WO2013135366A1 - Membranventil - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to a diaphragm valve, with a valve housing and at least one movable valve member, wherein the valve member has a movable under execution of a switching movement relative to the valve housing diaphragm carrier and a common with the valve housing a valve chamber limiting flexible sealing membrane, wherein the sealing membrane at its outer Sealing region is fixed to the valve housing with a seal and at a distance to the membrane carrier and its Umschaltschul mit mannerden mounting diaphragm portion, wherein in the valve chamber, a sealing membrane facing valve seat is arranged, to which a at least partially from one of the valve chamber facing base Membranismes supported sealing portion of the sealing membrane is sealingly pressed to separate at least two in the valve chamber opening fluid channels from each other.
- a known from EP 1 722 137 A2 diaphragm valve of this type includes at least one arranged in a valve housing valve member consisting of a valve chamber delimiting a sealing membrane and a sealing membrane-bearing, designed in the manner of a plunger membrane carrier which is linearly movable relative to the valve housing.
- the membrane carrier supports with its base an annular sealing portion of the sealing membrane, which at one in the valve chamber arranged annular valve seat can be brought to abutment to two in the valve chamber opening fluid channels voneinan the.
- the sealing section is part of a diaphragm section fixed to the valve member, which is referred to as a fastening membrane section and which participates in the switching movement of the membrane carrier.
- the sealing membrane At its outer edge region, the sealing membrane is clamped under sealing on Ventilgefeldu se.
- a disadvantage of the known diaphragm valve is the fact that the sealing membrane is temporarily greatly expanded when switching the valve member and thus subject to high stress, which can adversely affect the life.
- a diaphragm valve with comparable construction which has two valve members, each containing a plunger-like membrane carrier and egg ne attached to the membrane carrier, cooperating with a valve seat sealing membrane, wherein the sealing membranes are integrally combined in a membrane body ,
- DE 60017310 T2 discloses a diaphragm valve with a Ven tilgephaseuse having a membrane carrying a sealing, schwenkbe movably mounted on a valve housing membrane carrier.
- the membrane carrier supports with its base two sealing portions of the sealing membrane, which can cooperate with each egg nem own valve seat to connect a total of three in a valve chamber opening fluid channels either with each other or separate from each other.
- the switching position of the valve carrier can be predetermined by drive means which act on the membrane carrier and cause its pivoting switching movement.
- the problem arises that the flexible sealing membrane, especially in which between the membrane contracts and the fixed edge region extending diaphragm portion is greatly stretched and exposed to high tensile stresses.
- a sealing membrane is fastened to a pivotable membrane carrier only in the area of two sealing sections opposite a respective valve seat.
- the problem of a highly stressed due to their elongation sealing membrane is also given in this diaphragm valve.
- a known from DE 7324333 U diaphragm valve has a valve chamber occluding a sealing membrane which is held by a stiffening plate. Protruding from the sealing membrane projections pass through the stiffening plate and are based on an independently of the sealing membrane in a valve housing pivotally mounted actuating element from. At the pivotal movement of the membrane carrier, the sealing membrane does not participate, which affects the available valve lift.
- FR 2795798 A discloses a diaphragm valve whose valve member has a pivotable membrane carrier and a membrane body attached to the membrane carrier, wherein the membrane body forms a sealing membrane, which is fixed at the edge in the valve housing under sealing.
- a membrane section of the sealing membrane framing the membrane carrier is subject to a high tensile stress, which can impair the service life.
- Further types of diaphragm valves are known from US Pat. No. 6,789,781 B2, WO 2004/005778 A1, GB 596533 A, DE 102005021583 A1 and US Pat. No. 7,779,867 B2.
- the invention has for its object to provide a diaphragm valve, the sealing membrane is subject to a low life in favor of a long service life.
- the sealing portion is at least partially part of a loose membrane portion of the sealing membrane, which, without being attached to the membrane carrier, starting from the mounting diaphragm section to the fixed to the valve housing outer Edge region of the sealing membrane extends so that it can lift off from the base surface of the membrane carrier, when the membrane carrier is removed in its switching movement of the valve seat.
- a sealing section of the sealing membrane is further pressed by the membrane membrane-carrying membrane carrier under sealing against an associated valve seat.
- undesired lifting of the sealing section from the valve seat is counteracted even at a high fluid pressure and ensures a high sealing quality.
- the sealing membrane is subject to only a slight elongation even when the sealing portion is lifted by appropriate switching movement of the membrane carrier from the associated valve seat.
- the sealing section belongs to a membrane section of the sealing membrane which extends between the fastening membrane section and the outer edge region of the sealing membrane fixed to the valve housing in a manner not fastened to the membrane carrier and is therefore able to expand from the base of the Membrane carrier to solve when the membrane carrier in sei ⁇ ner switching movement away from the associated valve seat.
- This unfixed membrane section becomes looser
- sealing portion While the sealing portion is thus mechanically supportable for fluid-tight interaction with the valve seat through the membrane carrier, at least a portion of the sealing portion has the ability to withdraw from the previously still resting on him base of the membrane support or detach from this base, if the membrane support for the purpose of Releasing a fluid connection in the sense of being moved away from the valve seat.
- a pattern of behavior may result here which could be described by folding away or by folding away the loose membrane section from the membrane carrier.
- a wedge-shaped widening gap between the loose membrane section and the membrane carrier can open up towards the edge of the base surface. Since the sealing membrane in the vom
- Membranhebrake lift-off areas is not forced to join the switching movement of the membrane carrier in full, it is subject to a relatively low strain.
- the result is a long service life of the diaphragm valve combined with the possibility of realizing the diaphragm valve with compact dimensions.
- the fact that a component of the sealing membrane containing at least part of the sealing section can come off the membrane carrier creates the prerequisite for using a sealing membrane which requires no special deformation clearance in the valve housing in addition to the membrane carrier.
- the diaphragm valve may have only a single valve member or several and in particular two valve members.
- each valve member expediently contains its own membrane carrier and a separate sealing membrane, wherein, however, the sealing membranes integral part of a uniform
- Membrane carrier can be.
- the membrane carrier may for example be designed so that the switching movement is a pivoting movement. However, a design is considered particularly advantageous in which the switching movement of the membrane support is a linear movement.
- a membrane carrier is designed, in particular, in the manner of a plunger and has an axial end face facing the sealing membrane, which forms the base area serving to support the sealing section.
- the sealing membrane with its attachment membrane section is in the area of the base of the sealing membrane
- Affixed diaphragm carrier that there is a radial distance between this attachment membrane portion and the outline of the base of the membrane carrier around the attachment membrane portion.
- the area of the sealing membrane located between the fastening membrane section and the outline of the base area is a component of the loose
- the attachment membrane section is arranged in particular centrally in the region of the base surface. Particularly useful is an embodiment in which the loose membrane portion surrounds the attachment membrane portion in an area which is upstream of the base, all around. In this way, in particular, an annular region of the loose membrane section, which is movable relative to the membrane carrier during the switching movement of the membrane carrier, so as not to be forced to switch over, is obtained.
- an annular region of the loose membrane section which is movable relative to the membrane carrier during the switching movement of the membrane carrier, so as not to be forced to switch over, is obtained.
- valve seat of the diaphragm valve is formed annularly closed in itself, so that it framed the channel mouth of a fluid channel.
- a ring-shaped sealing portion of the sealing membrane on the valve seat is also a ring-shaped sealing portion of the sealing membrane on the valve seat.
- annular sealing portion at least a portion is formed as part of the loose membrane portion, so that it can lift off from the membrane carrier, when selbiger is moved away to release the fluid channel of the valve seat.
- the sealing membrane is formed so that a cooperating with an annular valve seat annular sealing portion in its entirety is a part of the loose membrane portion, so that it can lift off completely from the base of the membrane carrier when the
- Membrane carrier removed during the switching movement of the valve seat. Basically, however, a design is possible in which the cooperating with the valve seat sealing portion is partially a part of the attachment membrane portion and only partially part of the loose membrane portion.
- the sealing portion is expediently completely within the outer contour of the base of the membrane carrier.
- the valve seat is web-like and thus extends between two opposing lateral wall portions of the valve chamber, that it divides this valve chamber in two lying on both sides of the web-like valve seat chamber sections.
- the strip portion formed in this case sealing portion belongs at least partially to the loose embranabites.
- a design is provided in which the sealing portion is partially formed by the attachment membrane portion, so that it only partially from the base of the
- Membrane carrier can take off.
- the sealing section expediently has two areas which can be lifted off from the membrane carrier and which flank the fastening membrane section on opposite sides.
- the sealing membrane is in the region of the fastening membrane section exclusively in the interior of the sealing membrane
- the sealing membrane is part of a one-piece membrane body, which in the region of the fastening membrane section at least one, and preferably just one starting from the base in the
- Membrane carrier engaging fastening extension has.
- the base surface has an opening, wherein the base surface is designed in particular ring-shaped and preferably circular ring-shaped.
- the attachment of the sealing membrane in the interior of the membrane carrier takes place in particular exclusively on the basis of positive engagement and / or adhesion.
- a membrane body can be molded onto the membrane carrier during its production by means of an injection molding process, wherein an attachment extension engaging in the membrane carrier is formed.
- the attachment membrane section alternatively or in addition to fix by adhesion to the membrane support, for example in the context of an adhesive bond.
- the sealing membrane is preferably designed so that it extends along the outer contour of the base of the membrane support all around the membrane support and a
- This membrane outer portion which merges into the valve housing to seal fixed outer edge region.
- This membrane outer portion is expediently covered on its upper side facing away from the valve chamber by a support wall of the valve housing, so that it can withstand high fluid pressures prevailing in the valve chamber.
- the support wall expediently has an opening through which the membrane carrier protrudes in a manner permitting the switching movement, with the advantage that the gap between the
- Membrane support and the support wall can be kept very low.
- valve chamber and the sealing chamber closing the valve chamber have in particular a longitudinal shape with a narrow-side rounded outline or expediently have a round outline.
- the existing channel openings of the opening fluid channels are preferably arranged side by side, wherein they are arranged at an elongated valve chamber, in particular in the longitudinal direction of the valve chamber at a distance successively.
- the diaphragm valve is expediently equipped with electrically actuatable drive means which serve to actuate the valve member and which in particular make it possible to drive the membrane carrier as required to its switching movement and also to hold it in the respective desired position.
- drive means preferably contain at least one electromagnetic device and preferably also at least one return spring device which predetermines a desired basic position.
- FIG. 1 shows a longitudinal section through a preferred embodiment of the diaphragm valve according to the invention along section line II of FIGS. 2 and 3, which has a web-like valve seat, a closed position being shown, the diaphragm valve from FIG. 1 in a longitudinal section rotated by 90 ° with respect to FIG according to
- Section line II-II of Figures 1 and 3 a cross section through the diaphragm valve according to section line III-III of Figure 1, the diaphragm valve of Figures 1 to 3 in an open position and in a figure 1 corresponding longitudinal sectional view along section line IV-IV of Figure 5 , The diaphragm valve occupying the open position in a longitudinal section along section line VV of FIG
- FIG. 6 shows the longitudinal section illustrated in FIG. 5 with an isometric perspective
- FIG. 7 shows a further embodiment of the invention
- Diaphragm valve whose valve seat has a ring-shaped is formed, wherein in a longitudinal section according to
- FIG. 8 shows the diaphragm valve from FIG. 7 in a longitudinal section rotated by 90 ° according to section line VIII - VIII from FIGS. 7 and 9,
- FIG. 9 shows a cross section through the diaphragm valve of FIGS. 7 and 8 according to section line IX-IX from FIG. 7, FIG.
- FIG. 10 shows the diaphragm valve of FIGS. 7 to 9 in an open position and in a longitudinal section corresponding to the sectional line X-X from FIG. 11, corresponding to FIG.
- Diaphragm valve of Figures 7 to 10 wherein a dot-dash line, a preferred embodiment of electrically actuated drive means for the valve member is illustrated, and
- FIG. 12 shows a further embodiment of the invention
- Diaphragm valve which has two ring-shaped valve seats, in a sectional view analogous to Figure 7.
- the diaphragm valve designated in its entirety by reference numeral 1 has in all embodiments a valve housing 2 and a valve housing 2 arranged in the relative to the valve housing 2 movable valve member 3.
- the diaphragm valve 1 is preferably accommodated in the interior of the valve housing 2, electrically actuated Drive means 4 equipped by which the valve member 3 is switchable between two possible switching position.
- the Figures 1 and 2 and 7 and 8 each show a first
- Switch position which is a closed position.
- Figures 4 to 6 and 10 and 11 each show a second switching position, which is an example of an open position.
- the valve member 3 is preferably formed as a composite element, which is composed of a membrane body 5 and at least one membrane carrier 5 carrying the membrane carrier 6. These components are secured together in a manner yet to be explained. While the membrane carrier 6 consists of a rigid material, for example of a rigid plastic material or of metal, the membrane body 5 is made of a flexible and preferably rubber-elastic material. Preferably, the membrane body 5 is an elastomeric body.
- valve chamber 7 In the interior of the valve housing 2 is a valve chamber 7 forming a cavity.
- the valve chamber 7 is delimited on the one hand by the valve housing 2 and on the other hand by a membrane-like constituent of the membrane body 5 designated as a sealing membrane 8.
- the valve housing 2 defines a bottom wall 12 delimiting the valve chamber 7 on a lower side.
- the bottom wall 12 is preferably part of a first housing part 13 of the valve housing 2.
- the sealing membrane 8 has a planar extension and extends over the bottom wall 12 at an upper side. With a the outer contour of the sealing membrane 8 defining outer edge region 14, the sealing membrane 8 is fixed so under sealing on the valve housing 2, that they share with the bottom wall 12 bounded to the environment sealed valve chamber 7.
- the fluid-tight fixation of the outer edge region 14 is expediently realized in that this outer edge region 14 is firmly clamped between the first housing part 13 and a second housing part 15 of the valve housing 2.
- the sealing membrane 8 in this context expediently has a fastening bead 21 which determines the outer contour of the sealing membrane 8. This engages in each case an annular groove, which are formed opposite to each other on the mutually facing surfaces of the first and second housing part 13, 15.
- the valve chamber 7 has a main axis 17 and a transverse axis perpendicular thereto 18.
- the valve chamber 7 preferably has an elongated shape, wherein the main axis 17 forms the longitudinal axis. In the area of the narrow sides, the valve chamber 7 is in particular rounded here.
- FIGS. 1 to 6 illustrate that the valve chamber can also have a different outline. In this exemplary embodiment, the valve chamber 7, viewed in the height direction 16, has a circular outline. The contours mentioned apply to the same extent for the respective associated sealing membrane 8, wherein the outline of the sealing membrane 8 is determined in particular by the course of the outer edge region 14.
- each valve chamber 7 is bounded by a side wall 22 which determines the above-mentioned contour. It towers over one of the sealing membrane 8 facing bottom surface 23 of the valve chamber 7, which is formed on the bottom wall 12 at the top.
- the membrane body 5 has a preferably integrally formed with the sealing membrane 8 fastening extension 24 which protrudes in the height direction 16 in the direction of the membrane support 6.
- the membrane body 5 is attached to the membrane support 6.
- the attachment extension 24 is located in the central region of the sealing membrane 8. Deviating from this, it is in the embodiment of Figures 7 to 11 in the axial direction of the main axis 17 eccentrically disposed on the sealing membrane 8.
- the membrane carrier 6 is located on the bottom wall 12 in the height direction 16 opposite side of the sealing membrane 8.
- the sealing membrane 8 is therefore in the height direction 16 between the valve chamber 7 and the membrane support. 6
- the membrane support 6 is mounted linearly movable relative to the valve housing 2.
- the movement that can be carried out by the membrane support 6 will be referred to below as a switching movement 26 because it has an immediate effect on the switching position of the valve member 3.
- the switching movement 26 is preferably a linear movement and extends in the embodiments in the height direction 16. Accordingly, the membrane support 6 is movable in the height direction 16 by performing a linear switching movement 26. In this case, depending on the direction of movement, an approach to the bottom wall 12 or a removal of the bottom wall 12 by the membrane carrier 6 takes place.
- a portion of the sealing membrane 8 makes the switching movement 26 of the membrane carrier 6 without any restrictions.
- This is a membrane section of the sealing membrane 8, referred to hereinafter as the fastening membrane section 36, via which the sealing membrane 8 is fastened to the membrane support 6.
- the exemplary embodiments have in common that the sealing membrane 8 is fastened in the region of the fastening diaphragm section 36 exclusively in the interior of the membrane carrier 6.
- the attachment extension 24 is arranged directly on the attachment membrane section 36 and engages from the side of a base surface 38 of the sealing membrane 8 facing
- Membrane carrier 6 forth in an open to the base surface 38 mounting recess 43 of the membrane carrier 6 inside.
- the base surface 38 is preferably planar and extends in particular at right angles to the height direction 16 and / or the direction of the switching movement 26.
- the attachment extension 24 is fixed in the mounting recess 43 so that it directly participates in the linear switching movement 26 of the membrane carrier 6. This consequently also applies to the fastening membrane section 36 arranged directly on the fastening extension 24, which lies outside the fastening recess 43.
- the attachment membrane portion 36 is associated with the central area of the base 38.
- the sealing membrane 8 is expediently exclusively in the region of the attachment membrane section 36 on the
- the fixed connection results from the interaction between the inner circumference of the fastening recess 43 and the fastening extension 24 immersed in the fastening recess 43.
- a material connection which is realized by means of an adhesive which is not apparent in the drawing , Additionally or alternatively, however, a frictional connection is possible.
- the attachment recess 43 may also be contoured so that it additionally or alternatively with the attachment extension 24 in the height direction 16 positive connection is received. The latter can be realized, for example, in that the attachment recess 43 has at least one constriction which engages or presses into a constricted or waisted peripheral region of the attachment extension 24 in the radial direction with respect to the height direction 16.
- valve chamber 7 open a plurality of the valve housing 2 passing through fluid channels 45 a.
- fluid channels 45 a In the embodiments of Figures 1 to 11 are a total of two fluid channels, since the diaphragm valve 1 is used here as a shut-off valve with 2/2 valve function. If a diaphragm valve 1 with higher valve functionality is to be realized, for example with a 3/2 valve function, at least three, and preferably exactly three, flow into the valve chamber 7
- first and second fluid channels 45 are also referred to below as the first and second fluid channels 45a, 45b for better distinction.
- Both fluid channels 45a, 45b suitably pass through the bottom wall 12 and open at the bottom surface 23, each with a channel mouth 46 in the valve chamber 7 a.
- the channel openings 46 are referred to as first and second channel openings 46a, 46b.
- valve member 3 cooperates with a stationary with respect to the valve housing 2 arranged valve seat 47.
- Diaphragm valves 1 differ from each other in the structure of their valve seat 47.
- the valve seat 47 according to the embodiment of Figures 1 to 6 is web-like and will therefore hereinafter also referred to as web-like valve seat 47a.
- Each valve seat 47 of the exemplary embodiment of FIGS. 7 to 11 and FIG. 12 is annularly closed in itself and will therefore also be referred to below as an annular valve seat 47b.
- the web-like valve seat 47a extends in the valve chamber 7 transversely to the height direction 16 between itself in particular diametrically opposite lateral wall portions 22a, 22b of the side wall 22. In this way, the valve chamber 7 is divided by the web-like valve seat 47a in two chamber sections 52a, 52b which each one of the two channel mouth 46a, 46b is located.
- the web-like valve seat 47a preferably has a linear longitudinal extent that can be easily recognized from FIG.
- annular valve seat 47b which is preferably raised like a collar on the bottom surface 23 and protrudes upward in the direction of height from the sealing membrane 8.
- the sealing membrane 8 extends over the valve seat 47 in all exemplary embodiments. In this case, it has a seat opposite the valve seat 47 in the height direction 16. ing region via a sealing portion 53, which is the base 38 in the height direction 16 upstream and which in the execution of the switching movement 26 depending on the direction of movement through the membrane support 6 to the associated valve seat 47 fluidly pressed or lifted from the valve seat 47. In the closed position of the valve member 3, the sealing portion 53 sealingly abuts the associated valve seat 47, while it is lifted in the open position of the valve member 3 of this valve seat 47.
- the sealing portion 53 is that portion of the sealing membrane 8, which can be brought to bear on the associated valve seat 47. Its shape therefore corresponds to that of the valve seat 47. Accordingly, the sealing section 53 of FIGS. 1 to 6 is a strip-shaped sealing section 53a and, in the exemplary embodiments of FIGS. 7 to 12, an annular sealing section 53b. Each sealing portion 53 is opposite to the valve seat 47 in the height direction 16.
- the annular valve seat 47b is expediently wholly within the outer contour 54 of the sealing membrane 8 facing base 38 of the membrane support 6.
- This base 38 is formed in both embodiments of an axially oriented end face of the membrane support 6, the is preferably formed plunger-like. Even with a web-like valve seat 47a, it is advantageous according to FIGS. 1 to 6 when the web-like valve seat 47a is covered by the base surface 38 of the membrane carrier 6 at least approximately over its entire length.
- the outer edge region 14 fixed to the valve housing 2 and the attachment membrane section 36 of the sealing membrane 8 are transversal arranged at a distance from one another to the height direction 16.
- the outer edge region 14 surrounds the fastening membrane portion 36 all around in the manner of a self-contained frame.
- the sealing membrane 8 furthermore has a special membrane section, which will be referred to below as a loose membrane section 55.
- This loose membrane portion 55 extends between the attachment membrane portion 36 and the outer edge region 14, wherein it is not attached to the membrane support 6 - apart from the attachment membrane portion 36 - and the base surface 38 is loosely upstream.
- the only connection between the sealing membrane 8 and the membrane carrier 6 which brings about a fixation thus results through the fastening membrane section 36.
- Membrane carrier 6 participates directly, is the loose
- Membrane portion 55 is able to lift off from the base 38 when the diaphragm support 6 moves from the closed position to the open position, thereby moving away from the valve seat 47.
- the sealing portion 53 is at least partially part of the loose membrane portion 55. Consequently, the sealing portion 53 is at least partially lifted from the base 38 in the direction of the switching movement 26.
- component of the sealing portion 53 which is also referred to below as unfixed component 32 of the sealing portion 53, therefore applies that it is supported in the closed position of the valve member 3 of the base 38 of the diaphragm support 6 and the valve seat 47th is pressed while it is lifted in the open position of the valve member 3 both from the valve seat 47 and in an advantageous manner from the base 38 of the membrane carrier 6.
- unfixed component 32 of the sealing portion 53 therefore applies that it is supported in the closed position of the valve member 3 of the base 38 of the diaphragm support 6 and the valve seat 47th is pressed while it is lifted in the open position of the valve member 3 both from the valve seat 47 and in an advantageous
- the sealing membrane 8 is not fastened to the membrane carrier 6 with the exception of the fastening membrane section 36, the regions of the sealing membrane 8 adjoining the fastening membrane section 36, in particular the loose membrane section 55, are not forced to switch over - Join movement 26 of the membrane carrier 6 in full, which reduces the strain on the sealing membrane 8 and has a positive effect on the life.
- the membrane valve 1 can be designed so that only a portion of the sealing portion 53 forms a part of the loose membrane portion 55.
- the strip-shaped sealing section 53a here extends partly over the fastening membrane section 36 and partly over the loose membrane section 55. Accordingly, the sealing section 53 has one of the fastening membrane sections 36 formed fixed component 33 and at least one of the loose membrane portion 55 formed unfixed component 32. In the embodiment in which the strip-shaped sealing portion 53a extends diametrically across the base 38 away, therefore, only the two unfixed components 32 of the sealing portion 53 fold away from the membrane support 6.
- the diaphragm valve 1 can also be designed such that the sealing section 53 in its entirety is a component of the loose diaphragm section 55. This is the case in the exemplary embodiments of FIGS. 7 to 12.
- the annularly embodied sealing section 53, 53b extends at a transverse distance and in particular at a radial distance from the fastening membrane section 36 around this fastening membrane section 36, so that it can completely lift off from the base 38 of the membrane support 6, if this latter extends at its switching movement 26 away from the annular valve seat 47b.
- the loose membrane portion 55 expediently contains, viewed in the height direction 16, the outer contour 54 of the base surface 38 surrounding the surrounding membrane outer portion 56, which merges into the outer edge region 14.
- the embodiments of Figures 7 to 12 show such an embodiment. Since this membrane outer portion 56 is not covered by the membrane support 6, he experiences through the
- Membrane carrier 6 no support against the pressure prevailing in the valve chamber 7 fluid pressure. However, so that the membrane outer portion 56 does not experience excessive stress even at high fluid pressures, it is expediently covered on its upper side facing away from the valve chamber 7 by a support wall 48 of the valve housing 2 unfolding a supporting action with respect to the outer membrane portion 56.
- the Supporting wall 48 is preferably a component of the second housing part 15. It protrudes from the outer edge region 14 facing the outer side over the sealing membrane 8 and preferably extends into the immediate vicinity of the membrane support 6, which expediently a wall opening 44 of the support wall 48 slidably linearly interspersed.
- Membrane section 55 has the necessary range of motion to ensure the lifting movement of the diaphragm support 6 including the associated sealing portion 53.
- the diaphragm valve 1 can also be designed such that the outer edge region 14 fixed to the valve housing 2 adjoins the component of the sealing membrane 8 extending to the outer contour 54 directly. This applies to the embodiment of Figures 1 to 6. Here covered the
- Membrane body 5 with its base 38, the entire cross-sectional area of the valve chamber. 7
- the sealing membrane 8 Due to the given for the loose membrane portion 55 possibility to stand out from the membrane support 6 or fold away from the membrane support 6 or fold away, there is the advantageous possibility to realize the sealing membrane 8 as a whole with a planar structure without bulges.
- the best example of this is the design of Figures 1 to 6, in which the sealing membrane 8 with the exception of the Befest Trentswulstes 21 has a planar shape with a substantially constant wall thickness. Nevertheless, the sealing membrane 8, in particular in the region of the outer contour 54 of the membrane carrier 6, can, when viewed in the vertical direction tion 16 preferably annular deformation portion 60 which has at least one bulge.
- electric drive means 4 suitably each include a spring means 57 which is supported between the valve housing 2 and the membrane support 6 and constantly acting in such an oppressive manner on the membrane support 6 that selbiger biased in the above-mentioned closed position is.
- This closed position thus defines the basic position of the diaphragm valve 1 in both embodiments.
- the drive means 4 in particular include a schematically indicated electromagnetic device 58, which contains an electromagnetically drivable drive member 63, which is formed by an electromagnetically driven armature of the solenoid device 58.
- This armature is formed in the embodiments of Figures 1 to 11 in unit with the membrane carrier 6.
- the solenoid device 58 Upon activation of the solenoid device 58, a magnetic force is generated, which moves the membrane support 6, overcoming the restoring force of the spring device 57 in the open position.
- the spring device 57 is expediently a component of the electromagnetic device 58.
- the drive means 4 may also be of a different type than the one described.
- a single membrane body 5 is divided functionally into two sealing membranes 8, which are each connected to a separate membrane support 6, so that they can cooperate with their own valve seat 47, 47b.
- Both membrane supports 6 are expediently formed plunger-like and guided parallel to each other linearly movable, wherein they are drivingly coupled to each other, that approximates a membrane support 6 to its associated valve seat 47, 47b, when the other membrane support 6 of the associated valve seat 47th , 47b is lifted.
- the drive-like coupling can be realized in particular by means of a rocker-like pivotable actuating lever 62, which can be driven by the drive means 4 to a reciprocating pivoting movement 65 and which has two drive arms 67, 68, which cooperate with one of the two membrane carrier 6.
- the pivotal movement 65 of the actuating lever 62 is converted into the linear switching movement of the two membrane carrier 6.
- Figure 12 differs from that of Figures 7 to 11 in particular by an additional third fluid channel 45c, which opens via a third channel mouth 46c in the valve chamber 7, which is like the first channel mouth 46a associated with a valve seat 47, in which it again is an annular valve seat 47b. Over each of these two valve seats 74b, one of the two extends in the one-piece
- Membrane body 5 integrated sealing membranes 8.
- Membrane body 5 in the same manner in the region of a membrane mounting portion 36 is fixed as in the embodiment of Figures 7 to 11. It can be said that in the embodiment of Figure 12, the functional unit described with reference to FIGS 7 to 11 consisting of a
- Membrane carrier 6 a sealing membrane 8 and an annular Valve seat 47b is present in duplicate, wherein by means of the actuating lever 62 in the manner described above, a Actuate ⁇ tion takes place and wherein the two sealing membranes are formed integrally with one another forming the membrane body 5.
- the second fluid passage 45b is alternately connectable to either the first fluid passage 45a or the third fluid passage 45c and simultaneously separable from the other fluid passage 45c and 45a, respectively.
- the drive means 4 also preferably contain electrically actuatable drive means 4, which expediently have a schematically indicated electromagnet device 58 with an electromagnetically
- the drive member 63 exerts a pivoting movement 65 causing driving force on the actuating lever 62, wherein it has expediently overcome a restoring force of a spring device 57.
- pivot bearing means are visible, through which the actuating lever 62 is pivotally mounted relative to the valve housing 2 to enable the pivoting movement 65.
- FIG. 12 components corresponding to those of the embodiment of FIGS. 7 to 11 are designated by the same reference numerals as in FIGS. 7 to 11, and the explanations given to FIGS. 7 to 11 apply to the embodiment of FIG 12 accordingly.
- one or two membrane carrier 6 and solid components of a be a total rocker-like pivoting actuator.
- the membrane carrier 6 is integrally formed. Deviating from this, however, a multi-part and in particular two-part construction is possible.
- the sealing membrane 8 for example, be mounted on a multi-part membrane carrier, that they in the
- Membrane carrier is inserted and is then fixed with a sleeve which forms a storage means for a serving for pivotally mounting the diaphragm support axle shaft at the same time.
- the sealing membrane 8 or the membrane body 5 can also be fixed by clamping between two parts of the membrane carrier 6.
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Abstract
Es wird ein Membranventil (1) vorgeschlagen, das über ein Ventilgehäuse (2) und ein diesbezüglich bewegliches Ventilglied (3) verfügt. Das Ventilglied (3) enthält einen zur Aus Übung einer Umschaltbewegung (26) antreibbaren Membranträger (6), der eine an ihm befestigte Dichtmembran (8) trägt, die eine Ventilkammer (7) begrenzt, in der sich ein Ventilsitz (47) befindet. Die Dichtmembran (8) weist einen dem Ventilsitz (47) gegenüberliegenden Dichtabschnitt (53) auf, der zu mindest partiell zu einem losen Membranabschnitt (55) der Dichtmembran (8) gehört, der zur Verringerung der Beanspruchung der Dichtmembran (8) von dem Membranträger (6) abheben kann, wenn dieser beim Umschalten vom Ventilsitz (47) entfernt wird.
Description
Membranventil
Die Erfindung betrifft ein Membranventil, mit einem Ventilgehäuse und mindestens einem diesbezüglich beweglichen Ventilglied, wobei das Ventilglied über einen unter Ausführung einer Umschaltbewegung relativ zum Ventilgehäuse bewegbaren Membranträger und über eine gemeinsam mit dem Ventilgehäuse eine Ventilkammer begrenzende flexible Dichtmembran verfügt, wobei die Dichtmembran an ihrem äußeren Randbereich unter Abdichtung an dem Ventilgehäuse fixiert ist und einen mit Abstand dazu an dem Membranträger befestigten und dessen Umschaltbewegung mitmachenden Befestigungs -Membranabschnitt aufweist, wobei in der Ventilkammer ein der Dichtmembran zugewandter Ventilsitz angeordnet ist, an den ein zumindest partiell von einer der Ventilkammer zugewandten Grundfläche des Membranträgers abgestützter Dichtabschnitt der Dichtmembran dichtend andrückbar ist, um wenigstens zwei in die Ventilkammer einmündende Fluidkanäle voneinander abzutrennen.
Ein aus der EP 1 722 137 A2 bekanntes Membranventil dieser Art enthält mindestens ein in einem Ventilgehäuse angeordnetes Ventilglied bestehend aus einer eine Ventilkammer begrenzenden Dichtmembran und einem die Dichtmembran tragenden, nach Art eines Stößels ausgebildeten Membranträger, der relativ zum Ventilgehäuse linear bewegbar ist. Der Membranträger stützt mit seiner Grundfläche einen ringförmigen Dichtabschnitt der Dichtmembran ab, der an einem in der Ventilkammer
angeordneten ringförmigen Ventilsitz zur Anlage bringbar ist um zwei in die Ventilkammer einmündende Fluidkanäle voneinan der abzutrennen. Der Dichtabschnitt ist Bestandteil eines an dem Ventilglied fixierten Membranabschnittes, der als Befes- tigungs -Membranabschnitt bezeichnet sei und der die Umschalt bewegung des Membranträgers mitmacht . An ihrem äußeren Randbereich ist die Dichtmembran unter Abdichtung am Ventilgehäu se eingespannt. Ein Nachteil des bekannten Membranventils is darin zu sehen, dass die Dichtmembran beim Umschalten des Ventilgliedes zeitweilig stark gedehnt wird und somit einer hohen Beanspruchung unterliegt, was sich nachteilig auf die Lebensdauer auswirken kann.
Aus der DE 20023225 Ul ist ein Membranventil mit vergleichba rem Aufbau bekannt, das über zwei Ventilglieder verfügt, die jeweils einen stößelartig ausgebildeten Membranträger und ei ne an dem Membranträger befestigte, mit einem Ventilsitz kooperierende Dichtmembran enthalten, wobei die Dichtmembranen einstückig in einem Membrankörper zusammengefasst sind.
Die DE 60017310 T2 offenbart ein Membranventil mit einem Ven tilgehäuse, das einen eine Dichtmembran tragenden, schwenkbe weglich an einem Ventilgehäuse aufgehängten Membranträger aufweist. Der Membranträger stützt mit seiner Grundfläche zwei Dichtabschnitte der Dichtmembran ab, die mit jeweils ei nem eigenen Ventilsitz zusammenwirken können, um insgesamt drei in eine Ventilkammer einmündende Fluidkanäle wahlweise miteinander zu verbinden oder voneinander abzutrennen. Die Schaltstellung des Ventilträgers kann durch Antriebsmittel vorgegeben werden, die auf den Membranträger einwirken und dessen schwenkende Umschaltbewegung hervorrufen. Auch bei diesem Membranventil tritt das Problem auf, dass die flexibl Dichtmembran vor allem in dem sich zwischen dem Membranträge
und dem fixierten Randbereich erstreckenden Membranabschnitt stark gedehnt wird und hohen Zugspannungen ausgesetzt ist.
Bei einem aus der DE 20 2009 016 447 Ul bekannten Membranventil ist eine Dichtmembran lediglich im Bereich zweier jeweils einem Ventilsitz gegenüberliegender Dichtabschnitte an einem verschwenkbaren Membranträger befestigt. Die Problematik einer aufgrund ihrer Dehnung stark beanspruchten Dichtmembran ist auch bei diesem Membranventil gegeben. Gleiches gilt für das in der DE 20 2009 000 593 Ul beschriebene Membranventil, dessen Membranträger nach Art einer Wippe verschwenkbar ist, um die Schaltstellung des Ventils zu verändern.
Ein aus der DE 7324333 U bekanntes Membranventil verfügt über eine eine Ventilkammer verschließende Dichtmembran, die durch ein Versteifungsblech festgehalten wird. Von der Dichtmembran wegragende Vorsprünge durchsetzen das Versteifungsblech und stützen sich an einem unabhängig von der Dichtmembran in einem Ventilgehäuse schwenkbeweglich angeordneten Betätigungs- element ab. An der Schwenkbewegung des Membranträgers nimmt die Dichtmembran nicht teil, was den zur Verfügung stehenden Ventilhub beeinträchtigt.
Die FR 2795798 A offenbart ein Membranventil, dessen Ventilglied einen schwenkbeweglichen Membranträger und einen an dem Membranträger befestigten Membrankörper aufweist, wobei der Membrankörper eine Dichtmembran bildet, die randseitig im Ventilgehäuse unter Abdichtung fixiert ist. Beim Verschwenken des Membranträgers unterliegt ein den Membranträger umrahmender Membranabschnitt der Dichtmembran einer hohen Zugbeanspruchung, was die Lebensdauer beeinträchtigen kann.
Weitere Bauarten von Membranventilen sind aus US 6,789,781 B2, WO 2004/005778 AI, GB 596533 A, DE 102005021583 AI und US 7,779,867 B2 bekannt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Membranventil zu schaffen, dessen Dichtmembran zu Gunsten einer hohen Lebensdauer einer geringen Beanspruchung unterliegt.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist in Verbindung mit den eingangs genannten Merkmalen vorgesehen, dass der Dichtabschnitt zumindest partiell Bestandteil eines losen Membranabschnittes der Dichtmembran ist, der sich, ohne am Membranträger befestigt zu sein, ausgehend von dem Befestigungs -Membranabschnitt bis zu dem am Ventilgehäuse fixierten äußeren Randbereich der Dichtmembran erstreckt, so dass er von der Grundfläche des Membranträgers abheben kann, wenn der Membranträger sich bei seiner Umschaltbewegung von dem Ventilsitz entfernt.
Auf diese Weise wird zum Abtrennen der Fluidverbindung zweier Fluidkanäle weiterhin ein Dichtabschnitt der Dichtmembran durch den die Dichtmembran tragenden Membranträger unter Abdichtung an einen zugeordneten Ventilsitz angedrückt. Dadurch ist auch bei einem hohen Fluiddruck einem unerwünschten Abheben des Dichtabschnittes vom Ventilsitz entgegengewirkt und für eine hohe Abdichtqualität gesorgt. Gleichwohl unterliegt die Dichtmembran selbst dann nur einer geringen Dehnung, wenn der Dichtabschnitt durch entsprechende Umschaltbewegung des Membranträgers vom zugeordneten Ventilsitz abgehoben wird. Ursache dafür ist, dass zumindest ein Teilbereich des Dichtabschnittes zu einem Membranabschnitt der Dichtmembran gehört, der sich zwischen dem Befestigungs -Membranabschnitt und dem am Ventilgehäuse fixierten äußeren Randbereich der Dicht - membran in am Membranträger nicht befestigter Weise erstreckt und deshalb in der Lage ist, sich von der Grundfläche des
Membranträgers zu lösen, wenn sich der Membranträger bei sei¬ ner Umschaltbewegung vom zugeordneten Ventilsitz entfernt. Dieser nicht fixierte Membranabschnitt wird als loser
Membranabschnitt bezeichnet. Während der Dichtabschnitt also zum fluiddichten Zusammenwirken mit dem Ventilsitz durch den Membranträger mechanisch abstützbar ist, hat zumindest ein Teilbereich des Dichtabschnittes die Möglichkeit, von der zuvor noch an ihm anliegenden Grundfläche des Membranträgers abzuheben beziehungsweise sich von dieser Grundfläche abzulösen, wenn der Membranträger zum Zwecke des Freigebens einer Fluidverbindung im Sinne eines sich von dem Ventilsitz Entfernens bewegt wird. Es kann sich hier insbesondere ein Verhaltensmuster ergeben, das man mit einem Abklappen beziehungsweise mit einem Wegklappen des losen, Membranabschnittes vom Membranträger beschreiben könnte. Es kann sich dabei insbesondere ein zum Rand der Grundfläche hin keilförmig erweiternder Spalt zwischen dem losen Membranabschnitt und dem Membranträger auftun. Da die Dichtmembran in den vom
Membranträger abhebbaren Bereichen nicht gezwungen ist, die Umschaltbewegung des Membranträgers in vollem Umfang mitzumachen, unterliegt sie einer verhältnismäßig geringen Dehnungsbeanspruchung. Die Folge ist eine hohe Lebensdauer des Membranventils verbunden mit der Möglichkeit, das Membranventil mit kompakten Abmessungen zu realisieren. Dadurch, dass sich ein zumindest einen Teil des Dichtabschnittes enthaltender Bestandteil der Dichtmembran vom Membranträger ablösen kann, ist die Voraussetzung geschaffen, eine Dichtmembran einzusetzen, die neben dem Membranträger keines besonderen Verformungsfreiraumes im Ventilgehäuse bedarf.
Das Membranventil kann über nur ein einziges Ventilglied oder über mehrere und insbesondere zwei Ventilglieder verfügen. Bei einer Ausstattung mit mehreren Ventilgliedern enthält jedes Ventilglied zweckmäßigerweise einen eigenen Membranträger
und eine eigene Dichtraembran, wobei allerdings die Dichtmembranen einstückiger Bestandteil eines einheitlichen
Membranträgers sein können.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor .
Der Membranträger kann beispielsweise so ausgebildet sein, dass die Umschaltbewegung eine Schwenkbewegung ist. Als besonders vorteilhaft wird allerdings eine Bauform angesehen, bei der die Umschaltbewegung des Membranträges eine Linearbewegung ist. Ein solcher Membranträger ist insbesondere stößelartig ausgebildet und verfügt über eine der Dichtmembran zugewandte axiale Stirnfläche, die die zur Abstützung des Dichtabschnittes dienende Grundfläche bildet .
Vorzugsweise ist die Dichtmembran mit ihrem Befestigungs - Membranabschnitt derart im Bereich der Grundfläche des
Membranträgers befestigt, dass rings um den Befestigungs- Membranabschnitt ein radialer Abstand zwischen diesem Befes- tigungs-Membranabschnitt und dem Umriss der Grundfläche des Membranträgers vorliegt. Der sich zwischen dem Befestigungs- Membranabschnitt und dem Umriss der Grundfläche befindliche Bereich der Dichtmembran ist ein Bestandteil des losen
Membranabschnittes. Der Befestigungs-Membranabschnitt ist insbesondere mittig im Bereich der Grundfläche angeordnet. Besonders zweckmäßig ist eine Ausgestaltung, bei der der lose Membranabschnitt den Befestigungs -Membranabschnitt in einem Bereich, der der Grundfläche vorgelagert ist, ringsum umrahmt. Auf diese Weise ergibt sich insbesondere ein ringförmiger Bereich des losen Membranabschnittes, der bei der Umschaltbewegung des Membranträgers relativ zum Membranträger beweglich ist, um nicht gezwungen zu sein, der Umschaltbewe-
gung des Membranträgers in vollem Umfang zu folgen und dadurch einer hohen Dehnungsbelastung ausgesetzt zu sein.
In einer bevorzugten Ausgestaltung ist der Ventilsitz des Membranventils ringförmig in sich geschlossen ausgebildet, so dass er die Kanalmündung eines Fluidkanals umrahmt. Zum Absperren dieses Fluidkanals liegt mithin ein ebenfalls ringförmiger Dichtabschnitt der Dichtmembran an dem Ventilsitz an. Von diesem ringförmigen Dichtabschnitt ist zumindest ein Teilbereich als Bestandteil des losen Membranabschnittes ausgebildet, so dass er vom Membranträger abheben kann, wenn selbiger zum Freigeben des Fluidkanals von dem Ventilsitz wegbewegt wird.
Vorzugsweise ist die Dichtmembran so ausgebildet, dass ein mit einem ringförmigen Ventilsitz kooperierender ringförmiger Dichtabschnitt in seiner Gesamtheit ein Bestandteil des losen Membranabschnittes ist, so dass er zur Gänze von der Grundfläche des Membranträgers abheben kann, wenn sich der
Membranträger bei der Umschaltbewegung von dem Ventilsitz entfernt. Grundsätzlich ist allerdings auch eine Bauform möglich, bei der der mit dem Ventilsitz kooperierende Dichtabschnitt teilweise ein Bestandteil des Befestigungs- Membranabschnittes und nur teilweise ein Bestandteil des losen Membranabschnittes ist.
In einer Draufsicht auf die Grundfläche des Membranträgers betrachtet, liegt- der Dichtabschnitt zweckmäßigerweise vollständig innerhalb des äußeren Umrisses der Grundfläche des Membranträgers .
Bei einer ebenfalls vorteilhaften Ausgestaltung des Membranventils ist der Ventilsitz stegartig ausgebildet und erstreckt sich derart zwischen zwei sich gegenüberliegenden
seitlichen Wandabschnitten der Ventilkammer, dass er diese Ventilkammer in zwei diesseits und jenseits des stegartigen Ventilsitzes liegende Kammerabschnitte unterteilt. Der in diesem Fall streifenförmig ausgebildete Dichtabschnitt gehört zumindest teilweise zu dem losen embranabschnitt . Insbesondere ist eine Bauform vorgesehen, bei der der Dichtabschnitt teilweise von dem Befestigungs-Membranabschnitt gebildet ist, so dass er nur partiell von der Grundfläche des
Membranträgers abheben kann. Der Dichtabschnitt hat zweckmäßigerweise zwei von dem Membranträger abhebbare Bereiche, die den Befestigungs-Membranabschnitt auf entgegengesetzten Seiten flankieren.
Vorzugsweise ist die Dichtmembran im Bereich des Befesti- gungs-Membranabschnittes ausschließlich im Innern des
Membranträgers befestigt. Insbesondere in diesem Zusammenhang ist es von Vorteil, wenn die Dichtmembran Bestandteil eines einstückigen Membrankörpers ist, der im Bereich des Befesti- gungs-Membranabschnittes mindestens einen und vorzugsweise genau einen ausgehend von der Grundfläche in den
Membranträger eingreifenden Befestigungsfortsatz aufweist. Dort, wo der Befestigungsfortsatz in den Membranträger eingreift, weist die Grundfläche eine Öffnung auf, wobei die Grundfläche insbesondere ringförmig und vorzugsweise kreis- ringförmig gestaltet ist.
Die Befestigung der Dichtmembran im Innern des Membranträgers erfolgt insbesondere ausschließlich auf der Grundlage von Formschluss und/oder Kraftschluss . Beispielsweise kann ein Membrankörper bei seiner Herstellung im Rahmen eines Spritzgießverfahrens an den Membranträger angeformt werden, wobei ein in den Membranträger eingreifender Befestigungsfortsatz ausgebildet wird. Es besteht allerdings ohne weiteres die Möglichkeit, den Befestigungs-Membranabschnitt alternativ
oder zusätzlich durch Stoffschluss am Membranträger zu fixieren, beispielsweise im Rahmen einer Klebeverbindung.
Die Dichtmembran ist vorzugsweise so gestaltet, dass sie entlang des äußeren Umrisses der Grundfläche des Membranträgers ringsum über den Membranträger hinausragt und einen die
Grundfläche außen umrahmenden Membran-Außenabschnitt aufweist, der in den am Ventilgehäuse unter Abdichtung fixierten äußeren Randbereich übergeht . Dieser Membran-Außenabschnitt ist zweckmäßigerweise an seiner der Ventilkammer abgewandten Oberseite von einer Abstützwand des Ventilgehäuses abgedeckt, so dass er auch hohen in der Ventilkammer herrschenden Fluid- drücken standhalten kann. Die Abstützwand hat zweckmäßigerweise eine Durchbrechung, durch die der Membranträger in einer die Umschaltbewegung gestattenden Weise hindurchragt, wobei der Vorteil besteht, dass das Spaltmaß zwischen dem
Membranträger und der Abstützwand sehr gering gehalten werden kann .
Die Ventilkammer und die die Ventilkammer verschließende Dichtmembran haben insbesondere eine Längsgestalt mit schmalseitig abgerundetem Umriss oder verfügen zweckmäßigerweise über einen runden Umriss. In der Ventilkammer sind die vorhandenen Kanalmündungen der einmündenden Fluidkanäle vorzugsweise nebeneinander angeordnet, wobei sie bei einer länglichen Ventilkammer insbesondere in der Längsrichtung dieser Ventilkammer mit Abstand aufeinanderfolgend angeordnet sind.
Das Membranventil ist zweckmäßigerweise mit elektrisch betätigbaren Antriebsmitteln ausgestattet, die zur Betätigung des Ventilgliedes dienen und die es insbesondere ermöglichen, den Membranträger nach Bedarf zu seiner Umschaltbewegung anzutreiben und in der jeweils gewünschten Position auch festzuhalten. Derartige Antriebsmittel enthalten vorzugsweise
mindestens eine Elektromagneteinrichtung und vorzugsweise auch mindestens eine eine gewünschte Grundstellung vorgebende Rückstellfedereinrichtung .
Nachfolgend wird die Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigen: einen Längsschnitt durch eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Membranventils gemäß Schnittlinie I-I aus Figuren 2 und 3, das über einen stegartigen Ventilsitz verfügt, wobei eine Schließstellung gezeigt ist, das Membranventil aus Figur 1 in einem bezüglich Figur 1 um 90° verdrehten Längsschnitt gemäß
Schnittlinie II-II aus Figuren 1 und 3, einen Querschnitt durch das Membranventil gemäß Schnittlinie III-III aus Figur 1, das Membranventil der Figuren 1 bis 3 in einer Offenstellung und in einer der Figur 1 entsprechenden Längsschnittdarstellung gemäß Schnittlinie IV- IV aus Figur 5, das die Offenstellung einnehmende Membranventil in einem Längsschnitt gemäß Schnittlinie V-V aus Figur
Figur 6 den in Figur 5 illustrierten Längsschnitt mit einer isometrischen Perspektive,
Figur 7 eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Membranventils, dessen Ventilsitz ringförmig ausge-
bildet ist, wobei in einem Längsschnitt gemäß
Schnittlinie VII -VII aus Figuren 8 und 9 eine
Schließstellung gezeigt ist,
Figur 8 das Membranventil aus Figur 7 in einem um 90° verdrehten Längsschnitt gemäß Schnittlinie VIII-VIII aus Figuren 7 und 9 ,
Figur 9 einen Querschnitt durch das Membranventil der Figuren 7 und 8 gemäß Schnittlinie IX- IX aus Figur 7,
Figur 10 das Membranventil der Figuren 7 bis 9 in einer Offenstellung und in einem der Figur 7 entsprechenden Längsschnitt gemäß Schnittlinie X-X aus Figur 11,
Figur 11 in einem Längsschnitt gemäß Schnittlinie XI -XI das
Membranventil der Figuren 7 bis 10, wobei strichpunktiert eine bevorzugte Ausführungsform elektrisch betätigbarer Antriebsmittel für das Ventil - glied illustriert ist, und
Figur 12 eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Membranventils, das über zwei ringförmig ausgebildete Ventilsitze verfügt, in einer Schnittdarstellung analog zu Figur 7.
Das in seiner Gesamtheit mit Bezugsziffer 1 bezeichnete Membranventil verfügt bei allen Ausführungsbeispielen über ein Ventilgehäuse 2 und ein in dem Ventilgehäuse 2 angeordnetes, relativ zum Ventilgehäuse 2 bewegliches Ventilglied 3. Darüber hinaus ist das Membranventil 1 mit bevorzugt im Innern des Ventilgehäuses 2 untergebrachten, elektrisch betätigbaren Antriebsmitteln 4 ausgestattet, durch die das Ventilglied 3 zwischen zwei möglichen Schaltstellung umschaltbar ist. Die
Figuren 1 und 2 sowie 7 und 8 zeigen jeweils eine erste
Schaltstellung, bei der es sich um eine Schließstellung handelt. Die Figuren 4 bis 6 sowie 10 und 11 zeigen jeweils eine zweite Schaltstellung, bei der es sich exemplarisch um eine Offenstellung handelt.
Das Ventilglied 3 ist bevorzugt als Verbundelement ausgebildet, das sich aus einem Membrankörper 5 und mindestens einem den Membrankörper 5 tragenden Membranträger 6 zusammensetzt. Diese Komponenten sind in einer noch zu erläuternden Weise aneinander befestigt. Während der Membranträger 6 aus einem starren Material besteht, beispielsweise aus einem starren Kunststoffmaterial oder aus Metall, besteht der Membrankörper 5 aus einem flexiblen und vorzugsweise gummielastischen Material. Vorzugsweise handelt es sich bei dem Membrankörper 5 um einen Elastomerkörper.
Im Innern des Ventilgehäuses 2 befindet sich ein eine Ventilkammer 7 bildender Hohlraum. Die Ventilkammer 7 ist einerseits vom Ventilgehäuse 2 und andererseits von einem als Dichtmembran 8 bezeichneten membranartigen Bestandteil des Membrankörpers 5 begrenzt .
Das Ventilgehäuse 2 definiert eine die Ventilkammer 7 an einer Unterseite begrenzende Bodenwand 12. Die Bodenwand 12 ist bevorzugt Bestandteil eines ersten Gehäuseteils 13 des Ventilgehäuses 2.
Die Dichtmembran 8 hat flächenhafte Ausdehnung und erstreckt sich an einer Oberseite über die Bodenwand 12 hinweg. Mit einem den äußeren Umriss der Dichtmembran 8 definierenden äußeren Randbereich 14 ist die Dichtmembran 8 derart unter Abdichtung am Ventilgehäuse 2 fixiert, dass sie gemeinsam mit
der Bodenwand 12 die zur Umgebung hin abgedichtete Ventilkammer 7 begrenzt.
Die fluiddichte Fixierung des äußeren Randbereiches 14 wird zweckmäßigerweise dadurch realisiert, dass dieser äußere Randbereich 14 zwischen dem ersten Gehäuseteil 13 und einem zweiten Gehäuseteil 15 des Ventilgehäuses 2 fest eingespannt ist. An dem äußeren Randbereich 14 weist die Dichtmembran 8 in diesem Zusammenhang zweckmäßigerweise einen den äußeren Umriss der Dichtmembran 8 bestimmenden Befestigungswulst 21 auf. Dieser greift in je eine Ringnut ein, die einander gegenüberliegend an den einander zugewandten Flächen des ersten und zweiten Gehäuseteils 13, 15 ausgebildet sind.
Im Folgenden sei die Richtung, in der die Dichtmembran 8 der Bodenwand 12 gegenüberliegt, als Höhenrichtung 16 bezeichnet. Rechtwinkelig zu der Höhenrichtung 16 hat die Ventilkammer 7 eine Hauptachse 17 und eine hierzu rechtwinkelige Querachse 18. Beim Ausführungsbeispiel der Figuren 7 bis 11 hat die Ventilkammer 7 bevorzugt eine längliche Gestalt, wobei die Hauptachse 17 die Längsachse bildet. Im Bereich der Schmalseiten ist die Ventilkammer 7 hier insbesondere abgerundet. Dass die Ventilkammer auch einen anderen Umriss haben kann, illustrieren die Figuren 1 bis 6. Bei diesem Ausführungsbei- spiel hat die Ventilkammer 7, in der Höhenrichtung 16 betrachtet, einen kreisrunden Umriss. Die genannten Umrisse gelten in gleichem Maße für die jeweils zugeordnete Dichtmembran 8, wobei der Umriss der Dichtmembran 8 insbesondere durch den Verlauf des äußeren Randbereiches 14 bestimmt ist.
Seitlich ist jede Ventilkammer 7 von einer den oben erwähnten Umriss bestimmenden Seitenwand 22 begrenzt. Sie überragt nach oben hin eine der Dichtmembran 8 zugewandte Bodenfläche 23 der Ventilkammer 7, die an der Bodenwand 12 ausgebildet ist.
Der Membrankörper 5 verfügt über einen bevorzugt einstückig mit der Dichtmembran 8 ausgebildeten Befestigungsfortsatz 24, der in der Höhenrichtung 16 in Richtung zum Membranträger 6 wegragt. Mittels dieses Befestigungsfortsatzes 24 ist der Membrankörper 5 an dem Membranträger 6 befestigt. Beim Ausführungsbeispiel der Figuren 1 bis 6 befindet sich der Befestigungsfortsatz 24 im zentralen Bereich der Dichtmembran 8. Abweichend hiervon ist er beim Ausführungsbeispiel der Figuren 7 bis 11 in Achsrichtung der Hauptachse 17 außermittig an der Dichtmembran 8 angeordnet.
Der Membranträger 6 befindet sich auf der der Bodenwand 12 in der Höhenrichtung 16 entgegengesetzten Seite der Dichtmembran 8. Die Dichtmembran 8 liegt mithin in der Höhenrichtung 16 zwischen der Ventilkammer 7 und dem Membranträger 6.
Bei allen Ausführungsbeispielen ist der Membranträger 6 bezüglich des Ventilgehäuses 2 linear bewegbar gelagert. Die von dem Membranträger 6 ausführbare Bewegung sei im Folgenden als Umschaltbewegung 26 bezeichnet, weil sie sich unmittelbar auf die Schaltstellung des Ventilgliedes 3 auswirkt. Die Umschaltbewegung 26 ist bevorzugt eine Linearbewegung und verläuft bei den Ausführungsbeispielen in der Höhenrichtung 16. Dementsprechend ist der Membranträger 6 unter Ausführung einer linearen Umschaltbewegung 26 in der Höhenrichtung 16 hin und her bewegbar. Hierbei findet je nach Bewegungsrichtung eine Annäherung an die Bodenwand 12 oder ein Entfernen von der Bodenwand 12 seitens des Membranträgers 6 statt.
Ein Abschnitt der Dichtmembran 8 macht die Umschaltbewegung 26 des Membranträgers 6 uneingeschränkt mit. Es handelt sich hier um einen im Folgenden als Befestigungs -Membranabschnitt 36 bezeichneten Membranabschnitt der Dichtmembran 8, über den die Dichtmembran 8 an dem Membranträger 6 befestigt ist.
Den Ausführungsbeispielen ist gemeinsam, dass die Dichtmembran 8 im Bereich des Befes igungs -Membranabschnittes 36 ausschließlich im Innern des Membrantragers 6 befestigt ist. Hierzu ist der Befestigungsfortsatz 24 direkt an dem Befesti- gungs-Membranabschnitt 36 angeordnet und greift von der Seite einer der Dichtmembran 8 zugewandten Grundfläche 38 des
Membranträgers 6 her in eine zu der Grundfläche 38 hin offene Befestigungsaussparung 43 des Membranträgers 6 hinein. Die Grundfläche 38 ist vorzugsweise eben und erstreckt sich insbesondere rechtwinkelig zu der Höhenrichtung 16 und/oder der Richtung der Umschaltbewegung 26.
Der Befestigungsfortsatz 24 ist in der Befestigungsaussparung 43 so fixiert, dass er die lineare Umschaltbewegung 26 des Membranträgers 6 direkt mitmacht. Dies gilt folglich auch für den direkt an dem Befestigungsfortsatz 24 angeordneten Befes- tigungs -Membranabschnitt 36, der außerhalb der Befestigungsaussparung 43 liegt. Bei beiden Ausführungsbeispielen ist der Befestigungs -Membranabschnitt 36 dem zentralen Bereich der Grundfläche 38 zugeordnet.
Die Dichtmembran 8 ist zweckmäßigerweise ausschließlich im Bereich des Befestigungs -Membranabschnittes 36 an dem
Membranträger 6 gehalten. Genauer gesagt ergibt sich die feste Verbindung aus dem Zusammenwirken zwischen dem Innenumfang der Befestigungsaussparung 43 und dem in die Befestigungsaussparung 43 eintauchenden Befestigungsfortsatz 24. Zwischen diesen beiden Komponenten liegt bei den Ausführungsbeispielen eine stoffschlüssige Verbindung vor, die mittels eines in der Zeichnung nicht ersichtlichen Klebstoffes realisiert ist. Zusätzlich oder alternativ ist aber auch eine kraftschlüssige Verbindung möglich. Weiterhin kann die Befestigungsaussparung 43 auch so konturiert sein, dass sie zusätzlich oder alternativ mit dem Befestigungsfortsatz 24 eine in der Höhenrichtung
16 formschlüssige Verbindung eingeht. Letzteres ist beispielsweise dadurch realisierbar, dass die Befestigungsaussparung 43 über mindestens eine Verengung verfügt, die in einen eingeschnürten oder taillierten Umfangsbereich des Befestigungsfortsatzes 24 in bezüglich der Höhenrichtung 16 radialer Richtung eingreift oder eindrückt.
In die Ventilkammer 7 münden mehrere das Ventilgehäuse 2 durchsetzende Fluidkanäle 45 ein. Bei den Ausführungsbeispielen der Figuren 1 bis 11 handelt es sich um insgesamt zwei Fluidkanäle, da das Membranventil 1 hier als Absperrventil mit 2/2 -Ventilfunktion eingesetzt wird. Soll ein Membranventil 1 mit höherer Ventilfunktionalität realisiert werden, beispielsweise mit einer 3/2 -Ventilfunktion, münden in die Ventilkammer 7 mindestens drei und bevorzugt genau drei
Fluidkanäle ein. Dies trifft für das Ausführungsbeispiel der Figur 12 zu.
Bei den Ausführungsbeispielen seien zwei Fluidkanäle 45 im Folgenden zur besseren Unterscheidung auch als erster und zweiter Fluidkanal 45a, 45b bezeichnet. Beide Fluidkanäle 45a, 45b durchsetzen zweckmäßigerweise die Bodenwand 12 und münden an der Bodenfläche 23 mit je einer Kanalmündung 46 in die Ventilkammer 7 ein. Zur besseren Unterscheidung seien auch hier die Kanalmündungen 46 als erste und zweite Kanal - mündungen 46a, 46b bezeichnet.
Das Membranventil 1 kann bei den Ausführungsbeispielen der Figuren 1 bis 11 in Abhängigkeit von der Schaltstellung des Ventilgliedes 3 die beiden Fluidkanäle 45a, 45b entweder fluiddicht voneinander abtrennen oder, durch die Ventilkammer 7 hindurch, fluidisch miteinander verbinden. Letzteres geschieht in der oben schon erwähnten Offenstellung des Ventil-
gliedes 3. Zum Abtrennen der Fluidverbindung wird das Ventilglied 3 in die Schließstellung verlagert.
Um diese Ventilfunktion ausüben zu können, kooperiert das Ventilglied 3 mit einem ortsfest bezüglich des Ventilgehäuses 2 angeordneten Ventilsitz 47. Die illustrierten
Membranventile 1 unterscheiden sich voneinander in der Struktur ihres Ventilsitzes 47. Der Ventilsitz 47 gemäß Ausführungsbeispiel der Figuren 1 bis 6 ist stegartig ausgebildet und sei daher im Folgenden auch als stegartiger Ventilsitz 47a bezeichnet. Jeder Ventilsitz 47 des Ausführungsbeispiels der Figuren 7 bis 11 und der Figur 12 ist ringförmig in sich geschlossen ausgebildet und sei daher im Folgenden auch als ringförmiger Ventilsitz 47b bezeichnet.
Der stegartige Ventilsitz 47a erstreckt sich in der Ventilkammer 7 quer zu der Höhenrichtung 16 zwischen sich insbesondere diametral gegenüberliegenden seitlichen Wandabschnitten 22a, 22b der Seitenwand 22. Auf diese Weise wird die Ventilkammer 7 durch den stegartigen Ventilsitz 47a in zwei Kammerabschnitte 52a, 52b unterteilt, in denen sich jeweils eine der beiden Kanalmündung 46a, 46b befindet. Bevorzugt hat der stegartige Ventilsitz 47a eine aus Figur 5 gut erkennbare lineare Längserstreckung.
Beim Ausführungsbeispiel der Figuren 7 bis 11 ist nur die erste Kanalmündung 46a von einem ringförmigen Ventilsitz 47b umrahmt, der bevorzugt kragenartig erhaben an der Bodenfläche 23 ausgebildet ist und ausgehend von dort in der Höhenrichtung 16 nach oben in Richtung zur Dichtmembran 8 ragt .
Die Dichtmembran 8 erstreckt sich bei allen Ausführungsbei- spielen über den Ventilsitz 47 hinweg. Dabei verfügt sie in einem dem Ventilsitz 47 in der Höhenrichtung 16 gegenüberlie-
genden Bereich über einen Dichtabschnitt 53, der der Grundfläche 38 in der Höhenrichtung 16 vorgelagert ist und der bei Ausführung der Umschaltbewegung 26 je nach Bewegungsrichtung durch den Membranträger 6 an den zugeordneten Ventilsitz 47 fluiddicht andrückbar oder von dem Ventilsitz 47 abhebbar ist. In der Schließstellung des Ventilgliedes 3 liegt der Dichtabschnitt 53 dichtend am zugeordneten Ventilsitz 47 an, während er in der Offenstellung des Ventilgliedes 3 von diesem Ventilsitz 47 abgehoben ist.
Der Dichtabschnitt 53 ist derjenige Teilbereich der Dicht - membran 8, der am zugeordneten Ventilsitz 47 zur Anlage bringbar ist. Seine Gestalt entspricht daher derjenigen des Ventilsitzes 47. Dementsprechend handelt es sich bei dem Dichtabschnitt 53 der Figuren 1 bis 6 um einen streifenförmigen Dichtabschnitt 53a und bei den Ausführungsbeispielen der Figuren 7 bis 12 um einen ringförmigen Dichtabschnitt 53b. Jeder Dichtabschnitt 53 liegt dem Ventilsitz 47 in der Höhenrichtung 16 gegenüber.
Beim Ausführungsbeispiel der Figuren 7 bis 11 befindet sich der ringförmige Ventilsitz 47b zweckmäßigerweise zur Gänze innerhalb des äußeren Umrisses 54 der der Dichtmembran 8 zugewandten Grundfläche 38 des Membranträgers 6. Diese Grundfläche 38 ist bei beiden Ausführungsbeispielen von einer axial orientierten Stirnfläche des Membranträgers 6 gebildet, der vorzugsweise stößelartig ausgebildet ist. Auch bei einem stegartigen Ventilsitz 47a ist es gemäß Figuren 1 bis 6 von Vorteil, wenn der stegartige Ventilsitz 47a zumindest annähernd über seine gesamte Länge hinweg von der Grundfläche 38 des Membranträgers 6 überdeckt wird.
Der am Ventilgehäuse 2 fixierte äußere Randbereich 14 und der Befestigungs-Membranabschnitt 36 der Dichtmembran 8 sind quer
zu der Höhenrichtung 16 mit Abstand zueinander angeordnet. Vorzugsweise umschließt der äußere Randbereich 14 den Befes- tigungs-Membranabschnitt 36 ringsum nach Art eines in sich geschlossenen Rahmens.
Die Dichtmembran 8 verfügt des Weiteren über einen besonderen Membranabschnitt, der im Folgenden als loser Membranabschnitt 55 bezeichnet sei. Dieser lose Membranabschnitt 55 erstreckt sich zwischen dem Befestigungs -Membranabschnitt 36 und dem äußeren Randbereich 14, wobei er an dem Membranträger 6 - abgesehen über den Befestigungs -Membranabschnitt 36 - nicht befestigt ist und der Grundfläche 38 lose vorgelagert ist. Die einzige, eine Fixierung bewirkende Verbindung zwischen der Dichtmembran 8 und dem Membranträger 6 ergibt sich also durch den Befestigungs-Membranabschnitt 36. Während dieser Befesti- gungs -Membranabschnitt 36 die Umschaltbewegung des
Membranträgers 6 direkt mitmacht, ist der lose
Membranabschnitt 55 in der Lage, von der Grundfläche 38 abzuheben, wenn sich der Membranträger 6 aus der Schließstellung in die Offenstellung bewegt und sich dabei vom Ventilsitz 47 entfernt. Der Dichtabschnitt 53 gehört zumindest zum Teil zu dem losen Membranabschnitt 55. Mithin ist auch der Dichtabschnitt 53 zumindest partiell von der Grundfläche 38 in der Richtung der Umschaltbewegung 26 abhebbar. Für den zum losen Membranabschnitt 55 gehörenden Bestandteil des Dichtabschnittes 53, der im Folgenden auch als unfixierter Bestandteil 32 des Dichtabschnittes 53 bezeichnet wird, gilt mithin, dass er in der Schließstellung des Ventilgliedes 3 von der Grundfläche 38 des Membranträgers 6 abgestützt und an den Ventilsitz 47 angedrückt wird, während er in der Offenstellung des Ventilgliedes 3 sowohl vom Ventilsitz 47 als auch in vorteilhafter Weise von der Grundfläche 38 des Membranträgers 6 abgehoben ist.
In den Figuren 3 und 9 ist mit einer strichpunktierten
Schraffur 50 der innerhalb des Umrisses 54 der Grundfläche 38 liegende Teilbereich des losen Membranabschnittes 55 kenntlich gemacht, der der Grundfläche 38 in der Höhenrichtung 16 vorgelagert ist und den Befestigungs -Membranabschnitt 36, bevorzugt in koaxialer Weise, umrahmt. Hier ist auch gut zu erkennen, dass der Befestigungs -Membranabschnitt 36 zweckmäßigerweise ringsum mit radialem Abstand zu dem äußeren Umriss 54 der Grundfläche 38 angeordnet ist.
Wenn der lose Membranabschnitt 55 von dem Membranträger 6 abhebt, entsteht zwischen diesen beiden Komponenten zweckmäßigerweise ein sich ausgehend von dem Befestigungsfortsatz 24 in Richtung zum Umriss 54 etwa keilförmig verbreiternder Spalt 34, der besonders gut in Figuren 4 bis 6, 10 und 11 ersichtlich ist.
Dadurch, dass die Dichtmembran 8 mit Ausnahme an dem Befesti- gungs-Membranabschnitt 36 an dem Membranträger 6 nicht befestigt ist, sind die sich an den Befestigungs -Membranabschnitt 36 anschließenden Bereiche der Dichtmembran 8, insbesondere der lose Membranabschnitt 55, nicht gezwungen, die Umschalt - bewegung 26 des Membranträgers 6 in vollem Umfang mitzumachen, was die Dehnungsbelastung der Dichtmembran 8 reduziert und sich positiv auf die Lebensdauer auswirkt.
Das Membranventil 1 kann so ausgebildet sein, dass lediglich ein Teilbereich des Dichtabschnittes 53 einen Bestandteil des losen Membranabschnittes 55 bildet. Exemplarisch trifft dies auf das Ausführungsbeispiel der Figuren 1 bis 6 zu. Der hier streifenförmig ausgebildete Dichtabschnitt 53a erstreckt sich teils über den Befestigungs -Membranabschnitt 36 und teils über den losen Membranabschnitt 55. Dementsprechend hat der Dichtabschnitt 53 einen von dem Befestigungs -Membranabschnitt
36 gebildeten fixierten Bestandteil 33 und mindestens einen von dem losen Membranabschnitt 55 gebildeten unfixierten Bestandteil 32. Beim Ausführungsbeispiel, bei dem sich der streifenförmige Dichtabschnitt 53a diametral über die Grundfläche 38 hinweg erstreckt, können bei der Umschaltbewegung 26 folglich nur die beiden unfixierten Bestandteile 32 des Dichtabschnittes 53 vom Membranträger 6 wegklappen.
Das Membranventil 1 kann auch so ausgebildet sein, dass der Dichtabschnitt 53 in seiner Gesamtheit ein Bestandteil des losen Membranabschnittes 55 ist. Dies ist bei den Ausführungsbeispielen der Figuren 7 bis 12 der Fall. Der hier ringförmig ausgebildete Dichtabschnitt 53, 53b erstreckt sich mit Querabstand und insbesondere mit radialem Abstand zu dem Be- festigungs -Membranabschnitt 36 um diesen Befestigungs- Membranabschnitt 36 herum, so dass er komplett von der Grundfläche 38 des Membranträgers 6 abheben kann, wenn dieser sich bei seiner Umschaltbewegung 26 von dem ringförmigen Ventilsitz 47b entfernt.
Der lose Membranabschnitt 55 enthält zweckmäßigerweise einen, in der Höhenrichtung 16 betrachtet, den äußeren Umriss 54 der Grundfläche 38 ringsum umrahmenden Membran-Außenabschnitt 56, der in den äußeren Randbereich 14 übergeht. Die Ausführungsbeispiele der Figuren 7 bis 12 zeigen eine solche Ausführungsform. Da dieser Membran-Außenabschnitt 56 nicht von dem Membranträger 6 überdeckt ist, erfährt er durch den
Membranträger 6 keine Abstützung gegen den in der Ventilkammer 7 herrschenden Fluiddruck. Damit gleichwohl der Membran- Außenabschnitt 56 auch bei hohen Fluiddrücken keine Überbeanspruchung erfährt, ist er an seiner der Ventilkammer 7 abgewandten Oberseite zweckmäßigerweise von einer eine Abstützwirkung bezüglich des Membran-Außenabschnittes 56 entfaltenden Abstützwand 48 des Ventilgehäuses 2 abgedeckt. Die Ab-
Stützwand 48 ist vorzugsweise ein Bestandteil des zweiten Gehäuseteils 15. Sie ragt von der dem äußeren Randbereich 14 zugewandten Außenseite her über die Dichtmembran 8 hinweg und erstreckt sich vorzugsweise bis in die unmittelbare Nähe des Membranträgers 6, der zweckmäßigerweise eine Wanddurchbrechung 44 der Abstützwand 48 linear gleitverschieblich durchsetzt .
Die axiale Abstützung des Membran-Außenabschnittes 56 ist ohne Funktionsbeeinträchtigung des Ventilgliedes 3 möglich, weil die Dichtmembran 8 im Bereich des losen
Membranabschnittes 55 den notwendigen Bewegungsspielraum aufweist, um die Hubbewegung des Membranträgers 6 einschließlich des zugeordneten Dichtabschnittes 53 zu gewährleisten.
Das Membranventil 1 kann auch so ausgebildet sein, dass sich an den bis zum äußeren Umriss 54 reichenden Bestandteil der Dichtmembran 8 unmittelbar der am Ventilgehäuse 2 fixierte äußere Randbereich 14 anschließt. Dies trifft auf das Ausführungsbeispiel der Figuren 1 bis 6 zu. Hier bedeckt der
Membrankörper 5 mit seiner Grundfläche 38 die gesamte Querschnittsfläche der Ventilkammer 7.
Aufgrund der für den losen Membranabschnitt 55 gegebenen Möglichkeit, sich von dem Membranträger 6 abzuheben beziehungsweise von dem Membranträger 6 abzuklappen oder wegzuklappen, besteht die vorteilhafte Möglichkeit, die Dichtmembran 8 insgesamt mit einer ebenen Struktur ohne Auswölbungen zu realisieren. Das beste Beispiel hierfür ist die Bauform der Figuren 1 bis 6, bei der die Dichtmembran 8 mit Ausnahme des Befestigungswulstes 21 eine ebene Gestalt mit im Wesentlichen konstanter Wandstärke aufweist. Gleichwohl kann die Dichtmembran 8, insbesondere im Bereich des äußeren Umrisses 54 des Membranträgers 6, einen bei Betrachtung in der Höhenrich-
tung 16 bevorzugt ringförmigen Verformungsabschnitt 60 aufweisen, der über mindestens eine Auswölbung verfügt.
Die bei den Ausführungsbeispielen der Figuren 1 bis 11 vorhandenen elektrischen Antriebsmittel 4 enthalten zweckmäßigerweise jeweils eine Federeinrichtung 57, die sich zwischen dem Ventilgehäuse 2 und dem Membranträger 6 abstützt und die ständig derart drückend auf den Membranträger 6 einwirkt, dass selbiger in die oben erwähnte Schließstellung vorgespannt ist. Diese Schließstellung definiert mithin bei beiden Ausführungsbeispielen die Grundstellung des Membranventils 1.
Zum Umschalten in die Offenstellung enthalten die Antriebsmittel 4 insbesondere eine schematisch angedeutete Elektromagneteinrichtung 58, die ein elektromagnetisch antreibbares Antriebsglied 63 enthält, das von einem elektromagnetisch antreibbaren Anker der Elektromagneteinrichtung 58 gebildet ist. Dieser Anker ist bei den Ausführungsbeispielen der Figuren 1 bis 11 in Baueinheit mit dem Membranträger 6 ausgebildet. Bei Aktivierung der Elektromagneteinrichtung 58 wird eine magnetische Stellkraft erzeugt, die den Membranträger 6 unter Überwindung der Rückstellkraft der Federeinrichtung 57 in die Offenstellung bewegt. Die Federeinrichtung 57 ist zweckmäßigerweise ein Bestandteil der Elektromagneteinrichtung 58.
Es versteht sich, dass die Antriebsmittel 4 auch von anderer Bauart als der geschilderten sein können.
Bei dem in Figur 12 abgebildeten Ausführungsbeispiel des Membranventils 1 ist ein einziger Membrankörper 5 funktionell in zwei Dichtmembranen 8 eingeteilt, die jeweils mit einem eigenen Membranträger 6 verbunden sind, so dass sie mit jeweils einem eigenen Ventilsitz 47, 47b kooperieren können.
Beide Membranträger 6 sind hier zweckmäßigerweise stößelartig ausgebildet und parallel zueinander linear bewegbar geführt, wobei sie derart antriebsmäßig miteinander gekoppelt sind, dass sich der eine Membranträger 6 an den ihm zugeordneten Ventilsitz 47, 47b annähert, wenn der andere Membranträger 6 von dem ihm zugeordneten Ventilsitz 47, 47b abgehoben wird. Die antriebsmäßige Kopplung ist insbesondere mittels eines wippenartig verschwenkbaren Betätigungshebels 62 realisierbar, der durch die Antriebsmittel 4 zu einer hin- und hergehenden Schwenkbewegung 65 antreibbar ist und der über zwei Antriebsarme 67, 68 verfügt, die mit jeweils einem der beiden Membranträger 6 kooperieren. Somit wird bei dieser Ausführungsform die Schwenkbewegung 65 des Betätigungshebels 62 in die lineare Umschaltbewegung der beiden Membranträger 6 umgewandelt .
Das Ausführungsbeispiel der Figur 12 unterscheidet sich von demjenigen der Figuren 7 bis 11 insbesondere durch einen zusätzlichen dritten Fluidkanal 45c, der über eine dritte Kanalmündung 46c in die Ventilkammer 7 einmündet, der wie der ersten Kanalmündung 46a ein Ventilsitz 47 zugeordnet ist, bei dem es sich wiederum um einen ringförmigen Ventilsitz 47b handelt. Über jeden dieser beiden Ventilsitze 74b hinweg erstreckt sich eine der beiden in dem einstückigen
Membrankörper 5 integrierten Dichtmembranen 8. Außerdem liegt jedem dieser ringförmigen Ventilsitze 47b einer der beiden Membranträger 6 gegenüber, an dem jeweils eine der beiden Dichtmembranen 8, also jeweils ein Membranabschnitt des
Membrankörpers 5, in gleicher Weise im Bereich eines Membran- Befestigungsabschnittes 36 befestigt ist wie beim Ausführungsbeispiel der Figuren 7 bis 11. Man kann sagen, dass beim Ausführungsbeispiel der Figur 12 die anhand der Figuren 7 bis 11 beschriebene Funktionseinheit bestehend aus einem
Membranträger 6, einer Dichtmembran 8 und einem ringförmigen
Ventilsitz 47b doppelt vorhanden ist, wobei mittels des Betätigungshebels 62 in der oben geschilderten Weise eine Betäti¬ gung erfolgt und wobei die beiden Dichtmembranen unter bil- dung des Membrankörpers 5 einstückig miteinander ausgebildet sind .
Somit ist beim Ausführungsbeispiel der Figur 12 der zweite Fluidkanal 45b abwechselnd mit entweder dem ersten Fluidkanal 45a oder dem dritten Fluidkanal 45c verbindbar und gleichzeitig vom jeweils anderen Fluidkanal 45c bzw. 45a abtrennbar.
Die Antriebsmittel 4 enthalten auch beim Ausführungsbeispiel der Figur 12 bevorzugt elektrisch betätigbare Antriebsmittel 4, die zweckmäßigerweise eine schematisch angedeutete Elektromagneteinrichtung 58 mit einem elektromagnetisch
antreibbares Antriebsglied 63 enthalten. Das Antriebsglied 63 übt eine die Schwenkbewegung 65 hervorrufende Antriebskraft auf den Betätigungshebel 62 aus, wobei es zweckmäßigerweise eine rückstellend wirkende Kraft einer Federeinrichtung 57 zu überwinden hat .
Bei 66 sind Schwenklagermittel ersichtlich, durch die der Betätigungshebel 62 bezüglich des Ventilgehäuses 2 zur Ermöglichung der Schwenkbewegung 65 verschwenkbar gelagert ist.
Im Übrigen sind in der Figur 12 Komponenten, die denjenigen des Ausführungsbeispiels der Figuren 7 bis 11 entsprechen, mit den gleichen Bezugszeichen wie in den Figuren 7 bis 11 versehen und auch die zu den Figuren 7 bis 11 gemachten Ausführungen gelten insofern für das Ausführungsbeispiel der Figur 12 entsprechend.
Abweichend von dem vorgenannten Ausführungsbeispiel können ein oder zwei Membranträger 6 auch feste Bestandteile eines
insgesamt wippenartig verschwenkbaren Betätigungselementes sein.
Bei den Ausführungsbeispielen ist der Membranträger 6 einstückig ausgebildet. Hiervon abweichend ist aber auch ein mehr- teiliger und insbesondere zweiteiliger Aufbau möglich. So kann die Dichtmembran 8 beispielsweise derart an einem mehrteiligen Membranträger montiert werden, dass sie in den
Membranträger eingeschoben wird und danach mit einer Hülse fixiert wird, die gleichzeitig ein Lagerungsmittel für eine zur schwenkbaren Lagerung des Membranträgers dienende Achswelle bildet. Die Dichtmembran 8 oder der Membrankörper 5 kann auch zwischen zwei Teilen des Membranträgers 6 durch Klemmung fixiert sein.
Claims
1. Membranventil, mit einem Ventilgehäuse (2) und mindestens einem diesbezüglich beweglichen Ventilglied (3), wobei das Ventilglied (3) über einen unter Ausführung einer Umschaltbewegung (26) relativ zum Ventilgehäuse (2) bewegbaren
Membranträger (6) und über eine gemeinsam mit dem Ventilgehäuse (2) eine Ventilkammer (7) begrenzende flexible Dicht- membran (8) verfügt, wobei die Dichtmembran (8) an ihrem äußeren Randbereich (14) unter Abdichtung an dem Ventilgehäuse (2) fixiert ist und einen mit Abstand dazu an dem
Membranträger (6) befestigten und dessen Umschaltbewegung (26) mitmachenden Befestigungs-Membranabschnitt (36) aufweist, wobei in der Ventilkammer (7) ein der Dichtmembran (8) zugewandter Ventilsitz (47) angeordnet ist, an den ein zumindest partiell von einer der Ventilkammer (7) zugewandten Grundfläche (38) des Membranträgers (6) abgestützter Dichtabschnitt (53) der Dichtmembran (8) dichtend andrückbar ist, um wenigstens zwei in die Ventilkammer (7) einmündende Fluidka- näle (45, 45a, 45b) voneinander abzutrennen, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtabschnitt (53) zumindest partiell Bestandteil eines losen Membranabschnittes (55) der Dichtmembran (8) ist, der sich, ohne am Membranträger (6) befestigt zu sein, ausgehend von dem Befestigungs-Membranabschnitt (36) bis zu dem am Ventilgehäuse (2) fixierten äußeren Randbereich (14) der Dichtmembran (8) erstreckt, so dass er von der Grundfläche (38) des Membranträgers (6) abheben kann, wenn Membranträger (6) sich bei seiner Umschaltbewegung (26) von dem Ventilsitz (47) entfernt.
2. Membranventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Umschaltbewegung (26) des Membranträgers (6) eine Linearbewegung ist .
3. Membranventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Membranträger (6) stößelartig ausgebildet ist und eine die Grundfläche (38) bildende Stirnfläche aufweist.
4. Membranventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Befestigungs-Membranabschnitt (36) im Bereich der Grundfläche (38) des Membranträgers (6) mit allseitigem radialem Abstand zum äußeren Umriss (54) der Grundfläche (38) innerhalb dieses Umrisses (54) angeordnet ist, wobei er sich zweckmäßigerweise im zentralen Bereich der Grundfläche (38) befindet .
5. Membranventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der lose Membranabschnitt (55) den Be- festigungs-Membranabschnitt (36) in einem von der Grundfläche (38) überdeckten Bereich ringsum umrahmt.
6. Membranventil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilsitz (47, 47b) in einer die Kanalmündung (46b) eines Fluidkanals (45b) umrahmenden Weise ringförmig in sich geschlossen ausgebildet ist, wobei der zugeordnete Dichtabschnitt (53, 53b) der Dichtmembran (8) ebenfalls ringförmig ausgebildet ist und zumindest zum Teil zu dem losen Membranabschnitt (55) gehört.
7. Membranventil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der ringförmige Dichtabschnitt (53, 53b) in seiner Gesamtheit ein Bestandteil des losen Membranabschnittes (55) ist, so dass er komplett von der Grundfläche (38) des
Membranträgers (6) abheben kann, wenn dieser sich bei seiner Umsehaltbewegung (26) von dem Ventilsitz (47, 47b) entfernt.
8. Membranventil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilsitz (47, 47a) in einer sich zwischen zwei seitlichen Wandabschnitten (22a, 22b) der Ventilkammer (7) erstreckenden und die Ventilkammer (7) in zwei Kammerabschnitte (52a, 52b) unterteilenden Weise stegartig ausgebildet ist, wobei der zugeordnete Dichtabschnitt (53, 53a) streifenförmig ausgebildet ist und zumindest zum Teil zu dem losen Membranabschnitt (55) gehört.
9. Membranventil nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtabschnitt (53) teilweise von dem Befestigungs- Membranabschnitt (36) gebildet ist, so dass er nur partiell von der Grundfläche (38) des Membranträgers (6) abheben kann, wenn dieser sich bei seiner Umschaltbewegung (26) von dem Ventilsitz (47) entfernt, wobei der Befestigungs- Membranabschnitt (36) zweckmäßigerweise zwischen zwei von dem Membranträger (6) abhebbaren Bestandteilen (32) des Dichtabschnittes (53) angeordnet ist.
10. Membranventil nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtmembran (8) an dem
Membranträger (6) ausschließlich in dessen Innern befestigt ist .
11. Membranventil nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtmembran (8) Bestandteil eines einstückigen Membrankörpers (5) ist, der im Bereich des Be- festigungs -Membranabschnittes (36) mindestens einen ausgehend von der Grundfläche (38) in den Membranträger (6) eingreifenden Befestigungsfortsatz (24) aufweist.
12. Membranventil nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der lose Membranabschnitt (55) der
Dichtmembran (8) rings um die Grundfläche (38) des Membranträgers (6) herum über den äußeren Umriss (54) der Grundfläche (38) hinausragt und einen die Grundfläche (38) außen umrahmenden Membran-Außenabschnitt (56) aufweist, der in den am Ventilgehäuse (2) fixierten äußeren Randbereich (14) übergeht .
13. Membranventil nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Membran-Außenabschnitt (56) der Dichtmembran (8) an seiner der Ventilkammer (7) abgewandten Oberseite von einer Abstützwand (48) des Ventilgehäuses (2) abgedeckt und
abstützbar ist, die sich zweckmäßigerweise bis zu dem
Membranträger (6) hin erstreckt.
14. Membranventil nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilkammer (7) und die Dichtmembran (8) jeweils einen runden oder einen länglichen, an den Schmalseiten bevorzugt abgerundeten Umriss haben.
15. Membranventil nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass es elektrisch betätigbare Antriebsmittel (4) zur Betätigung des Ventilgliedes (3) enthält.
16. Membranventil nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass es einen Membrankörper (5) enthält, der funktionell in zwei Dichtmembranen (8) eingeteilt ist, die jeweils mit einem eigenen Membranträger (6) verbunden sind und die mit jeweils einem eigenen Ventilsitz (47) kooperieren können, wobei die beiden Membranträger (6) stößelartig ausgebildet und unter Ausführung einer linearen Umschaltbewegung (26) parallel zueinander linear bewegbar sind und wobei die beiden Membranträger (6) außerdem mittels eines wippenartig verschwenkbaren Betätigungshebels (62) derart antriebsmäßig miteinander gekoppelt sind, dass sich der eine Membranträger (6) an den ihm zugeordneten Ventilsitz (47) annähert, wenn der andere Membranträger (6) von dem ihm zugeordneten Ventilsitz (47) abgehoben wird, wobei der Betätigungshebel (62) durch elektrisch betätigbare Antriebsmittel (4) zu einer hin- und hergehenden Schwenkbewegung (65) antreibbar ist und über zwei Antriebsarme (67, 68) verfügt, die mit jeweils einem der beiden Membranträger (6) kooperieren, sodass die Schwenkbewegung (65) des Betätigungshebels (62) in die lineare Umschaltbewegung (26) der beiden Membranträger (6) umgewandelt wird.
17. Membranventil nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass in die Ventilkammer (7) drei Fluidkanäle (45) einmünden, von denen zwei Fluidkanälen (45, 45a, 45c) jeweils einer von zwei ringförmigen Ventilsitzen (47, 47b) zugeordnet ist, die jeweils mit einer der beiden als integraler Bestandteil des einstückigen Membrankörpers (5) ausgebildeten Dichtmanschetten (8) kooperieren.
18. Membranventil nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilsitz (47, 47b) in einer die Kanalmündung (46b, 46c) eines Fluidkanals (45b, 45c) umrahmenden Weise ringförmig in sich geschlossen ausgebildet ist, wobei der zugeordnete Dichtabschnitt (53, 53b) der Dichtmembran (8) ebenfalls ringförmig ausgebildet ist und ein Bestandteil des losen Membranabschnittes (55) ist, so dass er komplett von der Grundfläche (38) des Membranträgers (6) abheben kann wenn dieser sich bei seiner Umschaltbewegung (26) von dem Ventilsitz (47, 47b) entfernt, wobei die Dichtmembran (8) Bestandteil eines einstückigen Membrankorpers (5) ist, der im Bereich des Befestigungs-Membranabschnittes (36) mindestens einen ausgehend von der Grundfläche (38) in den Membranträger (6) eingreifenden Befestigungsfortsatz (24) aufweist und wo- bei sowohl die Ventilkammer (7) als auch der Membrankörper einen länglichen, an den Schmalseiten abgerundeten Umriss haben.
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