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Title:
BELLOWS FOR SEALING A VALVE ROD PASSAGE IN A GLOBE VALVE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/1999/053231
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to bellows for sealing a valve rod passage in a globe valve. Said bellows are especially configured as expansion bellows or as a corrugated pipe. They provide a reliable, hygienic and durable static seal for the connecting flange of a closing member unit in the housing of the globe valve, are resistant to the forces present and have a long enough service life. To this end, the connecting flange (40) of the closing member unit (4) has a fixing part (4f) in the area of its connection to the bellows (4b). Said fixing part absorbs the forces resulting from the deformation of the bellows (4b) caused by the globe valve and/or from the pressure in the housing (1a), essentially without producing bending moments, and is indirectly supported on the housing side. In the area of its conical sealing surface (4h), the connecting flange is reduced to a minimum wall thickness in terms of the resistance requirements, with a membrane-shaped sealing element (41). The membrane-shaped sealing element (41) has at least one pre-stressed elastic pressure ring (5) on the side which is turned away from the conical sealing surface (4h). This pressure ring (5) presses the sealing surface (4h) onto the complementary ring bearing surface (1k).

Inventors:
Coura, Herbert Robert (Wiesenweg 20 Büchen, D-21514, DE)
Rauen, Wolfgang (An den Tannen 25 Weite Welt, D-23823, DE)
Sauer, Martin (Pfalzgrafenstrasse 24 Kaisheim, D-86687, DE)
Schmid, Werner (Fellbacher Weg Heidenheim, D-89522, DE)
Application Number:
PCT/EP1999/002435
Publication Date:
October 21, 1999
Filing Date:
April 10, 1999
Export Citation:
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Assignee:
TUCHENHAGEN GMBH (Am Industriepark 2-10 Büchen, D-21514, DE)
Coura, Herbert Robert (Wiesenweg 20 Büchen, D-21514, DE)
Rauen, Wolfgang (An den Tannen 25 Weite Welt, D-23823, DE)
Sauer, Martin (Pfalzgrafenstrasse 24 Kaisheim, D-86687, DE)
Schmid, Werner (Fellbacher Weg Heidenheim, D-89522, DE)
International Classes:
F16K41/10; (IPC1-7): F16K41/10
Foreign References:
GB1018758A1966-02-02
GB2002877A1979-02-28
US2427441A1947-09-16
DE1096701B1961-01-05
DE3215799C21993-01-21
EP0508658B11996-09-11
DE4243111A11994-06-23
Attorney, Agent or Firm:
TUCHENHAGEN GMBH (Am Industriepark 2-10 Büchen, D-21514, DE)
TUCHENHAGEN GMBH (Am Industriepark 2-10 Büchen, D-21514, DE)
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Claims:
PatentansprUche
1. Baig zur Abdichtung einer Ventiistangendurchführung in einem Hubventil, insbesondere ausgebiidet ais Faitenbaig oder Weiirohr (4b), wobei das Hub ventii (1) mit einem mit einer ventiigehäuseseitigen Sitzfiäche (1e ; 2a) zusam menwirkenden Verschlußteii (4a) ausgestattet ist, das über eine Ventilstange (6) mit einem Steiiantrieb (13) verbunden ist, mit dem Baig (4b), der die Ven tiistange (6) koaxiai umschiießt, der einerseits mit dem Verschlußteil (4a) ver bunden ist und der andererseits an seinem freien Ende einen Anschiuß fiansch (40) mit einer konischen Dichifiäche (4h) aufweist, die gegen eine komplementäre Ringsitzfiäche (i kj des Gehäuses (1a) anliegt, und wobei das derBalg(5b)undseinAnschlußflansch(40)eineeinstükVerschlußteil(4a), kige, auswechseibare SchiießgiiedEinheit (4) bilden, dadurch gekennzeichnet, dais der Anschlußflansch (40) der Schiießgiied Einheit (4) # im Bereich seiner Verbindung mit dem Baig (4b) ein sich gehäuseseitig mitteibar abstützendes Befestigungsteii (4f) zur weitestgehend biegemo derausderventilhubbedingtenVerformungdesBalmentfreienAufnahme ges (4b) und/oder dem jeweiligen Druck im Gehäuse (1a) resultierenden Kräfte und # im Bereich seiner konischen Dichffläche (4h) auf eine den festigkeitsbe dingten Erfordernissen entsprechende Mindestwandstärke in Form eines membranförmigen Dichtelements (4i) reduziert ist, daßdasmembranförmigeDichtelement(41)aufseinerderkonischen#und Dichffläche (4h) abgewendeten Seite wenigstens einen vorgespannten ela stischen Druckring (5) aufweist, der die Dichtfiäche (4h) auf die komple mentäre Ringsitzfiäche (1k) preßt.
2. Baig nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das membranförmige Dichtelement (41) in Form eines in Richtung der komplementären Ringsitzflä che (1k) orientierten Fortsatzes an einer Verschlußplatte (4c) des Anschluß flanches (40) ausgebildet ist, wobei die Verschlußplatte (4c) radial innenseits vom Balg (4b) ausgeht und sich im wesentlichen scheibenförmig in einer Ebe ne senkrecht zur Achse der Ventilstange (6) radial nach außen erstreckt.
3. Balg nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Stützkörper (30) vorgesehen ist, der in einer oberen Gehäuseöffnung (1d) des Gehäuses (1a) koaxial zur Ventilstange (6) Aufnahme findet und der sich axial in Richtung des lnnen raumes des Gehäuses (1 a) auf einer an die Gehäuseöffnung (1d) angren zenden Anschiagfläche (1f) und in entgegengesetzter Richtung mittelbar oder unmittelbar ebenfails am Gehäuse (1a) abstützt, # der den Druckring (5) in einer nutförmigen Ausnehmung (30a), die der Mantelfläche der Gehäuseöffnung (1d) benachbart ist, aufnimmt und teil weise umschließt, # der, ausgehend von der Ausnehmung (30a), in seinem weiteren radiaien Erstreckungsbereich die Verschlußplatte (4c), in axiaier Richtung gesehen, von außen stützt und der radial innenseits. vorzugsweise über eine formschiüssige Verbindung, das erste Befestigungsteil (4f), in axiaier Richtung gesehen, von innen stützt.
4. Baig nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß sich das membranförmige Dichtelement (41) in einen sich in Richtung der Ventilstange (6) erstreckenden ringförmigen Kragen (4g) verlängert und dabei keilförmig erweitert, und daß der Kragen (4g) zwischen dem Stützring (30) und der Mantelfläche der Gehäuseöffnung (1 d) Aufnahme findet.
5. Balg nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet. daß der Kragen (4g), in axialer Richtung gesehen, endseitig von einem elastischen zweiten Druckring (5*) beaufschlagt ist, der von dem Stützring (30) in Verbindung mit der Man telfläche der oberen Gehäuseöffnung (1d) verpreßt ist.
6. Balg nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß in der Mantel fâche der oberen Gehäuseöffnung (1d) ein den Kragen (4g) ringförmig um schließender Leckagehohiraum (1h) ausgebildet ist, der über wenigstens ei nen Verbindungskanal (1i) mit der Umgebung des Hubventils (1) verbunden ist. nachAnspruch1,dadurchgekenzeichnet,7.
7. Balg dafl das membranförmige Dichtelement (41) dadurch ausgebildet ist, daß eine umiaufenae Nut (4e) auf der der Dichtfiäche (4h) abgewendeten Seite in den Anschlußflansch (40) eingreift und diesen einschnürt, und daß die Nut (4e) wenigstens einen Druckring (5) aufnimmt, der mittels ei ner umlaufenden Druckkante (3c) an einem von der Ventilstange (6) durchdrungenen Gehäuseoberteil (3) in der Nut (4e) verpreßt ist.
8. Baig nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet. daß die Druckkante (3c) beiderseits jeweiis von einer umlaufenden ringförmigen Ausgieichskammer (3a bzw. 3b) flankiert wird, die den von der Nut (4e) und der Druckkante (3c) begrenzten Raum unmittelbar erweitern.
9. Balg nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß dieser und das sich anschließende Befestigungsteil (4f) innenseits mit einer Ventilstangenbohrung (4k) versehen sind, die die Ventilstange (6) mit einem die Funktionsfähigkeit gewährleistenden Minimalspiel umschließt.
10. Balg nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Befestigungsteil (4f) beschädigungsfrei tösbar mittelbar oder unmittelbar im Gehäuse (1a) verankert ist.
11. Bang nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Befestigungsteil (4f) nicht beschädigungsfrei iösbar mittelbar oder unmitteibar im Gehäuse (1a) verankert ist.
12. Balg nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Befesti gungsteil (4f) kraftund/oder formschtüssig mittelbar oder unmittelbar im Ge håuse (1a) verankert ist.
13. Baig nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Befestigungsteil (4f) mittelbar oder unmittelbar im Gehäuse (1a) eingeschraubt ist, vorzugs weise mit einem Trapezgewinde (1n).
14. Baig nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Befestigungsteil (4f) durch ein formschtüssiges Sicherungseiement (9) mitteibar oder unmittel bar im Gehäuse (1a) verankert ist.
15. Baig nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Befestigungsteil (4f) durch nakenoder widerhakenförmigen Formschiuß mittelbar oder unmit telbar im Gehäuse (1a) verankert ist.
16. Balg nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Befestigungs teil (4f) auf der dem Balg (4b) abgewandten Seite der Verschlußplatte (4c) in Form von mehreren, vorzugsweise gleichmäßig über den Umfang der Ver schlußplatte (4c) verteilten Zughaken ausgebildet ist, die die Ventilstange (6) konzentrisch umschließen und die sich mit ihren als Haken ausgebildeten freien Enden auf einer Stützfläche (3e), die von einer ringförmigen Ausneh mung (3f) in einem Gehäuseoberteii (3) bzw. im Gehäuse (1a) gebildet wird, abstützen.
17. Balg nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils der stangennahe Bereich einer Balgfaite (40b) des Balges (4b) eine diesen Bereich ringförmig dauerhaft stützende Armierung (8 ; 8*) aufweist.
18. Baig nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Armierung (8 ; 8*) aus einem Material besteht. das * temperaturbeständig ist, eine geringe plastische Duktilität und 'einen geringen Reibungskoeffizienten gegenüber dem Material der Stange (6) besitzt.
19. Balg nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Armierung (8 : 8*) die Balgfaite (40b) von innen berandet.
20. Baig nach einem der Ansprüche 17 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Armierung (8 : 8*) stoffschiüssig mit dem Material des Balges (4b) verbunden ist.
21. Baig nach einem der Ansprüche 17 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Armierung (8 : 8*) formundioder kraftschlüssig mit dem Material des Balges (4b) verbunden ist.
22. Verfahren zur Hersteilung des Baiges nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß das Material für die Armierung (8 ; 8*) auf dem Wege des Sintems mit dem Material für den Balg (4b) verbunden ist.
23. Verfahren zur Herstellung des Balges nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß das Material für die Armierung (8 ; 8*) und je nes für den Baig (4b) auf dem Wege des Spritzgießens an den hierfür vorge sehenen Stelfen lokal plaziert, zusammengeführt und verbunden wird.
24. Verfahren zur Herstellung des Balges nach einem der Ansprüche 20 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß in einem ersten Schritt die Armierungen (8*) in Gestalt eines mehr ais eine Armierung (8*) umfassenden hütsenförmigen Bauteils mit dem Materai des Balges (4b) verbunden wird, und daß in einem zweiten Schritt das hülsenförmige Bauteil durch spanende Bearbeitung eine Vereinzelung in die ringförmigen Armierungen (8*) erfährt.
Description:
Bang zur Abdichtung einer Ventiistangendurchführung in einem Hubventil Die Erfindung betrifft einen Baig zur Abdichtung einer Ventiistangendurchführung in einem Hubventil nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Ein Baig der gattungsgemäßen Art findet Verwendung in Hubventilen, die vor- zugsweise als Absperrventile ausgeführt und entsprechend eingesetzt werden.

Dabei ist wenigstens eine Komponente der Öffnungs- und Schließbewegung des Verschlußteiis senkrecht zu den Abschlußffächen, den Sitzflächen, gerichtet. Die Durchführung der das Verschiußteii betätigenden Ventilstange durch das Ventil- gehäuse wird mit einem Baig überbrückt, der die Ventiistange konzentrisch um- schließt. Dieser Balg, der ais Faitenbaig (DE 32 15 799 C2), Wellrohr oder Mem- bran (EP 0 508 658 B1) ausgebildet sein kann, erstreckt sich in der Regel vom Verschlußteil bis zu jenem Bereich des Ventiigehäuses, welches von der Ventil- stange durchdrungen ist.

Eine derartige Ventilstangenabdichtung mittels eines Baiges hat den Vorteil, daß kein Dichtungsspait zwischen der in axialer Richtung verschieblichen Ventilstange und dem ortsfesten Ventilgehäuse vorhanden ist, in den durch die Relativbewe- gung der Ventilstange gegenüber dem Ventilgehäuse eine Produktverschleppung stattfinden kann. Es ist bekannt, daß derartige Dichtungsspaite sanitäre Problem- zonen darstelien, in denen Bakterien-oder Keimbildung stattfinden kann, wodurch dann infoige der Ventilstangenbewegung, des sog. nFahrstuhleffektes", Reinfek- tionen des Produktes im Ventilgehäuse hervorgerufen werden können.

Für hohe sanitäre Ansprüche, insbesondere im Aseptikbereich der Pharma-, Chemie-oder Nahrungsmitteiindustrie, ist die Anwendung eines Balges zur Ab- dichtung einer Ventilstangendurchführung obligatorisch. Aus der vorgenannten DE 32 15 799 C2 ist ein aseptisches Ventil bekannt, das ein mit einem konischen Sitz in einem Ventilgehäuse zusammenwirkendes Verschlußteil mit entsprechen- der Ringdichtftäche aufweist, wobei das Verschlußteil über eine Spindel an einem Stellantrieb angeschlossen ist und mit einem die Spindel koaxial umgebenden,

die Spindeiabdichtung bildenden Faltenbalg verbunden ist, der an seinem freien Ende einen zwischen dem eigentiichen Ventilgehäuse und einer Ventillaterne einspannbaren Anschlußflansc mit einer konischen Dichtfiäche aufweist, die ge- gen eine kompiementäre Ringsitzfläche des Gehäuses aniiegt, wobei das Ver- schlußstück, der Faltenbaig und sein Anschiußfiansch eine ais Ganzes auswech- selbare, nach oben offene, rotationssymmetrische Ersatz-Einheit bilden. Dabei ist aiese sog. Ersatz-Einheit aus einem Poiytetrafiuorethyien-Werkstoff (PTFE, bei- spieisweise Teflon) hergestelit, der ais positive Eigenschaften hohe Elastizität, chemische Widerstandsfähigkeit und eine lange Lebensdauer unter inkaufnahme einer reiativ großen piastischen Duktilität (starke Neigung zum "Fließen" bzw.

"Kriechen") aufweist.

Die vorgenannte Ersatz-Einheit weist unter anderem die nachfoigend genannten beiden Probiemzonen auf.

1. Der Anschlußflansch bildet mit seiner konischen Dichffläche im Zusammenwir- ken mit seiner kompiementären Ringsitzfläche im Ventilgehäuse einen sensi- blen Ringspait. Damit dieser Ringspait zwischen Anschlußflansch und den ihn andererseits berandenden ortsfesten Teilen des Ventilgehäuses unter wech- seinden Betriebsbedingungen (Druck und Temperatur) nachhaltig dicht bleibt und nicht"arbeitet, wird der Anschlußflansch zwischen dem Ventilgehäuse und einem Gehäuseverschlußteil (Gehäuseoberteit) verpreßt, d. h. der An- schlußflansch wird in seiner Einspannstellung unter Vorspannung gehalten.

Nun ist bekannt, daß das eingangs für die Ersatz-Einheit vorzugsweise ver- wendete Material (PTFE) unter wechseinden Drücken und Temperaturen, über einen tängeren Zeitraum gesehen, ein gewisses Kriechverhalten aufweist, wo- durch sich die Gestalt des Anschlußflansches geringfügig ändert. Dies führt im Betrieb dazu, daß die eine Aufweitung des Dichtungsspaltes verhindernde, durch die Verpressung erzeugte Vorspannung allmählich nachtäßt und der Dichtungsspalt narbeitet". Dadurch kann es zum Eindringen von Produkt in den "atmenden"Dichtungsspalt kommen, mit den vorstehend genannten Konse- quenzen für die Produktverschleppung und die anschließende Reinfektion.

2. Der aus der DE 32 15 799 C2 bekannte Faitenbalg ist integraler Bestandteil der sog. Ersatz-Einheit, die bei Bedarf im Ventii ausgetauscht werden kann.

Hierzu ist es erforderiich, daß die Gehäuseöffnung und damit die mit dieser korrespondierende Abmessung des Anschlußflansches wenigstens so groß wie der äußere Durchmesser des Verschlußteiles ausgeführt sind. Wie die Figur 2 der vorgenannten Druckschrift zeigt, liegen die bei Zugbeanspruchung des Faltenbaiges auf den Anschlußflansch wirkenden Zugkräfte und die diesen Kräften entgegengerichteten Reaktionskräfte an der Einspannstelle des An- schlußflansches nicht auf einer gemeinsamen Wirkungslinie, sondern sie ha- ben einen radialen Abstand voneinander. Dieser Abstand und damit das durch dieses Kräftepaar gebildete Biegemoment auf den Anschlußflansch werden in der Regel noch vergrößert, weil man bestrebt ist, aus Festigkeitsgründen den Faitenbaigdurchmesser so kiein wie möglich zu bemessen. Dadurch wandert die Angriffsstelle der vom Faltenbalg auf den Anschiußftansch ausgeübten Zugkraft in radialer Richtung weiter nach innen, so daß der vorgenannte ra- diale Abstand zwischen den beiden Kräften und damit das Biegemoment weiter anwachsen.

Das vorstehend eriäuterte Biegemoment führt nun dazu, daß der zwischen dem Gehäuse und dem Gehäuseverschtußteit verpreßte Anschfußfiansch zusätztich zu dieser Druckbeanspruchung noch eine Biegebeanspruchung erfährt, die eine verstärkte Beanspruchung des Materials und damit eine forcierte Gestaltänderung in diesem Bereich hervorruft. Dadurch verschärft sich die vorstehend unter Punkt 1 in Bezug auf den Dichtungsspalt beschriebene kritische Situation.

In der eingangs ebenfails erwähnten Druckschrift EP 0 508 658 B1, in der eine aseptische Ventilkonstruktion mit einem Balg der gattungsgemäßen Art beschrie- ben ist, wird das vorstehend ewähnte Problem im Bereich des kritischen Dich- tungsspaites an der konischen Dichffläche des AnschluMlansches ebenfalls be- reits thematisiert. Dort wird zur Entschärfung des auftretenden Problems vorge- schlagen, daß der mit der konischen Dichtftäche des Anschlußflansches korre-

spondierende kompiementäre ringförmige Schuitersitz im Ventiigehäuse ganz in- nen eine Lippe hat, die von der einwärts und aufwärts geneigten Ringfiache des Ventiigehäuses aus nach unten geneigt ist. Eine derartige Maßnahme kann mog- iicherweise die vorzeitige Aufweitung des Dichtungsspaites verhindern. Sie steiit jedoch keine nachhaitig wirkende Maßnahme dar, da im Faiie eines Kriechens des Baigmateriais an dieser Steiie die notwendige Vorspannung ebenfaiis nach- läßt keinerieiweitereerkennbareMaßnahmendauerhaftsichergestelidu rch wird.

Eine befriedigende Lösung des Probiems kann nur geiingen, wenn die vorstehend unter den Punkten i und 2 ais nachteiiig beschriebenen Einfiußgrößen reduziert und/oderwennihnendurchgeeigneteMaßnahmenentgegenge-werdenk nnen wirkt werden kann.

Der aus der DE 32 15 799 C2 bekannte Faltenbaig umschließt die Ventilstange mit reiativ großem radiaien Spiei. Letzteres eriaubt zwar ggf. den Einbiick und die Eingriffsmögiicheit in undbegünstigtdamitmögiicherweiseBalginnenraum ein rechtzeitiges Erkennen eines Baigdefektes. es ist jedoch im Hinbiick auf die Baigstabiiität infoige Angriff der Strömungs-una Druckkräfte aus dem den Baig umgebenden Raum eher ungünstig. Bedingt Abhiife kann hier entweder eine Ver- ringerung des Baigdurchmessers im Bereich der Baigfaiten oder eine Vergröße- rung des Stangendurchmessers schaffen. Die erste Maßnahme führt jedoch zu einer größeren Beanspruchung des gehäuseseitigen Anschiußfiansches des Faitenbaiges mit einem Biegemoment, wodurch der kritische Spait zwischen der konischen Dichtfiäche des Anschiußfiansches und seiner komplementären Ringsitzfläche im Gehäuse dynamisch wechseind beansprucht wird. infolge der bestehenden Fiießneigung des Baigmateriales bei hohem Produktdruck und/oder hoher Produkttemperatur besteht die Gefahr einer Aufweitung des Spaltes und eines Eindringens von Produkt in diesen Bereich mit ail den bekannten nachteiii- gen Folgen, unter anderem Keimbiidung und Reinfektion des Produktes.

Läßt man die vorgenannte Spaitproblematik im Bereich des Anschlußflansches des Balges einmai außer acht und richtet man sein Augenmerk ausschließlich auf die Erhöhung der Balgstabilität im Bereich der Balgfalten, dann iäßt sich diese Erhöhung erzieien durch Verkleinerung des Zwischenraumes zwischen den Balgfaiten und der Ventilstange über entweder eine Reduzierung des Balgdurch- messers oder, bei unverändertem Balgdurchmesser, über eine Stützung von in- nen. beispielsweise durch eine Vergrößerung des Stangendurchmessers oder durch Einziehen eines den Baig eng berandenden Stützrohres 43111A1).(DE42 Bei der Stützung von innen hat sich gezeigt, daß bei Balgmateriaiien, die eine starke Neigung zu bleibender Formveränderung unter Beanspruchung, zum sog.

"Kriechen""Kriechen"haben. wie diestangennahenPolytetrafluorethylen.

Bereiche der Baigfalten durch diese bleibende Formveränderung in zunehmen- dem Maße an der Stange bzw. dem Stützrohr aniiegen, so daß der jeweilige Fal- teninnenraum, einerseits begrenzt durch die Baigfaite und im Innenbereich durch die Stange bzw. das Stützrohr selbst, eine in sich geschlossene Kaveme bildet, aus der das dort eingeschlossene Medium nicht oder nur unzureichend entwei- chen kann. Bei dem eingeschlossenen Medium kann es sich entweder um ein Kontrolimedium handein, mit welchem der Balginnenraum angefüllt ist, und das über geeignete Einrichtungen detektierbar ist, oder um in den Balginnenraum eintretende, durch einen Balgdefekt entstandene Leckagen (beispielsweise Pro- dukt). Eine zuverlässige und zeitnahe Anzeige eines Balgdefektes oder dessen unverzügliche Detektierung ist damit in Frage gestellt.

Zwischen Faltenbalg und Stange besteht infolge der axialen Verschiebung der Stange eine Relativbewegung, die an der Verbindungsstelle zwischen Baig und Stange gegen Null geht und am gehäuseseitigen Ende des Balges ihren größten Wert aufweist. Durch das Anliegen der Balgfalten an der Stange wird infolge der Reibung zwischen Balgfafte und Stange diese Retativbewegung behindert. Dies kann so weit gehen, daß in Bereichen mit geringer Relativbewegung letztere gänzlich unterbleibt und nur die Balgfaiten in der Nähe des gehäuseseitigen An-

schlusses des Balges die gesamte Verschiebebewegung der Stange ausführen müssen. Dadurch kommt es in diesem Bereich zu höheren Beanspruchungen ais bei der Auslegung zugrundegeiegt, mit der möglichen Folge eines vorzeitigen Balgbruchs und damit einer Verkürzung der Lebensdauer des Balges.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, bei einem Baig der gattungsgemäßen Art eine zuverlässige, hygienisch einwandfreie und dauerhafte statische Abdich- tung des Anschlußflanscnes der Schtießgiied-Einheit im Ventilgehäuse unter den auftretenden Kräften bei hinreichend ianger Lebensdauer sicherzustellen. Dar- über hinaus soll auch bei eng die Ventilstange umschließendem Baig eine zuver- Iässige Anzeige eines Baigdefektes über die gesamte Lebensdauer des Balges gewährieistet werden Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelost. Vorteilhafte Ausgestaltungen des Baiges gemäß der Erfindung sind Gegenstand der Unteran- sprüche. Die Unteransprüche 22 bis 24 haben ein Verfahren zur Herstellung des vorgeschlagenen Balges zum Gegenstand.

Um die Aufgabe zu iösen, bedient sich die vorliegende Erfindung im wesentlichen zweier Maßnahmen, wobei jede dieser Maßnahmen bereits eine entscheidende Verbesserung bringt und die Kombination aus beiden Maßnahmen eine optimale und nachhaltige Lösung des Problems sichersteilt.

Die erste Maßnahme besteht darin, die aus der ventilhubbedingten Verformung des Balges und/oder dem jeweiligen Druck im Gehäuse resultierenden Kräfte dort im Ventilgehäuse aufzunehmen, wo sie originär entstehen. Eine biegemoment- freie Aufnahme dieser Kräfte wird bei der vorgeschiagenen Lösung dadurch er- reicht, daß der Anschlußflansch der Schließglied-Einheit im Bereich seiner Ver- bindung mit dem Balg ein sich gehäuseseitig mittelbar abstützendes Befesti- gungsteil aufweist, das die auftretenden Kräfte auf kürzestem Weg vom Balg bzw. dem Anschlußflansch in das Gehäuse überträgt. Ein bislang notwendiges Durchleiten dieser Kräfte als Querkräfte durch den sich in radialer Richtung nach

außen erstreckenden Anschiußfiansch zur Einspannstelle, in deren Bereich die konische Dichtfläche und der kritische Dichtungsspait vorliegen, wird dadurch vermieden. Ein den Dichtungsspait beanspruchendes Biegemoment tritt bei der vorgeschlagenen Lösung praktisch nicht auf. Das vorgeschiagene Befestigungs- teii nimmt Axiaikräfte auf, die beispieisweise durch Streckung des Balges in die Schiießsteiiung des Hubventiis oder durch im innenraum des Gehäuses wirksame Unterdrücke gegenüber der Umgebung des Hubventiis hervorgerufen werden.

Die zweite erfindungsgemäße Maßnahme besteht darin, daß der Anschlußflansch im Bereich seiner konischen Dichtfiäche auf eine den festigkeitsbedingten Erfor- demissen entsprechende Mindestwandstärke in Form eines membranförmigen Dichtelements reduziert ist. Durch diese Maßnahme wird eine Materiaianhäufung des kriechfähigen Baigwerkstoffes im kritischen Abdichtungsbereich vermieden.

Damit im Bereich des membranförmigen Dichtelements die notwendige Vorspan- nung und damit der erforderiiche Dichtungskontakt mit der komplementären Ringsitzfiäche im Ventiigehäuse erhaiten bleibt, sieht die vorgeschiagene Erfin- dung weiterhin vor, daß das membranförmige Dichtelement auf seiner der koni- schen Dichtfiäche abgewendeten Seite wenigstens einen vorgespannten eiasti- schen Druckring aufweist, der die Dichtfiäche auf die komplementäre Ringsitzfiä- che preßt. Der elastische Druckring wirkt praktisch wie eine Feder, die die koni- sche Dichtfiäche, auch im Faiie eines Kriechens des Dichtungswerkstoffes an dieser Stelle, nachhaitig unter Vorspannung hält und somit die Aufweitung des Dichtungsspaites mit den vorstehend beschriebenen Nachteilen zuverlässig ver- hindert.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaitung des Baiges ist vorgesehen, daß das membranförmige Dichtelement in Form eines in Richtung der komplementären Ringsitzftäche orientierten Fortsatzes an einer Verschlußpiatte des Anschlußflan- sches ausgebiidet ist, wobei die Verschlußplatte radiai innenseits vom Balg aus- geht und sich im wesentlichen scheibenförmig in einer Ebene senkrecht zur Ach- se der Ventilstange radial nach außen erstreckt. Auf das derart materialsparend

ausgebiidete membranförmige Dichtelement wirkt der vorgespannte elastische Druckring. Ein"Kriechen"des Balgmaterials in diesem Bereich kann ohne Verlust an Dichtkraft durch den vorgespannten elastischen Druckring kompensiert wer- den.

Um das membranförmige Dichtelement und die Verschiußpiatte des Anschluß- flanches definiert im Gehäuse zu fixieren und zu stützen ist gemäß einer weite- ren Ausfuhrungsform ein Stützkörper vorgesehen, der in einer oberen Gehäuse- öffnung des Gehäuses koaxiai zur Ventilstange Aufnahme findet und der sich axiai in Richtung des lnnenraumes des Gehauses auf einer an die obere Gehäu- seöffnung angrenzenden Anschiagfiäche und in entgegengesetzter Richtung mit- telbar oder unmitteibar ebenfalls am Gehäuse abstützt. Des weiteren nimmt der Stützkörper den Druckring in einer nutförmigen Ausnehmung, die der Mantetftä- che der oberen Gehäuseöffnung benachbart ist, auf und umschließt diesen teil- weise. Durch diese Maßnahme und durch den vorgenannten Anschlag des Stütz- körpers im Gehäuse wird eine definierte Vorspannung des Druckringes und damit eine definierte Anpressung des membranförmigen Dichtelements an der komple- mentären Ringsitzfiäche im Gehäuse sichergestellt.

Darüber hinaus übernimmt der Stützkörper die Abstützung der Verschlußplatte des Anschlußflansches unter Kräften, die von innen nach außen wirken. Zu die- sem Zweck sind die Verschlußplatte und der Stützkörper komplementär zueinan- der ausgebiidet. Bei einer von außen nach innen wirkenden Kraft, beispielsweise durch Unterdruck im Gehäuse gegenüber der Umgebung des Hubventils, stützt sich das Befestigungsteil über eine vorzugsweise formschtüssige Verbindung an der der Verschiußpiatte abgewandten Seite des Stützkörpers ab.

Um zu verhindern, daß das membranförmige Dichteiement aus seiner Einspann- lage zwischen der Ringsitzfläche im Gehäuse und dem elastischen Druckring entweicht, ist gemäß einer weiteren Ausgestaltung des Balges vorgesehen, daß sich der Fortsatz des membranförmigen Dichtelements in einen sich in Richtung der Ventilstange erstreckenden ringförmigen Kragen verlängert und dabei keil-

förmig erweitert, und daß der Kragen zwischen dem Stützring und der Mantelflä- che der oberen Gehäuseöffnung Aufnahme findet.

Eine andere Ausgestaltung des Balges schiägt vor, den Kragen, in axialer Rich- tung gesehen, endseitig von einem eiastischen Druckring zu beaufschlagen, der von dem Stützring in Verbindung mit der Manteiftäche der oberen Gehäuseöff- nung verpreßt ist. Durch diese Maßnahme wird der Kragen zwischen dem Stütz- ring und der Mantelfläche der oberen Gehäuseöffnung verkeilt.

Um sicherzustellen, daß ggf. doch auftretende Leckagen erkannt und davon aus- gehende Reinfektionen vermieden werden, sieht eine weitere Ausgestaltung des Balges gemäß der Erfindung vor, daß in der Mantelfiäche der oberen Gehäuse- öffnung ein den Kragen ringförmig umschiießender Leckagehohiraum ausgebildet ist, der über wenigstens einen Verbindungskanal mit der Umgebung des Hubven- tils verbunden ist.

Eine andere, die grundlegenden erfinderischen Merkmale des vorgeschiagenen Balges ausgestaltende Ausführungsform sieht vor, das membranförmige Dichte- auszubilden,daßeineumlaufendeNutaufderderDichtflächelement dadurch abgewendeten Seite in den Anschlußflansch eingreift und diesen einschnürt, und nutwenigstenseineDruckringaufnimmt,dermittelseinerumlaufende ndaßdie Druckkante an einem von der Ventilstange durchdrungenen Gehäuseoberteil in der Nut verpreßt ist.

Um lokale Spannungen innerhalb des dauerelastischen Druckringes zu reduzie- ren, ist gemäß einer vorteilhaften Ausführung weiterhin vorgesehen, daß die Druckkante beiderseits jeweils von einer umlaufenden ringförmigen Ausgleichs- kammer flankiert wird. die den von der Nut begrenzten Raum unmittelbar erwei- tern.

Aus Festigkeitsgründen ist man bestrebt, den Balg so durchmesserklein wie mög- lich auszugestalten. Um den Balg zusätzlich zu stabilisieren, sieht eine orteil-

hafte Ausgestaltung vor, daß dieser und das sich anschließende Befestigungsteii innenseits mit einer Ventiistangenbohrung versehen sind. die die Ventilstange mit einem die Funktionsfähigkeit gewährleistenden Minimaispiei umschließt. Durch diese Ausgestaltung kommt der Ventilstange eine den Baig und das Befesti- gungsteii von innen zusätzlich stabilisierende Wirkung zu.

Hinsichtlich der Verankerung des Befestigungsteiis sieht die Erfindung sowohi beschädigungsfrei tösbare als auch nicht beschädigungsfrei iösbare Ausfüh- rungsformen vor. In diesem Zusammenhang sind alle hiniängiich bekannten kraft- und/oder formschlüssigen Verankerungsformen realisierbar.

Eine besonders vorteilhafte Ausgestaitung, die zum einen lösbar und zum andern kraft-und formschiüssig das Befestigungsteil im Gehäuseoberteii verankert, ist gegeben, wenn das Befestigungsteii mit einem Gewinde, vorzugsweise mit einem Trapezgewinde, in das Gehäuseoberteii eingeschraubt ist.

Eine andere Möglichkeit der Verankerung des Befestigungsteiis im Gehäuseo- berteii besteht darin, eine Klemmung, d. h. eine kraftschlüssige Verbindung vorzu- sehen.

Falls eine Beschädigung oder Zerstörung der Schließglied-Einheit bei deren Austausch aus dem aseptischen Hubventif ais hinnehmbar oder gar wünschens- wert erachtet wird, wird gemäß einer weiteren Ausgestaltung vorgesehen, das Befestigungsteil durch haken-oder widerhakenförmigen Formschluß im Gehäu- seoberteil zu verankem. Eine derartige Lösung ist in der Regel sehr kostengün- stig. Der Einbau der Schließglied-Einheit in das Venti ist dabei sehr einfach und problemlos möglich, ein Ausbau jedoch in der Regel nur durch Beschädigung oder Zerstörung der Schließglied-Einheit insbesondere im Bereich des Befesti- gungsteils durchführbar. In diesem Zusammenhang wird vorgeschlagen, das Be- festigungsteil auf der dem Baig abgewandten Seite der Verschlußplatte in Form von mehreren, vorzugsweise gleichmäßig über den Umfang der Verschlußplatte verteilten Zughaken auszubilden, die die Ventilstange konzentrisch umschließen

und die sich mit ihren als Haken ausgebildeten freien Enden auf einer Stützflä- che, die von einer ringförmigen Ausnehmung im Gehauseoberteil gebildet wird, abstützen.

Die vorgeschlagene Armierung stützt den stangennahen Bereich der Balgfalte dauerhaft und verhindert dadurch, daß sich dieser Bereich durch Fließen an die Stange aniegt. Dabei bleibt der relativ enge Spait zwischen der armierten Balgfalte und der Stange erhalten, wodurch die stützende Funktion der Stange nach wie vor gegeben ist und die Stabilität des Balges insgesamt günstig beein- flußtwird.

Die dauerhafte Stützung des Balges und insbesondere seiner Balgfalten wird ge- mäß einer vorteilhaften Ausgestaltung dadurch erreicht, daß die Armierung aus einem Material besteht, das temperaturbeständig ist, eine geringe plastische Duktilität und einen geringen Reibungskoeffizienten gegenüber dem Material der Stange besitzt. Durch diese zu fordernden Eigenschaften, die einerseits positive Eigenschaften des in der Regei zur Anwendung kommenden Materials für den Baig (Poiytetrafluorethylen) beinhalten (Temperaturbeständigkeit und geringer Reibungskoeffizient gegenüber dem Material der Stange) und andererseits den entscheidenden Nachteil des Baigmaterials, nämlich die relativ große plastische Duktilität, nicht aufweisen, sind die in Frage kommenden Materialien für die Ar- mierung eingegrenzt. Es kommen hier vor allem metallische und keramische Werkstoffe und temperaturbeständige Kunststoffe zur Anwendung.

Um die Armierung im Zuge des Herstellungsprozesses des Balges relativ einfach mit dem Balgmaterial zu verbinden, wird vorgeschiagen, daß die Armierung die Balgfaite von innen berandet.

Als Möglichkeiten einer Verbindung zwischen dem Material des Balges und dem Material der Armierung wird entweder eine stoffschlüssige oder ein form- und/oder kraftschlüssige Verbindung vorgeschlagen.

Mit Biick auf eine stoffschiüssige Verbindung der Materialien für Baig und Armie- rung ist gemäß einem weiteren Vorschiag vorgesehen, daß das Materai für die Armierung auf dem Wege des Sinters mit dem Materai für den Baig verbunden ist. Geeignete sinterfähige Materiaiien werden beispieisweise in einer Form zur Hersteiiung des Baigrohiings zusammengeführt und durch Sintern stoffschiüssig DieendgültigeFormgebungdesBalgeserfolgtdann,wiemiteinanderv erbunden. dies bisiang das Hersteiiungsverfanren eines Baiges auszeichnet, durch spanen- de Bearbeitung.

Faiis der Baig durch Spritzgießenhergestellt wird, sieht ein weiterer Vorschlag vor, die unterschiedlichen Materiaiien für die Armierung und für den Balg an den<BR> StellenjeweiislokalindieSpritzformeinzubringen,zupla-hierfü rvorgesehenen undzuverbinden.zieren,zusammenzuführen Ein weiteres vorgescniagenes Hersteiiungsverfahren sieht vor, däß in einem er- sten Schritt die Armierung in Gestait eines mehr ais eine Armierung umfassenden hüisenförmigen Bauteiis mit dem Materai des Baiges verbunden wird, und daß in einem zweiten Schritt das hüisenförmige Bauteii durch spanende Bearbeitung eine Vereinzeiung in die ringförmigen Armierungen erfährt. Die Verbindung der beiden Materiaiien im ersten Schritt kann beispieisweise durch stoffschiüssige Verbindung auf dem Wege des Sintems dieser Materiaiien oder aber durch form- und/oder erfolgen.DerFormschlußkannbeispiels-Verbindung weise dadurch reaiisiert werden, daß das hüisenförmige Bauteii in den Baig an den Siellen"einraster"oder"einschnappt".Einekraftschlüssigegeei gneten Verbindung kann beispieisweise durch Einpressen des hüisenförmigen Bauteiis in den Balg VereinzelungderringförmigenArmierungenerfolgtdannDie im zweiten Schritt durch spanende Bearbeitung, und zwar beispieisweise da- durch, daß im Bereich der sich von innen nach außen auswöibenden Baigfaite dasimWegeeinesradialenEinstichsaufgetrenntundda-Bauteil mit vereinzeit wird.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden in der Zeichnung dargestellt und sind nachfolgend kurz beschrieben. Es zeigen Figur 1 einen unterhalb des Stellantriebes veriaufenden Mitteischnitt durch ein Hubventil mit einem Balg der gattungsgemäßen Art in Verbindung mit einem Anschiußflansch in einer ersten Ausführungsform ; Figur 2 einen Mittelschnitt durch eine Schließglied-Einheit oberhalb des Ventil- sitzes mit einem Baig der gattungsgemäßen Art in Verbindung mit ei- nem Anschlußflansch in einer zweiten Ausführungsform ; Figur 3 in vergrößerter Darstellung einen Mittelschnitt durch den Anschluß- flansch in der ersten Ausführungsform in einem in Figur 1 mit Einzel- heit"X"gekennzeichneten Bereich ; Figur 4 ebenfalls in vergrößerter Darstellung einen Mittetschnitt durch den An- schlußflansch in der ersten Ausführungsform gemäß Figur 3, wobei sich der Fortsatz des membranförmigen Dichtelements in einen sich in Richtung der Ventilstange erstreckenden ringförmigen Kragen verlän- gert und dabei keilförmig erweitert ; <BR> <BR> <BR> <BR> Figur 5 ebenfalls im Mittetschnitt die Schließglied-Einheit gemäß Figur 2 für sich allein und in vergrößerter Darstellung ; Figur 6 in stark vergrößerter Darstellung einen Mittefschnitt durch die umlau- fende Nut, die umlaufende Druckkante am Gehäuseoberteil und den zwischen beiden verpreßten elastischen Druckring in einem in Figur 2 mit Einzelheit "Z" Zu gekennzeichneten Bereich ; Figur 7 einen Mittefschnitt durch das Befestigungsteil des Anschlußflansches an der in Figur 2 mit Einzelheit"Y"gekennzeichneten Stelle, wobei in diesem Bereich die Merkmale einer sich von der Ausgestaltung gemäß Figur 2 unterscheidenden Lösung dargestellt sind und Figur 8 einen Mitteischnitt durch die Schließglied-Einheit in einer der beiden grundlegenden Ausführungsformen mit einer im stangennahen Bereich des Balges vorgesehenen Armierung.

Ein Hubventil 1 (Figur 1) weist ein Gehäuse 1 a auf, das, bezogen auf die Dar- steilungsiage, mit einem seitlichen Gehäuseanschluß 1 b und einem nach unten weisenden Gehäuseanschluß 11 versehen. Letzterer verbindet über eine untere Gehäuseöffnung 1 c den innenraum des Gehäuses 1 a mit einem ggf. an das Ge- häuse 1 a unterhaib angeflanschten weiteren, nicht dargestellten Gehäuseteil. Im Bereich des Überganges des Gehäuses 1 a zur unteren Gehäuseöffnung 1 c ist eine dem innenraum zugewandte, vorzugsweise konische Sitzfläche 1e ausgebil- det, die mit einem entsprechenden Verschfußteil 4a zusammenwirkt. Letzteres ist mit einer Ventilstange 6 starr verbunden, die nach oben durch das Gehäuse 1 a und eine sich diesem anschiießende Laterne 12 hindurchgeführt ist und in einem mit letzterer verbundenen Steliantrieb 13 endet. Die Ventilstange 6 ist von einem Balg 4b, einem sogenannten Faitenbafg oder auch einem sogenannten Wellrohr oder einer Membran, wie sie aus der EP 0 508 658 B1 bekannt ist, konzentrisch umschlossen, wobei diese vorzugsweise in axiaier Richtung dehnbaren Abdich- tungseiemente jeweils stoffschiüssig einerseits am Verschlußteil 4a und anderer- seits an einem Anschiußfiansch 40 befestigt sind. Letzterer besteht unter ande- rem aus einer Verschlußplatte 4c, die eine im wesentlichen scheibenförmige, in einer Ebene senkrecht zur Achse der Ventiistange 6 orientierte, radial innenseits vom Baig 4b ausgehende Ausprägung besitzt, und sie erstreckt sich so weit radial nach außen, daß sie in Verbindung mit einer korrespondierenden oberen Gehäu- seöffnung 1 d im Gehäuse 1a den Ausbau einer Schließglied-Einheit 4, die neben dem Anschlußflansch 40 aus dem Verschlußteil 4a und dem Baig 4b besteht, nach oben eriaubt.

Die scheibenformige Verschlußplatte 4c ist radial außenseits auf eine den festig- keitsbedingten Erfordemissen entsprechende Mindestwandstärke in Form eines membranförmigen Dichteiements 41 reduziert (vgi. hierzu vergrößerte Darsteftung nach Figur 3 des in Figur 1 mit Einzelheit"X"gekennzeichneten Bereichs). Das membranförmige Dichtelement 41 ist in Form eines in Richtung einer komplemen- tären Ringsitzfläche 1 k (vgi. insbesondere Figur 3) im Gehäuse 1a orientierten Fortsatzes an der Verschlußplatte 4c ausgebildet und es weist eine mit der Ringsitzfläche 1 k zusammenwirkende konische Dichtftäche 4h auf. Letztere wird

über einen vorgespannten eiastischen Druckring 5 auf die komplementäre Ringsitzfläche 1 k gepreßt, der auf der der konischen Dichtfläche 4h des mem- branförmigen Dichtelements 41 abgewendeten Seite angeordnet ist. Der elasti- sche Druckring 5 wird von einer nutförmigen Ausnehmung 30a in einem Stützkör- per 30 aufgenommen und im Zusammenwirken mit der Mantelffäche der oberen Gehäuseöffnung 1d bis auf jenen Teii umschiossen, welcher mit dem membran- förmigen Dichteiement 41 in Kontakt steht. Der Stützkörper 30 findet in der oberen Gehäuseöffnung 1 d des Gehäuse 1a koaxiai zur Ventilstange 6 Aufnahme, und er stützt sich axial in Richtung des innenraumes des Gehäuses 1 a über eine erste Stützftäche 30b auf einer an die obere Gehäuseöffnung 1d angrenzende An- schiagfläche 1f ab. im gespannten Zustand des Systems erfährt der elastische Druckring 5 somit eine definierte Vorspannung mit metallischem Anschiag des Spanenelementes, dem Stützkörper 30. Die Einbettung des Stützkörpers 30 und seine Aniage an der An- schlagfläche 1f erfoigt über einen Laternenflanseh 12a der Laterne 12. der inner- halb eines Gehäusefiansches 1 g aufgenommen und koaxiai zentriert wird. Die form-und kraftschlüssige Einbettung des Latemenftansches 12 im Gehau- seflansch 1 g besorgt ein Klemmflansch 10, der mittels eines Verbindungseie- mentes 11, beispielsweise eines sog. Klappringes, mit dem Gehäuseflansch 1g verspannt ist. Der Stützring 30 verfügt, ausgehend von der Ausnehmung 30a und bezogen auf seinen weiteren radialen Erstreckungsbereich, über eine zweite Stützftäche 30c, die die komplementäre Verschlußplatte 4c mit deren erster Stützftäche 4m, in axialer Richtung gesehen, von außen stützt, Dadurch konnen Kräfte, die vom innenraum des Gehäuses 1a nach außen wirken, vom Stützkörper 30 aufgenommen und über den Laternenflansch 12a, den Klemmflansch 10 und das Verbindungselement 11 in den Gehäusefiansch I g und somit in das Gehäuse 1 a abgeleitet werden. Bei einer Beanspruchung der Verschlußplatte 4c in umge- kehrter Richtung, d. h. von außen nach innen, beispielsweise durch Streckung des Balges 4b in die Schließlage des Hubventils 1 oder in Folge Unterdruckbildung im Innenraum des Gehäuses 1 a, werden die daraus resultierenden Kräfte vom Befe- stigungsteil 4f über ein in letzteres formschiüssig eingreifendes Sicherungsele-

ment 9 auf den Stützkörper 30 übertragen, der sich bei dieser Beanspruchungs- richtung unmittelbar über seine erste Stützfläche 30 b auf die Anschtagftäche 1f am Gehäuse 1 a abstützt. Zu diesem Zweck ist in dem Befestigungsteil 4f eine Sicherungsnut 4o vorgesehen, die mit einer zweiten Stützfläche 4p auf dem Si- cherungsring 9 aufliegt.

Im Verschlußteil 4a (Figur 1) ist ein Befestigungseinsatz 7 eingebettet. der aus einer scheibenförmigen, sich radiai weit nach außen erstreckenden Befestigungs- platte 7a und einer zentrischen Befestigungsmuffe 7b besteht. Die Ventiistange 6 ist mit einem Gewindezapfen 6a in die Befestigungsmuffe 7b eingeschraubt.

Um sicher zu gehen, daß auch bei extremsten Beanspruchungen eine Herausrei- ßen des membranförmigen Dichteiements 41 aus seiner Einspannsteiiung zwi- schen der Ringsitzfläche 1 k und dem Druckring 5 vermieden wird, sieht eine Weiterbildung der vorstehend beschriebenen Anordnung gemäß Figur 3 vor, daß sich der Fortsatz des membranförmigen Dichteiements 41 in einen sich in Rich- tung der Ventilstange 6 erstreckenden ringförmigen Kragen 4g veriangert (Figur 4) und dabei keilförmig erweitert, und daß der Kragen 4g zwischen dem Stützring 30 und der Manteifläche der oberen Gehäuseöffnung 1 d Aufnahme findet. Der Kragen 4g weist somit in seinem unteren Bereich keliförmige Form auf, so daß bei einer zum innenraum hin gerichteten Zugbeanspruchung des membranförmigen Dichtelements 41 der mit diesem verbundene Kragen 4g zwischen einer ringförmig Ausnehmung 30d im Stützkörper 30, die in einer Keilfläche 4q endet, und der ge- genüberliegenden Mantelfläche der oberen Gehäuseöffnung 1 d verkeiit wird. Die Keilfläche 4q ist an einem Vorsprung 30e ausgebildet, der einen Tell der nutför- migen Ausnehmung 30a für den elastischen Druckring 5 berandet.

Damit der Kragen 4g bereits im von Betriebskräften freien Zustand in seiner ihn einbettenden Umgebung vorgespannt und verkeilt ist, ist weiterhin vorgesehen, ihn, in axialer Richtung gesehen, endseitig von einem elastischen Druckring 5* zu beaufschlagen, der von dem Stützring 30 in Verbindung mit der Mantetfläche der oberen Gehäuseöffnung 1d verpreßt ist (Figur 4).

Um den Bereich zwischen dem membranförmigen Dichtelement 41 und dem ela- stischen Druckring 5*, die jeweiis im dichtenden Kontakt mit der Ringsitzfläche 1 k bzw. der Mantelfläche der oberen Gehäuseöffnung 1d stehen, zu überwachen und ggf. von Leckagen zu befreien, ist gemäß einem weiteren Vorschiag vorge- sehen, in der Manteifläche der oberen Gehäuseöffnung 1 d ein den Kragen 4g vorzugsweise ringförmig umschiießenden Leckagehohiraum 1h auszubilden, der über wenigstens einen Verbindungskanal 1 i mit der Umgebung des Hubventiis 1 verbunden ist.

Figur 2 zeigt ein nur teiiweise dargesteiites Hubventil 1 mit einer Ausgestaitung des Anschiußftansches 40 in einer zweiten grundsätzlichen Ausführungsform. lm Gegensatz zum Hubventil 1 gemäß Figur 1 ist in einer unteren Gehäuseöffnung 1 c ein Sitzring 2 abdichtend eingesetzt, der über eine Verbindungsöffnung 2b den Innenraum des Gehäuses 1 a mit einem ggf. an das Gehäuse 1 a unterhalb an- geflanschten Gehäuseteil verbindet. Der Sitzring 2 verfügt über eine dem Innen- raum des Gehäuses 1 a zugewandte, vorzugsweise konische Sitzfläche 2a, die mit dem Verschtußteit 4a zusammenwirkt. Der übrige Aufbau des Hubventils 1 ist, bis auf die nachstehend beschriebene Ausprägung des Anschlußflansches 40 und seine Einbettung in das Gehäuse 1 a im wesentlichen identisch mit jenem gemäß Figur 1.

Der erste Erfindungsgedanke der voriiegenden Erfindung bezieht sich auf den (Figur 2) mit Einzelheit "Z" bezeichneten Bereich, der in Figur 6 noch näher ver- deutlicht ist. Da bei dem in der Regei zur Verwendung kommenden Werkstoff (PTFE) eine allmähliche Gestaltänderung des einen Spait S mit dem Gehäuse 1a bildenden Anschlußflansches 40 im Bereich seiner konischen Dichffläche 4h un- ter wechselnden Betriebsbedingungen (Druck, Temperatur) bei Ausführungen nach dem Stand der Technik bislang unvermeidbar ist, wird das am Anschluß- flansch 40 am außenseitigen radialen Ende der Verschlußplatte 4c angeformte membranförmige Dichtelement 41 (Figur 5) dadurch ausgebildet, daß eine um- laufende Nut 4e auf der der Dichffläche 4h abgewendeten Seite in den Anschluß-

flansch 40 eingreift und diesen einschnürt. Die Nut 4e nimmt wenigstens einen Druckring 5 auf, der mittels einer umlaufenden Druckkante 3c (Figur 6) an einem von der Ventilstange 6 durchdrungenen Gehäuseteil 3 in der Nut 4e verpreßt ist.

Der im Bereich der konischen Dichtfläche 4h über die Nut 4e auf eine den festig- keitsbedingten Mindestwandstärkeeingeschnürteentsprechende (Figur5)bestentauseinemsichinRichtungderAchsederAnschlußfla nsch40 Ventiistange 6 erstreckenden Kragen 4g, der die im wesentiichen scheibenförmi-<BR> ge, in einer Ebene senkrecht zur Achse der Ventiistange 6 orientierte. radiai in- nenseits vom Baig 4b ausgehende Verschiußpiatte 4c mit einem am Ende des Anschlußflansches 40 angeordneten ringförmigen Fianschvorsprung 4d verbin- uet. Der Eingriff der Nut 4e ist zweckmäßigerweise so tiefgreifend, daß der ver- bieibende Bereich so dünn, wie dies gerade noch aus Festigkeitsgründen mögiich ist, ausgeprägt ist. in Foige der durch die Druckkante 3c hervorgerufenen Verpressung wird der dau- erelastische Druckring 5, wie es eine vorteiihafte Ausgestaitung vorsieht, beider- seits der Druckkante 3c in eine erste und eine zweite ringförmige Ausgieichs- kammer 3a bzw. 3b ausgewuistet (Figur 6). Letztere dienen der Reduzierung lo- kaier Spannungen innerhalb des dauereiastischen Druckringes 5 in diesem Be- reich. Ein diesbezügiiches Ausweichen des Druckringes 5 in Foige von Voiu- menänderung und Verformung wird bei der Ausführungsform gemäß den Figuren 3 und 4 durch den dort mit 14 bezeichneten Ausgieichsraum sichergesteiit.

Der dauereiastische Druckring 5 (Figur 2,5,6) kompensiert durch sein reversibles Formänderungsvermögen die vergieichsweise reiativ geringen Formänderungen des ringförmigen Fianschvorsprunges 4d und des angrenzenden Kragens 4g und teiiweise auch der Verschiußpiatte 4c in diesem Bereich, und er wirkt quasi wie eine seibsttätig wirkende Nachsteiivorrichtung zur dauerhaften Sicherstellung ei- ner aseptischen Bedingungen gerecht werdenden Abdichtung zwischen konischer Dichtfiäche 4h und der benachbarten komplementären Ringstizfläche 1k des Ge- häuses 1a. In Bezug auf die Sichersteilung einer dauerhaften Vorspannung des

membranförmigen Dichteiements 41 auf der zugeordneten Ringsitzfläche 1 k ent- WirkmechanismenjenendererstenAusführungsformgemäßdensprec hendie Figuren i, 3 und 4.

Faiis es sich ais zweckmäßig oder notwendig erweist, werden mehrere der vorge- nannten dauereiastischen Druckringe 5 zur dauerhaften Scherstellung der Vor- <BR> <BR> <BR> <BR> spannungimBereichderumtaufendenNut4e,verteiltüberdenkritisc henBe-<BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> reich, angeordnet.

Der zweite vorstehend angesprochene Erfindungsgedanke wird aus dem in Figur 2 mit Einzelheit "Y" bezeichneten Bereich ersichtlich. Diese Einzelheit "Y" ist auch in Figur 5 in vergrößerter Darstellung gezeigt. Zur Vermidung eines Biegemomentes. resuitierend aus einem Kräftepaar, das beispieisweise durch eine Zugkraft im Baig 4b und durch die entsprechende Reaktinskraft im Bereich der Verschiußpiatte 4c gebiidet wird, ist der gesamte Anschiußfiansch 40 der Schließglied-Einheit 4 im Bereich seiner Verbindung mit dem Baig 4b mit einem in dem Gehäsuseoberteil 3 verankerten Befestigungsteii 4f versehen. in der darge- steiiten Ausführungsform ist das Befestigungsteii 4f außenseits mit einem Gewin- de 4n, vorzugsweise mit einem Trapezgewinde, versehen, über das eine kraft- und formschiüssige Verbindung mit dem Gehäuseoberteii 3 mögiich ist. Dadurch können die vom Faitenbaig 4b auf die Verschiußpiatte 4c ausgeübten Zugkräfte unmitteibar, ohne die Biidung eines den kritischen Dichtungsspait S beeinfius- senden Biegemomentes, in das Gehäuseoberieii 3 eingeieitet und dort aufge- nommen werden.

Der Baig 4b und das sich anschiießende Befestigungsteii 4f sind innenseits mit einer Veniiistangenbohrung 4k versehen, aie die Vertilstange 6 mit einem die Funktionsfähigkeit gewährieistenden Minimaispiei umschiießt. Durch diese Aus- gestaltung werden der Baig 4b und das Befestigungsteil 4f von innen zusätzlich stabilisiert. Eine entsprechende Ausgestaitung im Rahmen der ersten Ausfüh- rungsform der vorgeschiagenen Erfindung zeigt Figur 1. Hier wird der Baig 4b (s.

Darstellung derVentilstange6)voneinemStütztile60*gestützt,wäh-von

rend die Darstellung links von der Ventilstange 6 ein Stützteil 60 zeigt, welches mit relativ großem Spiei von dem Balg 4b umschiossen ist.

Eine andere Ausgestaltung in diesem Bereich sieht vor (Figur 7), das Befesti- gungsteil 4f in Form mehrerer Zughaken auszugestalten, die vorzugsweise gleichmäßig über den Umfang der Verschlußplatte 4c verteilt sind und die Ventil- stange 6 konzentrisch umschtießen. Die Zughaken 4f sind an ihrem freien Ende hakenförmig ausgebildet. wobei sie sich auf einer Stützfläche 3e, die von einer Ausnehmung 3f im Gehäuseoberteit 3 gebildet wird, abstützen. Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung werden mehrere dieser Zughaken 4f durch eine zylin- derförmige Verlängerung gebildet, die sich auf der dem Batg 4b abgewandten Seite der Verschlußpiatte 4c erstreckt. Damit eine Montage der Verschlußplatte 4c in Verbindung mit den Zughaken 4f in einer inneren Bohrung 3d im Gehäuseo- berteil 3 möglich ist, ist das die Zughaken 4f bildende zylinderförmige Fortset- zungsteit mehrfach, vorzugsweise in gleichmäßigen Abständen, geschlitzt. Nach- dem die Zughaken 4f in die Aufnehmung 3f eingeführt sind, werden sie dort durch die Ventilstange 6 in ihrer Verankerungsstellung gehalten. Zugkräfte, hervorge- rufen durch einen sich in der Schtießsteitung des Hubventils 1 streckenden Balg 4b, werden nunmehr über die Zughaken 4f und die Stützfläche 3e auf das Ge- häuseoberteil 3 unmittelbar übertragen und dort abgestützt, so daß es zu keiner Biegebeanspruchung der Verschtußptatte 4c mit den damit verbundenen Folgen für den Dichtungsspalt S kommt.

Die vorstehend beschriebenen Wirkungen und Vorteile der Zughaken 4f werden gleichermaßen auch bei einer Ausgestaltung der Schließglied-Einheit gemäß den Figuren 2 und 5 erreicht (form-und kraftschlüssige Verbindung mittels Gewinde).

Es sind darüber hinaus auch andere Kraftübertragungsmöglichkeiten möglich, wobei in jedem anderen Fall sichergestellt werden muß, daß die vom Baig 4b bei dessen Verlängerung ausgeübten Zugkräfte oder die aus dem jeweiligen Druck im Gehäuse resultierenden Kräfte (beispielsweise Kräfte aus Unterdruck gegenüber dem Umgebungsdruck des Hubventils) auf unmittelbarem Weg in das Gehäuseo- berteil 3 eingeleitet werden. Dies kann anstelle der vorstehend beschriebenen

Verschraubung 4f oder Zughaken auch über Widerhaken, über andere form- schiüssige Verbindungsformen, wie beispieisweise über den Sicherungsring 9 in der kompiementären Sicherungsnut 4o (vgl. Figuren 1,3 und 4) oder eine geeig- nete kraftschtüssige Klemmung der Verschlußplatte 4c in diesem Bereich ge- schehen.

Wird die Befestigungsmögiichkeit der Verschtußptatte 4c im vorgenannten Be- reich als formschiüssige Verbindung ausgeführt, so gibt es hier wiederum zwei alternative Mögiichkeiten. Zum einen kann der Formschluß beschädigungsfrei tösbar und zum andem nicht beschädigungsfrei tösbar ausgeführt werden, tn je- nen Fällen, wo beim Austausch der Schließglied-Einheit 4 deren Zerstörung planmäßig in Kauf genommen werden kann oder wird, kann die Befestigung bei- spielsweise ais nicht tösbare Schnappverbindung ausgeführt werden, die bei der Demontage der Schließgtied-Einheit 4 ebenfalls zerstört wird. In allen anderen Fällen wird man diese Schnappverbindung lösbar ausführen. Ein Blick auf die Ausgestaltung des Hubventils gemäß Figur 1 zeigt, daß die Schließglied-Einheit 4, falls im in Frage kommenden Bereich Zughaken 4f vorgesehen sind, dann zer- störungsfrei demontiert werden kann, wenn zunächst die Ventilstange 6 aus der Ventilstangenbohrung 4k der Schließglied-Einheit 4 und danach der sich an- schließende Zughaken 4f entfemt werden. Alsdann iassen sich die Zughaken 4f radial nach innen biegen und aus der Bohrung 3d im Gehäuseoberteil 3 entfer- nen. Bei Ausgestaltung des Befestigungsteils 4f in Form einer lösbaren Ver- schraubung ist eine Demontage problemlos möglich.

Figur 8 zeigt die vorstehend bereits beschriebene Schtießgtied-Einheit 4, die in ihrem mittleren Teil aus dem Baig 4b besteht, der jeweils endseitig einerseits mit einem gehäuseseitigen Anschlußflansch 40 und andererseits mit dem Ver- schtußteit 4a verbunden ist. Der Baig 4b selbst besteht aus einer Vielzahl von konvex und konkav ausgebildeten und in dieser Ausgestaltung wechselseitig an- einandergereihten Balgfaiten 40b, wobei die, bezogen auf den Balginnenraum, konvex ausgewölbte jeweilige Balgfalte 40b einen Hohiraum H bildet. Die Schließglied-Einheit 4 wird von der Ventilstange 6 koaxial durchdrungen, die in

einen Gewindezapfen 6a ausmündet und mit diesem in der Befestigungsmuffe 7b eingeschraubt ist, wobei letztere, ebenso wie die Befestigungsplatte 7a, in einer Ausnehmung 4i im Verschlußteil 4a eingebettet ist (siehe auch Figur 5).

Gemäß der Erfindung wird vorgeschlage. im stangennahen Bereich einer Baig- faite 40b eine diesen Bereich ringförmig dauerhaft stützende Armierung 8 bzw. 8* vorzusehen. fm Ausführungsbeispiel berandet die Armierung 8 bzw. 8* die Balg- faite 40b von innen. Dabei kann im Ausführungsbeispiei die Verbindung entweder stoffschlüssig oder kraftschiüssig realisiert sein.

Sofern die jeweiiigen ringförmigen Armierungen 8 in dieser Gestalt mit der jeweiii- gen Balgfaite 40b verbunden bzw. in das Material der Balgfaite hineingebracht oder an dieses herangebracht werden, sind die in Frage kommenden Armierun- gen mit dem Bezugszeichen 8 versehen.

Gemäß einem weiteren Vorschiag zur Herstellung des Baiges 4b werden in einem ersten Schritt die Armierungen in Gestalt eines mehr ais eine Armierung umfas- senden hülsenförmigen Bauteiis mit dem Materai des Balges 4b verbunden. Da- nach erfährt das hülsenförmige Bauteil in einem zweiten Schritt durch spanende Bearbeitung eine Vereinzeiung, wodurch die ringförmigen Armierungen 8* entste- hen. Die Armierungen 8* sind demzufolge derart zu deuten, daß sie aus einem hülsenförmigen Bauteil im Wege einer spanenden Bearbeitung durch Vereinze- lung entstanden sind, während die einzeinen ringförmigen Armierungen 8 bereits beim Einbringen in den Balg 4b ihre endgültige Form besaßen.