Beschreibung

Die Erfindung betri f ft eine Verbindungsvorrichtung und ein Membranventil .

Es werden Fortschritte im Bereich Prozessventiltechnik beschrieben .

Ein Aspekt der Beschreibung betri f ft den folgenden Gegenstand : Eine Verbindungsvorrichtung für ein Membranventil oder Membransitzventil umfassend eine Aufnahme mit einer distalen Öf fnung, welche einen Aufnahmeraum zur Aufnahme eines Abschnitts eines Membransti fts einer Ventilmembran freigibt , wobei wenigstens ein lateral angeordneter Durchgang der Aufnahme in den Aufnahmeraum führt ; wenigstens ein erstes , in dem wenigstens einen lateralen Durchgang zumindest lotrecht zu einer Längsachse der Verbindungsvorrichtung beweglich angeordnetes Sicherungselement ; und wenigstens ein zweites Sicherungselement , das an der Aufnahme entlang der Längsachse beweglich gelagert ist , wobei das zweite Sicherungselement in einer ersten Stellung relativ zur Aufnahme das wenigstens eine erste Sicherungselement durch eine innere Öf fnung des wenigstens einen Durchgangs in den Aufnahmeraum drückt , und wobei das zweite Sicherungselement in einer zweiten Stellung relativ zur Aufnahme das erste Sicherungselement zur Bewegung aus dem Aufnahmeraum heraus freigibt .

Vorteilhaft kann durch das zweite zur Aufnahme bewegliche Sicherungselement und den Eingri f f des ersten Sicherungselements in den Aufnahmeraum eine Kraft in den Membransti ft eingeleitet werden . Vorteilhaft ist für die Verbindungsvorrichtung ein nur geringer Bauraum vonnöten, was die Konstruktions freiheitsgrade für andere Bauteile vergrößert . Eine Montage und Demontage der Membran wird beschleunigt .

Ein vorteilhaftes Beispiel zeichnet sich dadurch aus , dass ein Federelement sich an der Aufnahme abstützt und das zweite Sicherungselement in Richtung der ersten Stellung drückt . Damit drängt das zweite Sicherungselement stets in die zweite Stellung, in welcher das wenigstens eine erste Sicherungselement die Membran bzw . deren Pin/Membransti f t in dem Aufnahmeraum festlegt .

Ein vorteilhaftes Beispiel zeichnet sich dadurch aus , dass der wenigstens eine Durchgang sich in Richtung der inneren Öf fnung zumindest abschnittsweise verj üngt .

Vorteilhaft wird durch die Verj üngung das erste Sicherungselement in dem Durchgang gehalten .

Ein vorteilhaftes Beispiel zeichnet sich dadurch aus , dass das zweite Sicherungselement einen Begrenzungsraum umfasst , welcher in einem ersten Abschnitt einen ersten Durchmesser aufweist , um in der ersten Stellung das erste Sicherungselement durch die innere Öf fnung des wenigstens einen Durchgangs in den Aufnahmeraum zu drücken, wobei ein zweiter Abschnitt des Begrenzungsraums einen zweiten Durchmesser aufweist , welcher größer ist als der erste Durchmesser, um in der zweiten Stellung das erste Sicherungselement zur Bewegung aus dem Aufnahmeraum heraus frei zugeben .

Durch die unterschiedlichen Durchmesser wird erreicht , dass unterschiedliche relative Drehpositionen des zweiten Sicherungselements und der Aufnahme keinen Einfluss auf die Funktion der Verbindungsvorrichtung haben . Ein vorteilhaftes Beispiel zeichnet sich dadurch aus , dass das zweite Sicherungselement eine Haltegeometrie zum Erreichen der zweiten Stellung umfasst .

Vorteilhaft kann dadurch eine separate Betätigung des zweiten Sicherungselements entfallen . So kann der Antrieb dazu genutzt werden, die Verbindungsvorrichtung in eine Montageposition zu fahren, in der die Haltegeometrie festgehalten wird .

Ein vorteilhaftes Beispiel zeichnet sich dadurch aus , dass in dem Aufnahmeraum wenigstens ein Schutz gegen ein Heraus fallen des Membransti fts vorhanden ist . Vorteilhaft ermöglicht der Schutz eine haptische Rückmeldung an den Monteur . Vorteilhaft wird hiermit die korrekte Montage bestätigt .

Ein weiterer Aspekt der Beschreibung betri f ft den folgenden Gegenstand : Ein Membranventil oder Membransitzventil umfassend einen Antrieb ; eine mit dem Antrieb verbundene Antriebsstange , welche die Verbindungsvorrichtung gemäß dem vorigen Aspekt umfasst ; einen antriebsseitigen Körper ; einen Ventilkörper ; die Membran, wobei ein lateraler Abschnitt der Membran zwischen dem Ventilkörper und dem antriebsseitigen Körper verspannt ist , wobei das zweite Sicherungselement in seiner ersten Stellung relativ zur Aufnahme das erste Sicherungselement durch die innere Öf fnung des mindestens einen Durchgangs in eine Verj üngung des Membransti fts , welcher sich zumindest abschnittsweise in dem Aufnahmeraum befindet , drückt . Die Sicherungselemente koppeln den Membransti ft und damit die Membran mit der Antriebsstange , wenn sich das zweite Sicherungselement in der ersten Stellung befindet . Wird das zweite Sicherungselement in die zweite Stellung überführt , so kann die Membran von der Antriebsstange entfernt werden bzw . eine neue Membran kann schneller montiert werden .

Die Verj üngung ist eine Querschnittver üngung lotrecht zur Stellachse und ermöglicht es , dass selbst bei der Festlegung des Membransti fts in der Aufnahme ein rotatorischer Freiheitsgrad verbleibt . So kann die Membran nach Einbringen des Membransti fts in den Aufnahmeraum noch gedreht werden . So lässt sich über eine Kodierung eine Soll-Drehposition der Membran zu einer feststehenden Komponente des Membranventils einfacher realisieren . Außerdem kann der Membransti ft zumindest im Bereich des Aufnahmeraums rotationssymmetrisch zur Stellachse ausgebildet sein .

Ein vorteilhaftes Beispiel zeichnet sich dadurch aus , dass einen Kompressor, welcher zwischen dem distalen Ende der Aufnahme und der Membran angeordnet ist , vorgesehen ist .

Der entlang der Stellachse frei bewegliche Kompressor wird von dem distalen Ende der Aufnahme mit einer Kraft beaufschlagt , um das Membranventil bzw . den Fluidkanal zu schließen . Ein vorteilhaftes Beispiel zeichnet sich dadurch aus , dass ein freier Abstand zwischen dem Kompressor, der Membran und dem distalen Ende der Aufnahme kleiner ist als ein Abstand zwischen einem Boden des Aufnahmeraums und einem distalen Ende des Membransti fts .

Vorteilhaft kann dadurch eine Schließkraft über das distale Ende der Aufnahme in den Kompressor und vom Kompressor in die Membran eingeleitet werden, welche auf den Ventilsitz drückt . Die Schließkraft wird beim Schließen nicht über die Sicherungselemente übertragen . Gleichwohl wird eine Öf fnungskraf t , die die Membran vom Ventilsitz wegbewegt , über das erste Sicherungselement auf den Membransti ft und die Membran übertragen .

Ein vorteilhaftes Beispiel zeichnet sich dadurch aus , dass der Membransti ft innerhalb des Aufnahmeraums beweglich entlang der Stellachse gelagert ist .

Vorteilhaft wirkt sich dies so aus , dass bei der Montage und Demontage sich das erste Sicherungselement definiert in die Durchmesserverj üngung des Membransti fts einbringen und entfernen lässt .

Ein vorteilhaftes Beispiel zeichnet sich dadurch aus , dass der Antrieb die Antriebsstange aus wenigstens einer Betriebsposition in eine Montageposition überführt , in welcher sich das zweite Sicherungselement in der zweiten Stellung befindet . Vorteilhaft lässt sich über die Position der Antriebsstange der Membransti ft zur Aufnahme festlegen oder freigeben .

Ein vorteilhaftes Beispiel zeichnet sich dadurch aus , dass die Haltegeometrie des zweiten Sicherungselements beim Übergang der Antriebsstange in die Montageposition auf einen zur Antriebsstange feststehenden Anschlag tri f ft .

Damit wird das zweite Sicherungselement festgehalten, wohingegen sich die Antriebsstange mit der Aufnahme weiter in die Montageposition bewegt und das zweite Sicherungselement über das erste Sicherungselement den Aufnahmeraum zum Einbringen bzw . Entfernen des Membransti ftes freigibt . Zur Montage mit dem Ventilkörper wird die Antriebsstange mittels des Antriebs wieder zurückgezogen .

In der Zeichnung zeigen :

Figur 1 eine perspektivische Ansicht einer Verbindungsvorrichtung;

Figur 2 ein Membranventil in einem schematischen Schnitt ;

Figuren 3 und 4 unterschiedliche Betriebspositionen der Antriebs Stange ;

Figur 5 eine Montageposition der Antriebsstange . Figuren 1 und 2 zeigen eine Verbindungsvorrichtung 100 . In Figur 2 ist ein Membranventil 300 , engl . diaphragm valve , das die Verbindungsvorrichtung 100 umfasst , in einem schematischen Schnitt gezeigt . Alternativ zu dem gezeigten Beispiel kann die Verbindungsvorrichtung 100 auch für andere Ventilarten, beispielsweise für ein Membransitzventil ( Plug-Diaphragm Valve ) , bei dem das Absperrmittel in einem äußeren Bereich membranartig ausgebildet ist und in einen inneren starren Absperrabschnitt übergeht , verwendet werden .

Eine Aufnahme 102a-b der Verbindungsvorrichtung 100 umfasst eine distalen Öf fnung 104 , welche einen Aufnahmeraum 106 zur Aufnahme eines Abschnitts eines Membransti fts 202 einer Ventilmembran 200 , engl . valve diaphragm, freigibt , wobei wenigstens ein lateral angeordneter Durchgang 108a-b der Aufnahme 102a-b in den Aufnahmeraum 106 führt . Die Aufnahme 102a ist in Form einer Buchse ausgebildet , welche den Membransti ft 202 aufnimmt .

Ein erstes Sicherungselement 102a-b ist in dem lateralen Durchgang 108a-b zumindest lotrecht zu einer Mittenlängsachse bzw . Längsachse der Verbindungsvorrichtung 100 beweglich gelagert . Die Längsachse der Verbindungsvorrichtung 100 fällt in eingebautem Zustand mit der Stellachse S des zugeordneten Membranventils 300 zusammen . Ein zweites Sicherungselement 112 ist an der Aufnahme 102a- b entlang der Längsachse beweglich gelagert . Das zweite Sicherungselement 112 drückt in einer ersten Stellung S#1 relativ zur Aufnahme 102a-b das wenigstens eine erste Sicherungselement l l Oa-b durch eine innere Öf fnung des wenigstens einen Durchgangs 108a-b abschnittsweise in den Aufnahmeraum 106 . Hierzu ist das erste Sicherungselement 102a-b größer dimensioniert als die Wandung, in welcher sich der Durchgang 108a-b befindet . Der wenigstens eine Durchgang 108a-b verj üngt sich in Richtung der inneren Öf fnung zumindest abschnittsweise , insbesondere kegelschnitt förmig .

Das zweite Sicherungselement 112 gibt in einer zweiten in Figur 5 sichtbaren Stellung S#2 relativ zur Aufnahme 102a-b das erste Sicherungselement 110a-b zur Bewegung aus dem Aufnahmeraum 106 heraus frei . Das bedeutet , dass sich das erste Sicherungselement 110a-b in einen durch das zweite Sicherungselement 112 freigegebenen Raum hineinbewegen kann .

Ein als Druckfeder ausgebildetes Federelement 114 stützt sich an der Aufnahme 102a-b ab und drückt das zweite Sicherungselement 112 in Richtung der ersten Stellung S#l . In der ersten Stellung S#1 liegt das zweite Sicherungselement 112 an der Aufnahme 102a-b an .

Ein Membranventil 300 umfasst einen Antrieb 302 und eine mit dem Antrieb 302 verbundene Antriebsstange 304 , welche die Verbindungsvorrichtung 100 umfasst . Die Verbindungsvorrichtung 100 ist am distalen Ende der Antriebsstange 304 angeordnet . Vorliegend ist die Verbindungsvorrichtung 100 mit einer zweiteiligen Aufnahme 102a und 102b ausgeführt . Selbstverständlich kann die Aufnahme auch anders ausgeführt sein .

In dem gezeigten Beispiel ist die Aufnahme 102b als von der Antriebsstange 304 separates Teil ausgeführt . In einem nicht gezeigten Beispiel ist die die Aufnahme 102b Teil der Antriebsstange 304 .

Das Membranventil zeigt aus Übersichtlichkeitsgründen in Figur 2 nur linkerhand eingezeichnet : Einen zum Antrieb 302 feststehend angeordneten antriebsseitigen Körper 308 , beispielsweise ein Antriebsgehäuse und einen Ventilkörper 306 . Der Ventilkörper 306 umfasst einen Fluidkanal 350 , der durch Aufdrücken der Membran 200 auf einen Ventilsitz 352 verschließbar ist . Ein lateraler Abschnitt 207 der Membran 200 ist zwischen dem Ventilkörper 306 und dem antriebsseitigen Körper 308 verspannt . Das zweite Sicherungselement 112 drückt in seiner ersten Stellung S#1 relativ zur Aufnahme 102a-b das erste Sicherungselement l l Oa-b durch die innere Öf fnung des mindestens einen Durchgangs 108a-b abschnittsweise in eine Verj üngung 206 des Membransti fts 202 , die beispielsweise als äußere Umfangsnut ausgebildet ist . Der Membransti ft 202 befindet sich hierbei zumindest abschnittsweise in dem Aufnahmeraum 106 . Die ersten Sicherungselemente 110a-b dringen also in die Verj üngung 206 ein, welche sich proximal an den Kopf 204 des von der Membran 200 abragenden Membransti fts 202 anschließt .

Ein Kompressor 310 bzw . ein Druckstück ist zwischen dem distalen Ende 124 der Aufnahme 102a-b und der Membran 200 angeordnet .

Das zweite Sicherungselement 112 ist als Überwurfhülse ausgebildet . Das zweite Sicherungselement 112 umfasst antriebsseitig einen Aufnahmeraum für das Federelement 114 . Das zweite Sicherungselement 112 umfasst membranseitig einen Begrenzungsraum, welcher in einem ersten von der Membran 200 wegweisend angeordneten Abschnitt 216 einen ersten Durchmesser D_216 aufweist , um in der ersten Stellung S#1 das erste Sicherungselement 110a-b durch die innere Öf fnung des wenigstens einen Durchgangs 108a-b abschnittsweise in den Aufnahmeraum 106 zu drücken . Ein zweiter in Richtung Membran 200 angeordneter Abschnitt 118 des Begrenzungsraums weist einen zweiten Durchmesser D_118 auf , welcher größer ist als der erste Durchmesser D_116 , um in der zweiten Stellung S#2 das erste Sicherungselement l l Oa-b zur Bewegung aus dem Aufnahmeraum 106 heraus frei zugeben .

Das zweite Sicherungselement 112 umfasst eine lateral angeordnete Haltegeometrie 130 zum Erreichen der in Figur 5 gezeigten zweiten Stellung S#2 . In dem Aufnahmeraum 106 ist wenigstens ein Schutz gegen ein Heraus fallen des Membransti fts 202 . Beispielsweise umfasst dieser Schutz gegen Heraus fallen eine in einer Lotebene der Stellachse S verlaufende Innennut 120 und einen darin angeordneten elastischen O-Ring 122 , der einen kleineren Durchmesser als ein Kopf 204 des Membransti fts 202 aufweist . Beim Eindrücken des Membransti fts 202 in den Aufnahmeraum 106 spürt der Monteur also zunächst einen mechanischen Widerstand, der von dem Auftref fen des Kopfes 204 auf den elastischen O-Ring 122 herrührt . Wird der Membransti ft 202 weiter in den Aufnahmeraum 106 eingedrückt , so verringert sich der mechanische Widerstand, sobald der O-Ring 122 in die Verj üngung 206 des Membransti fts 202 eingrei ft . Damit wird eine Verliersicherung realisiert .

Alternativ oder zusätzlich kann eine Verliersicherung auch anders realisiert werden . Beispielsweise ist ein Magnet an einem Boden 126 des Aufnahmeraums 106 angeordnet . Der Kopf 204 des Membransti fts 104 ist magnetisch ausgeführt und wird somit über die magnetische Haltkraft während der Montage verliersicher gehalten .

Ein freier Abstand A entlang oder parallel zur Stellachse S zwischen dem Kompressor 310 , der Membran 200 und dem distalen Ende 124 der Aufnahme 102a-b ist kleiner als ein Abstand B entlang oder parallel zur Stellachse S zwischen dem Boden 126 des Aufnahmeraums 106 und einem distalen Ende 226 des Membransti fts 202 . Der Membransti ft 202 ist innerhalb des Aufnahmeraums 106 beweglich entlang der Stellachse S gelagert . Der Kopf 204 und ein Schaft 210 des Membransti fts 202 sind durch die Verj üngung 206 voneinander getrennt , wobei ein zur Stellachse S lotrechter erster Durchmesser des Kopfes 204 des Membransti fts 202 und ein zur Stellachse S lotrechter Durchmesser des Schafts 210 derart auf den zugeordneten Innendurchmesser des Aufnahmeraums 106 abgestimmt sind, dass der Membransti ft 202 innerhalb des Aufnahmeraums 106 entlang der Stellachse S beweglich gelagert ist . Insbesondere folgt die innere Wandung des Aufnahmeraums 106 einer Zylindermantelinnenfläche und die äußeren Wandungen des Kopfs 204 und des Schafts 210 folgen einer Zylindermantelaußenfläche . Insbesondere sind der erste Durchmesser des Kopfes 204 und der zweite Durchmesser des Schaftes 210 gleich groß . In einem alternativen Beispiel ist der erste Durchmesser des Kopfes 204 kleiner als der zweite Durchmesser des Schaftes 210 . In einem alternativen Beispiel ist der erste Durchmesser des Kopfes 204 größer als der zweite Durchmesser des Schaftes 210 . Die Verj üngung 206 ist also Teil einer Umfangsnut des Membransti ftes 202 . Die Umfangsnut ist parallel zur Stellachse S größer als der freie Abstand A, insbesondere größer als der maximale Abstand B, wenn sich das zweite Sicherungselement 112 in der ersten Stellung S#1 befindet .

Die Verj üngung 206 ist parallel zur Stellachse S derart dimensioniert , dass sie ein axiales Spiel des Membransti ftes 202 erlaubt . Gleichzeitig erlaubt die Konstruktion ein rotatorisches Spiel . Figuren 3 und 4 zeigen in einem j eweiligen schematischen Schnitt verschiedene Betriebspositionen B#1 und B#2 der Antriebsstange . In Figur 3 wird die Membran 200 vom Ventilsitz 352 abgehoben, wobei ein Kraftfluss F#1 über die ersten Sicherungselemente 110a-b und den Membransti ft 202 führt . In Figur 4 hingegen sind die Sicherungselemente l l Oa-b zwar in der Verj üngung 206 angeordnet . Ein Kraftfluss F#2 beim Drücken der Membran 200 auf den Sitz findet j edoch nicht über die ersten Sicherungselemente l l Oa-b statt . Vielmehr drückt das distale Ende 124 der Aufnahme 102a auf den Kompressor 310 , der die eingeleitete Kraft an die Membran 200 weitergibt .

Figur 5 zeigt in einem schematischen Schnitt das Membranventil 300 ohne den Ventilkörper . Der Antrieb 302 bewegt die Antriebsstange 304 aus wenigstens einer der Betriebspositionen, in welcher ein Fluidkanal geöf fnet oder geschlossen ist , in eine Montageposition M, in welcher sich das zweite Sicherungselement 112 in der zweiten Stellung S#2 befindet . Die Haltegeometrie 130 des zweiten Sicherungselements 112 tri f ft beim Übergang der Antriebsstange 304 in die Montageposition M auf einen zur Antriebsstange 304 feststehenden Anschlag 330 , womit das zweite Sicherungselement 112 ab dem Auftref fen auf den Anschlag 330 zum Antrieb feststeht . In der gezeigten Montageposition M der Antriebsstange ist das Federelement 114 zusammengedrückt und erlaubt den ersten Sicherungselementen l l Oa-b sich aus der Verj üngung 206 heraus in einen äußeren Raum einzutreten . Damit kann der Membranstift 202 aus dem Aufnahmeraum 106 entfernt werden bzw. ein anderer Membranstift einer anderen Membran in den Aufnahmeraum 106 eingeführt werden.