Bei der Konzeption und Verwendung von Leitungsarmaturen, wie Rohren, Ventilen und dergleichen im Bereich der Pharmaindustrie und der Biotechnik werden gerade unter dem Gesichtspunkt der Reinheit der Armaturen hohe Anforderungen gestellt. Insbesondere soll- ten die Stoffe, mit denen das durch ein Rohrsystem geleitete Medium in Kontakt tritt, nicht zu dessen Verschmutzung beitragen. Hieraus ergeben sich hinsichtlich der Beschaffenheit von verwendeten Ventilen, insbesondere Membranventilen, besondere Anforderungen. So müssen die Ventile einfach und effektiv gereinigt werden können. Meistens wird aus diesen Gründen das Rohrsystem, beziehungsweise werden einzelne Produktleitungen, mit Reinstdampf regelmäßig sterilisiert, zum Teil wird das komplette System einem Autoklaven zugeführt, um es zu reinigen. Eine solche, regelmäßig erforderliche Reinigung ist mit einem hohen Aufwand verbunden. So müssen die Systeme so beschaffen sein, dass keine die Rei- nigung störenden Teile vorhanden sind, was oftmals durch den komplizierten Aufbau von Armaturen nicht ermöglicht wird.

Ein weiteres Problem besteht in diesem Zusammenhang darin, daß aufgrund des komplexen Aufbaus, insbesondere von Ventilen, die Wartung schwierig ist, da Produktleitungen sich meistens nur schwer von den übrigen Bestandteilen (Antriebe der Ventile, Steuerluftzufuhr, seitlich außen liegende Schlauch-und Kabelverbindungen und dergleichen) trennen lassen.

Überdies verfügen bekannte Ventile aufgrund dieser Bestandteile über eine verhältnismäßig große räumliche Ausdehnung, so dass ihr Einbau mit erheblichem Platzbedarf verbunden ist.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Membranventil zu schaffen, welches einer einfachen Wartung und Reinigung zugänglich ist und darüber hinaus die oben genann- ten Nachteile nicht aufweist.

Diese Aufgabe wird gemäß der vorliegenden Erfindung gelöst durch ein Membranventil mit einem Ventilkörper zum Transportieren eines strömenden Mediums und einem Antriebsteil zum Steuern des Ventils. Der Ventilkörper weist erste und zweite durch die Membran trennbare Kammern auf, wobei der Antriebsteil in einen Kolbenraum und einen hiervon getrennten Antriebsunterteil aufgeteilt ist. Der Antriebsteil weist eine Spindel auf, die am einen Ende mit einem Druckstück verbunden ist, wobei das Druckstück mit einer Membran zum Öffnen und Schließen des Ventils verbunden ist. Des weiteren beinhaltet der An- triebsteil einen Spindelaufsatz, der mit dem anderen Ende der Spindel verbunden ist und einen Kolben, welcher von der Spindel oder/und dem Spindelaufsatz gehalten wird und in- tegral mit der Spindel bewegbar ist. Ferner ist im Antriebsteil wenigstens eine Rückholfeder vorgesehen, mit der der Kolben so vorgespannt ist, dass das Druckstück über Kolben und Spindel gegen die Membran drückt und dadurch die ersten und zweiten Kammern vonein- ander getrennt sind und sich das Ventil in einem geschlossenen Zustand befindet. Zudem ist im Antriebsteil eine Einlassöffnung zum Einleiten von Luft für das pneumatische Anheben des Kolbens gegen die Spannrichtung der Feder vorgesehen. Hierbei weisen die Spindel und der Spindelaufsatz einen Hohlraum auf, welcher an einem Ende in Strömungsverbindung mit der Einlassöffnung und am anderen Ende in Strömungsverbindung mit dem Raumbe- reich unterhalb des Kolbens steht.

Durch diesen Ventilaufbau kann die Steuerluftzuführung zum Anheben des Kolbens über die Hohlspindel erfolgen. Die Steuerluft tritt unterhalb des Antriebskolbens aus der Spindel aus und drückt den Kolben so nach oben. Hierdurch wird es ermöglicht, die Steuerluftzufüh- rung weit entfernt von der Produktleitung auszubilden, so dass die entsprechenden An- schlüsse für die Steuerluft sehr komfortabel angebracht und zur Wartung oder Reinigung entfernt werden können, wodurch ein einfaches Handling des Ventils möglich wird. Zudem gelangt die Steuerluft durch das Innere des Ventils zum Raum unterhalb des Kolbens, so dass keine äußeren Zuführungsleitungen notwendig sind, so dass insgesamt der äußere Auf- bau des Ventils vereinfacht und damit der Platzbedarf reduziert wird. Zudem wird das Rei- nigen des Ventils durch das Vereinfachen des Aufbaus erleichtert.

Die Einlassöffnung zum Anschließen der Steuerluft kann seitlich am oberen Abschnitt des Antriebsteils vorgesehen sein, so dass die Längsachse der Einlassöffnung senkrecht zur Längsachse der Spindel verläuft. Bei diesem Aufbau ist in Strömungsverbindung zwischen der Einlassöffnung und dem Hohlraum bevorzugterweise ein Faltenbalg vorgesehen, der die Bewegung der Spindel ausgleicht, so dass die Luftzufuhrleitung zur Spindel flexibel gestal- tet ist und mit dem Heben und Senken des Kolbens mitgeht.

Alternativ kann die Luftzuführung zum Membranventil auch direkt von oben mittig oder außermittig erfolgen. Hierzu ist nach einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass die Längsachse der Einlassöffnung parallel zur Längsachse der Spindel ist.

Hierdurch wird das Anschließen der Steuerluft stark vereinfacht, was sich besonders für die Verschaltung mehrerer erfindungsgemäßer Ventile in Form einer Reihenbauweise eignet.

Hierzu kann in das Membranventil nach einer vorteilhaften Ausführungsform ein Vorsteu- erventil vorgesehen sein. Das Vorsteuerventil, vorzugsweise ein Magnetventil, ist zum Zu- führen von Luft am Antriebsteil in Strömungsverbindung mit der Einlassöffnung vorgese- hen. Es steuert das Öffnen und Schließen des Membranventils und wird über eine Steuer- elektronik oder dergleichen geregelt. Durch Integrieren eines Vorsteuerventils wird der An- forderung, Sauberkeit, Verschmutzungsunempfindlichkeit, Reinigbarkeit und Kompaktheit in hohem Maße entsprochen..

Das Membranventil weist nach einer bevorzugten Ausführungsform im Antriebsteil erste und zweite Auslassöffnungen für die Entweichung von Luft aus dem Kolbenraum und dem Antriebsunterteil auf. Hierdurch kann der durch Bewegen des Kolbens und des Druckstücks entstehender Druck im Innern des Ventils abgeleitet werden.

Nach einer weiteren, vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist am Membranventil eine Stellungsanzeige vorgesehen, die den Öffnungszustand des Ventils anzeigt, so dass der Zustand des Ventils von außen jederzeit erkennbar ist.

Ein weiterer Vorteil bei diesen Membranventilen ergibt sich beim Aufbau von Systemkom- ponenten in denen das Vorsteuerventil integriert ist. Dies sind z. B. Stellungsanzeigen elekt- risch/optisch, ASI-Bus-Aufbauten usw.

In diesem Fall erfolgt die Steuerluftzuführung in die Systemkomponente über das Vorsteu- erventil in den Antrieb. Der Antriebsdeckel ist in diesem Fall mit einer Ringnut versehen, die über eine Querbohrung die Luft in über die verschiedenst angedeuteten Möglichkeiten in die Hohlspindel führt. Der Vorteil ist, dass dazu keine externen Leitungen und Verbin- dungen erforderlich sind.

Durch die Verlagerung der Luftzuführung ergeben sich auch wesentliche Vorteile bei der Zugänglichkeit der Produktleitung. Dies ist bei Auswechslung bei der Mediumsmembrane, die bei dieser Anwendung oft einer zyklischen Auswechslung unterliegen unabhängig vom Zustand. Des weiteren ergibt sich ein wesentlicher Vorteil sobald die Produktleitung isoliert werden muss.

Je nach Fördermedium werden üblicherweise Rohrleitungssysteme, Armaturen und derglei- chen mit unterschiedlichen Betriebsdrücken gefahren. Um die Dichtheit der Armaturen zu gewährleisten, kann es vorkommen, dass beim Wechsel auf ein anderes Fördermedium die Armaturen ausgewechselt werden müssen. Um dem vorzubeugen, ist das erfindungsgemäße Membranventil nach einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung mit mehreren Federn mit jeweils unterschiedlicher Spannkraft vorgesehen, die entsprechend an unterschiedliche Be- triebsdrücke des Ventils angepasst sind. Hierdurch kann das erfindungsgemäße Ventil ohne Aus-oder Umbau in einem bestehenden Rohrleitungssystem verwendet werden und erlaubt zudem ohne Anpassung den Einsatz bei unterschiedlichen Betriebsdrücken, so dass es eine Vielzahl von Anwendungen ermöglicht.

Die Erfindung und ihre vorteilhaften Ausführungsformen werden nun anhand der Zeich- nungen schematisch näher erläutert. Dabei zeigen : Fig. 1 eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in Querschnittansicht, und Fig. 2 eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in Querschnittansicht.

In Fig. 1 ist eine erste Ausftilirungsform der Erfindung in Querschnittansicht dargestellt. Im unteren Teil befindet sich ein Ventilkörper 1, der eine erste Kammer la und eine zweite Kammer lb aufweist, durch die das Fördermedium geleitet wird. Der Weg von der ersten Kammer la zur zweiten Kammer lb kann durch eine Membran 2 verschlossen werden, die aus einem Elastomer, PTE oder dergleichen bestehen kann (in der Zeichnung ist der ge- schlossene Zustand dargestellt).

Auf der dem Ventilkörper 1 abgewandten Seite der Membran 1 ist ein Druckkörper 3 befes- tigt, der aus Edelstahl oder Kunststoff bestehen kann. Der Druckkörper 3 befindet sich in einer Druckkörperkammer 24, die von einem darüber liegenden Kolbenraum 20,20a abge- trennt ist, so dass zwischen Druckkörperkammer 24 und Kolbenraum 20,20a kein Luftaus- tausch stattfinden kann. Der Druckkörper 3 ist wiederum mit dem unteren Ende einer Spin- del 4 verbunden, die vorzugsweise aus Edelstahl besteht. Die Spindel ist beweglich in einer Gleitbuchse 6 gelagert, die aus unterschiedlichen Werkstoffen mit zusätzlichen Gleitbe- schichtungen wie PTFE/Kohle bestehen kann. Somit kann der Druckkörper 3 über die Spin- del 4 auf und ab bewegt werden, wodurch die Membran 2 angehoben und abgesenkt und das Membranventil geöffnet und geschlossen wird. Zum Entweichen der Luft ist in der Wand der Druckkörperkammer 24 eine Auslassöffnung 22 vorgesehen.

Die Spindel 4 ist am oberen Ende im Kolbenraum 20,20a mit einem Spindelaufsatz 13 aus Edelstahl oder dergleichen vorzugsweise durch Verschrauben verbunden. Im Bereich der Verbindung von Spindel 4 und Spindelaufsatz 13 ist ein Kolben 12 befestigt, so dass er in- tegral mit der Spindel 4 bewegt werden kann. Der Kolben 12 liegt auf einer mit der Spindel 4 verbundenen Sicherungsscheibe 8 aus Edelstahl oder dergleichen und einem darunter lie- genden Abdichtring 7 aus Kunststoff (NBR) auf. Im Verbindungsbereich zwischen Spindel 4 und Spindelaufsatz 13 ist zur Abdichtung ein O-Ring aus Kunststoff vorgesehen, so dass durch den inneren Bereich des Kolbens 12 keine Luft in die Druckkörperkammer 24 ent- weichen kann. An seiner Außenseite ist der Kolben 12 mit einem Haltering 10 aus Kunst- stoff (PP) und einem Kolbennutring aus NBR oder dergleichen vorgesehen, so dass kein Luftaustausch zwischen Kolbenraum 20 und dem Raum unter dem Kolben 20a stattfinden kann. Der Kolben 12 ist mit wenigstens einer Feder 14 gegen eine als Widerlager dienende Abfangplatte 15 vorgespannt, so dass der Kolben zusammen mit der Spindel 4 und dem Druckkörper nach unten gedrückt wird, so dass die Membran 2 den Förderweg zwischen erster und zweiter Kammer la, lb verschließt.

In der Spindel 4 und im Spindelaufsatz 13 ist ein Hohlraum 23 ausgebildet. Am oberen En- de des Hohlraums ist eine Öffnung über die von außen über eine Einlassöffnung 19 Steuer- luft in den Hohlraum 23 gelangen kann. Am unteren Ende des Hohlraums 23 ist eine Aus- lassöffnung 25 vorgesehen, durch die die Steuerluft in den Raum unterhalb des Kolbens 20a gelangt, so dass der Kolben 12 durch Einlassen von Luft durch die Einlassöffnung 19 gegen die Vorspannung der Feder 14 angehoben werden kann. Die Einlassöffnung 19 kann mit einem Gewinde zum Anschrauben eines Anschlussstücks für die Druckluftleitung ausgestat- tet sein. Zwischen Einlassöffnung 19 und dem Hohlraum 23 ist eine flexible Verbindung 16 vorgesehen (zum Beispiel ein Faltenbalg 18 oder dergleichen), die die Auf-und Abbewe- gung der Spindel 4 und des Spindelaufsatzes 13 kompensiert, und eine flexible Strömungs- verbindung 16 zwischen Einlassöffnung 19 und Hohlraum 23 schafft (Eine flexible Verbin- dung ist nicht notwendig, wenn der Antriebsraum im Bereich des Eintritts der Luft von der Einlassöffnung 19 und der Hohlspindel 4,13 so, abgedichtet ist, dass die einströmende Luft nur in den Hohlraum 23 der Hohlspindel 4,13 entweichen kann.).

Im Bereich der flexiblen Strömungsverbindung kann zusätzlich noch ein Vorsteuerventil (nicht gezeigt) in den Luftweg integriert sein. Dabei handelt es sich vorzugsweise um ein Magnetventil, welches über eine Steuerelektronik oder dergleichen das Öffnen/Schließen des Membranventils steuert, indem es eine an der Einlassöffnung 19 anliegende Druckluft durchlässt oder entsprechend blockiert. Eine Integration eines Vorsteuerventils ermöglicht eine besonders kompakte Bauweise des erfindungsgemäßen Ventils. Dasselbe gilt für den Aufbau von Systemkomponenten mit Vorsteuerventil, da in diesen Fällen auf die außenlie- genden Zuführungsleitungen verzichtet werden kann.

Der Betrieb des Membranventils erfolgt nun folgendermaßen. Wird Druckluft in die Ein- lassöffnung 19 eingeleitet, gelangt diese über den Faltenbalg 18 in den Hohlraum 23 von Spindel 4 und Spindelaufsatz 13. Am unteren Ende des Hohlraums 23 tritt die Druckluft über die Öffnung 25 (es können auch mehrere Öffnungen 25 vorgesehen sein) in den Raum unterhalb des Kolbens 20a aus. Die sich in dem Raum 20a ansammelnde Luft drückt den Kolben 12 gegen die Spannung der Feder 14 nach oben. Hierdurch werden Spindel 4, Spin- delaufsatz 13, Druckkörper 3 und Membran 2 angehoben, und der Faltenbalg 18 wird zu- sammengedrückt. Das Membranventil öffnet sich, und das Fördergut kann im Ventilkörper 1 von der ersten Kammer la in die zweite Kammer befördert werden. Wird die Druckluft ausgeschaltet, so entweicht die im Raum unter dem Kolben 20a gesammelte Luft über den Hohlraum 23, und der Kolben 12 wird zusammen mit der Spindel 4, dem Spindelaufsatz 13 dem Druckkörper 3 und der Membran 2 durch die Feder 14 nach unten gedrückt, der Fal- tenbalg 18 wird entspannt und das Ventil schließt sich.

Eine weitere Ausführungsform der Erfindung ist in Fig. 2 in Querschnittansicht am Beispiel eines Doppelkolbenventils dargestellt. Die Bezugszeichen in Fig. 2 bezeichnen dieselben Bauteile und Einrichtungen wie in Fig. 1. Hier befindet sich die Einlassöffnung 19 für die Druckluft nicht seitlich am Antriebsteil, sondern ist koaxial mit der Längsachse der Hohl- spindel 4 in der Antriebsabdeckung 17 ausgebildet. Hierdurch kann ein Kompensationsme- chanismus in Form eines flexiblen Teils 16 entfallen, da die Luft direkt in den Hohlraum 23 der Spindel 4 eingeleitet werden kann. Die Einlassöffnung ist vorzugsweise mit einem Ge- winde versehen, auf das eine Kupplung zu einer Zuführleitung (nicht gezeigt) aufgeschraubt werden kann. Auch kann hier, wie auch im Beispiel aus Fig. 1 ein Vorsteuerventil entweder außen angeflanscht oder im Antriebsteil zwischen Einlassöffnung 19 und Spindelöffnung vorgesehen sein.

Auch das in Fig. 2 gezeigte Membranventil eignet sich durch die kompakte Bauweise des erfindungsgemäßen Ventils optimal zur parallelen oder Reihenanordnung. Die kompakte Bauweise ist nur über den Doppelkolben zu erreichen, da die notwendigen Federkräfte durch einen einfachen Kolben einen zu hohen Steuerdruck erfordern. Auch können System- komponenten mit Vorsteuerventil zur Funktionskontrolle und/oder Ansteuerung aufmon- tiert werden. Zu alledem sind lediglich oben auf den Ventilen oder an der Systemkompo- nente Leitungsanschlüsse anzubringen, andere Leitungen an den Ventilen können aufgrund der erfindungsgemäßen Luftführung durch die hohle Spindel 4 eingespart werden. Dies er- leichtert zum einen die Zugänglichkeit erfindungsgemäßer Ventile bei ihrer Wartung, zum anderen sind die Ventile versclunutzungsunempfindlich, einfach zu reinigen (selbstreini- gend) und bieten somit optimale Voraussetzungen für verbesserte Prozesse in ihrer Anwen- dung.

Bezugszeichenliste 1. Ventilkörper 1 a. erste Kammer lb. zweite Kammer 2. Membran 3. Druckstück 4. Spindel 5. Antriebsunterteil 6. Gleitbuchse 7. Abdichtring 8. Sicherungsscheibe 9. Abdichtungs-O-Ring 10. Haltering 11. Kolbennutring 12. Kolben 13. Spindelaufsatz 14. Feder 15. Abfangplatte 16. Flexible Verbindung 17. Antriebsdeckel 18. Faltenbalg 19. Einlassöffnung 20. Kolbenraum 20a. Raum unterhalb des Kolbens 21. erste Auslassöffnung 22. zweite Auslassöffnung 23. Spindelhohlraum 24. Druckkörperkammer 25. Austrittsöffnung