JP6166362B2 - 弁および弁用ダイヤフラム - Google Patents

Description

本発明は、請求項１のプリアンブルによる弁、および請求項１５のプリアンブルによる弁用ダイヤフラムに関する。

弁は、加工システム内では重要な構成要素であり、これによって生成物媒体の流れを生成物伝導システム内で配管システムを通るように方向付ける。方向付け効果は、弁の切り替え機能に基づいている。

弁は、少なくとも１つの第１のポートおよび１つの第２のポートを有する弁ハウジングを有する。汎用タイプの弁では、軸方向に沿って移動可能である閉鎖部材を備えた閉鎖部材構成部が、設けられる。この軸方向の可動性に関連して、弁は、これがポート間に配置された弁座と封止式に相互作用する閉位置にもっていかれることが可能であり、それによって第１のポートと第２のポート間の流体連結が遮られる。閉鎖部材の軸方向の移動は、弁ハウジングの外側で起こされ得る。通常、加圧媒体作動式ドライブが使用され、ここでは、加圧媒体は、ばねの復元力に対抗してピストン上に圧力を及ぼす。

特定の要求が、食品産業などの無菌用途における弁に出されている。そのような用途では、生成物が周囲の空気と接触することは回避されなければならず、その理由は、そうでない場合、細菌および病原菌が生成物に導入される恐れがあるためである。弁内の封止部の設計は、それに対応して複雑である。閉鎖部材構成部をハウジングの周囲に対して封止することは、特に、閉鎖部材構成部がドライブに連結される場合重要である。

独国特許出願公開第１０２００７０１４２８２Ａ１号明細書は、一方では、封止効果を伴って閉鎖部材構成部上に、他方では弁ハウジング側保持構成部上に保持された流体不透過性ダイヤフラムを提案している。保持構成部は、軸方向に傾斜して配置されたクランプ空隙を有する。ダイヤフラムは、このクランプ空隙内を通るクランプセクションと、閉鎖部材構成部が貫通する中央開口部とを備える。封止効果は、中央開口部が閉鎖部材構成部上に保持され、クランプセクションがクランプ空隙内に保持された結果生じるものである。エラストマーベースの知られている材料とは対照的に、このダイヤフラムは、少なくとも約１３０度までの温度耐性を有する寸法的に安定したプラスチックから生成される。これにより、作動状態下で、特に作動温度および作動温度下で一定の寸法がもたらされる。ダイヤフラムをクランプ空隙内にクランプすることに伴って、高い貯蔵安定性および全体的に効果的な封止が結果として生じる。

独国特許出願公開第１０２００７０１４２８２ Ａ１号明細書は、クランプ空隙内に、クランプ力を増大させる突出部を設けることによって封止をさらに改良することを教示している。

独国特許出願公開第１０２００７０１４２８２ Ａ１号明細書

本発明の目的は、ダイヤフラムを備えた弁およびダイヤフラムであって、従来技術と比較してダイヤフラムの弁ハウジング側の封止をさらに改良し、それによって保全の必要性を低減する、ダイヤフラムを備えた弁およびダイヤフラムを生み出すことである。

この目的は、請求項１の特徴を備えた弁、および請求項１５の特徴を備えたダイヤフラムによって解決される。従属請求項２から１４および１６から１８は、全体的な利点を向上させる留意された効果を有する有利な開発点を提示する。

本発明によるダイヤフラムは、ダイヤフラムの径方向の外側縁上に配置され、第２のセクションによって径方向に内向きに当接された第１のセクションを有する。いずれのセクションも、互いから角度を付けてずらされる。第１のセクションは、ダイヤフラムの保持構成部内にクランプされ、第２のセクションは、対照的に少なくとも誘導される。セクション間の角度は、型嵌めが、保持構成部とそれらのセクション間に結果として生じるように寸法設定される。ダイヤフラムのセクションおよびこれらの間の角度は、好ましくは保持構成部内に形成された角度に近くなるように事前成形され得る。第１のセクションをクランプすることにより、ダイヤフラムの位置決めをもたらすクランプ力が全体的に増大され、ダイヤフラムのより大きい表面セクションは、クランプ空隙内のダイヤフラムの滑りが、共働的に強力に低減されるようにクランプすることによって固定される。型嵌めはこの効果を大きく強め、それにより、ダイヤフラムは、クランプ空隙、型嵌め、および圧力嵌めの第１のセクションとの相互作用から、すべての作動状態下で保持構成部内に固定されたままになる。圧力嵌めにより、ダイヤフラムの外側縁もまた、第１のセクションおよび保持構成部に対して極めて良好に、かつ従来技術より良好に封止される。これは、本発明者が、生成物が、ダイヤフラムおよび保持構成部の特にクランプ空隙内での移動によって保持構成部、特にクランプ空隙に引きこまれることを見出したため、特に有利であり、また、保全の必要性を低減する。この汚染は、一方では弁内の生成物チャンバから、他方ではハウジングの周囲から結果として生じ得る。これは、本発明によるダイヤフラムおよび弁の設計によって確実に防止される。

弁の一開発点では、第１のセクションと第２のセクションの間の角度は、６０°から１３５°の間である。これは、確実な型嵌めを生み出し、ダイヤフラムを製造する際、または異なって成形されたダイヤフラムを保持構成部に取り付ける際の変形から材料にかかる応力を最小限にする。

別の開発点では、第１のセクションを軸方向に対して概ね垂直な平面内に配置することが提案される。ダイヤフラムがそれによって、数度の角度の偏差を許しながらも、第１のセクション内で外側へと径方向にほぼ平坦に延びる場合、これは、容易に調整可能なクランプ力を有する経済的な設計をもたらす。

別の開発点は、第２のセクションを円筒軸を備えたほぼ円筒状に成形することを実現し、この場合円筒軸は、軸方向に配向され、偏差は、生産精度の枠内および数度の偏差角度内に含まれる。これは、第２のセクションに好適なガイド特性を備えて生産することが経済的である保持構成部をもたらす。

本発明は、クランプセクションと第１のセクションの間のダイヤフラム内に少なくとも１つの通路を備えて開発されることが可能であり、この場合通路は、弁ハウジング側の保持構成部内に形成されたチャネルと相互作用する。この通路は、たとえば、弁ハウジング内および／または第２のハウジング部内のリング形状の溝によって流体に対して透過性になるように互いに連結された、周囲にわたって配置され分散された複数の通路開口部の形態で設計され得る。この対策により、弁内部からクランプセクションなどの保持構成部に入るいかなる材料も、ダイヤフラム内の通路を通して外側に伝導されることによって見えるようになる。

別の開発点では、保持構成部には、第１および第２の空隙が設けられ、この場合第１の空隙は、ダイヤフラムの第１のセクションとの圧力嵌めを形成し、第２の空隙は、第２のセクションを誘導する。保持構成部のこの設計により、上述した利点は、経済的に達成可能であり、加えて、ダイヤフラムにかかる材料応力が、特に最小限に抑えられ得る。

別の開発点は、第１の空隙の設計に関し、この空隙を第１および第２の壁で限定することを実現し、この場合壁の少なくとも１つは、空隙内のダイヤフラムの摩擦を増大させる構造体、たとえば溝、突出部、波形などを有する。この方法では、ダイヤフラムは、型嵌めに及ぶダイヤフラムおよび空隙の摩擦係止または相互係止の増大によってその位置にさらに保持され、封止が増大される。

次の開発点は、第１のクランプ空隙の設計に関し、このクランプ空隙を第１および第２のクランプ空隙壁で限定することを実現し、この場合壁の少なくとも１つは、クランプ空隙内のダイヤフラムの摩擦を増大させる構造体、たとえば溝、突出部、波形などを有する。この方法では、ダイヤフラムは、型嵌めに及ぶダイヤフラムおよびクランプ空隙の摩擦係止または相互係止の増大によってその位置にさらに保持され、封止が増大される。

有利な経済的開発点では、空気式ドライブなどの加圧媒体作動式ドライブが提供され、このドライブは、閉鎖部材の軸方向に沿った移動をもたらすために閉鎖部材構成部に連結される。

加圧媒体作動式ドライブを併用することにより、別の開発点は、ドライブ内に、またはドライブと閉鎖部材構成部の間に回転式結合解除装置を設けることを提案する。加圧媒体作動式ドライブは、頻繁に、らせんばねによって捩じり力を発生させる。捩じり力のダイヤフラムへの伝達は、回転式結合解除装置によって防止され、それにより、ダイヤフラムの寿命は、ねじりからの応力を解消することによって延ばされる。

別の開発点によれば、回転式結合解除の経済的な設計が提案される。上記によれば、回転式結合解除装置は、ドライブと閉鎖部材構成部の間に配置され、円筒状座部内に第１の結合解除部材を備え、この円筒状座部内には、第２の結合解除部材の円筒状突出部が収容される。

別の開発点により、ダイヤフラムの有利な軽減策が達成され、この軽減策は、損傷および病原菌を伝達する関連付けられた可能性を大きく低減し、寿命を増大させる。上記によれば、第１の支持表面が、ハウジング側に設けられ、第２の支持表面が、閉鎖部材構成部上のダイヤフラムのために設けられる。ダイヤフラムの少なくとも１つのセクションを支持表面の１つに置くことにより、保持構成部内に位置するダイヤフラムの一部に及ぼされ、保持構成部内でこの部分内の移動を促進する圧力、故にけん引力は、低減される。

支持表面を備えた構成部の開発点によれば、ダイヤフラムは、いずれの場合にも流体連結が第１のポートと第２のポートの間に生み出される閉鎖部材の開位置において支持表面の１つ上に存在し、この場合全体のダイヤフラム表面の少なくとも５０％が支持される。ダイヤフラムのこの表面セクションを支持することは、清潔性および寿命に関して上述した利点を高める上で特に有利であることが証明されている。

追加の開発点は、ダイヤフラムの材料に関し、ダイヤフラムが、規格ＡＳＴＭ Ｆ３６「Ｓｔａｎｄａｒｄ Ｔｅｓｔ Ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ Ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｂｉｌｉｔｙ ａｎｄ Ｒｅｃｏｖｅｒｙ ｏｆ Ｇａｓｋｅｔ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ」２００９年バージョンにしたがって少なくとも２０％の圧縮性を有することを実現する。恒久的な寸法安定性は、型嵌めを長期間支持し、クランプ力および封止効果を増大させるこうした方法で達成されることが見出された。

特に食品または加工産業向けの弁用のダイヤフラムであって、弁が、弁ハウジングと、閉鎖部材構成部と、ダイヤフラムを保持するための弁ハウジング側の保持構成部と、軸方向に傾斜して通る、ダイヤフラム用のクランプ空隙とを備え、ダイヤフラムが、クランプ空隙に収容されることに適する円錐セクションと、閉鎖部材構成部が貫通することができる中央開口部とを有する、ダイヤフラムが、本発明による弁の引用された利点を達成する。これは、第１のセクションがダイヤフラムの径方向の外側縁上に設けられ、第１のセクションに対して、第１のセクションに対してある角度にある第２のセクションが、内側に向けて径方向に当接し、この角度は、第１のセクションおよび第２のセクションが型嵌めを形成しながら保持構成部内に収容され得るように寸法設定されるという点から開発される。弁に取り付ける前にダイヤフラム生産プロセスにおいて生み出されるこのタイプの成形は、取り付けられた状態にあるダイヤフラム上の負荷を低減し、その理由は、恒久的変形ではない変形が生産プロセス中に起こるためである。これは、定常的な強い負荷を防止し、寿命は延ばされ、封止性および清潔性が改良される。

ダイヤフラムの一開発点では、第１のセクションと第２のセクションの間の角度は、６０°から１３５°の間である。生産中のこのタイプの変形は、弁内の取り付け後に効果的な型嵌めを生み出し、有利には、弁内の保持構成部内への取り付け中、変形からの材料応力を最小限に抑える。

ダイヤフラムの別の開発点は、保持構成部のクランプ点間に配置されるような少なくとも１つの通路を第２のセクション内に提供する。これは、有利には、いずれにせよ保持構成部に入ったすべての材料に通路を通過させ、それによって見えるようにする。

ダイヤフラムの別の開発点は、ダイヤフラムが、ＡＳＴＭ Ｆ３６にしたがって少なくとも２０％の圧縮性を備えた材料を含むことを実現する。恒久的な寸法安定性は、型嵌めを長期間支持し、クランプ力および封止効果を増大させるこうした方法で達成されることが見出された。

本発明は、さらに説明され、効果および利点の詳細が、例示的な実施形態およびその開発点を参照して説明される。

弁の長手方向断面図および弁に結合されたドライブの概略部分断面図である。 図１の点線で枠付けされた弁の領域の詳細図である。 ダイヤフラムをハウジング側に保持する保持構成部を表す概略断面図である。 長手方向軸に沿ったダイヤフラムの断面図である。 閉鎖部材構成部が開位置にあるときのダイヤフラムの領域内の弁の断面図である。 閉鎖部材構成部が閉位置にあるときのダイヤフラムの領域内の弁の断面図である。

弁１００が、図１において部分的な長手方向断面図で示される。これは、食品産業の加工システムなどの管に連結され得る第１のポート１０２および第２のポート１０４を有する。弁ハウジング１６０内には、閉鎖部材１０６が設けられ、この閉鎖部材１０６は、第１のポート１０２と第２のポート１０４の間に配置された弁座１０８と封止接触させられ得る。閉位置は、弁座１０８および閉鎖部材１０６のこの接触によって生み出される。封止効果は、第１のポート１０２と第２のポート１０４間の流体連結、故に生成物の流れを防止する。弁１００が開位置にあるとき、閉鎖部材１０６および弁座１０８は、互いから分離され、それにより流体連結が第１のポート１０２と第２のポート１０４の間に確立され、生成物は、この２つのポート１０２と１０４の間を流れることができる。

閉鎖部材１０６の開位置から閉位置へ、およびその反対の移動は、ドライブ１１０によって引き起こされる。この例では、これは、加圧媒体の作動下で行われる。加圧媒体は、ピストン１１４を、このピストン１１４のリセットを引き起こすばね１１２の力に対抗して移動させる。ピストン１１４は、弁ロッドなどの適切な手段によって閉鎖部材１０６に結合される。閉鎖部材１０６の移動の方向は、軸方向Ｍを確立する。図１によれば、開位置に到達するように、ピストン１１４は、加圧媒体の施与によって軸方向Ｍに沿って移動される。ばね１１２は、対照的に閉位置をもたらす。

ドライブ１１０の作動の形態はまた、閉鎖部材１０６が、ばね１１２の力によって開位置に保持され、また閉位置が圧力をかけることによってもたらされるように逆にも設計可能である。

対抗力を発生させるためのばね１１２は、第２のアクチュエータと相互作用することができる。これは、ばねの方向に作用する力を発生させる加圧媒体をピストン１１４に施与するものとして設計され得る。この方法では、閉鎖部材１０６は、ドライブ１１０の助けを得て軸方向に、閉位置と開位置の間にある位置になるようにされ、故に閉鎖部材１０６の中間位置を生み出すことができる。

弁１００は、流体不透過性ダイヤフラム２００を備え、このダイヤフラム２００は、ポート１０２および１０４の１つから弁ハウジング１６０に入った生成物が、弁ハウジング１６０を通って誘導された閉鎖部材構成部１２６の領域内で弁１００の周囲と接触することを防止するように配置され設計される。閉鎖部材１０６を備える閉鎖部材構成部１２６は、生成物に対して不透過性であるダイヤフラム２００を貫通し、閉鎖部材構成部１２６上および弁ハウジング側の保持構成部１２０内に封止されて保持される。

すばやく組み立てることができる簡単な設計を達成するために、閉鎖部材構成部１２６は、閉鎖部材１０６、任意選択のスペーサ１１６、および第２の連結解除部材１３６などの、互いに連結可能な複数の部分を備える。スペーサ１１６または閉鎖部材１０６と結合解除部材１３６との間の連結点では、クランプ領域１４２を設けることができ、このクランプ領域１４２内で、ダイヤフラム２００は、閉鎖部材１０６と結合解除部材１３６との間にクランプされる。クランプ効果は、生成物が通過することに対して封止効果を達成するように較正される。

１つの開発点では、ダイヤフラム２００が、閉鎖部材１０６が開位置から閉位置に移動するときに生成物がクランプ領域１４２内に同伴されることで注目される移動を、クランプ領域１４２内で実行しないようにクランプ効果を較正することが有利である。

閉鎖部材構成部１２６は、第２の支持表面１９２を含むことができ、この第２の支持表面１９２上には、ダイヤフラム２００が、閉鎖部材１０６の少なくとも１つの位置において存在する。ダイヤフラム２００のそのような支持は、たとえば、圧力下の流体によって発生する作用力からの負荷を低減し、それによってダイヤフラム２００の寿命を増大させる。

ドライブ１１０の、たとえばらせん設計されたばね１１２は、トルクを発生させ、このトルクは、ドライブ１１０が閉鎖部材構成部１２６に直接的に連結されたときに、閉鎖構成部および閉鎖部材１０６に伝達される。ダイヤフラムは閉鎖部材構成部１２６上に保持されるため、トルクはダイヤフラム２００上にも伝達される。ダイヤフラム２００上の追加の変形および応力が、導入されたトルクおよびハウジング側ホルダから生じ、したがってダイヤフラム２００の寿命を低減する。加えて、ホルダ内に力を導入することにより、その場所にある封止部に応力がかけられる。

したがって、閉鎖部材構成部１２６上のダイヤフラム２００の取り付け点とドライブ１１０の間に回転式結合解除装置１３０を設けることが有利な開発点である。回転式結合解除装置１３０は、トルクがドライブ１１０によってダイヤフラム２００内に導入されることを防止する。それにしたがって、これは、寿命を増大させ、封止部上の応力を低減する。

回転式結合解除装置１３０は、たとえばドライブ１１０に連結された第１の結合解除部材１３２を備える。第１の結合解除部材１３２は、円筒状座部１３４を有し、この座部１３４に、閉鎖部材構成部１２６の一部である第２の結合解除部材１３６の円筒状突出部１３８が入る。

係止部材１４０は、第１の結合解除部材１３２が第２の結合解除部材１３６に対して回転することを可能にする一方で、結合解除部材１３２および１３６の互いに対する軸方向移動が、抑制されるように設計される。

係止部材１４０は、たとえば以下の通りに形成することができる：円筒状突出部１３８は周囲溝を有する。係止部はその中に係合し、この係止部は、円筒状突出部１３８の円筒状座部１３４に対する軸方向の移動を防止するように設計される。係止部は、溝に対して、その周囲方向に移動されて部材の回転を可能にすることができる。また、基本的に溝の幅に対応するある厚さの本質的にはＵ字形状のディスクが、そのような設計の一例である。この方法で設計された係止部材の利点は、摩耗が無いことに近い、非常に低摩耗のものであることである。

弁ハウジング側の保持構成部１２０は、ダイヤフラム２００を一緒に保持する弁ハウジング１６０および第２のハウジング部１６２を備える。保持構成部１２０は、有利には、第１の支持表面１９０およびチャネル１８０を含むことができる。

保持構成部１２０の設計および機能ならびに開発点は、図２および３を参照して以下でさらに説明される。

例示的な実施形態の保持構成部１２０は、弁ハウジング１６０および第２のハウジング部分１６２の適切に成形された部分を含む。いずれも、少なくとも段状に互いに相補的に成形された輪郭部を有し、その輪郭部間には空隙が生じ、この空隙内に、ダイヤフラム２００のセクション、特に第１のセクション２０２および第２のセクション２０４が、弁１００が取り付けられた状態にあるときに配置される。

弁ハウジング１６０上に位置する輪郭部は、ハウジングの開口部上に配置され、この開口部を取り囲む。開口部は、カバー１６４で閉じられ、このカバー１６４には、ドライブ１１０が直接的にまたは間接的に連結される。閉鎖部材１０６と、ドライブ１１０の間の連結を生み出す構成要素の少なくとも１つ、たとえば、第２の結合解除部材１３６などが、カバー１６４を貫通する。

カバー１６４は、第２のハウジング部１６２と接触し、連結部材によって弁ハウジング１６０に固定される。連結部材は、ねじ込み式連結部になることができ、描かれた例ではクランプ１６６として設計される。カバー１６４および第２のハウジング部１６２は、クランプ１６６によって軸方向Ｍに互いに対してクランプ締めされる。それによって力が第２のハウジング部１６２上に及ぼされ、それにより、弁ハウジング１６０と第２のハウジング部１６２の間のダイヤフラム２００のクランプ作用が、間接的な力を用いることによって生じる。

図１を参照して有利な開発点として留意されたチャネル１８０は、第２のハウジング構成要素１６２内に、たとえば第２の結合解除部材１３６の方向に径方向に内方向に形成することができ、ダイヤフラム２００内の通路２１４と相互作用することができる。生成物がダイヤフラム２００と弁ハウジング１６０の間の空隙に入った場合、これは、通路２１４およびチャネル１８０を通して、弁ハウジング１６０と第２のハウジング部１６２の間の領域から外に除去され得る。

輪郭部は、図３の詳細図により良好に見ることができるように壁によって形成される。

第２のハウジング１６２の輪郭部は、第１のクランプ空隙壁２２０、第１の誘導壁２２８、および第１の壁２２４によって形成され、これらの壁は、互いに隣接しており、互いに対して異なる角度にある。

弁ハウジング１６０の輪郭部は、さらに、第２のクランプ空隙壁２２２、第２の誘導壁２３０、および第２の壁２２６によって形成され、これらの壁もまた、互いに隣接しており、互いに対して異なる角度にある。

第１のクランプ空隙壁２２０および第２のクランプ空隙壁２２２は、対として配置され、ダイヤフラム２００のクランプセクション２０６が、中でクランプされるクランプ空隙を境界付ける。クランプは、局所的固定に加えてクランプセクション２０６とクランプ空隙壁２２２の間に封止をもたらすように設計される。断面図では、クランプ空隙は、軸方向Ｍに対して角度Ｋで位置合わせされた延長Ｅの方向を有する。この角度Ｋは、好ましくは３０°から６０°の間の範囲、好ましくは４５°になることができる。これは、ダイヤフラム２００にかかる応力を低減する。

ダイヤフラム２００の第１のセクション２０２は、第１の壁２２４と第２の壁２２６の間に形成された第１の空隙内に位置する。この配置は、第２のハウジング部１６２上に間接的に及ぼされた力が、第１のセクション２０２を第１の壁２２４と第２の壁２２６の間にクランプするように寸法設定される。

ダイヤフラム２００の第２のセクション２０４は、第１の誘導壁２２８と第２の誘導壁２３０の間に形成された第２の空隙内に位置する。クランプ作用は実現され得るが、第２のセクション２０４は、壁２２８および２３０によって少なくとも誘導される。

第１のセクション２０２および第２のセクション２０４の互いに対して角度Ｖにある配置は、壁２２４、２２６、２２８および２３０の位置合わせの結果生じる。この角度Ｖは、型嵌めが、第１のセクション２０２、第２のセクション２０４ならびに壁２２４、２２６、２２８および２３０によって形成され、ダイヤフラム２００が、保持構成部１２０内にこのような方法で型嵌めで保持されるように寸法設定される。

この型嵌めは、ダイヤフラム２００が、その上に作用する力がダイヤフラム２００とハウジング部１６０および１６２との間、特にダイヤフラムのセクション２０２、２０４、および２０６と壁２２０、２２２、２２４、２２６、２２８、および２３０との間の摩擦に打ち勝つことができる場合でもダイヤフラム２００の移動を防止する。

軸方向Ｍを基準にした壁２２４、２２６、２２８、および２３０の位置合わせ、および角度Ｖの選択に関する、個々にまたは組み合わせて選択することができる、有利な設計オプションはいくつか存在する。

壁は、第１のセクション２０２と第２のセクション２０４の間の角度Ｖが、６０°から１３５°の間であるように成形され得る。これは、確実な型嵌めを生み出し、それと同時に、ダイヤフラム２００を製造する際、または異なって成形されたダイヤフラム２００を保持構成部１２０内に取り付ける際の変形から材料にかかる応力を最小限に抑える。

次の設計オプションによれば、第１のセクション２０２は、軸方向Ｍに概ね垂直な平面内に配置される。ダイヤフラム２００がそれによって、数度の角度の偏差を許しながらも、第１のセクション２０２内で外側に向けて径方向にほぼ平坦に延びる場合、これは、容易に調整可能なクランプ力を有する経済的な設計をもたらす。

次の設計オプションは、第２のセクション２０４を円筒軸を備えたほぼ円筒状に成形することを実現し、円筒軸は、軸方向Ｍに配向され、この場合偏差は、生産精度の枠内および数度の偏差角度内に含まれる。これは、第２のセクション２０４に好適なガイド特性を備えて生産することが経済的である保持構成部１２０をもたらす。

１つの開発点によれば、通路２１４は、有利には、第２のセクション２０４内、故にダイヤフラム２００の２つのクランプされたセクション２０２と２０６の間に設けられ得る。これは、生成物の漏れを特定することを可能にするだけでなく、ダイヤフラム２００の封止部およびホルダが完全に故障する前に問題の領域を制限することも可能にする。

ダイヤフラム２００の固定は、以下の対策によって改良され得る。第１の隆起部１７０を、第１の壁２２４上に設けることができ、この第１の隆起部１７０は、ダイヤフラム２００の第１のセクション２０２内に取り付けられているときに押し込められる。代替的にはまたは加えて、溝１７２を第２の壁２２６上に設けることができ、この溝１７２内では、第１のセクション２０２が、クランプ力の効果の下で形成される。また、１つの溝のみを、第１の壁２２４上に設けることもできる。少なくとも１つの溝または突出部が、クランプ空隙内のクランプ空隙壁２２０および２２２の１つ上に設けられることも可能であり、たとえば第２のクランプ空隙壁２２２上の第２の隆起部１７４である。

ダイヤフラム２００の材料の考慮において確立される数および寸法を有する溝または隆起部の助けにより、構造体が作り出され、この構造体は、壁２２０、２２２、２２４、２２５、２２８および２３０のそれぞれの対によって形成された空隙内のダイヤフラム２００の摩擦を増大させる。この方法では、ダイヤフラム２００は、型嵌めに及ぶダイヤフラム２００および空隙の摩擦係止または「相互係止」の増大によってその位置にさらに保持され、封止が増大される。

図４では、ダイヤフラム２００が、事前成形された構成要素として示される。事前成形されるとは、個々のセクションが、ダイヤフラムブランクを恒久的に成形することによって形成された後、バルブ１００内に取り付けられることを意味する。ダイヤフラム２００の材料は、ダイヤフラム２００の変形が、弁１００の作動中に閉鎖部材を移動させることによって可能であるように選択される。

図示する例のダイヤフラム２００は、複数の径方向に隣合うセクションを有する。

第１のセクション２０２は、外側へと径方向に位置する縁上に設けられる。これは、基本的には軸方向Ｍに垂直な平面内に延びるように形成され得る。第２のセクション２０４は、第１のセクション２０２と第１のセクション内で径方向に当接する。これは、円筒軸を備えたほぼ円筒状に成形されることが可能であり、円筒軸は、軸方向Ｍに配向され、この場合偏差は、生産精度の枠内および数度の偏差角度内に含まれる。

第１のセクション２０２および第２のセクション２０４は、互いに対して、常に１８０°とは異なり、好ましくは６０°から１３５°の間の範囲内にある角度Ｗで配置され配向される。これは、数度の偏差角度を含む生産を簡易化するために９０°になることができる。この事前成形された角度Ｗは、保持構成部の角度Ｖからずれる可能性がある。特に容易で確実な取り付け性は、角度ＷおよびＶが、数度内の近い角度にあるとき、たとえば１０°未満の偏差を有する場合に達成される。これはまた、取り付け中の変形から生じる材料応力を低減する。

上述したクランプセクション２０６に対応する第３のセクションは、第２のセクション２０４と径方向に内方向に当接する。これは、円錐体を大体形成し、故に、第２のハウジング部１６２の第１のクランプ空隙壁２２０と弁ハウジング１６０の第２のクランプ空隙壁２２２との間にクランプされ得るように成形される。

第４のセクション２０８は、クランプセクション２０６の後に径方向に内方向に続く。このセクションでは、ダイヤフラム２００の輪郭は、閉鎖部材１０６がドライブ１１０によって移動されたときに最大の変化を受ける。加えて、力は、生成物が圧力下にあるとき、この第４のセクション２０８上に作用する。そのような力からの応力を低減するために、このセクションは、弁が開位置または閉位置にあるときに支持表面１９０および１９２と相互作用するように事前成形される。これは、図５および６を参照してさらに説明される。

第５のセクション２１０は、第４のセクション２０８と径方向に内方向に当接し、軸方向Ｍにほぼ垂直である平面内に延びる。この第５のセクション２１０は、中央開口部２１２を取り囲み、この中央開口部２１２を通って、第２の結合解除部材１３６またはそれに関連付けられた構成要素が誘導され得る。この方法では、第５のセクション２１０は、閉鎖部材構成部１２６上に、好ましくは軸方向Ｍにクランプ可能であるように設計され、それによって固定および他方では封止をもたらす。

好ましくは、高い寸法的安定性および少なくとも１３０℃の温度抵抗を有する材料が、ダイヤフラム２００に使用される。寸法的安定性が与えられる場合、ダイヤフラム２００に連結された支持ダイヤフラムなどの支持手段を無しですますことが可能である。好ましくは、材料は高い媒体抵抗を有する。特に、これは、クリープがほとんど無く、好ましくは、ＡＳＴＭ Ｆ３６にしたがって、少なくとも２０％、好ましくは２５％、および有利には３０％を上回る圧縮性を有さなければならない。これは、たとえば、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）を含む複数の層の化合物になることができ、この場合層の少なくとも１つは、酸化ケイ素などの充填剤を含む。

図５および図６は、弁１００の作動中のダイヤフラム２００の変形を示す役割を果たし、有利な支持表面１９０および１９２を説明するための基礎としての役割を果たす。

閉鎖部材１０６が弁座１０８から持ち上げられ、故に距離を離してポート１０２と１０４の間の流体連結を生み出す弁１００の開位置が、図５に示される。遮断された流体連結を伴う閉位置は、図６に示される。

図５による開位置では、閉鎖部材構成部１２６は、ドライブ１１０に向かって軸方向Ｍに移動される。ダイヤフラム２００の第４のセクション２０８の延長部の部分は、第２のハウジング部１６２の第１の支持表面１９０上に存在する。第１の支持表面１９０は、第４のセクション２０８がこれもまた当接する極値部１９４を有し、これは、そこから、連続的によじれおよび中断を有することなくクランプセクション２０６内へと移行する。第１の支持表面１９０、故に支持体は、有利には曲線状に成形された縁１９６内で内側に向けて径方向に終端する。第１の縁１９６および極値部１９４、故に第１の支持表面１９０の領域は、支持表面１９０および１９２の少なくとも１つ、または支持表面１９０および１９２の合計のダイヤフラム表面の少なくとも５０％が、開位置で支持されるように寸法設定され得る。

図６による閉位置では、ダイヤフラム２００の第４のセクション２０８は、閉鎖部材構成部１２６上の第２の縁１９８まで延びる第１の支持表面１９０上に存在する。第４のセクション２０８は、弁ハウジング側の極値部１９４と当接する。第２の縁１９８および極値部１９４の位置は、ダイヤフラム表面の少なくとも５０％が、支持表面１９０および１９２の少なくとも１つによって、または支持表面１９０および１９２の合計によってこの位置でも支持されるように寸法設定され得る。

ダイヤフラム２００は、閉鎖部材構成部１２６のいずれの位置においても極値部１９４上に載置するため、クランプ空隙内にクランプされた第３のセクション２０６に対する変形の影響は、可能な限り小さく保たれる。特に、ダイヤフラムは、クランプ空隙の自由端部ではほとんど方向変更を有さずに通るため、クランプ空隙の経路に垂直に向けられるダイヤフラム２００上の力は、回避される。

図５および図６は、閉鎖部材構成部１２６上のダイヤフラム２００のホルダの有利な実施形態を示している。ダイヤフラム２００の第５のセクション２１０は、クランプ領域１４２内で閉鎖部材構成部１２６の２つの構成要素間にクランプされる。このクランプ作用は、基本的には、軸方向Ｍに垂直な平面内で実現され得る。湾曲され、中央部に向かってクランプ平面内に移行するように設計された第２の支持表面１９２と相まって、これは、閉鎖部材構成部１２６が移動するときに第５のセクション２１０上に小さい負荷をもたらす。ホルダおよび封止部は、追加的に、周囲突出部１７６によって改良することができ、この周囲突出部１７６は、閉鎖部材構成部１２６上に設けられ、ダイヤフラム２００の第５のセクション２１０内に押し込まれ得る。

本発明は、単座弁を参照して示しているが、この弁タイプでの使用に制限されない。本発明はまた、閉鎖部材上にいくつかの封止部を有する、いわゆる二重封止弁、または切り替え弁、ならびに閉鎖部材構成部がドライブに連結される場合に弁ハウジングに対して閉鎖部材を封止するための複数の閉鎖部材を備えた両座弁において有用に適用され得る。提示された機能性が与えられる場合、食品産業および加工産業における可能な用途が、弁工学の分野の当業者に明らかになる。

１００ 弁
１０２ 第１のポート
１０４ 第２のポート
１０６ 閉鎖部材
１０８ 弁座
１１０ ドライブ
１１２ ばね
１１４ ピストン
１１６ スペーサ
１２０ 保持構成部
１２６ 閉鎖部材構成部
１３０ 回転式結合解除装置
１３２ 第１の結合解除部材
１３４ 円筒状座部
１３６ 第２の結合解除部材
１３８ 円筒状突出部
１４０ 係止部材
１４２ クランプ領域
１６０ 弁ハウジング
１６２ 第２のハウジング部
１６４ カバー
１６６ クランプ
１７０ 第１の隆起部
１７２ 溝
１７４ 第２の隆起部
１７６ 中央クランプ内の突出部
１８０ チャネル
１９０ 第１の支持表面
１９２ 第２の支持表面
１９４ 極値部
１９６ 第１の縁
１９８ 第２の縁
２００ ダイヤフラム
２０２ 第１のセクション
２０４ 第２のセクション
２０６ クランプセクション
２０８ 第４のセクション
２１０ 第５のセクション
２１２ 中央開口部
２１４ 通路
２２０ 第１のクランプ空隙壁
２２２ 第２のクランプ空隙壁
２２４ 第１の壁
２２６ 第２の壁
２２８ 第１の誘導壁
２３０ 第２の誘導壁
Ｍ 軸方向
Ｗ 第１と第２のセクションの間の角度
Ｗ 第１と第２のセクションの間の事前成形された角度
Ｋ 軸方向とクランプセクションの間の角度
Ｅ 延長の方向

Claims (18)

1. 第１のポート（１０２）および第２のポート（１０４）を有する弁ハウジング（１６０）と、
   軸方向に沿って移動可能である閉鎖部材（１０６）であって、前記第１のポート（１０２）と第２のポート（１０４）の間に配置された弁座（１０８）と封止式に相互作用し、それによって流体連結が、前記第１と第２のポート（１０２、１０４）の間で遮られる閉位置にもっていかれることが可能である、閉鎖部材（１０６）と、
   前記閉鎖部材（１０６）を備える閉鎖部材構成部（１２６）によって貫通される中央開口部（２１２）と、前記軸方向に対して傾斜して位置合わせされたクランプ空隙内のクランプセクション（２０６）とを備える、流体不透過性ダイヤフラム（２００）であって、一方では、封止効果を伴って、前記閉鎖部材構成部（１２６）上に、他方では、弁ハウジング側の保持構成部（１２０）上に保持される、流体不透過性ダイヤフラム（２００）と、
   を備える、弁（１００）において、
   前記ダイヤフラム（２００）が、外側縁上に位置する第１のセクション（２０２）と、内側に向けて径方向に前記第１のセクション（２０２）と当接する第２のセクション（２０４）とを有し、
   前記第１のセクションは、前記保持構成部（１２０）内に圧力嵌めで保持され、
   前記第２のセクションは、前記保持構成部（１２０）内で誘導され、
   前記第１および第２のセクション（２０２、２０４）は、互いに対して角度（Ｖ）で配置され、
   前記保持構成部（１２０）は、前記第１のセクション（２０２）、第２のセクション（２０４）、および当該保持構成部（１２０）が型嵌めで保持されるように構成され、
   前記クランプセクション（２０６）である第３のセクションが、前記第２のセクション（２０４）の径方向内側に当接することを特徴する、弁（１００）。
2. 前記角度（Ｖ）が、６０度から１３５度の間であることを特徴とする、請求項１に記載の弁（１００）。
3. 前記第１のセクション（２０２）が、前記軸方向（Ｍ）に垂直な平面内に配置されることを特徴とする、請求項１または２に記載の弁（１００）。
4. 前記第２のセクション（２０４）が、円筒軸を備えて円筒状に成形され、前記円筒軸が、前記軸方向（Ｍ）に配向されることを特徴とする、請求項１または２に記載の弁（１００）。
5. 前記ダイヤフラム（２００）が、前記クランプセクション（２０６）と第１のセクション（２０２）間の、前記弁ハウジング側保持構成部（１２０）内に形成されたチャネル（１８０）と相互作用する少なくとも１つの通路（２１４）を有することを特徴とする、請求項１から４のいずれか一項に記載の弁（１００）。
6. 前記保持構成部（１２０）が、前記第１のセクション（２０２）が圧力嵌めで中に保持される第１の空隙と、前記セクション（２０４）が中で誘導される第２の空隙とを有することを特徴とする、請求項１から５のいずれか一項に記載の弁（１００）。
7. 前記第１の空隙が、第１の壁（２２４）および第２の壁（２２６）によって形成され、前記壁の少なくとも１つが、前記空隙内で前記ダイヤフラム（２００）の前記摩擦を増大させる構造体（１７０、１７２）を有することを特徴とする、請求項６に記載の弁（１００）。
8. 前記クランプ空隙が、第１のクランプ空隙壁（２２０）および第２のクランプ空隙壁（２２２）によって形成され、前記空隙壁の少なくとも１つが、前記クランプ空隙内で前記ダイヤフラム（２００）の前記摩擦を増大させる壁構造体（１７４）を有することを特徴とする、請求項１から７のいずれか一項に記載の弁（１００）。
9. 前記閉鎖部材構成部（１２６）に連結された加圧媒体作動式ドライブ（１１０）が、提供されることを特徴とする、請求項１から８のいずれか一項に記載の弁（１００）。
10. 回転式結合解除装置（１３０）が、前記ドライブ（１１０）内に、または前記ドライブ（１１０）と前記閉鎖部材構成部（１２６）の間に配置されることを特徴とする、請求項９に記載の弁（１００）。
11. 前記回転式結合解除装置（１３０）が、前記ドライブ（１１０）と前記閉鎖部材構成部（１２６）の間に配置され、円筒状座部（１３４）を備えた第１の結合解除部材（１３２）を備え、前記円筒状座部（１３４）内には、第２の結合解除部材（１３６）の円筒状突出部（１３８）が中に収容されることを特徴とする、請求項１０に記載の弁（１００）。
12. 第１の支持表面（１９０）が、前記弁ハウジング側に設けられ、第２の支持表面（１９２）が、前記閉鎖部材構成部（１２６）上に設けられて前記ダイヤフラム（２００）を支持することを特徴とする、請求項１から１１のいずれか一項に記載の弁（１００）。
13. 流体連結が第１のポート（１０２）と第２のポート（１０４）の間に確立される前記弁（１００）の開位置、および前記弁（１００）の閉位置において、前記ダイヤフラム（２００）が、前記支持表面（１９０、１９２）の１つ上に存在し、その表面の全体の少なくとも５０％が支持されることを特徴とする、請求項１２に記載の弁（１００）。
14. 前記ダイヤフラム（２００）が、ＡＳＴＭ Ｆ３６にしたがって少なくとも２０％の圧縮性を有することを特徴とする、請求項１から１３のいずれか一項に記載の弁（１００）。
15. 食品または加工産業における弁（１００）用のダイヤフラム（２００）であって、前記弁が、弁ハウジング（１６０）と、閉鎖部材構成部（１２６）と、前記ダイヤフラム（２００）を保持するための弁ハウジング側保持構成部（１２０）と、前記閉鎖部材構成部（１２６）の移動方向である軸方向に傾斜して形成される、前記ダイヤフラム（２００）をクランプするためのクランプ空隙とを備え、前記ダイヤフラム（２００）が、前記クランプ空隙内に収容されることに適する円錐セクション（２０６）と、前記閉鎖部材（１２６）構成部が貫通することができる中央開口部（２１２）とを有する、ダイヤフラム（２００）において、第１のセクション（２０２）が、前記ダイヤフラムの径方向の外側縁上に設けられ、前記第１のセクションに対して、前記第１のセクション（２０２）に対して事前成形された角度（Ｗ）にある第２のセクション（２０４）が、内側に向けて径方向に当接し、前記事前成形された角度（Ｗ）は、前記第１のセクション（２０２）および第２のセクション（２０４）が、型嵌めを形成しながら前記保持構成部（１２０）内に収容されることが可能であるように寸法設定され、前記円錐セクション（２０６）である第３のセクションが、第２のセクション（２０４）の径方向内側に当接することを特徴とする、ダイヤフラム（２００）。
16. 前記事前成形された角度（Ｗ）が、６０度から１３５度の間であることを特徴とする、請求項１５に記載のダイヤフラム（２００）。
17. 少なくとも１つの通路（２１４）が、前記第２のセクション（２０４）内に設けられることを特徴とする、請求項１５または１６に記載のダイヤフラム（２００）。
18. 前記膜（２００）が、ＡＳＴＭ Ｆ３６にしたがって少なくとも２０％の圧縮性を有することを特徴とする、請求項１５から１７のいずれか一項に記載のダイヤフラム（２００）。

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