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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Feld der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Membranventil, welches zum Öffnen und
Verschließen
eines Fließpfades
einer Flüssigkeitsleitung
wie zum Beispiel verschiedener Flüssigkeitsleitungen in der Lebensmittel-
und der Pharmaindustrie usw. verwendet wird. Die FR 2327734 offenbart
ein solches Membranventil.
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Beschreibung des Stands
der Technik
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8 zeigt
ein konventionelles Membranventil. Das Membranventil ist durch Fixieren
eines umfänglichen
Kantenabschnitts an einer Oberflächenseite
der Membran 4, welches gegenüber eines Ventilsitzes 3 angebracht
ist, welcher an einem Ventilkörper 1 angebracht
ist, an einem kreisförmigen Membran-Befestigungssitz 2,
der an einem Seitenwandabschnitt 1a des Ventilkörpers zum Öffnen und Verschließen des
Fließpfades
durch Bewegen der Oberflächenseite
der Membran 4 zum und vom Ventilsitz 3 weg durch
Antreiben eines Betätigungsschafts
eines Ventil-Betriebsabschnitts 5 in
Vorwärts- und
Rückwärtsrichtung
vorgesehen ist, welcher mit einer zentralen Position an der Seite
der hinteren Oberfläche
der Membran 4 verbunden ist, konstruiert. Der Ventilbetriebsabschnitt
ist an dem Ventilkörper 1 mittels
eines Auslegers 8 befestigt.
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In
dem wie in 8 gezeigten konventionellen
Membranventil ist der umlaufende Kantenabschnitt der Membran 4 an
dem Membran-Befestigungssitz 2 durch ein Festklemmen der
umlaufenden Kantenabschnitte der Membran zwischen dem Membran-Befestigungssitz 2 und
dem Ausleger-Befestigungsflansch 6 des
Ventil-Betriebsabschnitts 5 und durch ein Befestigen von
vier Bolzen 7 durch einen Flansch 6, den umlaufenden
Abschnitt der Membran 4 und den Befestigungssitz 2 fixiert.
Wenn die Anzugskraft der Bolzen 7 gering ist, werden die
umfänglichen
Abschnitte der Membran von einer Kraft auf den Befestigungssitz
gedrückt,
was zu einem Verlust an Flüssigkeit
führt.
Wenn die Verdichtungskraft der Bolzen 7 zu groß ist, wird
eine Kraft zum Niederdrücken
der umfänglichen
Kanten der Membran örtlich
in den Abschnitten rund um die Bolzen 7 groß, und formt
somit Löcher
zwischen der Membran 4 und dem Befestigungssitz 2 zwischen
den benachbarten Bolzen 7 aus, was zu einem Verlust an
Flüssigkeit führt. Aus
diesem Grund ist die Einstellung der Verdichtungskraft schwierig.
Weiterhin können
im Verdichtungsvorgang menschliche Irrtümer zu signifikanten Schwierigkeiten
in der Eigenschaft der Fixierung der umfänglichen Abschnitte der Membran 4 auf den
Membran-Befestigungssitz 2 führen.
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Die
Membran 4 kann aber auch wie in 9 gezeigt
aus einer Oberflächenseiten-Membran 4a, welche
aus einem 1 mm dicken Fluor enthaltenden Harz, das in hohem Maße gegen
Chemikalien und Wasser resistent ist und eine charakteristische
Oberflächenglätte aufweist,
wie zum Beispiel Teflon (Polytetrafluoroethylen: eingetragene Handelsmarke
von Du Pont) und einer hinteren Oberflächenseiten-Membran 4b bestehen,
welche auf einer aus Gummi bestehenden rückseitigen Oberfläche, die
die rückseitige
Oberflächenseiten-Membran 4a übereinander
gestapelt sind. Die aus Gummi bestehende rückseitige Oberflächenseiten-Membran 4b verursacht
geringe thermische Ausdehnung und (thermische) Schrumpfung in Bezug
auf Temperaturschwankungen. Auf der anderen Seite besitzt die aus
Fluor enthaltendem Harz bestehende Oberflächenseiten-Membran 4a so wie Teflon die
Eigenschaft, sich bis zu einer bestimmten Temperatur auszudehnen
und ab einer höheren Temperatur
wieder zu schrumpfen. Deshalb ist eine ausreichende Schrumpfungs-Marge
W für einen
peripheren Kantenabschnitt der Oberflächenseiten-Membran 4a vorgesehen, welche
auf dem Befestigungssitz 2 des Ventilkörpers 1 befestigt
wird.
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Dies
ist, wie in 10 gezeigt, ein auf der Oberflächenseite
des peripheren Kantenabschnitts der Oberflächenseiten-Membran 4a entlang
des peripheren Kantenabschnitts ausgeformter kreisförmiger Grat 9,
um den Dichtungseffekt zwischen dem Membran-Befestigungssitz 2 und
dem Ventilsitz 3 zu verbessern. Es ist auch ein sich in
diametraler Richtung vom kreisförmigen
Grat 9 vom Ventilsitz ausdehnender linearer Grat 10 vorgesehen.
Ein Loch zwischen dem kreisförmigen
Grat 9 zum Einführen
einer Dichtung zwischen die Membran 4 und den Membran-Befestigungssitz 2 und
eine inneren Endkante des Membran-Befestigungssitzes 2 ist
die Schrumpfungs-Marge W. Wenn die Schrumpfungs-Marge W groß ist, wird
auf diese Art, wie in 9 zu erkennen ist, ein Loch
S zwischen der Oberfläche,
der Flüssigkeit
berührenden
Oberfläche
der Oberflächenseiten-Membran 4a und
der Sitzoberfläche
des Membran-Befestigungssitzes 2 ausgeformt und wird tief, um
die Tendenz des Eindringens und des Einfangens der Flüssigkeit
hierin zu steigern, was Schwierigkeiten beim Reinigen verursacht.
Wenn die Flüssigkeit aus
Nahrungsmitteln besteht, so wie Milch, wird es sehr unhygienisch.
Es sollte beachtet werden, dass in 10 das
Bezugszeichen 4c ein Bolzen-Einlassloch kennzeichnet, welches
an vier Ecken der Membran 4 vorgesehen ist.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung ist im Hinblick auf die oben genannten Probleme
ausgearbeitet worden. Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung,
ein Membranventil bereit zu stellen, welches einen peripheren Abschnitt
einer Membran richtig über
die ganze Peripherie befestigen kann, und eine Dichtung sicher zwischen
den peripheren Abschnitt auf einer Oberflächenseite der Membran und dem
Membran-Befestigungssitz einführen
kann, um einen Verlust an Flüssigkeit
zu verhindern.
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Ein
anderes Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, ein Membranventil
bereitzustellen, welches die auf einer Oberflächenseiten-Membran der Membran bereitgestellte
Schrumpfungs-Marge minimieren kann und welches ein zwischen der
Flüssigkeit
berührenden
Oberfläche
der Oberflächenseiten-Membran und einer
Sitzoberfläche
des Membran-Befestigungssitzes
ausgeformtes Loch die Reinigung des Loches erleichtern kann.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung umfasst ein Membranventil, welches einen umfänglichen Kantenabschnitt
an einer Oberflächenseite
einer Membran fixiert, welches gegenüber eines Ventilsitzes innerhalb
eines Ventilkörpers
an einem kreisförmigen
Membran-Befestigungssitz angeordnet ist, welcher in einem vorab
bestimmten Abschnitt des Ventilkörpers
vorgesehen ist, und einen Betätigungsschaft
eines Ventil-Betriebsabschnitts,
der mit einem zentralen Abschnitt an der Seite der hinteren Oberfläche der
Membran verbunden ist, nach hinten und vorne in axialer Richtung
antreibt, um die Oberflächenseite
der Membran mit Bezug auf den Ventilsitz zum Öffnen und Verschließen einer
Fließpassage
anzulegen und freizugeben:
die Membran aus einer Oberflächenseiten-Membran aus
Fluor enthaltendem Harz und einer Rückoberflächen-Seitenmembran mit auf
der Rückseite
der Oberflächenseiten-Membran
laminiertem Gummi besteht;
die Oberflächenseiten-Membran einen kreisförmigen Gratabschnitt
aufweist, der sich entlang eines umfänglichen Kantenabschnitts erstreckt,
sowie einen kreisförmigen
Vorsprung, der sich umfänglich
in der inneren Seite des kreisförmigen
Gratabschnitts erstreckt; und
der Membran-Befestigungssitz
einen kreisförmigen Vorsprung
an der Innenseite von dessen umfänglicher
Kante aufweist;
eine kreisförmige
Basis, die so vorgesehen ist, dass sie von einer Sitzoberfläche des
Befestigungssitzes in einer vorab bestimmten Höhe hervorsteht und mit einem
Ausleger-Befestigungs-Flansch
durch Bolzen an der Seite des Ventil-Betriebsabschnitts verbunden ist;
eine
kreisförmige
Nut, die sich entlang des äußeren Umfangs
des kreisförmigen
Vorsprungs zum Eingriff mit dem kreisförmigen Gratabschnitt zum Anlegen des
kreisförmigen
Vorsprungs an dem kreisförmigen Abschnitt
des Membran-Befestigungssitzes
erstreckt; und
einen Membran-Rückhalteabschnitt, der integral
mit dem Flansch zum Komprimieren des umfänglichen Kantenabschnitts der
hinteren Oberflächenseiten-Membran
und der Oberflächenseiten-Membran der
Membran mit einem konstanten Druck ausgeformt ist, so dass der Flansch
und die Basis über
die Bolzen in dem Zustand verbunden sind, bei dem die Membran auf
die Basis mit dem konstanten Druck durch den Membran-Rückhalteabschnitt komprimiert wird.
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In
der bevorzugten Konstruktion ist eine Rückhalteoberfläche des
Membran-Rückhalteabschnitts
an einer Position platziert, die sich von einer Anlegeoberfläche des
Ausleger-Befestigungsflanschs,
die an der kreisförmigen
Basis über
eine vorab bestimmte Länge
anliegt, hervorsteht. Die Membran kann in kreisförmiger Form gezeigt werden.
Der Ventil-Betriebsabschnitt
ist mit einem Zylinder ausgebildet, der mit einem Ausleger verbunden ist,
der an der Seite des Ventilkörpers
befestigt ist, wobei eine Kolbenstange dieses Zylinders den Betätigungsschaft
ausbildet.
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Es
ist auch bevorzugt, dass der Ventil-Betriebsabschnitt 45 einen
mit einem Gewinde versehenen Schaft 38 umfasst, der im Gewindeeingriff
mit dem Ausleger 18 steht, welcher an der Seite des Ventilkörpers 11 sowie
eines Griffes 39, der zum Antreiben des mit einem Gewinde
versehenen Schafts 38 betrieben wird, zur Drehung in Eingriff
steht, und wobei dieser mit einem Gewinde versehene Schaft 38 als
Betätigungsschaft
dient.
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Andere
Ziele werden durch die folgende Diskussion deutlicher ersichtlich
werden.
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Kurze Beschreibung der
Zeichnungen
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Die
vorliegende Erfindung wird durch die folgenden detaillierten Beschreibungen
unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen der bevorzugten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung besser zu verstehen sein, sie sollte
jedoch nicht als die vorliegende Erfindung beschränkend verstanden werden,
sondern nur als Erklärungs-
und Verständigungshilfe.
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In
den Zeichnungen ist:
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1 ein
in Längsrichtung
halb abgeschnittener Frontaufriss der bevorzugten Ausführungsform des
Membranventils gemäß der vorliegenden
Erfindung;
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2 eine
Grundansicht des Membranventils aus 1;
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3A ein Frontaufriss der Membran;
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3B ein Querschnitt entlang der Linie X-X aus 3A;
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4 ein
vergrößerter partieller
Querschnittschnitt des Membranventils aus 1;
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5 ein
in Längsrichtung
halb abgeschnittener Frontaufriss von einem Membranventil, welches
einen manuell zu betätigenden
Ventilbetätigungsabschnitt
aufweist;
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6 ein
halb abgeschnittener Frontaufriss einer Hintergrundgrafik eines
Membranventils mit einem Leck-Erkennungssensor;
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7 ein
vergrößerter partieller
Querschnitt eines Membranventils aus 6;
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8 ein
vergrößerter partieller
Querschnitt eines Frontaufrisses eines konventionellen Membranventils;
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9 eine
vergrößerte partielle
Ansicht eines konventionellen Membranventils aus 8;
und
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10 ein
Frontaufriss eines konventionellen Membranventils.
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Beschreibung der bevorzugten
Ausführungsform
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1 ist
ein in Längsrichtung
Halb-Querschnitt des Frontaufrisses der bevorzugten Ausführungsform
des Membranventils gemäß der vorliegenden
Erfindung, und 2 ist eine Grundansicht desselben.
In den 1 und 2 kennzeichnet das Bezugszeichen 11 einen
zylindrischen Ventilkörper. An
einem zentralen Abschnitt in Längsrichtung
des Ventilkörpers 11 dient
ein vorgesehener innerlicher (innenseitig gelegener) Vorsprungsdammabschnitt 23 als
Ventilsitz 13. Das Bezugszeichen 12 bezeichnet
einen Membran-Befestigungssitz
zur Befestigung eines peripheren Kantenabschnitts auf einer Oberflächenseite
der Membran 14. Der Membran-Befestigungssitz 12 ist
an einem Seitenwandabschnitt 11a des Ventilkörpers 11 ausgeformt.
An der Innenseite des Membran-Befestigungssitzes 12 sind
die Ventilöffnungen 21a und 22a,
welche auf den gegenüber liegenden
Seiten über
den Dammabschnitt 23 ausgeformt sind, mit den Einlass-
und Auslass-Rohrabschnitten 21 und 22 verbunden.
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Die
Membran 14 besteht aus einer Oberflächenseiten-Membran 14a,
welche aus Fluor enthaltendem Harz ausgeformt ist, und einer Rückoberflächen-Seitenmembran 14b,
welche aus Gummi ausgeformt ist, und an der Rückoberflächenseite der Oberflächenseiten-Membran 14a befestigt
ist. Beide Membranen 14a und 14b sind durch einen
an deren zentralen Abschnitten befestigtem Verbindungsschaft 24 verbunden.
Wie in 3 gezeigt, ist die Oberflächenseiten-Membran 14a in
scheibenförmiger
Konfiguration von ca. 1 mm Dicke in Teflon so wie in Fluor enthaltendem
Harz ausgeformt. An den peripheren Kantenabschnitten der Oberfläche steht
ein kreisförmiger
Gratabschnitt aus viereckigen Kreuzabschnitten hervor. An die innere
Peripherie des kreisförmigen
Gratabschnitts 25 angrenzend steht ein kreisförmiger Vorsprung 19 hervor.
Es steht auch ein linearer Vorsprung 20 hervor, der diametral
mit dem kreisförmigen
Vorsprung 19 verbunden ist. Die Rückoberflächen-Seitenmembran 14b ist
aus sehr Temperatur unempfindlichen synthetischen Harz in scheibenförmiger Konfiguration
von ca. 4 mm Dicke ausgeformt und hat einen geringfügig größeren Durchmesser
als die Oberflächenseiten-Membran 14a.
Auf der Rückoberfläche der
Rückoberflächen-Seitenmembran 14b ist
ein metallischer Rückhalter 26 angebracht.
Der Rückhalter 26,
die Rückoberflächen-Seitenmembran 14b und
die Oberflächenseiten-Membran 14a sind
integral über
eine Verbindungsschaft 24 verbunden, um in Bezug zu einander
keine kreisförmige
Abweichung zu verursachen.
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Wie
in den 1 und 4 gezeigt, ist an der äußeren Peripherieseite
des Membran-Befestigungssitzes 12 eine kreisförmige Basis 27 mit
einem Ausleger-Befestigungsflansch 16 an der Seite des Betriebsabschnitts 15 mittels
eines Bolzen, welcher in einer vorab bestimmten Höhe hervorsteht,
verbunden. Auf der anderen Seite steht ein an die innere Peripherie
der kreisförmigen
Basis 27 angrenzender kreisförmiger Vorsprung 28 aufwärts hervor,
um eine an die äußere Peripherie
angrenzende kreisförmige Nut 29 in Kooperation
mit der kreisförmigen
Basis 27 zu definieren. In diesem Fall ist eine Sitzoberfläche der
Membran-Befestigungsoberfläche 12 die
substantiell obere Oberfläche
des kreisförmigen
Vorsprungs 28.
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Auf
der anderen Seite steht der kreisförmige Membran-Rückhalteabschnitt
30 auf
dem Ausleger-Befestigungsflansch
16 von dem inneren peripheren
Abschnitt desselben hervor. Wie in
4 zu sehen
ist, steht eine Rückhalteoberfläche
30a an dem
unteren Ende des Membran-Rückhalteabschnitts
30 nach
unten von der Anlegeoberfläche
des Ausleger-Befestigungsflanschs
16 um
die Länge
hervor.
Durch das Hervorstehen des Membran-Rückhalteabschnitts
30 von
der Anlegeoberfläche
16a des Flanschs
16 wird
ein kreisförmiger
Körper
ausgeformt, wodurch der periphere Abschnitt der Membran
14 effektiv
komprimiert werden kann. Die hervorstehende Länge
des
Membran-Rückhalteabschnitts
30 ist,
um den peripheren Abschnitt der Membran
14 zu komprimieren,
so in einer Länge
eingestellt, um den kreisförmigen
Vorsprung
19 auf dem kreisförmigen Vorsprung
28 mit
einem konstanten Druck fest anzubringen, in dem Zustand, wo der
periphere Abschnitt der Membran
14 mit einer vorab bestimmten
Dicke wie gezeigt in den Membran-Befestigungssitz
12 eingreift.
Durch das Einstellen der hervorstehenden Länge
des
Membran-Rückhalteabschnitts
30 wird eine
hervorstehende Höhe
des kreisförmigen
Vorsprungs
28 von dem Membran-Befestigungssitz
12, eine Dicke
der Membran
14 und ein elastisches Modul der Membran
14 berücksichtigt.
Eine eingreifende Nut
32 ist in dem Membran-Rückhalteabschnitt
30 ausgeformt,
um einen Antirotationsstift
31 auf zu nehmen, welcher von
dem Rückhalter
26 hervorsteht. Der
Antirotationsstift
31 dient nicht nur dazu, die Membran
vor Rotation zu schützen,
sondern auch zum Positionieren von Mitteln für die richtige Positionierung
des linearen Vorsprungs
20, welcher von der Oberfläche der
Oberflächenseiten-Membran
14a am Ventilsitz
13 hervorsteht.
Auf der anderen Seite sind in dem Ausleger- Befestigungsflansch
16 und
der kreisförmigen
Basis
27 an der Seite des Ventilkörpers
11 jeweils Bolzenlöcher
16a und
27a an
vier Abschnitten ausgeformt. Der Membran-Rückhalteabschnitt
30 kann
in einer Form vorgesehen sein, dass er von dem Ausleger-Befestigungsflansch
16 abgenommen
werden kann.
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Wie
in 1 gezeigt, ist der Ventil-Betriebsabschnitt 15 mit
einem Luftzylinder ausgeformt, welcher mit einem Ausleger 18,
der am unteren Ende mit einem Flansch 16 ausgeformt ist,
verbunden ist. Der Zylinder 15 ist mit einem Zylinderkörper 33,
einem Kolben 34 und einer Kolbenstange 35, die
in axialer Richtung grundlegend mit dem Kolben 34 hin und
her geht, konstruiert. Die Kolbenstange 35 dient als Betätigungsschaft
des Membranventils. Das untere Ende der Kolbenstange (Betätigungsschaft) 35 ist
mit dem Rückhalter 26 verbunden,
so ausgeformt, dass die Membran 14 den Modus zwischen einem Ventil-Schließungsmodus,
in welchem die Membran 14 in Kontakt mit dem Ventilsitz 13 ist,
wie anhand der durchgehenden Linie in 1 zu sehen
ist, und einem Ventil-Öffnungsmodus,
in welchem die Membran 14 von dem Ventilsitz 13 entfernt
ist, wie durch die nicht durchgezogene Linie in 1 angezeigt, durch
reziproke Bewegungen der Kolbenstange 35 in axialer Richtung
variieren kann. Wie in 1 gezeigt, formt ein Teil des
Auslegers 18 einen unteren Endwandabschnitt 33a des
Zylinderkörpers 33.
In 1 bezeichnet das Bezugszeichen 36 eine
Spiraldruckfeder, welche normalerweise den Kolben in Richtung Ventilschließungsseite
ausrichtet.
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Nun
wird das Verfahren zum Befestigen und Sichern der Membran 14 auf
dem Membran-Befestigungssitz 12 des Ventilkörpers 11 diskutiert.
In dem Zustand, in dem der Ausleger 18 vom Ventilkörper 11 entfernt
wird, ist die Membran 14 auf dem Membran-Befestigungssitz 12 angebracht,
umgeben von der äußeren Peripherie
der kreisförmigen
Basis 27 zum Eingreifen des kreisförmigen Gratabschnitts 25 in
die Nut 29, welche entlang der äußeren Seite des kreisförmigen Vorsprungs 28 an der
Seite des Befestigungssitzes 12 ausgeformt ist, um den
kreisförmigen
Vorsprung 19 auf dem kreisförmigen Vorsprung 28 des
Befestigungssitzes 12 anzulegen und den linearen Vorsprung 20 auf
den Ventilsitz 13 anzulegen. Mit dem Befestigen des Flanschs 16 des
Auslegers 18 an die kreisförmige Basis 27 wird
der untere Endabschnitt des Membran-Rückhalteabschnitts 30 in die
kreisförmige
Nut 37 gepresst, welche auf der Rück-Oberflächenseite der Rückoberflächen-Seitenmembran 14b ausgeformt
ist. Dann wird der Bolzen 17 in das Gewindeloch 16a des
Flanschs 16 vom Gewindeloch 27a der kreisförmigen Basis 27 gedreht, um
den Flansch 16 mit der kreisförmigen Basis 27 durch
Bolzen zu verbinden.
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Auf
diese Art wird durch die Befestigung des Flanschs 16 durch
vier Bolzen 17 auf der kreisförmigen Basis 27 durch
den Membran-Rückhalteabschnitt 30 der
periphere Abschnitt der Membran 14 über die gesamte Peripherie
gepresst, um den kreisförmigen
Vorsprung 19 der Oberflächenseiten-Membran 14a auf
den kreisförmigen
Abschnitt 28 des Membran-Befestigungsabschnitts 12 nieder
zu drücken,
wodurch eine komplette Dichtung zwischen der Oberflächenseiten-Membran 14a und
dem kreisförmigen
Vorsprung 28 des Befestigungssitzes 12 eingesetzt
wird. Ein durch den Membran-Rückhalteabschnitt 30 auf
den peripheren Abschnitt der Membran 14 angewendeter Druck
ist konstant wie durch die vorstehende Höhe des kreisförmigen Vorsprungs 19 von
dem Membran-Befestigungssitz 12, der Dicke der Membran 14 und
des elastischen Moduls der Membran 14 eingestellt wird.
Deshalb ist es erforderlich, die Bolzen 17 festzuziehen,
um den Flansch 16 auf der kreisförmigen Basis 27 zu
befestigen. Dementsprechend wird ein Überdrehen oder der Verlust der
Anzugskraft der Bolzen 17 niemals eintreten. Unabhängig von
der Person, welche die Bolzen anzieht, wird also kein menschlicher
Irrtum im Anzugsbetrieb verursacht werden, um den peripheren Kantenabschnitt
des Membranabschnitts 14 sicher auf der gesamten Peripherie
des Membransitzes 12 zu fixieren, um die Verhinderung von
Flüssigkeitsverlusten
zu gewährleisten.
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Andererseits
weist die Oberflächenseiten-Membran 14a der
Membran mit der oben dargelegten Befestigungsstruktur der Membran 14 einen kreisförmigen Gratabschnitt 25 auf,
der entlang des peripheren Kantenabschnitts hervorsteht und der kreisförmige Vorsprung 19 dehnt
sich umfänglich
an der inneren Seite des kreisförmigen
Gratabschnitts 25 aus. Der kreisförmige Gratabschnitt 25 auf
der Oberflächenseiten-Membran 14a greift
in die kreisförmige
Nut 29, welche auf dem äußeren Umfang
des kreisförmigen
Vorsprungs 28 ausgeformt ist, um den kreisförmigen Vorsprung 19 der
Oberflächenseiten-Membran 14a auf
dem kreisförmigen
Vorsprung 28 des Membran-Befestigungssitzes 12 anzulegen. Deshalb
bedingt, selbst wenn die Oberflächenseiten-Membran 14a aus
Fluor enthaltendem Harz wie Teflon oder ähnlichem Material ausgeformt
ist, die hohe Temperatur der durch den Fließpfad fließenden Flüssigkeit ein Schrumpfen, und
der kreisförmige Gratabschnitt 25 der
Oberflächenseiten-Membran 14a beschränkt die
kreisförmige
Nut 29, die auf dem äußeren Umfang
des Befestigungssitzes 28 ausgeformt ist, um das Schrumpfen
der Oberflächenseiten-Membran zu beschränken. Wie
in 4 gezeigt, kann der kreisförmige Vorsprung 19 der
Oberflächenmembran 14a dementsprechend
so nah wie möglich in
der Umgebung der inneren peripheren Kante des Membran-Befestigungssitzes 12 angebracht
werden. Auf diese Art kann eine Schrumpfungsmarge w als ein Loch
so nah wie möglich
zwischen dem kreisförmigen
Vorsprung 19 der Oberflächenseiten-Membran 14a und
dem Befestigungssitz 12 eingestellt werden.
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Da
die Schrumpfungsmarge w so nah wie möglich ist, kann ein Loch nicht
zwischen der Oberfläche
der Oberflächenseiten-Membran 14a und
dem Membran-Befestigungssitz ausgeformt werden. Selbst wenn ein
Loch ausgeformt ist, ist das Loch flach, um die Reinigung durch
leichtes Ansammeln einer Flüssigkeit
zu erleichtern und es ist sehr hygienisch. Da der periphere Kantenabschnitt
der Membran 14 nicht durch die vorgesehenen Bolzenlöcher wie
in der vorherigen Zeichnung verschraubt ist, um die Membran 14 auf
dem Membran-Befestigungssitz 12 zu
befestigen und zu fixieren, kann die Membran 14 andererseits
in kreisförmiger
Form ausgeformt werden, wodurch Material eingespart wird.
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5 zeigt
ein Membranventil, das einen manuell zu betätigenden Ventil-Betätigungsabschnitt 45 aufweist.
In der Konstruktion des Ventil-Betätigungsabschnitts 45 werden – wie in 1 bis 4 gezeigt
wird – Komponenten
wie für
das Membranventil durch gleiche Referenzziffern identifiziert, und die überflüssige Diskussion über solche
allgemeinen Komponenten wird unterlassen, um die Mitteilung so einfach
wie möglich
zu halten, um das klare Verständnis
der vorliegenden Erfindung zu erleichtern. Der Ventil-Betriebsabschnitt 45 ist
konstruiert mit einem zylindrischen Gewinde versehenen Abschnitt 18a an
dem oberen Endabschnitt des Auslegers 18, der an der Seite
des Ventilkörpers 11 befestigt
ist, und ein mit einem Gewinde versehener Schaft 38 zum
Ineinandergreifen mit einem Abschnitt 18a, welcher mit
einem zylindrischen Gewinde versehen ist, und einem Griff, um das
Rotieren des Gewindeschafts 38 manuell zu betätigen.
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Der
mit einem Gewinde versehene Schaft 38 dient als Betätigungsschaft.
Durch das durch manuelle Betätigen
des Griffs ausgelöste
Rotieren des mit einem Gewinde versehenen Schafts wird der mit einem
Gewinde versehene Schaft in axialer Richtung vor und zurück geschoben,
um den Betrieb der Membran zwischen dem Ventil-Schließungsmodus,
angelegt auf dem Ventilsitz 13, und dem Ventil-Öffnungsmodus,
weg bewegt vom Ventilsitz 13, zu variieren.
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Mit
der gemäß der vorliegenden
Erfindung oben dargelegten bevorzugten Ausführungsform des Membranventils
wird durch das Anziehen der Bolzen zum Befestigen des Ausleger-Befestigungsflanschs auf
der kreisförmigen
Basis des Ventilkörpers
der Membran-Rückhalteabschnitt
gleichförmig
auf den gesamten Umfang des peripheren Kantenabschnitts der Membran
gepresst, um den peripheren Kantenabschnitt auf den Membran-Befestigungssitz
zu pressen. Auf diese Art kann eine komplette Dichtung zwischen
dem peripheren Kantenabschnitt auf der Oberflächenseite der Membran und dem
Membran-Befestigungssitz
eingeführt
werden. Der zu diesem Zeitpunkt durch den Membran-Rückhalteabschnitt
auf den peripheren Kantenabschnitt der Membran ausgeübte Druck
kann, in Anbetracht der hervorstehenden Höhe des kreisförmigen Vorsprungs des
Membran-Befestigungssitzes, der Dicke der Membran und des elastischen
Moduls der Membran, ein vorläufig
gesetzter konstanter Druck sein. Deshalb ist es nur erforderlich,
den Flansch auf der kreisförmigen
Basis durch das Anziehen der Bolzen zu befestigen, damit kein Überdrehen
oder Verlust der Anzugskraft und kein menschlicher Irrtum bei dem Anzugsbetrieb
verursacht wird. Auf diese Art kann der periphere Kantenabschnitt
der Membran richtig auf dem Membran-Befestigungssitz über den
gesamten Umfang fixiert werden, um einen Flüssigkeitsverlust sicher zu
vermeiden.
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Andererseits
ist mit dem Membranventil gemäß der vorliegenden
Erfindung, da die Membran mit einem kreisförmigen Gratabschnitt, der sich
entlang des peripheren Kantenabschnitts erstreckt, und des sich
umfänglich
an der inneren Seite des kreisförmigen
Gratabschnitts erstreckenden kreisförmigen Vorsprungs, der Membran-Befestigungssitz
mit einem kreisförmigen
Vorsprung versehen.
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In
der kreisförmigen
Nut, welche auf dem äußeren Umfang
des kreisförmigen
Vorsprungs definiert ist, ist der kreisförmige Vorsprung der Membran eingesetzt,
um den kreisförmigen
Gratabschnitt der Membran auf dem kreisförmigen Vorsprung des Membran-Befestigungssitzes
anzulegen.
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Deshalb
verursacht, auch wenn die Oberflächenseiten-Membran 14a aus
Fluor enthaltendem Harz wie Teflon oder ähnlichem Material ausgeformt ist,
die hohe Temperatur eine Schrumpfung des Flüssigkeitsflusses durch den
Fließpfad,
und der kreisförmige
Gratabschnitt der Oberflächenseiten-Membran beschränkt die
kreisförmige
Nut, die an dem äußeren Umfang
des Befestigungssitzes ausgeformt ist, um die Schrumpfung der Oberflächenseiten-Membran zu
beschränken.
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Der
kreisförmige
Vorsprung der Oberflächenmembran
kann dementsprechend so nahe wie möglich in der Umgebung der inneren
peripheren Kante des Membran-Befestigungssitzes eingestellt werden.
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Auf
diese Art kann eine Schrumpfungsmarge als ein Loch zwischen dem
kreisförmigen
Vorsprung der Oberflächenseiten-Membran 14a und
dem Befestigungssitz so nah wie möglich gesetzt werden. Da die
Schrumpfungsmarge so nah wie möglich
liegt, kann ein Loch nicht zwischen der Oberfläche der Oberflächenseiten-Membran 14a und
dem Membran-Befestigungssitz
ausgeformt werden. Selbst wenn ein Loch ausgeformt ist, ist das
Loch flach, um die Reinigung durch leichtes Ansammeln einer Flüssigkeit
zu erleichtern und es ist sehr hygienisch.
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Andererseits
kann, wie in der Ausführungsform
gemäß der vorliegenden
Erfindung gezeigt, die Rückhalteoberfläche des
Membran-Rückhalteabschnitts
den peripheren Kantenabschnitt der Membran effektiv komprimieren,
da der Membran-Rückhalteabschnitt
an der Position platziert ist, welche für eine vorab bestimmte Länge von
der angelegten Oberfläche
des Ausleger-Befestigungsflanschs, welcher auf die kreisförmige Basis
angelegt ist, hervorsteht.
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Weiterhin
kann, um Materialeinsparungen zu erreichen, das Material zur Ausformung
der Membran reduziert werden, da die Membran, wie in der Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung gezeigt, in kreisförmiger Form ausgeformt werden kann.
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Darüber hinaus
kann, wie in der Ausführungsform
mäß gder vorliegenden
Erfindung gezeigt, wenn der Ventil-Betriebsabschnitt mit dem Zylinder ausgeformt
ist, welcher mit dem an der Seite des Ventilkörpers befestigten Ausleger
verbunden ist, das in axialer Richtung vor und zurück Bewegen
des Betätigungsschafts
automatisch erfolgen.
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Auch
wenn der Ventil-Betriebsabschnitt mit dem Gewinde versehene Schaft
ausgeformt ist, der im Gewindeeingriff mit dem Ausleger steht, welcher an
der Seite des Ventilkörpers
und der Griff den mit einem Gewinde versehenen Schaft rotierend
betreibt, kann die Vor- und Rückbewegung
des Betätigungsschafts
in axialer Richtung einfach manuell betrieben werden.
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Die 6 und 7 zeigen
eine Hintergrundgrafik des Membranventils, in welchem ein Flüssigkeitsverlust-Erkennungssensor
in dem Membranventil vorgesehen ist. In dem konventionellen Membranventil
ist nämlich
die Membran, welche den Ventilkörper
ausformt, in einer Position dem Ventilsitz in dem Ventilkörper entgegengesetzt
auf eine Art befestigt, dass die Oberflächenseite vom Kontakt mit der
Flüssigkeit
und der Rückoberflächenseite
isoliert ist. Beim Zurück-
und Vorbewegen des mit dem zentralen Abschnitt auf der Rückoberflächenseite
verbundenen Betätigungsschafts
in axialer Richtung wird die Oberflächenseite der Membran zum und vom
Ventilsitz weg zum Öffnen
und Schließen
der Fließpassage
bewegt. In einem solchen Membranventil dichtet die Membran auf diese
Art die Oberflächenseite
und die Rückoberflächenseite
ab und hat den Betätigungsmechanismus
mit dem Befestigungsabschnitt des peripheren Kantenabschnitts, um
einen konstanten Kontakt der Flüssigkeit
nur mit der Oberflächenseite
zu gewährleisten.
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Der
Ventilbetrieb kann auch durchgeführt werden,
wenn nur durch eine Deformation der Membran, um nicht Schiebekontaktabschnitte
erforderlich zu machen, so wie einen Ventilschaftsabschnitt aus verschiedenen
anderen Ventilen, die leicht einen Flüssigkeitsverlust verursachen.
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Für die Lebensmittel-
und die pharmazeutische Industrie usw., welche eine hohe Zuverlässigkeit
in Bezug auf die Sicherheit und die Hygiene erfordern, ist eine
hohe Abdichtfähigkeit
in dem Ventilabschnitt besonders nützlich.
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Inzwischen
wird es, wenn in der Membran des Membranventils, welches in einem
Lieferungsprogramm der Flüssigkeit
verwendet wird, ein Bruch verursacht wurde, in einer reinen Wasserleitung
oder Ähnlichem,
notwendig, eine Funktion zur Erkennung des Bruchs zu haben, um eine
kontinuierliche Produktion von defekter Flüssigkeit zu vermeiden
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Üblicherweise
wird ein Verfahren zum regelmäßigen Austausch
der Membran zu einer früheren Zeit,
bevor der Bruch der Membran auftritt, angewandt, um die Membran
in einem für
eine ausreichend lange Periode nutzbringenden Zustand durch frühen Austausch
nicht wirtschaftlich zu entsorgen/beseitigen.
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Andererseits
ist, so wie der herkömmliche Verlusterkennungssensor
in dem Membranventil vorgesehen ist, ein Sensor bekannt, in welchem
eine leitfähige
Gummischicht in der Membran vorgesehen ist, um einen Flüssigkeitsverlust
elektrisch zu erkennen. Wegen der ganz niedrigen Leitfähigkeit
des reinen Wassers im Fall der reinen Wasserleitung in der pharmazeutischen
Industrie oder Ähnlichem,
kann ein Flüssigkeitsverlust
nicht genau erkannt werden, weshalb es kaum praktikabel ist.
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In
Bezug auf die in der Hintergrundgrafik des Membranventils in 6 und 7 gezeigten
und oben dargelegten Probleme, wird es auch in dem Fall, dass die
Flüssigkeit
sehr wenig Leitfähigkeit
besitzt, so wie reines Wasser, möglich,
den Flüssigkeitsverlust-Erkennungssensor
der Membran vorzusehen, welcher einen Flüssigkeitsverlust sicher erkennen
kann.
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Mit
Verweis auf die 6 und 7 wird die Membran
mit dem Flüssigkeitsverlustsensor
besprochen. In der folgenden Diskussion werden gleiche Komponenten
wie für
das Membranventil der vorherigen Ausführungsform durch gleiche Referenzziffern identifiziert,
und die überflüssige Diskussion über solche
allgemeinen Komponenten wird unterlassen, um die Mitteilung so einfach
wie möglich
zu halten, um das klare Verständnis
der vorliegenden Erfindung zu erleichtern. Es sollte in der folgenden
Diskussion beachtet werden, dass die eindeutige Konstruktion des in
der Hintergrundgrafik gezeigten Membranventils i erster Linie besprochen
wird. Wie in 6 und 7 gezeigt,
beinhaltet die Flüssigkeitsverlustsensor-Baugruppe
einen Sensorkörper 50,
welcher in einem Öffnungsabschnitt 60 eingeführt ist,
der an einer vorab bestimmten Position in dem Ausleger 18 vorgesehen
ist, und eine Erkennungsleitung/kreislauf 51, welcher außerhalb
des Auslegers 18 des Sensorkörpers 50 ausgeformt
ist. In der Rück-Oberflächenseitenmembran 4b,
welche als Sicherungs/Ersatzmembran der Membran dient, ist auch
ein Verlusterkennungs-Leitungsrohr 59 ausgeformt.
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Wie
in 7 gezeigt, ist der Sensorkörper 50 mit einem
abgedichteten Gehäuse 54,
welches mit einem kastenförmigen
Gehäusekörper 52,
der an einer Seitenoberfläche
geöffnet
ist, einer Infiltrationsmembran 53, welche in der Öffnungsoberflächenseite
des Gehäusekörpers 52 angebracht
ist, einem starken Elektrolyt, welches in das abgedichtete Gehäuse 54 eingefüllt ist,
und einem Paar Elektroden a und b, die als Anode und Kathode dienen
und als Widerstände
? angebracht sind, ausgeformt. Die Infiltrationsmembran 53 ist
eine in der Öffnungsoberflächenseite
des Gehäusekörpers 52 angebrachte Membran,
um eine Flüssigkeitseinführung von
außerhalb
des abgedichteten Gehäuses 54 nach
innen zu ermöglichen,
sie verhindert jedoch den Verlust von Flüssigkeit vom Inneren des Gehäuses 54 nach
außen.
Das starke Elektrolyt, welches in das abgedichtete Gehäuse 54 des
Sensorkörpers 50 eingefüllt ist, kann
NaCl (Natriumchlorid oder ähnliches
wird als Salz verwendet) sein. Anderes Material, wie NaOH (Ätz-Soda,
Natriumhydroxid oder ähnliches)
kann jedoch auch verwendet werden. Wie in 7 gezeigt, besteht
die Erkennungsleitung/der Erkennungskreislauf aus einer elektrischen
Leitung, welche die in dem abgedichteten Gehäuse 54 angebrachten
Elektroden a und b beinhaltet, aus einer Energiequelle 55,
welche mit einer Batterie versehen ist, und aus einem Amperemeter 56 und
einer Lampe 57.
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Nach
der Befestigung des Sensorkörpers 50 auf
dem Öffnungsabschnitt 60 des
Auslegers 18 wird der Gehäusekörper 52 mit Hilfe
eines Dichtungsteils 58 in dem Zustand, wo die Infiltrationsmembran 53 sich
an einer Position befindet, an der sie mit dem Flüssigkeitsverlust
an der Rückoberflächenseite
der Membran 14 in Kontakt kommt, befestigt und fixiert.
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Angenommen,
dass das gezeigte Membranventil in dem, wie oben dargelegt konstruierten
Flüssigkeitsverlustsensor
in der Leitung des reinen Wassers entfernt ist, wenn die Oberflächenseiten-Membran 14a einen
Bruch verursacht, fließt
das durch den gebrochenen Abschnitt der Oberfläche der Oberflächenseiten-Membran 14a zur
Rückoberflächeseite hinsickernde
Wasser (reines Wasser) in ein Loch zwischen der Rückoberfläche der
Rückoberflächenseiten-Membran 14a und
der Oberfläche
der Rückoberflächenseiten-Membran 14b.
Die heraussickernde Flüssigkeit
fließt
dann in die Innenseite des Auslegers 18, nämlich in
den Raumabschnitt S an der Rückoberflächenseite
des Verlusterkennungs-Leitungsrohrs 59 der Rückoberflächenseiten-Membran 14b,
um sich darin (durch das Verlusterkennungs-Leitungsrohr 59)
zu sammeln. Das in dem Raumabschnitt S angesammelte Wasser tritt
durch die in dem abgedichteten Gehäuse 54 des Sensorkörpers 50 angebrachte
Infiltrationsmembran 53 und wird dann mit NaCl in dem abgedichteten
Gehäuse 54 gemischt.
Wenn das heraus gesickerte Wasser einmal dem NaCl beigemischt ist,
wird das NaCl in Na Ionen (+) und Cl Ionen (–) nämlich elektrolytisch zersetzt,
was das Wasser (hoch) konstant dielektrisch macht. Da das NaCl stark
elektrolytisch ist, wird es weiterhin komplett im Wasser zersetzt
(kein Molekül
wird übrig
bleiben, das nicht zersetzt ist).
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Wenn
die durch heraus sickerndes und in das abgedichtete Gehäuse 54 des
Sensorkörpers 50,
wie oben dargelegt, eindringendes Wasser die elektrolytische Zersetzung
des NaCl verursacht, steigt die dielektrische Konstanz des Wassers
und setzt den leitenden Zustand zwischen den Elektroden a und b
fest.
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Der
leitende Zustand zwischen den Elektroden a und b kann durch das
Einschalten der Lampe 57 wahrgenommen werden. Der Grad
der Leitung kann auch auf dem Indikator des Amperemeters 56 gesehen
werden. Dementsprechend kann das Auftreten eines Bruchs der Oberflächenseiten-Membran 14a der
Membran 14 durch den Flüssigkeitsverlust-Erkennungssensor
erkannt werden.
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Selbst
in dem Fall, dass die Flüssigkeit
eine sehr geringe Leitfähigkeit
hat, so wie reines Wasser, kann mit dem Membranventil mit dem Flüssigkeitsverlust-Erkennungssensor
ein Verlust an der Oberflächenseiten-Membran
sicher erkannt werden. Andererseits besteht die Membran 14 aus
der dünnen Oberflächenseiten-Membran 14a,
welche aus Fluor enthaltendem Harz besteht, und der dicken, Sicherungs/Ersatzmembran 14b,
welche aus Gummi besteht und an der Rückoberflächenseite gestapelt ist.
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Durch
ein Vorsehen der Flüssigkeitsverlust-Erkennungsleitung 59 in
der Sicherungs/Ersatzmembran 14b fließt das aus dem gebrochenen
Abschnitt der Oberflächenseiten-Membran 14a heraus sickernde
Wasser sofort durch die Flüssigkeitsverlust-Erkennungsleitung 59 hinaus
an die Rückoberflächenseite
der Membran 14, um mit dem Sensorkörper 50 in Kontakt
zu kommen. Deshalb kann ein Bruch der Oberflächenseiten-Membran 14a schnell erkannt
werden.
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Obwohl
die angegebene Diskussion sich auf die Erkennung des Verlusts von
reinem Wasser in der reinen Wasserleitung bezieht, kann der Flüssigkeitsverlustsensor
nicht nur reines Wasser sondern auch den Verlust von anderen Flüssigkeiten
als reinem Wasser erkennen.
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Bei
einem Bruch der Membran wird mit diesem Membranventil die aus der
Rückseitenoberfläche heraus
sickernde Flüssigkeit
mit den starken Elektrolyten in dem Gehäuse durch die Infiltrationsmembran
des Sensorkörpers
gemischt, um eine elektrolytische Zersetzung der starken Elektrolyte
zu verursachen, um ein Ansteigen der elektrischen Leitfähigkeit
der Flüssigkeit
zu erreichen, um den Leitungsstatus zwischen den Elektroden in dem
Gehäuse
zu erkennen, und um den Bruch der Membran zu erkennen. Dementsprechend
kann die Laufzeit der Membran verlängert werden. Auch in dem Fall,
dass die Flüssigkeit
eine geringe Leitfähigkeit
wie reines Wasser hat, kann besonders mit dem Flüssigkeitsverlustsensor der
Verlust von Flüssigkeit
infolge eines Bruchs der Oberflächenseiten-Membran sicher erkannt
werden.
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Da
die Membran mit der dünnen,
aus Fluor enthaltendem Harz bestehenden Oberflächenseiten-Membran und der
dicken, aus Gummi bestehenden, auf der Rückoberflächenseite gestapelten Sicherungs-/Ersatzmembran
ausgeformt ist, und da eine Flüssigkeitsverlust-Erkennungsleitung
in der Sicherungs-/Ersatzmembran
vorgesehen ist, kann ein Bruch der Oberflächenseiten-Membran schnell
erkannt werden.
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Obwohl
die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf beispielhafte Ausführungsformen
derselben dargestellt und beschrieben wurde, sollte es vom Fachmann
aber so verstanden werden, dass vorhergehende und verschiedene Veränderungen, Weglassungen
und Hinzufügungen
darin und dazu vorgenommen werden können, ohne vom Schutzbereich
der vorliegenden Erfindung abzuweichen, wie er im Folgenden beansprucht
wird.
