneten Mittellinien gezeigt ist.
Bei der dargestellten Ausführungsform sind die Segmentstege 7 bis 10 ringsegmentförmig ausgebildet. Grundsätzlich können die Segmentstege 7 bis 10 auch eine andere Umrissgeometrie aufweisen. Die Ausgestaltung der Segmentstege 7 bis 10 lässt eine größtmögliche Länge der Segmentstege 7 bis 10 in dem zwischen dem Schließkörper 2 und dem Segmentrand 4 gebildeten Bauraum zu, was bei einer Hubbewegung des Schließkörpers 2 während des Pumpenbetriebs zu einer geringen Dehnung der Segmentstege 7 bis 10 führt. Bei einer Hubbewegung werden die Segmentstege 7 bis 10 im Wesentlichen auf Torsion beansprucht und hierbei gerade gezogen. Die unterschiedliche Krümmungsrichtung der Segmentstege 7 bis 10 führt dazu, dass die Segmentstege 7 bis 10 entgegengesetzt tordiert werden. Durch die gezeigte Ausgestaltung der Segmentstege 7 bis 10 wird eine geringe Öffnungskraft zum Anheben des Schließkörpers 2 erreicht, was eine hohe Pumpenleistung zur Folge hat.
Weiter ergibt sich aus 1, dass die Segmentstege 7 bis 10 mit Bezug auf eine durch den Schließkörper 2 verlaufende Symmetrie- oder Längsachse Y nach innen gewölbt sind. Der Abstand jedes Segmentstegs 7 bis 10 von der Symmetrieachse Y ist im mittleren Bereich zwischen dem Schließkörper 2 und dem Segmentrand 4 am größten und nimmt in Richtung auf den Schließkörper 2 und auf den Segmentrand 4 ab. Im Übrigen sind die Segmentstege 7, 8 des Stegpaars 11 und die Segmentstege 9, 10 des Stegpaars 12 achsensymmetrisch zu der Symmetrieachse Y angeordnet, wobei der Abstand a1 der Anbindungsstellen der Segmentstege 7 bis 10 an den Segmentrand 4 zur Symmetrieachse Y kleiner ist als der Abstand a2 der Anbildungsstellen der Segmentstege 7 bis 10 an den Schließkörper 2 zur Symmetrieachse Y, jeweils bezogen auf die Mittellängsachse der Stege. Im Ergebnis erstrecken sich die Segmentstege 7 bis 10 auf der Seite des Segmentrands 4 näher an die Symmetrieachse Y als auf der Seite des Schließkörpers 2, wobei die Anbindungsbreite b1 der Segmentstege 7 bis 10 an den Segmentrand 4 größer ist als die Anbindungsbreite b2 an den Schließkörper. Dies unterstützt eine stabile Führung der Segmentstege 7 bis 10 bei einer Hubbewegung des Schließkörpers 2.
Wie sich weiter insbesondere aus 2 ergibt, weist der Schließkörper 2 zwei gegenüberliegende Dichtseiten 13, 14 auf, wobei eine Dichtfläche 15 der in 2 obenliegend angeordneten Dichtseite 13 gewölbt und die Dichtfläche 16 der in 2 untenliegend angeordneten Dichtseite 14 eben ausgebildet ist. Damit lässt sich das Ventilsegment 1 bedarfsweise mit beiden Dichtseiten 13, 14 in eine Einbaulage bringen, was in den 8 bis 10 dargestellt ist.
Die Segmentstege 7 bis 10 weisen bei der gezeigten Ausführungsform einen rechteckigen Querschnitt auf.
Die Querschnittsbreite eines Segmentstegs 7 bis 10 kann weniger als 1,0 mm, vorzugsweise ca. 0,5 mm, betragen.
Die Dicke eines Segmentstegs 7 bis 10 kann weniger als 1,0 mm, vorzugsweise weniger als 0,5 mm, insbesondere ca. 0,25 bis 0,3 mm, betragen.
Die Länge eines Segmentstegs 7 bis 10 kann mehr als 1,0 mm, vorzugsweise ca. 2,0 mm, betragen.
Die Länge des Ventilsegments 1 kann beispielsweise weniger als 1,5 cm, vorzugsweise ca. 10 mm, betragen. Die Breite des Ventilsegments 1 kann ca. 5,0 mm oder mehr betragen.
Die 3 bis 7 zeigen die Kopfplatte 5 des Pumpenkopfes einer Membranpumpe, wobei die Kopfplatte 5 eine obere Einformung 17 und eine untere Einformung 18 jeweils zur Aufnahme und kraft- und formschlüssigen Halterung eines Ventilsegments 1 aufweist. Zusammen mit der Kopfplatte 6 und zwei Ventilsegmenten 1 bildet die Kopfplatte 5 ein Einlassventil sowie ein Auslassventil.
Im Bereich von jeder Einformung 17, 18 sind für eine definierte Vorspannung der Ventilsegmente 1 in der Einbaulage zwei auf einer gemeinsamen Längsachse Z gegenüberliegend und in der Einbaulage des jeweiligen Ventilsegmentes 1 auf unterschiedlichen Seiten des Schließkörpers 2 angeordnete erste Vorsprünge 19 vorgesehen. Hierbei greift jeder Vorsprung 19 in den Bereich zwischen zwei nebeneinanderliegenden Segmentstegen 7, 8 bzw. 9, 10, dem Schließkörper 2 und dem Segmentrand 4 ein, so dass die Ventilsegmente 1 über die ersten Vorsprünge 19 definiert vorgespannt sind. In der Einbaulage liegen die ersten Vorsprünge 19 dann jeweils von innen lediglich gegen den Segmentrand 4 und die beiden jeweiligen Segmentstege 7, 8 bzw. 9, 10 an.
Darüber hinaus sind im Bereich der Einformungen 17, 18 mehrere gegenüberliegend und quer zur Längsachse Z angeordnete zweite Vorsprünge 20 als seitliche Arretierhilfen für das Ventilsegment 1 vorgesehen. In der Einbaulage liegen die zweiten Vorsprünge 20 gegen den Segmentrand 4 an, sind jedoch vom Schließkörper 2 beabstandet, so dass dieser in der Hubbewegung nicht beeinflusst wird.
Schließlich sind im Bereich der unteren Einformung 18 (3) dritte Vorsprünge 21 vorgesehen, die als mechanische Auflagepunkte und Hubanschläge zur Begrenzung des Hubweges des Schließkörpers 2 dienen. Die dritten Vorsprünge 21 sind radial außenliegend im Bereich einer Vertiefung 22 vorgesehen, in die ein Strömungskanal 23 mündet. In der Einbaulage wird der Schließkörper 2 eines in die untere Einformung 18 eingesetzten Ventilsegments 1 bei der Hubbewegung in der Vertiefung 22 aufgenommen. Der Strömungskanal 23 geht in eine Vertiefung 24 auf der Unterseite der Kopfplatte 5 über. Dies ergibt sich aus 5 und 6.
Im mittleren Bereich der in 3 gezeigten oberen Einformung 17 mündet ein weiterer Strömungskanal 25, der ebenfalls in die Vertiefung 25 auf der Unterseite der Kopfplatte 5 übergeht. Dies ist in 4 gezeigt. In der Einbaulage beaufschlagt der Schließkörper 2 eines in die obere Einformung 17 eingesetzten Ventilsegmentes 1 den Ventilsitz 3 und dichtet damit den weiteren Strömungskanal 25 ab. Es ist somit eine entsprechende Rückflussdichtigkeit vorhanden.
Die 8 bis 10 zeigen eine Ventilanordnung 26 mit zwei nebeneinander angeordneten Ventilsegmenten 1, die zwischen der unteren Kopfplatte 5 und der oberen Kopfplatte 6 verspannt sind. Die Kopfplatten 5, 6 weisen komplementäre Geometrien auf den zugewandten Plattenseiten auf.
In der oberen Kopfplatte 6 sind zwei Fluidleitungen 27, 28 vorgesehen, wobei die in 8 links dargestellte Fluidleitung 27 über einen Strömungskanal 29 zum Schließkörper 2 des auf dieser Seite eingesetzten Ventilsegments 1 führt. Auf dieser Seite weist die obere Kopfplatte 6 einen durch einen ringförmigen Vorsprung gebildeten Ventilsitz 30 auf, der in der Ausgangsstellung von dem Schließkörper 2 des zugeordneten Ventilsegmentes 1 beaufschlagt wird und damit den Strömungskanal 29 abdichtet. Auf der rechten Seite gemäß 8 weist die Kopfplatte 6 dagegen eine Vertiefung 31 auf, die mit der Fluidleitung 28 verbunden ist. Die Vertiefung 31 bildet einen Aufnahmeraum für die Aufnahme des Schließkörpers 2 des zugeordneten Ventilsegments 1 während der periodischen Hubbewegung des Schließkörpers 2.
Wie sich aus den 9 und 10 ergibt, lässt sich das Ventilsegment 1 bedarfsweise mit der einen Dichtseite 13 oder mit der anderen Dichtseite 14 in jede der beiden Einformungen 17, 18 einsetzen. 9 zeigt die Anordnung des Ventilsegments 1 in einer Einbaulage, wenn die ebene Dichtfläche 16 den Ventilsitz 3 beaufschlagt. 10 zeigt das Ventilsegment 1, wenn der Ventilsitz 3 kugeldichtend beaufschlagt wird. Aus der flachdichtenden Auflage des Schließkörpers 2 (9) resultiert ein größerer Öffnungsquerschnitt beim Öffnen des Ventils, während aus der kugeldichtenden Auflage des Schließkörpers 2 (10) eine höhere Dichtigkeit durch axiale und radiale Andruckkräfte resultiert.
Bezugszeichenliste

1: Ventilsegment
2: Schließkörper
3: Ventilsitz
4: Segmentrand
5: Kopfplatte
6: Kopfplatte
7: Segmentsteg
8: Segmentsteg
9: Segmentsteg
10: Segmentsteg
11: Stegpaar
12: Stegpaar
13: Dichtseite
14: Dichtseite
15: Dichtfläche
16: Dichtfläche
17: Einformung
18: Einformung
19: Vorsprung
20: Vorsprung
21: Vorsprung
22: Vertiefung
23: Strömungskanal
24: Vertiefung
25: Strömungskanal
26: Ventilanordnung
27: Fluidleitung
28: Fluidleitung
29: Strömungskanal
30: Ventilsitz
31: Vertiefung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 19917009 A1 [0005]
EP 2107246 B1 [0005]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

DIN ISO 7619-1:2012 [0021]

Claims

Plattenförmiges Ventilsegment (1) für ein Ventil, beispielsweise für Membranpumpen, mit einem zentralen Schließkörper (2) zur Beaufschlagung eines Ventilsitzes (3, 30), mit einem Segmentrand (4) zur Randeinspannung des Ventilsegmentes (1) zwischen zwei Gehäuseteilen, insbesondere zwischen zwei Kopfplatten (5, 6) eines Pumpenkopfes der Membranpumpe, und mit mehreren jeweils mit dem Schließkörper (2) und dem Segmentrand (4) verbundenen Segmentstegen (7–10), dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei nebeneinanderliegend angeordnete Segmentstege (7–10) ausgehend von dem Schließkörper (2) zumindest abschnittsweise gegenläufig gebogen und/oder gegenläufig abgewinkelt sind.
Ventilsegment (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine paarweise Anordnung der Segmentstege (7–10) vorgesehen ist, wobei zwei Segmentstege (7–10) ein Stegpaar (11, 12) bilden und der Schließkörper (2) über wenigstens zwei Stegpaare (11, 12) mit dem Segmentrand (4) verbunden ist, wobei, vorzugsweise, der Schließkörper (2) über zwei an dem Schließkörper (2) gegenüberliegend angeformte Stegpaare (11, 12) mit dem Segmentrand (4) verbunden ist.
Ventilsegment (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Segmentstege (7–10) ringsegmentförmig ausgebildet sind.
Ventilsegment (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass benachbarte Segmentstege (7–10) mit Bezug auf eine durch den Schließkörper (2) verlaufende Symmetrieachse nach innen gewölbt sind.
Ventilsegment (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Segmentstege (7–10) eines Stegpaares (11, 12) achsensymmetrisch zu einer durch den Schließkörper (2) verlaufenden Symmetrieachse angeordnet sind, wobei, vorzugsweise, der Abstand der Anbindungstellen der Segmentstege (7–10) an den Segmentrand (4) zu einer durch den Schließkörper (2) verlaufenden Symmetrieachse kleiner ist als der Abstand der Anbindungstellen der Segmentstege (7–10) an den Schließkörper (2) zur Symmetrieachse.
Plattenförmiges Ventilsegment (1) für ein Ventil, beispielsweise für Membranpumpen, mit einem zentralen Schließkörper (2) zur Beaufschlagung eines Ventilsitzes (3, 30), mit einem Segmentrand (4) zur Randeinspannung des Ventilsegmentes (1) zwischen zwei Gehäuseteilen, insbesondere zwischen zwei Kopfplatten (5, 6) eines Pumpenkopfes der Membranpumpe, und mit mehreren jeweils mit dem Schließkörper (2) und dem Segmentrand (4) verbundenen Segmentstegen (7–10), insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schließkörper (2) auf zwei gegenüberliegenden Dichtseiten (13, 14) Dichtflächen (15, 16) mit unterschiedlicher Dichtflächengeometrie aufweist.
Ventilsegment (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine Dichtseite (13) kugeldichtend und eine Dichtseite (14) flachdichtend ausgebildet ist.
Ventilsegment (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Material für das Ventilsegment (1) ein elastisches Material mit einer Shore-Härte nach DIN ISO 7619-1:2012 zwischen 5 bis 90 Shore-A, vorzugsweise zwischen 10 bis 70 Shore-A, ausgewählt ist.
Ventilanordnung (26) in einem Pumpenkopf einer Pumpe, insbesondere einer Membranpumpe, mit wenigstens einem Ventilsegment, insbesondere einem Ventilsegment (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, und mit mehreren Kopfplatten (5, 6) des Pumpenkopfes, wobei wenigstens eine Kopfplatte (5, 6) wenigstens eine Einformung (17, 18) zur Aufnahme und kraft- und/oder formschlüssigen Halterung eines Ventilsegmentes (1) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich der Einformung (17, 18) mehrere auf einer Längsachse liegende und auf unterschiedlichen Seiten eines Schließkörpers (2) des Ventilsegmentes (1) angeordnete erste Vorsprünge (20) für eine definierte Vorspannung des Ventilsegments (1) in der Einbaulage vorgesehen sind, wobei der Schließkörper (2) über mehrere Stegpaare (11, 12) mit einem Segmentrand (4) verbunden ist und wobei das Ventilsegment (1) in Einbaulage über die ersten Vorsprünge (20) jeweils zwischen den Segmentstegen (7–10) der Stegpaare (11, 12) elastisch vorgespannt ist.
Ventilanordnung (26) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich der Einformung (17, 18) mehrere gegenüberliegende und quer zu den ersten Vorsprüngen (20) angeordnete zweite Vorsprünge (21) als seitliche Arretierhilfen für das Ventilsegment (1) vorgesehen sind.