DE7541730U

DE7541730U - Membranventil

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Publication number: DE7541730U
Application number: DE7541730U
Authority: DE
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Priority date: 1975-12-30
Filing date: 1975-12-30
Publication date: 1977-09-08

Description

Anmelder: Stuttgart, den 15· Dezember 1975

Fritz Müller ZP 105 X/kg

7119 Criesbach

Membranventil

Die Erfindung betrifft ein Membranventil mit einem Ventilgehäuse mit Zulauf, Ablauf und dazwischen angeordnetem Ventilsitz und relativ zu dem Ventilsitz beweglichem Ventilglied, und mit einem Antriebsgehiiuae, in das eine das Ventilglied relativ zum Ventilsitz bewegende Ventilspindel axial verschiebbar eingesetzt ist, an der ein Antrieb angreift«

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Membranventil Ip werden in sehr großen υΊ:ι].\·ιηκ technisch ein^esebzb, soweit nicht hohe Drücke au beherrschen sind, weil die Membran sowohl als mit dem Ventilsitz zusammenwirkender, bewegliches Ventilgliod dient ;ili; auch gleichzeitig;; die Abdichtung der Betätigung des beweglichen Ventilgliedes zum Antriebsi^ehüuse hin übernimmt« Die Membran vermag jedoch, wenn sie nicht sehr großflächig sein coil, nur relativ gerinne Hubbewegun^en durchzuführen ο Außerdem muß die I'leinbran relativ flexibel sein, damit nie die notwendige Vc;rformung aufnehmen kann, ohne üchaden zu nehmen, !!.letzteres bedeutet, daß die Membran aus einem relativ weichen Material bestehen muß„ l'Js muß aus diesem Grund der Ventilsitz, an dem die Membran bei geschlossenem Ventil angepreßt ist, alö Planfläche ausgebildet aein, weil bei einer schneidenfürmigen Ventilsitzfläche die Membran bei festem Anpressen beschädigt oder zerstört würde«

In vielen FUIlRn ist es erwünscht, einen Ventilsitz mit einem schneidenfb'rmißen Anlufjesteg zu verwenden, ^egen den ein relativ steifes Ventiltflied geprellt wird. In solchen Fällen ist bei einem Membranventil an der Iiembran eine aus einem relativ harten Werkstoff bestehende Uoheibe angel)racht, die die Funktion den beweglichen VevLtil übernimmt. Eine derartige Scheibe eignet sich zwar gut zur dichten Anlage an einen Kchnei<lenförmigen Aufla sie dichtet ,jedoch an einer planen Ven Uilsitzf lache nicht oder nur uusiclier ab, vor allem dann, wan d-'-ui dnrchflie«- sende Medium körnige ütoffe mibführt.

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Aus den οl"K?ii nrwahnten Gründen ist man. dalier gezwungen, unterschiedliche Ventilgehäuse zu vorwenden, Je nachdem, ob ein weiches Ventilglied oder ein relativ hartes Ventilglied Verwendung findet» Das bedingt jedoch ,"jeweils unterschiedliche Herstellungswerkzeuge sowie eine aufwendigere Lager- und Ersatzteilhaltung. Dies gilt sowohl für Membranventile als auch für alle anderen Ventilbauarten, bei denen sowohl relativ harte als auch relativ weiche bewegliche Ventilglieder zum Einsatz kommen,

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Anordnung zu schaffen, bei der ohne jede Änderung sowohl relativ harte als auch relativ weiche bewegliche Ventilglieder eingesetzt werden können, ohne daß darunter die Abdichtsicherheit leidet oder ein relativ weiches bewegliches Ventilglied der Gefahr von Beschädigungen durch den sohneidenförmigen Anlagesteg ausgesetzt ist»

Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch, dfui der Ventilsitz einerseits einen kreisringformigen, eine sehr schmale Stirnfläche aufweisenden Ventil steg und andererseits eine an den Ventilsteg radial anschließende, um die geringe üteghöhe zurückgesetzte plane oder flachkonische liingfläche aufweist«

Durch die Kombination eines Rchneidenförmigeri Steges mit geringer Üteghöhe und einer daran radial nach innen oder nach außen anschließenden planen oder flachkonischen Ringfläche ist es möglich, dasselbe Ventilgehäuse sowohl für Ventile mit relativ weichem beweglichem Ventilglied

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als auch mit relativ ateifem beweglichem zu verwenden. Bei Verwendung eines relativ steifen beweglichen Ventilgliedes liegt dieses allein an dem Steg an» Es tritt eine allenfalls geringfügige Verformung auf, bei der sich der Steg aber um weniger als die ohnedies geringe Steghöhe in das Ventilglied eindrückt, sofern überhaupt eine merkliche Verformung dea beweglichen Ventilgliedes auftritt. Trotzdem ist es möglich, anstelle dea relativ steifen Ventilgliedes bei den entsprechenden Einsatzfällen auch ein relativ weiches bewegliches Ventilglied zu verwenden, weil nämlich die !Steghöhe relativ gering ist und dadurch auch die durch den Steg bedingte Verformung des relativ weichen beweglichen Ventilgliedes bei dessen Anpressen an den Ventilsitz so gering bleibt, daß eine Beschädigung ausgeschlossen ist. Dadurch ist es möglich geworden, dasselbe Ventilgehäuse für die unterschiedlichsten Anwendungsfälle einzusetzen, wodurch in der Fertigung größere Serien und damit eine Verbilligung erreicht wird und wodurch auch die Lagerhaltung an Ventilen und an Ersatzventilgehäusen rationalisiert wird.

Besonders vorteilhaft läßt sich der erfinrtungsgemäße Ventilsitz dann einsetzen, wenn, wie bei einer bevorzugten Ausführungaform der Erfindung vorgesehen, die Membran als Balgmembran ausgebildet ist, die ein tellerförmiges, mit dem Ventilsitz zusammenwirkendes Teil als bewegliches Ventilglied und einen an dessen Band anschließenden, bis zum Antriebsgehäuse geführten, gummielastischen Balg aufweist. Eine derartige Bnlgmombran

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kann, ,je nach den n;e forderten Kimiat'zbedi ΐ)|',ηΐΐ(·:ηη, nun relativ weichen ebenso wie aus relativ .'!teii'en >.nrka bof fen bestehen; Hie kann sof^ar ;μι,ί Γι-Ι,πΐ] Ιχίι l^hen, wenn der Balpbereich als Faltenbalg ,·ιΐΐ:;ι^!;ο1νϊ 1 <i >· 1, j.nb. lot die BMlf';membran aus einem relat.i ν ' -.:hen '„crkstoff herßefitellt > bo braucht dor 'V·, J rih'Teic-h flicht ela Faltenbalg ausgebildet nein, sondern es kann die Balf;membran in ]jiinp;sschnitt die Gestalt einerj Onc(r,n oder einer Lyra aufweisen. Dio entsprechend nach außen oder nach innen gekrümmte Rohrwand der B,\l{;menb.rnn i»t bei weicheti \Jfi'kstoff eunmichend vciri'ornibar, um die Lünßabewegun^ der? mit dem V(;ntilnit^r/ zn.'iarninenv/i.rl'.cnden flachen Balf^rmei:ibranboderi8 aufzunehmen. Durch don iJin.".fitz des erfindunfjfif^einäßen VentÜMitzea kiwmen Balf;menbranon aus relativ weichem oder relativ hartem Wer];,Tt;off verwendet werden, ohne daß eine ,jewei] in<> κηρπηίηιηκ des Ventilsitzen erforderlich ist»

Beispielsweise k?um die Halnmeinl-iran. ;.uir; einem hoch widerstandsfähigen, zähen Kun;i tntof f, v^rie beinpielsweise Tetrafluoräthylen bestehen. Oder es besteht, wie bevorzugt vorgesehen, die Balr;menb.ran aus einen weicheren, den B.''lf$ bildenden Material und einem härteren, dan tellerförmige 'i'eil bildenden f.;at(;rial„ Dabei ist jedocli die Balp;mer:ibran nach wie vor fiiiiHtückif; her^eiitellt und es bestehen die beiden unterschiedlich weiolien Bereiche aus einem weicher bzw. härtei^ eingestellten Kun.n hstoff derselben Art» Bevorzugt besteht die Bnlr;nu:i'ibran aus Gummi odor einem ^ummiartifien r.unnliiitof]', der im HaIf^- beroicii ■ no. .'.)horeh.''rtR von e b^vrn GO und im tei 1 erf örmi p,en

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Bereich von etwa 85 aufweist,, Eine derartige Kombination hat sich als sehr vorteilhaft erwiesene

Die Balgmembran ist am balgseitigen Ende mit ο ine in Einspannrand zur dichten Befestigung versehene Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung iat das dem tellerförmigen Teil abgewandte linde des Balges mit einem Einspannrand versehen, der mit einer starren Hinterlegung ausgerüstet ist. Dadurch kann in dem Gehäuseteil, das die Membran gegen das Ventilgehäuse dichtend verspannt, ein iüntlüftungakanal eingearbeitet sein, ohne daß aich der in diesem Bereich eingeklemmte Einspannrand der Balgmembran unzulässig verformt.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist in den tellerförmigen Teil der Balgmembran eine mit Aussparungen versehene Scheibe eingeformt, an der die Ventilspindel befestigt ist» Durch diese eingeformte Scheibe, die umspritzt oder einvulkanisiert ist, läßt sich eine betriebssichere Verbindung mit der Ventilspindel herstellen, weil die von der Ventilspindel auf die Balgmembran übertragene Kraft großflächig in die Balgmembran eingeleitet wirde Außerdem versteift diese ücheibe den tellerförmigen Teil der Balgmembran und führt somit zu einer einwandfreien Anlage an dem Ventilsitze

Ventile gemäß den vorstehend beschriebenen Ausf iihrungsformen können handbetätigt oder durch ein Druckmittel gesteuert sein. Durch die Handbetätigung bzw. durch das

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Druckmittel wird die spindel axial bewegt, an doron einem Knde die in den tellerförmigen Teil einvulkanioierte oder eingespritzte Scheibe befestigt ist. Bei fremdgesteuerten, also druckinittelbetäti gten Ventilen ist an dem anderen Ende der Spindel eine Membran befestigt, die einerseits federbelastet das Ventil schließt und die andererseits durch ein Druckmittel beaufschlagt Öas Vontil öffnet; dabei iat diese Betätigungsraembran zwischen zwei dag Antriebsgehiiuse beildende Schalenkörper eingespannt, die mittels Schrauben gegeneinander verspannt sind. Dabei weisen bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung zwei einander diametral gegenüberliegende Schrauben zum Verspannen der beiden Bchalenkörper miteinander eine solche Länge auf, daß sie bei entspannter Ventilschließfeder, die einerseits an der Membran und andererseits an einem der Schalen-Körper anliegt, noch in das Gewinde des anderen Schal <mkörpers eingreifen, Dies hat den Vorteil, daß auf Vorrichtungen zum Spannen der Schließfeder bei der Montage verzichtet werden kann, weil die beiden einander gegenüberliegenden Schrauben zum Spannen der Feder verwendet werden können. Dadurch können auch von dem Benutzer derartige Ventile montiert werden, da keine spezielle Vorrichtung zum Zusammenbau benötigt wird. In weiterer Ausgestaltung igt dabei für die Betätißungsmembran ein Anschlag vorgesehen, an dem diene zur Anlage kommt, wenn sich, das bewegliche Ventilglied an den Ventilsitz angelegt liato Dadurch ist, insbesondere bei weichem beweglichen Ventilglied, sichergestellt, daß dieses nicht übermäßig stark gegen rinn Ventilsitz gepreßt wird und <.'' lurch m^ ^! i.oherv μ ;; ^ ocM-ni.^n .1. euloL.

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Bevorzugt ist das erfindungsgemäße Ventil als Vollkunst stoff ventil ausgebildet, bei dera alle mit dem zu steuernden Medium in Berührung kommenden Teile aus Kunststoff bestehen,, Auch das oteuergehäuse und der das Druckmedium bei Fremdsteuerung aufnehmende Teil des Gehäuses bestehen dabei aus Kunststoff.

Weitere Einzelheiten und Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles im Zusammenhang mit den Ansprüchen. In der Zeichnung ist ein Längsschnitt durch ein erfindungsgemäßes Ventil dargestellt, wobei zwei mögliche Ausführungsformen einer Balgmembran gezeigt rind,

Das in der Zeichnung dargestellte Ventil uinf. Ab ein Ventilgehäuse 1, an dem ein Antriebsgchlui. . 2 angebaut ist, das aus einem schalenförmigen Oberteil 3 und einem ringschalenformigen Unterteil 4 besteht» Zwischen überteil 3 und Unterteil 'v ist eine liembran 5 dicht eingespannt, an deren zentralen Bereich beidseitig je ein Federteller 6 zentral angepreßt ist; Ilembran ^lj und Federteller 6 sind zentral durchbohrt und auf einen Gewindezapfen 7 einer Ventilspindel 8 aufgesteckt und dort mitteln t;iner Mutter 9 festgeklemmt, die den im Unterteil 4- befindlichen Federteller 6 gegen einen Bund preßt, der den Übergang von Gewindezapfen 7 zur Ventilspindel 8 bildet. Eine oder mehrere als ijchraubendruckfedern ausgebildete Ventilschließfedern 10 liegen

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einerseits an dein im Oberteil befindlichen Federteller und andererseits am Grund des Innenhohlraum3 des Oberteiles 3 an. Unter der Wirkung dieser Federn liegt der im Unterteil ¹V befindliche Federteller 6 an einem Stützring 11 an, der seinerseits an einem iia Innern des Unterteiles 4- hochgezogenen Steg 12 anliegt. Das Unterteil 4- let zentral durchbohrt und durch diese Bohrung ist die Ventilspindel 8 abgedichtet hindurchgeführt. Unterhalb de3 Steges 12 is⁴" in der Bohrung ein Dichtring untergebracht„

Zwischen dem Unterteil 4- und dem Ventilgehäuse 1 ist ein Spannring 14- eingesetzt, der sich gegen das Ventilgehäuse 1 abstützt und der eine Balgmembran 15 gegen das Unterteil 4- verspannt. Die Balgmembran 15 umfaßt einen im Längsschnitt gekrümmten Bereich 16' oder mäanderförmig gewundenen Bereich 16", die eine Beweglichkeit des als bewegliches Ventilglied dienenden Balgbodens 17 in axialer Richtung der Ventilspindel 8 ergeben» Die Ausführung3form der Balgmembran, bei der der Bereich 16' im Längsschnitt z\ir Achse hin oder von der Achse weg gekrümmt verläuft, wird dann eingesetzt, wenn die Balgmembran 15 aus einem relativ weichen Werkstoff be steht <. Besteht dagegen die Balgmembran 15 bzw. der Bereich 16" aus einem relativ steifen Werkstoff, wie beispielsweise Tetrafluoräthylen, dann ist dieser Bereich gewellt und in Art eines Faltenbalges ausgeführt. Der Balgboden 17» der an einem Ventilsitz 18 anliegt, wenn gleichzeitig der im Unterteil ¹V befindliche Federteller 6 unter der Wirkung der Ventilachließfedern 10 an dem Stützring 11 anliegt,

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kann aus relativ weichem oder relativ nteifen Kunststoff oder Gummi bestehen» Beisteht die gesamte Balgmembran 15 beispielsweise aus Tetrafluoräthylen, dann iijt auch der Balgboden 17 relativ steif. Besteht die gesamte Balgnerabran aus Gummi oder einem gumraiartigen Kunststoff, so kann die gesamte Balgmembran 1|? einschließlich dem Balgboden 17 relativ weich oein, Ks kann die Balgmembran 15 aber auch teils aus einem weichen Werkstoff im Bereich 16" und teils aus einem relativ steifen Werkstoff im Bereich des Bnlgbodens 17 bestehen« Um in allen Fällen eine einwandfreie Abdichtung zu erzielen ohne unterschiedlich ausgebildete Ventilgehäuse 1 verwenden zu müssen, umfaßt dor Ventilsitz 18 einen ringförmigen, eine relativ geringe flöhe aufweisenden Anlagesteg 19 und einen daran radial nach außen anschließenden planen oder flachkonischen Anlagerung 20. Die Fläche des Anlageringes 20 ist entweder eine plane Kreisringfläche oder eine Kegelstumpfmantelfläche, dessen Kegelwinkel zwischen etwa I5O⁰ und 180° beträgt. Dabei kann die Kegelspitze dem Antriebsgehäuse zugewandt oder abgewandt sein» Diese Ausbildung des Ventilsitzes mit einem Anlagesteg und einem Anlagering hat den Vorteil, daß dasselbe Ventilgehäuse 1 sowohl mit Balgmembranen mit steifem Balgboden 17 als auch mit Balgmembranen mit cehr wuicheia Balgboden 17 einwandfrei zusammenwirkt, da einerseits bei steifem Baigbodon eine Abdichtung an dem Anlagesteg 1^C) erfolgt und andererseits bei weichem Bnlgboden 17 die Anlage an dem Anlagering erfolgt ohne daß der Anlagesteg 19 aufgrund seiner geringen

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Höhe don weichen H:<lgboden 1? zu ne;ohädigen vermag,

j Dadurch ist bei an dem Ventilsitz IB anliegenden Balg-

j boden 17 «ine zuverlässige Tji'enmmg dos Zulaufs ,'¹I vom

] ivblauf 22 des Vontilgehäuses 1 erzielt*,

Die Bülgmernbran 1^3 weist an dem dem Balgboden 17 abgewandten i^nde des Bereiches 16 einen planen Spannrand auf, der zwischen den Spannring 14- und das Unterteil 4-eingespannt IHt. Up. es möglich ist, daß an den Dichtring 13 vorbei entlang der Ventilspinde] 8 in das Unterteil ¹V eingeleitetes Druckmedium in den Innenraum. der Balgmembran einsickert, da ferner bei undichter Balgmerabran Gas oder Flüssigkeit in deinen Innenraum eindringen kann und da schließlich die Balgmembran bei der Betätigung " atmet" int eine Entlüftung des Balginnenraumes erforderlich, die durch einen in das Unterteil ^Lv eingearbeiteten Kanal 24 erfolgt. Der Kanal 24 läuft an der Oberfläche ties Unterteiles 4 radial nach außen und es i3t der opannrand 23 an seiner dem Unterteil 4 zugewandten Üeite mit einer Hinterlegung in Form eines Ringes 25 aus einem starren oder steifen Material versehen, der verhindert, daß der Üpannrand 23 in den Kanal ?A eingedrückt und dabei möglicherweise zu stark veri'onnt oder beschädigt wird«

Zur Befestigung der Ventilspindel 8 an dem Balgboden ist in diesen eine mit Aussparungen versehene ocheibe einge.formt, beispielsweise eingespritzt oder oinvulkanisiert, die mit einer zentralen üewindebohrung vorsehen

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ist, in die ein Ciawindezapfen der Ventilspindel 8 eingedreht ist.

Das Oberteil 3 und das Unterteil 4- sind miteinander verschraubt. Dabei sind mindestens zwei einander gegenüberliegende Schrauben 27 so lang ausgebildet, daIi sie bei entspannten Ventilschließfedern 10 mit ihrem Gewinde noch in in das Unterteil M- eingesetzte Gewindehülsen i?ö eingreifen. Dadurch ist es möglich, mit Hilfe der beiden Schrauben 27 das Antriebsgehäuse 2 ohne .lonstig« Hilfsmittel zu montieren, nämlich die Ventilschließfedern zu spannenö

Der von dem Unterteil M- einerseits und der Membran 5 andererseits umschlossene Kaum ist durch eine Druckraittelanschlußbohrung 29 mit einer nicht dargestellten Steuerleitung verbindbar, durch die Druckmittel zugeführt und dadurch das Ventil geöffnet werden kann, das bei Abfall des Drucks in der Druckmittelleitung durch die Ventilschließfedern 10 wieder geschlossen -.virä.

Es versteht sich, daß die Erfindung nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt ist, sondern Abweichungen davon möglich sind, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Insbesondere können einzelne der Erfindungsmerkmale für sich oder zu mehreren kombiniert Anwendung finden. Beispielsweise kann anstelle der Ventilschließfedern 10 oder auch zusätzlich a\ich dem Oberteil 3 durch eine Bohrung 30 ein Druckmittel zur

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rc zugeführt wordene Oder es kann die Vim gpindel ir üblicher Vleiae nicht durch (iie Mfirnbrit Bonilorn durch einen rannuellen Antrieb utl<?r < inen Kolbonantrieb bewegbar sein«

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Claims

Schutzansprüche

1. Membranventil mit einem Ventilgehäuse mit Zulauf, Ablauf und dazwischen angeordnetem Ventilsitz und relativ zu dem Ventilsitz beweglichem Ventilglied, und mit einem Antriebsgehäuse, in das eine das Ventilglied relativ zum Ventilsitz bewegende Ventilspindel axial verschiebbar eingesetzt ist, an der ein Antrieb angreift, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilsitz (10) einerseits einen kreisringförmigen, eine sehr schmale Stirnfläche aufweisenden Ventilsteg (19) und andererseits eine an den Ventilsteg radial anschließende, um die geringe Steghöhe zurückgesetzte plane oder flachkonische Ringflache (20) aufweist, und daß insbesondere die Membran als Balgmembran (15) ausgebildet ist, die ein tellerförmiges, mit dem Ventilsitz (18) zusammenwirkendes Teil (17) und einen an dessen Rand anschließenden, bis zum Antriebsgehäuse (4) geführten, gummielastischen Balg (16· bzw. 16") aufweist.

2= Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Balgmembran (15) aus einem hochwiderstandsfähigen, zähen Kunststoff wie z.B. Tetrafluoräthylen besteht.

3. Ventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Balgmembran (15) aus einem weicheren, den Balg (16') bildenden Material und einem härteren, das tellerförmige Teil (17) bildenden Material besteht.

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4. Ventil nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß die Balgmembran auH Gummi oder einem gummiartigen Kunetntoff besteht, der im Bnlgbereich (16") eine Shoreharte von etwa 60 und im tellerförmigen Bereich (17) von etwa 85 ausweist.

Jj. Ventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das dem Balgboden (17) angewandte Ende dea Balges (16' bzw. 16") mit einem Einspannrand (23) versehen ist, der mit einer starren Hinterlegung (25) ausgerüstet ist.

6. Ventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in den Balgboden (17) der Balgmembran (15) eine mit Aussparungen versehene Scheibe (26) eingeformt iat, an der die Ventilspindel (8) befestigt ist.

7. Ventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Spindel an einer Membran befestigt ist, die einerseits federbelastet das Ventil schließt und die andererseits durch ein Druckmittel beaufschlagt daa Ventil öffnet und die Membran zwischen zwei das Antriebsgehäuse bildenden, durch Schrauben gegeneinander verspannten Schalenkörpern eingespannt ist, dadurch gekennzeichnet, daß zwei einander diametral gegenüberliegende Schrauben (27) zum Verspannen der beiden Schalenkörper (3 und 4) miteinander eine solche Länge aufweisen, daß sie bei entspannter VentilschlieLfeder (10), die einerseits an de** Membran (5) tv"ü ^nder^rs.^its nn einem

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der Schalenkörper (3) anliegt, noch in dag Gewinde (28) den anderen üchalenkörpors (Ό eingreift,

8. Ventil nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein Anschlag (11, 12) für die Hetätigungsmembran (5) vorgesehen ist, an der diene bei Anlage des beweglichen Ventilgliedea (17) an dem Ventilsitz (18) zur Anlage kommt.

9. Ventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es aln

ventil ausgebildet ist»

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