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Gebiet der Erfindung
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Diese
Erfindung betrifft eine Fluidsteuerung, und ihre Aufgabe besteht
darin, eine Fluidsteuervorrichtung zu schaffen, die problemlos herstellbar
ist, deren Installation in einem Abzweigrohr problemlos möglich ist
und die keinen Fluidstau hervorruft, wenn die Fluidsteuervorrichtung
in geneigtem Zustand installiert ist.
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Stand der Technik
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Die
DE 41 30 594 A1 zeigt
beispielsweise eine Fluidsteuervorrichtung in Form eines Membran-Durchgangsventils,
bei dem die Dichtfläche
des Ventilunterteils ein kreisrunder Dichtungsbogen ist, der die
in die Ebene des Kreisbogens projizierten Durchflussquerschnitte
der Rohranschlussstutzen untergreift und in seinem tiefsten Scheitelpunkt
die projizierten Durchflussquerschnitte berührt. Auf diese Weise wird ohne
besondere Maßnahme
eine 100%-ige Leerlaufsicherheit erreicht. Zusätzlich weist das Durchgangsventil
den strömungstechnischen
Vorteil auf, dass in ihm auftretende Druckverluste um ein Mehrfaches
gegenüber
anderen Membranventilen geringer sind und dass seine Durchsatzleistung
dem von Rohranschlussstutzen entspricht, die an dem Ventil vorgesehen
sind.
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Weiterhin
beschreibt die
DE 87
06 584 U1 ein Membranventil mit einem Gehäuseunterteil,
in dem eine Schließkammer
ausgebildet ist und das eine Einlassbohrung und eine koaxiale, mit
der Einlassbohrung fluchtende Auslassbohrung aufweist, die beide
in der Schließkammer
münden.
Ebenso sind eine Membran und ein in einem Gehäuseoberteil geführtes Druckstück zur Beaufschlagung
der Membran vorgesehen, wobei die Membran in der Schließstellung
an einer in der Schließkammer
ausgebildeten Schließfläche angelegt
ist. Dabei ist vorgesehen, dass die Schließfläche wenigstens einen Punkt
aufweist, der in der Schließkammer
in Schließrichtung der
Membran um ein wenigstens dem Radius der Einlass- beziehungsweise
Auslassbohrung entsprechendes Maß unter der Bohrungsachse der
Einlass- beziehungsweise Auslassbohrung angeordnet ist. Ein solches
Ventil kann auch in Rohrleitungen verwendet werden, die leerlaufen
können
sollen.
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In 23 ist
beispielhaft ein Aufbau einer üblicherweise
verwendeten Fluidsteuervorrichtung gezeigt.
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Die
Fluidsteuervorrichtung 23 umfasst einen Ventilkörper C mit
einem Einlassströmungspfad
A und einem Auslassströmungspfad
B, einer Membran D, einem Flansch beziehungsweise einer Flanschhaube
E, die an einem Randteil der Membran festhält, und einen Betätigungsmechanismus
G, der die Membran in vertikaler Richtung bewegt, wobei die Membran
D in Kontakt mit einer Ventilbasis F steht und von dieser durch
den Betätigungsmechanismus G
derart getrennt ist, dass der Einlassströmungspfad A und der Auslassströmungspfad
B voneinander getrennt oder miteinander verbunden sind.
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In
der in 23 gezeigten herkömmlichen Fluidsteuervorrichtung
muss jedoch die Zentrierung eines Hohlraums, d. h. des Einlassströmungspfads A,
des Auslassströmungspfads
B und des Ventilkörpers
C beim Ausbilden der Fluidpfade exakt vorgenommen werden, was jedoch
nur unzureichend möglich
ist, weil die Ventilbasis F als Vorsprung zwischen dem Einlassströmungspfad
A und dem Auslassströmungspfad
B gekrümmt
verlaufend und in die Oberfläche
des Ventilkörpers
C mündend
vorgesehen ist.
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Außerdem besteht
das Problem, dass in dem Rohr ein Fluidstau beziehungsweise eine
Strömungsbehinderung
auftritt, weil die Strömungspfade am
Abschnitt der Ventilbasis F gekrümmt
verlaufen.
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Im
Fall der Verwendung dieser Abzweigungsfluidsteuervorrichtung mit
einer Ventilbasis F in einer Armaturinstallation, treten Probleme
auf, demnach der Platzbedarf der gesamten Rohrstrecke groß ist, weil
zur Verhinderung von Fluidstau ein Körper schräg angeordnet werden muss, wobei
ferner die Betätigbarkeit
und Wartbarkeit unzureichend sind, weil der Betätigungsmechanismus schräg verlaufend vorgesehen
ist. Als eine neue Technik zum Verhindern von Fluidstau in einer
Rohrstrecke wird beispielsweise auf die Offenbarung der japanischen
Patentanmeldung
JP
1-320378 A verwiesen.
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Die
Erfindung gemäß der japanischen
Patentanmeldung
JP
1-320378 A offenbart einen Einlassströmungspfad und einen Auslassströmungspfad,
die auf einer identischen Achsenlinie angeordnet sind, wobei dieser
Einlassströmungspfad
und dieser Auslassströmungspfad
mit einem Verbindungspfad verbunden sind, der keinen Vorsprung aufweist,
und wobei eine Membran in Kontakt mit der Innenseite unter dem Verbindungspfad
und getrennt von diesem vorgesehen ist.
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Da
der Einlassströmungspfad
und der Auslassströmungspfad,
die auf einer identischen Achse angeordnet sind, mit dem Verbindungspfad
verbunden sind, der keinen Vorsprung aufweist, ist diese offenbarte
Erfindung der Ausbildung des Strömungspfads
gemäß einer
herkömmlichen
Fluidsteuervorrichtung überlegen,
wobei außerdem
Fluidstau in der Rohrstrecke kaum auftritt, weil die Strömungspfade nicht
gekrümmt
verlaufen. Wenn jedoch das Zentrum der Membran mit der Breitenmitte
des Verbindungsströmungspfads
nicht exakt ausgerichtet ist, wird der Strömungspfad mit Sicherheit unterbrochen,
so dass eine exakte Justage erforderlich ist.
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Andererseits
wird bei der Armatureninstallation, wie etwa bei der Installation
eines Rohrleitungssystems, häufig
eine in Draufsicht T-förmige
Flu idsteuervorrichtung zum Messen von Fluid bei der Installation der
Armatur verwendet, wobei diese Steuervorrichtung einen Hauptpfad
und einen Zweigpfad rechtwinklig zum Hauptpfad aufweist.
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In
der Fluidsteuervorrichtung mit einem herkömmlichen Zweigpfad tritt jedoch
dann, wenn der Zweigpfad im Wesentlichen horizontal verläuft, während der
Hauptpfad abwärts
verläuft,
am Stoß beziehungsweise
an der Verbindungsstelle beziehungsweise an seinem Vorsprung ein
Strömungsstau
auf, der Ursache ist für
die Ausbreitung verschiedener Keime, weil auf der Verbindungsoberfläche vom Zweigpfad
zur Dichtungsbasis ein Stoß beziehungsweise
ein Vorsprung oder eine Wölbung
vorliegt, weshalb diese Vorrichtung nicht bevorzugt ist.
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Zum
Stand der Technik, der darauf abzielt, dieses Problem zu überwinden,
gehört
die im japanischen Patent
JP
2591876 A (
WO
92/00476 A1 ) offenbarte Erfindung.
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Die
in dem japanischen Patent
JP
2591876 A (
WO
92/00476 A1 beziehungsweise
PCT/GB91/01025 )
offenbarte Erfindung umfasst eine T-förmige Fluidsteuervorrichtung
(mit einem Hauptpfad und einem Zweigpfad, rechtwinklig zum Hauptpfad)
in Draufsicht, wobei die Verbindungsoberfläche vom Zweigpfad zur Dichtungsbasis
horizontal oder geneigt gegenüber
dem Hauptpfad verläuft,
wenn der Zweigpfad im Wesentlichen horizontal verläuft, während der
Hauptpfad abwärts
verläuft.
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Bei
der vorstehend genannten Erfindung wird das Auftreten von Fluidstau
durch den Vorsprung verhindert, weil kein Vorsprung vorliegt, der bislang üblich war;
die Herstellbarkeit ist jedoch sehr schlecht, und tatsächlich ist
es schwierig, den Vorsprung vollständig zu vermeiden.
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In
der
WO 2000/022326
A1 (
PCT/JP99/04544 ),
entsprechend der
DE
199 83 651 T1 , hat die Anmelderin deshalb bereits eine
Fluidsteuervorrichtung vorgeschlagen, in der Fluidstau in dem Strömungspfad
nicht beziehungsweise kaum auftritt, und die problemlos herstellbar
ist.
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24 zeigt
eine Schnittansicht dieser von der Anmelderin vorgeschlagenen Fluidsteuervorrichtung. 25 zeigt
eine Draufsicht eines Ventilkörpers
der Fluidsteuervorrichtung und 26 zeigt eine
Schnittansicht entlang der Linie A-A in 25.
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In
der Fluidsteuervorrichtung sind der Einlassströmungspfad und der Auslassströmungspfad mit
dem Verbindungspfad dort verbunden, wo kein Vorsprung vorliegt,
so dass im Strömungspfad
kaum beziehungsweise kein Fluidstau auftritt, und wobei der Auslassströmungspfad
und die Zentrierung des Ventilkörpers
unabhängig
durchgeführt
werden können,
so dass die Fluidsteuervorrichtung problemlos herstellbar ist.
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Die
Fluidsteuervorrichtung besitzt außerdem das Merkmal, dass, weil
die äußere Oberseite
der Membran (seitlich) vorsteht, dieses Teil mit der gekrümmten Oberfläche zusammenpasst,
die an der inneren Unterseite eines Membranhalteteils der Flanschhaltehaube
gebildet ist, so dass dann, wenn die Membran angehoben oder hochgeschoben
wird, es möglich
ist, den Ventilkörper
und den Flansch bei der Herstellung in kurzer Zeit auszurichten,
wobei außerdem
bei der Montage kein beziehungsweise kaum ein Spalt auftritt beziehungsweise
verbleibt.
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In
der durch die Anmelderin vorgeschlagenen Fluidsteuervorrichtung
besteht jedoch das Problem, dass in einem Strömungspfad ein Fluidstau T auftritt,
wenn sie gekippt bzw. schräg
installiert wird, wie in 27 gezeigt.
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Die
Erfindung dient dazu, dieses Problem zu überwinden und eine Fluidsteuervorrichtung
zu schaffen, die einen Fluidstau weitestgehend verhindert, wenn
sie bei der Installation schräg
bzw. geneigt erfolgt, und die problemlos herstellbar ist.
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Offenbarung der Erfindung
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In Übereinstimmung
mit dem Anspruch 1 schafft die Erfindung eine Fluidsteuervorrichtung, aufweisend:
Einen Ventilkörper
mit Strömungspfaden,
die als Einlass und Auslass für
Fluid verwendet werden; eine Membran, die zwischen dem Ventilkörper und
einem Flansch festgehalten ist; und einen Betätigungsmechanismus zum Bewegen
der Membran in vertikaler Richtung, wobei die Strömungspfade des
Ventilkörpers
miteinander durch einen vorsprungsfreien Verbindungspfad in Verbindung
stehen, wobei die Membran sich eng an den Verbindungspfad anschließt, wenn
sie abgesenkt ist, um den Strömungspfad
zu verschließen,
wobei dann, wenn sie angehoben ist, der zentrale Teil der Membran
eingetieft ist und ihr Teil in der Nähe des Außenrandteils vorspringt, wobei
eine gekrümmte
Oberfläche,
an welche sich die äußere Oberseite
des vorspringenden Teils eng anschmiegt, an dem Flansch auf der
inneren Unterseite eines Membranhalteteils gebildet ist, wobei im
Ventilkörper
ausgehend von einer Oberseite ein Loch auf bzw. im Einlassströmungspfad
in Richtung auf einen Einlassströmungspfad
gebohrt ist, und ein Loch auf bzw. im Auslassströmungspfad in Richtung auf den
Auslassströmungspfad
gebohrt ist, und wobei eine Unterseite senkrecht zur Zuströmungsachse
des Lochs auf bzw. im Einlassströmungspfad und/oder
eine Bodenfläche senkrecht
zur Zuströmungsachse
eines Lochs auf bzw. in dem Auslassströmungspfad abwärts geneigt zu
einer Bodenfläche
bzw. Unterseite des Einlassströmungspfads
und/oder eine Bodenfläche
bzw. Unterseite des Auslassströmungspfads
verlaufen.
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In Übereinstimmung
mit dem Anspruch 2 betrifft die Erfindung die Fluidsteuervorrichtung
nach Anspruch 1, wobei die Strömungspfade,
die auf dem Ventilkörper
vorgesehen sind, den Einlassströmungspfad
und den Auslassströmungspfad
umfassen, die auf derselben Achse zu liegen kommen.
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In Übereinstimmung
mit dem Anspruch 3 betrifft die Erfindung die Fluidsteuervorrichtung
nach Anspruch 1, wobei der auf dem Ventilkörper vorgesehene Strömungspfad
ein T-förmiger
Strömungspfad ist,
der einen Durchdringungsströmungspfad
umfasst, der den Ventilkörper
durchdringt, und einen Abzweig- bzw. Zweigströmungspfad, der von dem Durchdringungsströmungspfad
abgezweigt ist, wobei eine Bodenfläche bzw. Unterseite des Durchdringungsströmungspfad
auf demselben Niveau zu liegen kommt wie die Bodenfläche bzw.
Unterseite des Verbindungspfads.
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In Übereinstimmung
mit dem Anspruch 4 betrifft die Erfindung die Fluidsteuervorrichtung
nach Anspruch 1, wobei der Einlassströmungspfad und der Auslassströmungspfad
einen T-förmigen
Strömungspfad
bilden, der einen Durchdringungsströmungspfad aufweist, der den
Ventilkörper
durchdringt, und einen Abzweig- bzw.
Zweigströmungspfad,
der von dem Durchdringungsströmungspfad abgezweigt
ist, wobei der Durchdringungsströmungspfad
mit seiner Mittenachse unter einem Boden bzw. der Unterseite des
Verbindungspfad zu liegen kommt, und wobei eine Verbindungsoberfläche (14)
des Durchdringungsströmungspfads
zum Verbindungspfad horizontal oder abwärts geneigt gebildet ist, wenn der
Durchdringungsströmungspfad
horizontal zu liegen kommt, während
der Zweigströmungspfad
abwärts
verläuft.
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In Übereinstimmung
mit dem Anspruch 5 betrifft die Erfindung die Fluidsteuervorrichtung
nach Anspruch 4, wobei der Durchmesser des Durchdringungsströmungspfads
größer als
der Durchmesser des Zweigströmungspfads
ist.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 zeigt
eine Schnittansicht der ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Fluidsteuervorrichtung;
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2 zeigt
eine Seitenansicht der Fluidsteuervorrichtung gemäß der ersten
Ausführungsform;
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3 zeigt
eine Draufsicht der ersten Implementationsform des Ventilkörpers der
Fluidsteuervorrichtung gemäß der ersten
Ausführungsform;
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4 zeigt
eine Schnittansicht entlang der Linie A-A in 3;
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5 zeigt
eine Schnittansicht entlang der Linie B-B in 3;
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6 zeigt
eine Schnittansicht entlang der Linie C-C in 3;
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7 zeigt
eine Schnittansicht entlang einer Linie D-D in
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3;
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8 zeigt
eine Ansicht unter Darstellung des Falls, demnach die erfindungsgemäße Fluidsteuervorrichtung
als Abzweig- bzw. Zweigventil verwendet ist;
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9 zeigt
eine Schnittansicht der zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Fluidsteuervorrichtung;
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10 zeigt
eine Draufsicht des Ventilkörpers
der Fluidsteuervorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform;
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11 zeigt
eine Schnittansicht entlang der Linie A-A in 10;
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12 zeigt
eine Schnittansicht entlang der Linie B-B in 10;
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13 zeigt
eine Schnittansicht der dritten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Fluidsteuervorrichtung;
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14 zeigt
eine Draufsicht des Ventilkörpers
der Fluidsteuervorrichtung gemäß der dritten Ausführungsform;
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15 zeigt
eine Schnittansicht entlang der Linie A-A in 14;
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16 zeigt
eine Schnittansicht entlang der vierten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Fluidsteuervorrichtung;
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17 zeigt
eine Draufsicht des Ventilkörpers
der Fluidsteuervorrichtung gemäß der vierten Ausführungsform;
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18 zeigt
eine Schnittansicht entlang der Linie A-A in 17;
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19 zeigt
eine Draufsicht auf den unteren Teil der Membran in der erfindungsgemäßen Fluidsteuervorrichtung
von unten;
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20 zeigt
eine Schnittansicht des unteren Teils der Membran;
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21 zeigt
eine Schnittansicht der Bedingung, demnach die Membran in der Fluidsteuervorrichtung
gemäß der ersten
Ausführungsform
angehoben ist;
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22 zeigt
eine Schnittansicht mit einer weiteren Implementationsform der erfindungsgemäßen Fluidsteuervorrichtung;
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23 zeigt
eine Schnittansicht eines Beispiels der herkömmlichen Fluidsteuervorrichtung;
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24 zeigt
eine Schnittansicht der Fluidsteuervorrichtung, die durch die Anmelderin
bereits neu geschaffen worden ist;
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25 zeigt
eine Draufsicht des Ventilkörpers
der Fluidsteuervorrichtung von 24;
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26 zeigt
eine Schnittansicht entlang der Linie A-A in 25;
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27 zeigt
eine Ansicht zur Erläuterung des
Problems der Fluidsteuervorrichtung, die durch die Anmelderin bereits
neu geschaffen worden ist.
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Beste Ausführungsform der Erfindung
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Bevorzugte
Ausführungsformen
der erfindungsgemäßen Fluidsteuervorrichtung
werden nunmehr unter Bezug auf die Zeichnungen erläutert.
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1 zeigt
eine Schnittansicht der ersten Ausführungsform der ersten erfindungsgemäßen Fluidsteuervorrichtung
und 2 zeigt ihre Seitenansicht.
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Die
Fluidsteuervorrichtung 1 gemäß der ersten Ausführungsform
umfasst: Einen Ventilkörper 4 mit
einem Einlassströmungspfad 2 und
einem Auslassströmungspfad 3,
eine Membran 6, die zwischen der Oberseite des Ventilkörpers 4 und
der Unterseite eines Flansches 5 festgehalten ist, und
einen Betätigungsmechanismus 7 zum
Bewegen der Membran 6 in vertikaler Richtung.
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Der
Einlassströmungspfad 2 und
der Auslassströmungspfad 3 sind
auf derselben Achsen angeordnet, wie in den Figuren gezeigt, und
der Einlassströmungspfad 2 und
der Auslassströmungspfad 3 stehen
miteinander über
einen vorsprungsfreien Verbindungspfad 8 in Verbindung.
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Da
in der Fluidsteuervorrichtung 1 gemäß der ersten Ausführungsform
der Einlassströmungspfad 2 und
der Auslassströmungspfad 3 miteinander über den
vorsprungsfreien Verbindungspfad 8 in Verbindung stehen,
wie vorstehend angesprochen, tritt in den Strömungspfaden niemals Fluidstau
auf.
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3 zeigt
eine Draufsicht des Ventilkörpers 4 der
Fluidsteuervorrichtung 1 gemäß der ersten Ausführungsform; 4 zeigt
eine Schnittansicht entlang der Linie A-A in 3; 5 zeigt
eine Schnittansicht entlang der Linie B-B in 3; und 6 zeigt
eine Schnittansicht entlang der Linie C-C in 3; und 7 zeigt
eine Schnittansicht entlang der Linie D-D in 3.
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Der
Ventilkörper 4 ist
auf derselben Achsen angeordnet wie der Einlassströmungspfad 2 und
der Auslassströmungspfad 3 und
der Einlassströmungspfad 2 und
der Auslassströmungspfad 3 stehen
miteinander in Verbindung über
einen vorsprungsfreien Verbindungspfad 8.
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Ein
Loch bzw. Durchbruch auf der Einlassströmungspfadseite 91 ist
ausgehend von der Oberseite des Körpers in Richtung des Einlassströmungspfads 2 gebohrt
und ein Loch bzw. Durchbruch auf der Auslassströmungspfadseite 92 ist
ebenfalls ausgehend von der Oberseite des Körpers in Richtung des Auslassströmungspfads 3 gebohrt.
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Dieser
Ventilkörper 4 zeichnet
sich durch eine sehr einfache Herstellbarkeit aus und er ist problemlos
installierbar, weil die Ausbildung eines Hohlraums, d. h., des Einlassströmungspfads 2 und
des Auslassströmungspfads 3 und
des Ventilkörpers 4 unabhängig bewerkstelligt
werden können.
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Das
wesentliche Merkmal der erfindungsgemäßen Fluidsteuervorrichtung
ist in 6 und 7 gezeigt, und es besteht darin,
dass die Bodenfläche 91a,
die senkrecht zur Strömungspfadachse
(Mittenachse des Einlassströmungspfads 2)
eines Loches auf bzw. in einem Einlassströmungspfad 91 verläuft, schräg abwärts in Richtung
zur Bodenfläche 2a eines Einlassströmungspfads 2 verläuft, und
dass eine Bodenfläche 2a senkrecht
zum Strömungspfad
(Mittenachse des Auslassströmungspfads 3)
eines Lochs auf bzw. im Auslassströmungspfad 92, schräg abwärts in Richtung
auf die Bodenfläche 3a eines
Auslassströmungspfads 3 verläuft.
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Diese
Bodenflächen 91a und 92a eines Lochs
auf bzw. im Strömungspfad 91 und
eines Lochs auf bzw. im Auslassströmungspfad 92 verlaufen
kolinear und eine Seitenfläche
der Bodenfläche 91a und 92a des
Lochs auf bzw. im Einlassströmungspfad 91 und
des Lochs auf bzw. im Auslassströmungspfad 92 verlaufen
nahezu senkrecht zu einer Bodenfläche 2a und 3a des
Einlassströmungspfads 2 und
des Auslassströmungspfads 3.
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Durch
diesen Aufbau der erfindungsgemäßen Fluidsteuervorrichtung
kann eine Flüssigkeit
auf einem Strömungspfad
zum Einlassströmungspfad 2 oder
Auslassströmungspfad 3 entlang
der geneigten Bodenfläche 91a oder
der Bodenfläche 92a selbst dann
strömen,
wenn die Fluidsteuervorrichtung geringfügig geneigt bzw. gekippt installiert
wird, so dass die erfindungsgemäße Fluidsteuervorrichtung
im zuströmenden
Pfad einen Fluidstau vermeidet.
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Erfindungsgemäß ist der
Gradientenwinkel (Gradientenwinkel auf die horizontale Oberfläche, wenn
die Oberseite des Ventilkörpers
horizontal zu liegen kommt) der Bodenfläche 91a und 92a nicht speziell
beschränkt;
bevorzugt liegt er im Bereich von 20 bis 50°. Dies ist deshalb der Fall,
weil, wenn der Gradientenwinkel zu klein ist und die Neigung bzw. Schrägstellung
der Fluidsteuervorrichtung geringfügig zu groß wird, im Strömungspfad
ein Fluidstau auftritt und den erfindungsgemäßen Effekt beeinträchtigt,
was nicht erwünscht
ist. Der Wert dieses bevorzugten Gradientenwinkels betrifft auch
die Bodenfläche 93a und 94a in
den nachfolgend erläuterten
Ausführungsformen.
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8 zeigt
eine Ansicht unter Darstellung des Falls, wenn die erfindungsgemäße Fluidsteuervorrichtung
als Abzweig- bzw. Zweigventil verwendet wird. In der Figur ist ausschließlich der
Ventilkörper 4 gezeigt.
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Da
in der erfindungsgemäßen Fluidsteuervorrichtung 1 der
Einlassströmungspfad 2 und
der Auslassströmungspfad 3 auf
derselben Achsenlinie angeordnet sind, und der Einlassströmungspfad 2 und
der Auslassströmungspfad 3 miteinander über einen
vorsprungsfreien Verbindungspfad 8 in Verbindung stehen,
ist eine senkrechte Installation möglich, ohne dass ein bzw. der
Körper
geneigt werden muss, indem die Einlassströmungspfadseite 91 bzw.
das Loch auf der Auslassströmungspfadseite 92 nach
unten weist, wie dies ursprünglich
der Fall ist, und eine horizontale Installation ist möglich, ohne
einen Körper
bzw. den Körper
zu neigen, indem die Einlassströmungspfadseite 91 bzw.
das Loch auf der Auslassströmungspfadseite 92 horizontal
verlaufen, wie dies ursprünglich
der Fall ist, wie in der Figur gezeigt, so dass bei der Verzweigungsinstallation
Schweißarbeiten
problemlos möglich
sind, wobei die Betätigbarkeit
des Stellglieds und die Wartbarkeit des gewährleistet sind.
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Da
die Bodenfläche 91a des
Lochs auf bzw. in der Einlassströmungspfadseite 91 und
die Bodenfläche 92a des
Lochs auf bzw. in der Auslassströmungspfadseite 92 in
Richtung der Bodenfläche 2a und 3a des
Einlassströmungspfads 2 und
des Auslassströmungspfads 3 abwärts geneigt
verlaufen, kann sowohl bei der horizontalen wie senkrechten Verzweigungsinstallation
Fluidstau im Strömungspfad
verhindert bzw. minimiert werden, und zwar selbst dann, wenn der
Ventilkörper
nicht (exakt) horizontal ausgerichtet ist, sondern geringfügig geneigt.
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9 zeigt
eine Schnittansicht der zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Fluidsteuervorrichtung; 10 zeigt
eine Draufsicht des Ventilkörpers
der Fluidsteuervorrichtung gemäß der zweiten
Ausführungsform; 11 zeigt
eine Schnittansicht entlang einer Linie A-A in 10 und 12 zeigt
eine Schnittansicht entlang einer Linie B-B in 10.
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Die
Fluidsteuervorrichtung 1 gemäß der zweiten Ausführungsform
umfasst: Einen Ventilkörper 4 mit
Strömungspfaden,
die als Einlass und Auslass für
Fluid verwendet werden; eine Membran 6, die zwischen der
Oberseite des Ventilkörpers 4 und
der Unterseite eines Flansches 5 fest gehalten ist; und
einen Betätigungsmechanismus 7 zum
Bewegen der Membran 6 in vertikaler Richtung.
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Die
Fluidsteuervorrichtung 1 gemäß der zweiten Ausführungsform
unterscheidet sich von derjenigen gemäß der ersten Ausführungsform
dadurch, dass der Einlassströmungspfad
und der Auslassströmungspfad,
in denen ein Ventilkörper 4 vorgesehen ist,
einen T-förmigen
Strömungspfad
bilden, der einen Durchdringungsströmungspfad 12 umfasst,
der den Ventilkörper 4 durchdringt,
und einen Abzweigungs- bzw. Zweigströmungspfad 13, der
von dem Durchdringungsströmungspfad 12 abgezweigt
ist.
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Der
Durchdringungsströmungspfad 12 und der
Zweigströmungspfad 13 stehen
außerdem
miteinander in Verbindung über
den vorsprungsfreien Verbindungspfad 8 und das Auftreten
von Fluidstau in den Strömungspfaden
ist verhindert.
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Der
Innendurchmesser des Durchdringungsströmungspfad 12 und derjenige
des Zweigströmungspfads 13 stimmen
miteinander überein
und die Bodenfläche
des Durchdringungsströmungspfads 12 liegt
auf demselben Niveau wie die Bodenfläche des Verbindungspfads 8,
wie in 9 gezeigt. Der Durchdringungsströmungspfad 12 ist
außerdem
derart vorgesehen, dass seine Innenfläche bzw. Innenseite auf einer
Seite des Zweigströmungspfads 13 in einer
Position zu liegen kommt, die geringfügig in die entgegengesetzte
Richtung des Zweigströmungspfads 13 ausgehend
vom Zentrum des Ventilkörpers 4 gekippt
bzw. geneigt ist.
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Mit
der Bezugsziffer 93 wird ein Loch bezeichnet (als Loch
auf bzw. im Auslassströmungspfad
bezeichnet), ausgehend von der Oberseite bzw. oberen Oberfläche des
Ventilkörpers 4 zu
dem Durchdringungsströmungspfad 12 und
die Bezugsziffer 94 bezeich net ein Loch (als Loch auf bzw.
im Einlassströmungspfad
bezeichnet) von der Oberfläche
bzw. oberen Oberseite des Ventilkörpers 4 zum Zweigströmungspfad 13.
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Die
Fluidsteuervorrichtung 1 gemäß der zweiten Ausführungsform
ist ebenfalls problemlos herstellbar, da die Ausbildung des Durchdringungsströmungspfads 12 und
des Zweigströmungspfads 13 sowie
die Zentrierung des Ventilkörpers 4 unabhängig bewerkstelligt
werden können.
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In
der Fluidsteuervorrichtung gemäß der zweiten
Ausführungsform
und wie in 12 gezeigt, verläuft eine
Bodenfläche 94a,
die senkrecht zur Strömungspfadachse
(Mittenachse des Einlassströmungspfads 13)
eines Lochs auf bzw. in dem Einlassströmungspfad 94 verläuft, abwärts geneigt
bzw. schräg
in Richtung einer Bodenfläche 13a der
Mittenachse des Einlassströmungspfads 13.
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Diese
Bodenfläche 94a des
Lochs auf bzw. im Einlassströmungspfad 94 verläuft kolinear
zu einer Bodenfläche 94a der
Mittenachse des Einlassströmungspfads 94 und
einer an die Bodenfläche 94a des
Lochs des Einlassströmungspfads 94 sich
anschließende
Fläche
verläuft
nahezu senkrecht zu der Bodenfläche 13.
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Die
Flüssigkeit
im Strömungspfad
strömt
dadurch entlang der Mittenachse des Einlassströmungspfads 13 und
entlang der geneigten bzw. schräg
verlaufenden Bodenfläche 94a selbst
dann, wenn die Fluidsteuervorrichtung bei der Installation geringfügig geneigt
angeordnet wird, so dass in dem zuströmenden Pfad kein bzw. so gut
wie kein Fluidstau auftritt.
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13 zeigt
eine Schnittansicht der dritten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Fluidsteuervorrichtung; 14 zeigt
eine Draufsicht des Ventilkörpers
der Fluidsteuervorrichtung ge mäß der dritten
Ausführungsform
und 15 zeigt eine Schnittansicht entlang einer Linie
A-A in 14.
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Die
Fluidsteuervorrichtung 1 gemäß der dritten Ausführungsform
umfasst: Einen Ventilkörper 4 mit
Strömungspfaden,
die als Einlass und Auslass für Fluid
verwendet werden; eine Membran 6, die zwischen der Oberseite
des Ventilkörpers 4 und
der Unterseite eines Flansches 5 festgehalten ist, und
einen Betätigungsmechanismus 7 zum
Bewegen der Membran 6 in vertikaler Richtung.
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Die
Fluidsteuervorrichtung 1 gemäß der dritten Ausführungsform
entspricht derjenigen gemäß der zweiten
Ausführungsform,
wobei der Strömungspfad,
der auf dem Ventilkörper
vorgesehen ist, ein T-förmiger
Strömungspfad
ist, der einen Durchdringungsströmungspfad 12 umfasst,
der den Ventilkörper
durchdringt, und einen Zweig- bzw. Abzweigströmungspfad 13, der
von dem Durchdringungspfad 12 abgezweigt ist, und wobei
der Zweigströmungspfad 13 mit
dem Strömungspfad 12 durch
einen vorsprungsfreien Verbindungspfad 8 in Verbindung steht.
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Der
Durchdringungsströmungspfad 12 ist derart
vorgesehen, dass seine Innenseite auf einer Seite des Zweigströmungspfads 13 in
einer Position zu liegen kommt, die entgegen dem Zweigströmungspfad 13 ausgehend
vom Zentrum des Ventilkörpers 4 geringfügig gekippt
bzw. geneigt ist.
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Die
Fluidsteuervorrichtung 1 gemäß der dritten Ausführungsform
unterscheidet sich von derjenigen gemäß der zweiten Ausführungsform
dadurch, dass der Durchmesser des Durchdringungsströmungspfads 12 etwa
doppelt so groß ist
wie die große
Abmessung des Durchmessers des Zweigströmungspfads 13, und
dass der Durchdringungsströmungspfad 12 so
angeordnet ist, dass seine Mittenachse unter den Boden bzw. der
Unterseite des Verbindungspfads 8 zu liegen kommt.
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Eine
Verbindungsoberfläche 14 von
dem Durchdringungsströmungspfad 12 zum
Verbindungspfad 8 ist horizontal oder abwärts geneigt
gebildet, wenn der Durchdringungsströmungspfad 12 horizontal
zu liegen kommt und der Zweigströmungspfad 13 abwärts verläuft.
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Durch
den Aufbau, demnach der Durchdringungsströmungspfad 12 und der
Zweigströmungspfad 13 miteinander
durch den vorsprungsfreien Verbindungspfad 8 in Verbindung
stehen, wird deshalb das Auftreten eines Fluidstaus in den Strömungspfaden
vollständig
verhindert, wenn der Durchdringungsströmungspfad 12 horizontal
angeordnet ist, und der Zweigströmungspfad 13 abwärts verläuft.
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Die
Bezugsziffer 93 in der Figur bezeichnet ein Loch (als Loch
auf bzw. im Auslassströmungspfad
bezeichnet) von der Oberseite des Ventilkörpers 4 zum Durchdringungsströmungspfad 12 und
die Bezugsziffer 94 bezeichnet ein Loch (als Loch auf bzw. in
einem Einlassströmungspfad
bezeichnet) von der Oberseite des Ventilkörpers 4 zum Zweigströmungspfad 13.
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Die
Fluidsteuervorrichtung 1 gemäß der dritten Ausführungsform
ist ebenfalls problemlos herstellbar, da die Herstellung bzw. Ausbildung
des Durchdringungsströmungspfads 12 und
des Zweigströmungspfads 13 sowie
die Zentrierung des Ventilkörpers 4 unabhängig voneinander
bewerkstelligt werden können.
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In
der Fluidsteuervorrichtung gemäß der dritten
Ausführungsform
und wie in 15 gezeigt, verläuft die
Bodenfläche 94a,
die senkrecht zum Strömungspfad
(einer Mittenachse des Zweigströmungspfads 13)
eines Lochs auf bzw. in einem Einlassströmungs pfad 94 verläuft, schräg abwärts in Richtung der
Bodenfläche 13a der
Mittenachse des Zweigströmungspfads 13.
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Diese
Bodenfläche 94a des
Lochs des Einlassströmungspfads 94 verläuft kolinear
und eine Seitenfläche
auf die Bodenfläche 94a des
Lochs auf bzw. in einem Einlassströmungspfad 94 verläuft nahezu
senkrecht zur Bodenfläche 13a der
Mittenachse des Einlassströmungspfads 13.
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Die
Flüssigkeit
im Strömungspfad
vermag dadurch entlang der Mittenachse des Einlassströmungspfads 13 zu
strömen,
während
sie entlang der geneigten Bodenfläche 94a strömt, und
zwar selbst dann, wenn die Fluidsteuervorrichtung geringfügig geneigt
bzw. gekippt ist bei der Installation, und Fluidstau im zuströmenden Pfad
kann dadurch unterbunden oder nahezu unterbunden werden.
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16 zeigt
eine Schnittansicht der vierten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Fluidsteuervorrichtung; 17 zeigt
eine Draufsicht des Ventilkörpers
der Fluidsteuervorrichtung gemäß der vierten
Ausführungsform
und 18 zeigt eine Schnittansicht entlang der Linie
A-A in 17.
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Die
Fluidsteuervorrichtung 1 gemäß der vierten Ausführungsform
umfasst: Einen Ventilkörper 4 mit
Strömungspfaden,
die als Einlass und Auslass für Fluid
verwendet werden; eine Membran 6, die zwischen der Oberseite
des Ventilkörpers 4 und
an der Unterseite eines Flansches 5 fest gehalten ist;
und einen Betätigungsmechanismus 7 zum
Bewegen der Membran 6 in vertikaler Richtung.
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Die
Fluidsteuervorrichtung 1 gemäß der vierten Ausführungsform
entspricht derjenigen gemäß der zweiten
Ausführungsform,
wobei der Strömungspfad
auf dem Ventilkörper 4 als
T-förmiger
Strö mungspfad
vorgesehen ist, der einen Durchdringungsströmungspfad 12 aufweist,
der den Ventilkörper 4 durchdringt,
und einen Abzweig- bzw. Zweigströmungspfad 13,
der von dem Durchdringungsströmungspfad 12 abgezweigt
ist, wobei der Durchdringungsströmungspfad 12 und
der Zweigströmungspfad 13 miteinander
durch einen vorsprungsfreien Verbindungspfad 8 in Verbindung
stehen.
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Der
Durchdringungsströmungspfad 12 ist
so vorgesehen, dass seine Innenseite auf einer Seite des Zweigströmungspfads 13 in
einer Position zu liegen kommt, die geringfügig in der entgegengesetzten Richtung
des Zweigströmungspfads 13 ausgehend vom
Zentrum des Ventilkörpers 4 geneigt
bzw. schräg
gestellt ist.
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Die
Fluidsteuervorrichtung 1 gemäß der vierten Ausführungsform
unterscheidet sich von derjenigen gemäß der zweiten Ausführungsform
dadurch, dass der Durchmesser des Durchdringungsströmungspfads 12 etwa
vier- bis fünfmal
größer als
ist als Durchmesser des Zweigströmungspfads 13,
und dass der Durchdringungsströmungspfad 12 mit
seiner Mittenachse unter dem Boden bzw. der Unterseite des Verbindungspfads 8 zu
liegen kommt.
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Die
Verbindungsoberfläche 14 vom
Durchdringungsströmungspfad 12 zum
Verbindungspfad 8 ist horizontal oder abwärts geneigt
gebildet, wenn der Durchdringungsströmungspfad 12 horizontal
zu liegen kommt und wenn der Zweigströmungspfad 13 abwärts verläuft, wie
bei der dritten Ausführungsform.
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Auch
bei der Fluidsteuervorrichtung 1 gemäß der vierten Ausführungsform
mit einem Aufbau, demnach der Durchdringungsströmungspfad 12 und der
Zweigströmungspfad 13 miteinander über den vorsprungsfreien
Verbindungspfad 8 in Verbindung stehen, wird Fluidstau
in dem Strömungspfad
vollständig
verhindert, wenn der Durchdringungsströmungspfad 12 horizontal
zu liegen kommt, während der
Zweigströmungspfad 13 abwärts verläuft.
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In
der Figur bezeichnet die Bezugsziffer 93 ein Loch ( als
Loch auf bzw. im Auslassströmungspfad
bezeichnet) von der Oberseite des Ventilkörpers 4 zum Durchdringungsströmungspfad 12 und
die Bezugsziffer 94 bezeichnet ein Loch (als Loch auf bzw. im
Einlassströmungspfad
bezeichnet) von der Oberseite des Ventilkörpers 4 zum Zweigströmungspfad 13.
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Die
Fluidsteuervorrichtung 1 gemäß der vierten Ausführungsform
ist problemlos herstellbar, weil die Ausbildung des Durchdringungsströmungspfads 12 und
des Zweigströmungspfads 13 sowie
die Zentrierung des Ventilkörpers 4 unabhängig bewerkstelligt
werden können.
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In
der Fluidsteuervorrichtung 1 gemäß der vierten Ausführungsform
und wie in 18 gezeigt, verläuft eine
Bodenfläche 94a,
die senkrecht zum Strömungspfad
(einer Mittenachse des Zweigströmungspfads 13)
eines Lochs auf dem Einlassströmungspfad 94 verläuft, geneigt
bzw. schräg
in Richtung der Bodenfläche 13a der
Mittenachse des Zweigströmungspfads 13.
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Diese
Bodenfläche 94a des
Lochs auf bzw. im Einlassströmungspfad 94 verläuft deshalb
kolinear und eine Seitenfläche
zur Bodenfläche 94a des Lochs
auf bzw. im Einlassströmungspfad 94 verläuft nahezu
senkrecht zur Bodenfläche 13a der
Mittenachse des Einlassströmungspfads 13.
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Flüssigkeit
in dem Strömungspfad
vermag deshalb zur bzw. entlang der Mittenachse des Einlassströmungspfads 13 zu
strömen,
wobei sie entlang der geneigten Bodenfläche 94a selbst dann strömt, wenn
die Fluidsteuervorrichtung bei der Installation geringfügig geneigt
ist bzw. wird, und in dem zuströmenden
Pfad tritt kein bzw. so gut wie kein Fluidstau auf.
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In
der erfindungsgemäßen Fluidsteuervorrichtung 1 (erste
bis vierte Ausführungsform),
die vorstehend erläutert
ist, besitzt die Membran 6 eine Doppelschichtstruktur mit
einer unteren Teilmembran 61, in der das vordere Ende einer
herunterhängenden Zunge
eingebettet ist, und einer oberen Teilmembran 62, die an
der Oberseite des unteren Membranteils 61 haftet.
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Für die untere
Teilmembran 61 wird bevorzugt eine Kunstharzfolie aus Polytetrafluorethylen (PTFE)
und dergleichen verwendet, während
für die obere
Teilmembran 62 eine Gummifolie aus synthetischem Gummi,
wie etwa natürlichem
Gummi, Nitrilgummi, Styrolgummi, Fluorgummi (FPM) und Ethylenpropylengummi
(EPDM), bevorzugt verwendet wird.
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19 zeigt
eine Ansicht des unteren Teils der Membran 61 von unten
und 20 zeigt eine Schnittansicht hiervon.
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Wie
in den Figuren gezeigt, sind ringförmige Rippen mit einer äußeren Ringrippe 66 und
einer inneren Ringrippe 64 in der Nähe des Randteils der unteren
Teilmembran 61 und eine Längsrippe 65 gebildet,
die entlang der inneren Ringrippe 64 verläuft.
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Wie
in 1 und dergleichen gezeigt, dient die äußere Ringrippe 66 dazu,
die untere Teilmembran 61 zwischen dem Ventilkörper 4 und
dem Flansch 5 fest zu halten, und die innere Ringrippe 64 dient
dazu, die obere Teilmembran 62 unter der Unterseite des
Flansches 5 fest zu halten.
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Darüber hinaus
dient die Längsrippe 65 dazu,
die Unterseite der unteren Teilmembran 61 sicher in enger
Anlage bzw. unmittelbar am Verbindungspfad 8 zu halten,
so dass der Strömungspfad
abgedichtet bzw. verschlossen ist, wenn die Membran 6 abgesenkt
wird bzw. eine Absenkbewegung ausführt.
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Die
Membran 6 verschließt
im abgesenkten Zustand den Strömungspfad
dadurch, dass die Unterseite der unteren Teilmembran 61 eng
bzw. unmittelbar am Verbindungspfad 8 zu liegen kommt,
wie in 1 gezeigt.
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Wenn
die Membran 6 eine Hubbewegung ausführt bzw. angehoben wird, um
den Strömungspfad
freizugeben, ist ein mittlerer Teil der Membran eingetieft und ihr
Teil in der Nähe
des Außenrandteils steht
vor, so dass sie in der in 9, 13, 16 und 21 gezeigten
Schnittansicht M-Form einnimmt. Die Außenseite 63 des vorstehenden
Teils der Membran liegt hierbei eng an der gekrümmten Oberfläche 52 an,
die an der inneren Unterseite (bezogen auf die Mittenachsenrichtung)
eines Membranhalteteils 51 des Flansches 5 gebildet
ist.
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Dadurch
dass, wie vorstehend angeführt,
die äußere Oberseite
des vorstehenden Teils der Membran sich eng an die gekrümmte Oberfläche anschmiegt,
die an der inneren Unterseite eines Membranhalteteils des Flansches
gebildet ist, wenn die Membran eine Hubbewegung ausführt, kann
der Ventilkörper 4 mit
dem Flansch 5 bei der Herstellung unter geringem Zeitaufwand
problemlos eingestellt werden, so dass bei der Montage kein oder
so gut wie kein Spalt auftritt.
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In
der erfindungsgemäßen Fluidsteuervorrichtung 1 ist
der Betätigungsmechanismus 7 zum Bewegen
der Membran 6 in vertikaler Richtung nicht speziell beschränkt; vielmehr
kann es sich bei ihm um ein Luftdruck-betätigtes System unter Verwendung
eines Kompressors handeln, wie in 1 gezeigt,
oder um ein manuell betätigtes
System, wie in 9 und 22 gezeigt.
Andere Betätigungssysteme,
die an sich bekannt sind, können
ebenfalls in geeigneter Weise eingesetzt werden.
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Industrielle Anwendbarkeit
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Wie
vorstehend erläutert,
kann die erfindungsgemäße Fluidsteuervorrichtung
bevorzugt eingesetzt werden zum Steuern der Wasser- bzw. Rohrleitungsarmatur
in einer Mikroorganismus-Kultivierungsanlage
sowie zur Flüssigkeitsversorgung
per Rohrleitung und dergleichen, weil im Strömungspfad kein Fluidstau auftritt,
und aufgrund der problemlosen Reinigungsfähigkeit im Rohr.