DE69808625T2 - Membranventil mit hohem durchfluss - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Membranventile die dazu gedacht sind, einen hohen Gasfluß zu ermöglichen bzw. aufzunehmen.
• Ein Membranventil des Standes der Technik umfaßt ein Ventilgehäuse, das eine Ventilkammer aufweist, die typischerweise zu der Außenseite des Ventilgehäuses offen ist. Das Ventilgehäuse kann Gewinde, die die Ventilkammer umgeben, umfassen. Ein Einlaßdurchgang erstreckt sich durch das Ventilgehäuse von einem externen bzw. außenliegenden Ort zu der Ventilkammer. Ein Auslaßdurchgang erstreckt sich durch das Ventilgehäuse von der Ventilkammer zu einem zweiten äußeren Ort. So kann ein Fluid in den Einlaßdurchgang durch die Ventilkammer und aus dem Auslaßdurchgang strömen bzw. fließen. Rohre oder Leitungen sind an den Einlaß- und Auslaßdurchgang angeschlossen, um diesen Fluidfluß zu erleichtern.
• Das Membranventil gemäß dem Stand der Technik umfaßt weiters ein elastisch bzw. rückstellfähig ablenkbares Diaphragma, welches sich über die Ventilkammer in gegenüberliegender Beziehung zu dem Einlaßdurchgang erstreckt. Das Diaphragma bzw. die Membran kann aus einem Elastomer gebildet sein oder aus einem dünnen, rückstellfähig verbiegbaren bzw. ablenkbaren Metall. Die Membran ist aus einem Material gefertigt, das gewählt ist, um eine Reaktion mit dem Fluid, das durch das Ventil gefördert wird, zu verhindern.
• Ein Ventilstößel bzw. -schaft ist an dem Ventilgehäuse festgelegt und ist mit einem Außenoberflächenbereich der Membran in Eingriff bringbar. Der Ventilstößel ist selektiv zu und von dem Einlaßdurchgang bewegbar und bewirkt, daß die Membran sich selektiv in und aus einem dichtenden Eingriff mit Bereichen des Ventils, die den Einlaßdurchgang umgeben, bewegt. So kann der Ventilstößel zu dem Ventilgehäuse so bewegt werden, daß die Membran in dichtenden Eingriff mit Bereichen des Ventilgehäuses, die den Einlaßdurchgang umgeben, abgelenkt wird, um zu verhindern, daß Fluid um das Ventil fließt. Der Ventilstößel kann dann weg von dem Ventilgehäuse bewegt werden, um es der Membran zu erlauben, daß sie weg von dem Einlaßdurchgang abgelenkt wird. So ist es dem Fluid erlaubt, von dem Einlaßdurchgang in die Ventilkammer und nachfolgend von der Ventilkammer in den Auslaßdurchgang zu fließen.
• Einige Membranventile sind spezifisch für ein Steuern bzw. Regeln des Flusses von Flüssigkeiten ausgebildet, während andere spezifisch für ein Steuern bzw. Regeln des Flusses von Gasen ausgebildet sind. Zahlreiche Herstellungsverfahren erfordern gesteuerte bzw. geregelte Mengen von sehr reinen Gasen. Selbst kleine Mengen von Umgebungsgas oder anderen Verunreinigungen können nachteilig den Herstellungsprozeß beeinflussen. Die Komponenten von derartigen Gasstromsystemen werden in ultrareinen Umgebungen hergestellt und zusammengebaut. Fittinge bzw. Paßstücke und Ventile für derartige Systeme sind typischerweise vollständig aus Metall gefertigt und müssen wirksam ein Eindringen bzw. Einsickern von Umgebungsluft in die sehr reine Zufuhr von Gas, das durch das System aufgenommen wird, zu verhindern.
• Membranventile sind sehr gut für Fluidsysteme geeignet, mit welchen beabsichtigt ist, sehr reine Gase aufzunehmen. Jedoch ist die Metallmembran eines Membranventils fähig, nur ein sehr kleines Ausmaß an Ablenkung auszubilden. Als ein Ergebnis waren Membranventile gemäß dem Stand der Technik nicht sehr gut für Hochdurchsatz- bzw. -flußfluidsysteme geeignet. Der Fluidstrom durch ein Membranventil kann theoretisch lediglich durch Erhöhen der Querschnittsabmessungen des Einlaßdurchgangs, des Auslaßdurchgangs und der Ventilkammer erhöht werden. Jedoch muß ein Membranventil gemäß dem Stand der Technik ausreichend verformbar bzw. ablenkbar sein, um vollständig um einen derartigen großen Einlaßdurchgang abzudichten. Die Metallmembran eines Membranventils gemäß dem Stand der Technik müßte sehr nahe zu einem derartigen großen Einlaßdurchgang positioniert sein, um effizient den gesamten Einlaßdurchgang mit einem begrenzten Ausmaß an Ablenkung abzudichten, die mit einer Membran möglich ist. So würde, selbst wenn ein relativ großer Einlaßdurchgangs zur Verfügung gestellt werden kann, der tatsächliche Fluß durch ein Membranventil gemäß dem Stand der Technik durch die nahe Nachbarschaft der Membran zu dem Einlaßdurchgang beschränkt werden.
• Einige Membranventile gemäß dem Stand der Technik hatten ein starres Ventilglied an der Seite der Membran festgelegt, die zu der Ventilkammer schaut. Das starre Ventilglied wird selektiv durch die Membran in und aus einem dichtenden Eingriff mit Bereichen der Ventilkammer, die den Einlaßdurchgang umgeben, gebracht. Membranventile dieser Art gemäß dem Stand der Technik wurden häufig als gebundene bzw. festgebundene Membranventile bezeichnet und sind dazu gedacht, um sowohl einen hohen Strom als auch eine Abdichtung guter Qualität um einen großen Einlaßdurchgang sicherzustellen. Insbesondere wurde angenommen, daß das an der Membran festgelegte und mit dieser bewegte Ventilglied eine bessere Dichtung um einen großen Einlaßdurchgang erreichen läßt, als dies die Metallmembran ohne den Vorteil bzw. Nutzen des Ventilglieds erreichen könnte. Gebundene Membranventile werden erfolgreich in einigen Fluidsystemen verwendet. Jedoch können Fluidsysteme, die für hochreine Gasströme gedacht sind, häufig die Anwesenheit einer Schweißfläche in dem Gasstrom nicht tolerieren. Die Verschweißung bildet das Potential für eine Verunreinigung aus und definiert einen potentiellen Schwachpunkt, der zu einem teuren Versagen des Ventils führen kann.
• U.S. Patent Nr. 2.382.235 zeigt ein gattungsgemäßes Membranventil mit einer gebundenen Membran, welche einen Gewindebolzen enthält, der axial durch das starre Ventilglied durch die Membran und in den Ventilstößel durchtritt. Jedoch bilden Ventile dieser Art das Potential für ein Verunreinigen von Luft, die in die Ventilkammer durch mikroskopische Räume einströmt, die zwischen dem Bolzen und dem Ventilelement Existieren können.
• Im Hinblick auf das Obige ist es ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Membranventil für einen großen Strom bzw. Durchfluß zur Verfügung zu stellen, das gut für Fluidströme hohen Volumens geeignet ist.
• Es ist ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Membranventil zur Verfügung zu stellen, welches hohe Volumsflüsse erlauben kann, während eine hohe Reinheit aufrecht erhalten wird.
• Es ist ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Membranventil mit einem Ventilglied zur Verfügung zu stellen, das an Bereichen der Membran in der Ventilkammer ohne Verschweißen festgelegt ist.
• Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, ein Membranventil mit einem Ventilelement zur Verfügung zu stellen, das an Bereichen der Membran in der Ventilkammer festgelegt ist, ohne einen Durchgang durch das Ventilelement zur Verfügung zu stellen, um das Ventilelement an der Membran und dem Ventilstößel festzulegen.
• Die vorliegende Erfindung ist auf ein Membranventil für hohen bzw. großen Strom bzw. Durchfluß hoher Reinheit gerichtet. Das Ventil umfaßt ein Ventilgehäuse, das einstückig ausgebildet ist und/oder aus einem metallischen Material geformt ist. Das Ventilgehäuse beinhaltet eine Ventilkammer, die darin ausgebildet ist und nach außen von dem Ventilgehäuse mündet. Bereiche des Ventilgehäuses, die die Ventilkammer umgeben, können ein Feld bzw. eine Anordnung von Gewindegängen für ein Aufnehmen einer Kappe durch ein Gewinde beinhalten, in welche ein Ventilstößel bzw. -schaft eingreifen kann. Das Ventilgehäuse umfaßt weiters einen Einlaßdurchgang, der sich von einem äußeren bzw. außenliegenden Ort auf dem Ventilgehäuse in die Ventilkammer erstreckt. Bereiche des Einlaßdurchgangs, die sich in die Ventilkammer erstrecken, sind zylindrisch und sind axial mit den Wänden der Ventilkammer und mit den Gewindegängen ausgebildet, um mittels Gewinde eine Kappe auf dem Ventilgehäuse festzulegen. Bereiche des Ventilgehäuses an der Zwischenfläche der Ventilkammer und des Einlaßdurchgangs können einen torischen Wulst ausbilden. Der torische Wulst ist als eine glatt gekrümmte, konvexe Oberfläche, die um Achse des Einleitdurchgangs gedreht ist, definiert. Das Ventilgehäuse umfaßt weiters einen Auslaßdurchgang, der sich von der Ventilkammer zu einem äußeren Bereich erstreckt.
• Das Ventil gemäß der vorliegenden Erfindung umfaßt weiters eine Mutter, die in Gewindeeingriff mit dem Gewinde steht, das die Ventilkammer umgibt. Die Mutter kann eine zentrale Öffnung aufweisen, die sich axial dadurch erstreckt, um einen Ventilstößel bzw. eine Ventilstange aufzunehmen. Die zentrale Öffnung kann mit einem Gewinde versehen sein, so daß der Ventilstößel sich axial relativ zu der Mutter und relativ zu dem Ventilgehäuse in Antwort auf eine Drehbewegung des Ventilstößels bewegt.
• Das Ventil umfaßt weiters eine torische oder ringförmige Membran, die sicher zwischen dem Ventilgehäuse und der Mutter in Eingriff ist. Die torische Membran ist aus einem elastisch bzw. rückstellfähig verformbaren, metallischen Material ausgebildet und in einem nicht vorgespannten Zustand kann sie von einer scheiben- bzw. tellerförmigen Konfiguration mit einer konkaven Oberfläche, die in die Ventilkammer schaut, und einer konvexen Oberfläche, die nach außen von dieser schaut, ausgebildet sein. Zentrale Bereiche der torischen oder ringförmigen Membran umfassen eine Öffnung, die sich dadurch erstreckt.
• Das Ventil der vorliegenden Erfindung umfaßt weiters ein Betätigungsglied, das bewegbar in die Mutter eingreift und ein Ende aufweist, das gegen die konvexe Oberfläche der Membran in Eingriff steht. Das Betätigungsglied kann einen Ventilstößel enthalten, welcher mittels Gewinde mit der zentralen, mit Gewinde versehenen Öffnung der Mutter in Eingriff steht, so daß eine Drehbewegung des Ventilstößels eine axiale Bewegung relativ zu der Mutter und dem Ventilgehäuse erzeugt.
• Das Betätigungsglied kann einen Vorsprung bzw. Fortsatz umfassen, der durch die Öffnung in der torischen Membran bzw. dem torischen Diaphragma hindurchtritt. Der Vorsprung und das Betätigungsglied bzw. die Betätigungseinrichtung können einteilig ausgebildet sein. Jedoch befindet sich der Vorsprung vorzugsweise auf einem gesonderten Knopf, der radial relativ zu dem Ventilstößel fließen bzw. schwimmen kann. Bereiche der Vorsprünge, die innerhalb der Ventilkammer angeordnet sind, sind vorzugsweise mit einem Gewinde versehen.
• Das Ventil der vorliegenden Erfindung umfaßt weiters ein Ventilelement, das in der Ventilkammer angeordnet ist und sicher mit dem Vorsprung in Eingriff steht, der von dem Betätigungsglied durch die Öffnung in der Membran und in die Ventilkammer hindurchtritt. Spezifischer kann das Ventilelement eine zentrale, mit einem Gewinde versehene Öffnung umfassen, die sich teilweise in das Ventilglied erstreckt. Die mit einem Gewinde versehene Öffnung kann mittels Gewinde in Gewindebereiche des Vorsprungs, die sich von dem Betätigungsglied oder dem Knopf erstrecken, durch die Membran und in die Ventilkammer eingreifen. Die mit einem Gewinde versehene Öffnung erstreckt sich nicht vollständig durch das Ventilelement. Bereiche des Ventilelements, die die Gewindeöffnung umgeben, definieren einen torischen Dichtwulst. Der torische Dichtwulst ist vorzugsweise als eine glatt gekrümmte, konvexe Oberfläche definiert, die um die Achse der Öffnung, die sich in das Ventilglied erstreckt, dreht. Der torische Dichtwulst an dem Ventilelement wird in engen Dichteingriff mit der Membran beaufschlag, wenn das Ventilelement dicht über das Gewinde mit dem Vorsprung von dem Betätigungsglied oder -knopf in Eingriff gelangt. So wird eine sichere Fluidabdichtung durch den torischen Dichtwulst des Ventilelements gegen die Membran erreicht und positiv ein Lecken verhindert.
• Bereiche des Ventilelements gegenüberliegend der Montageöffnung definieren eine Dichtfläche für einen dichten, versiegelnden Eingriff mit dem torischen Dichtwulst des Ventilgehäuses, das die Zwischenfläche des Einlaßdurchgangs und der Ventilkammer umgibt. Diese Dichtfläche bzw. Dichtseite kann einstückig aus Metall ausgebildet sein, um eine kreisförmige Linie aufzuweisen, die einen Kontakt zwischen der Dichtfläche des Ventilelements und dem torischen Dichtwulst abdichtet, der einstückig in dem Ventilkörper ausgebildet ist. Alternativ kann in einigen Ausbildungen die Dichtfläche des Ventilelements mit einer ringförmigen Hinterschneidung bearbeitet sein, welche ein gesondertes Dichtelement aufnimmt. Das gesonderte Dichtelement kann von einer unterschiedlichen Art Metall sein oder kann ein nicht metallisches Material sein, welches in der Anwesenheit des Gases, das durch das Ventil transportiert wird, inert ist.
• Das Ventil gemäß der vorliegenden Erfindung erlaubt einen großen Gasvolumsstrom dadurch, während es gleichzeitig eine sichere Abdichtung ermöglicht. Weiters stellt das Ventil eine effiziente und effektive fluiddichte Abdichtung zwischen dem Ventilelement und der Membran zur Verfügung, wobei die Möglichkeit eines Einfließens bzw. Eindringens von Verunreinigungen vermieden wird und ein direktes Aussetzen an eine Verschweißung vermieden wird.
• Das Ventil wird vollständig durch die inhärente Elastizität bzw. Rückstellfähigkeit der Membran geöffnet. Genauer erlaubt eine Bewegung des Ventilstößels nach oben, daß die Membran rückstellfähig zu der tellerförmigen, nicht vorgespannten Konfiguration zurückkehrt. So wird die Membran nicht während normalen Strömungsbedingungen des Ventils vorgespannt bzw. beansprucht. Das Ventil erfordert keine Federn, um die Membran nach oben zu ziehen und isoliert effizient die Membran von einer Rotationsbewegung des Ventilstößels, welche in einem händisch betätigten Ventil inhärent ist. Zusätzlich erhöht die tellerförmige Konfiguration des Ventils das Volumen der Ventilkammer, um einen hohen Strom bzw. Durchfluß an Gas durch das Ventil aufzunehmen.
• Fig. 1 ist eine Längs-Querschnittsansicht eines Ventils in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung.
• Fig. 2 ist eine Draufsicht auf die Membran gemäß der vorliegenden Erfindung.
• Fig. 3 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie 3-3 in Fig. 2.
• Fig. 4 ist eine Seitenaufrißansicht des Knopfes, der zwischen der Ventilbetätigungseinrichtung und der Membran angeordnet ist.
• Fig. 5 ist eine Draufsichtansicht des Ventilelements.
• Fig. 6 ist eine Bodendraufsicht des Ventilelements.
• Fig. 7 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie 7-7 in Fig. 5.
• Ein Ventil in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung ist allgemein durch das Bezugszeichen 10 in Fig. 1 identifiziert. Das Ventil 10 umfaßt ein Ventilgehäuse 12, das einstückig aus einem metallischen Material, wie rostfreiem Stahl, gefertigt ist. Das Ventilgehäuse ist ausgebildet, um eine Ventilkammer 14, die sich in einen äußeren Oberflächenbereich des Ventilgehäuses 12 erstreckt, zu beinhalten. Die Ventilkammer 14 ist im wesentlichen zylindrisch und ist um eine Achse, die sich orthogonal in einen externen Oberflächenbereich des Ventilgehäuses 12 erstreckt, ausgebildet. Die Ventilkammer 14 ist durch einen ringförmigen Membransitz 16 charakterisiert, der sich normal auf die Achse, um welche die im wesentlichen zylindrische Ventilkammer 14 ausgebildet ist, erstreckt. Ein Feld von Gewindegängen 18 erstreckt sich konzentrisch von dem Ventilsitz 16 zu äußeren Bereichen des Ventilgehäuses 12. Wie hier beschrieben, sind die Gewinde 18 im Inneren ausgebildet. Jedoch kann ein Feld bzw. eine Anordnung von äußeren Gewinden bzw. Gewindegängen mit geringen Modifikationen an dem hier beschriebenen Ventildesign zur Verfügung gestellt sein.
• Das Ventilgehäuse 12 umfaßt weiters einen Einlaßdurchgang 20, der sich von einem äußeren Ort an dem Ventilgehäuse 12 in die Ventilkammer 14 erstreckt. Bereiche des Einlaßdurchgangs 20, die sich in die Ventilkammer 14 erstrecken, sind zylindrisch und werden um eine Achse ausgebildet, die mit der Achse, um welche die Ventilkammer 14 ausgebildet ist, zusammenfällt.
• Die Zwischenfläche des Einlaßdurchgangs 20 und der Ventilkammer 14 ist durch einen ringförmigen, torischen Dichtwulst 22 definiert, der einstückig mit dem Ventilgehäuse 12 ist. Genauer ist der torische Dichtwulst 22 durch einen Halbkreis definiert, der um eine Achse der Ventilkammer 14 und/oder um Bereiche des Einlaßdurchgangs 20 rotiert, der sich in die Ventilkammer 14 erstreckt.
• Das Ventilgehäuse 12 umfaßt weiters einen Auslaßdurchgang 24, der sich von der Ventilkammer zu einem äußeren Ort des Ventilgehäuses 12 erstreckt. So kann ein Fluid, insbesondere ein gasförmiges Fluid, durch den Einlaßdurchgang 20 in die Ventilkammer 14 und nachfolgend von der Ventilkammer 14 durch den Auslaßdurchgang 24 fließen bzw. strömen.
• Das Ventil 10 umfaßt weiters ein metallisches Diaphragma bzw. eine metallische Membran 26, das (die) einen ebenen, ringförmigen Sitzbereich 28 aufweist, der auf dem Membransitz 16 des Ventilgehäuses 12, wie dies in Fig. 1 gezeigt ist, positioniert ist. Bereiche der Membran 26 im Inneren von dem planaren, ringförmigen Sitzbereich 28 sind von tellerförmiger Konfiguration, um eine konkave Innenoberfläche 30 und eine konvexe Außenoberfläche 32, wie dies in Fig. 2 und 3 gezeigt ist, auszubilden. Die Membran 26 ist weiters mit einer zentralen Öffnung 34, die sich dadurch erstreckt, ausgebildet. So ist die Membran 26 torisch oder ringförmig.
• Die Membran 26 ist sicher gegen den Membransitz 16 durch eine metallische Mutter 36 gehalten. Spezifischer umfaßt die Mutter 36 ein Feld von Außengewinden 38, die sicher im Gewindeeingriff mit den inneren Gewinden 18 auf dem Ventilgehäuse 12 stehen. Die Mutter 36 umfaßt weiters einen Durchgang 40, der axial dadurch erstreckt. Wenigstens Bereiche des Durchgangs 40 sind mit Innengewinde versehen.
• Das Ventil 10 umfaßt weiters einen metallischen Ventilstössel bzw. -schaft 44, der ein Innenende 46 und ein gegenüberliegendes Außenende 48 aufweist. Bereiche des Ventilstößels bzw. der Ventilstange 44 zwischen dem Innen- und Außenende 46 und 48 sind mit einem Feld von Außengewinden 50 versehen, die in Gewindeeingriff mit Innengewinden 42 der Mutter 36 sehen. Derart wird eine Rotation des Ventilstößels 34 um seine Längsachse verursachen, daß die Gewinde 50 daran mit den Innengewinden 42 an der Mutter 36 in Eingriff gelangen, und wird dadurch eine axiale Bewegung des Ventilstößels 44 relativ zu der Mutter 36 und relativ zu dem Ventilgehäuse 12 bewirken.
• Ein metallischer Knopf 52 ist zwischen dem Innenende 46 des Ventilstößels 44 und der konvexen Oberfläche 32 der Membran 26, wie dies in Fig. 1 gezeigt ist, angeordnet. Der Knopf 52 umfaßt gegenüberliegende erste und zweite Enden 54 und 56, wie dies in den Fig. 1 und 4 gezeigt. Das erste Ende 54 des Knopfs 52 Ist im wesentlichen eben und steht in gleitendem Eingriff gegen das Innenende 46 des Ventilstößels 44. Das zweite axiale Ende 56 des Knopfs 52 ist geringfügig gebogen konvex und ist benachbart der konvexen Oberfläche 32, der Membran 26 angeordnet. Insbesondere ist das zweite Ende 56 des Knopfs 52 nicht an die Membran 26 geschweißt. Ein Gewindevorsprung 58 ragt axial von der konvexen Oberfläche an dem weiten Ende 56 des Knopfs 52 vor und tritt durch die. Öffnung 34 in der Membran 26 und in die Ventilkammer 14 ein. Der Gewindevorsprung 58 ist vorzugsweise einstückig mit verbleibenden Bereichen des Knopfs 52 ausgebildet.
• Das Ventil 10 umfaßt weiters ein kurzes, zylindrisches Ventilelement 64, das aus einem metallischen Material gebildet ist. Unter Bezugnahme auf Fig. 1 und 5-7 umfaßt das Ventilelement 64 ein Dichtende 66 und ein gegenüberliegendes Montageende 68. Das Montageende 68 ist durch eine Öffnung 70 mit Innengewinde gekennzeichnet, die sich von dem Montageende 68 teilweise zu dem Dichtende 66 des Ventilelements 64 erstreckt. Das Innengewinde der Öffnung 70 ist sicher im Gewindeeingrift mit dem Gewindevorsprung 58 des Knopfs 52. Das Montageende 68 des Ventilelements 64 ist weiters durch einen ringförmigen, torischen Dichtwulst 72 gekennzeichnet, der die Gewindeöffnung 70 umgibt. Der torische Dichtwulst 72 ist durch einen um die Achse des Ventilelements 64 rotierten Halbkreis definiert. Der torische Dichtwulst 72 funktioniert, um das Ventilelement 64 dicht an die konkave Innenoberfläche 30 der Membran 26 zu versiegeln. Spezifischer bewirkt das Gewindedichten des Ventilelements 64 auf den Gewindevorsprung 58 des Knopfs 52, daß der torische Dichtwulst 72 in dichten Dichteingriff mit der konkaven Innenoberfläche 30 der Membran 26 gezwungen bzw. beaufschlagt wird.
• Das Dichtende 66 des Ventilelements 64 ist allgemein planar, wobei es jedoch mit einer ringförmigen Vertiefung bzw. Ausnehmung 74 versehen ist, die sich darin an einem Ort, der im wesentlichen mit dem torischen Dichtwulst 22 des Ventilgehäuses 12 übereinstimmt, erstreckt. Ein Dichtelement 76 ist sicher in der ringförmigen Vertiefung 74 aufgenommen und ist dimensioniert und angeordnet, um mit dem torischen Dichtwulst 22 des Ventilgehäuses 12 übereinzustimmen. Das Dichtelement 72 ist aus einem Material gefertigt, welches eine Dichtung hoher Qualität erreicht, ohne mit dem Gasstrom in dem Ventil zu reagieren.
• Die Verbindung des Ventilelements 64 mit dem Knopf 52 stellt eine hoch qualitative fluiddichte Versiegelung zur Verfügung, die für hochreine Gasströme geeignet ist Insbesondere verhindert der dichte bzw. feste Eingriff des tonischen Dichtwulstes 72 mit der konkaven Seite 30 der Membran 26 die nachteilige Verwendung von Verschweißungen und verhindert weiters das Erfordernis für ein Durchgangsloch, das sich von der Vertilkammer erstreckt. Statt dessen ist die Gewindeverbindung zwischen dem Ventilelement 64 und dem Vorsprung 58 vor dem Knopf 52, umfassend die Öffnung 34 durch die Membran 26, innerhalb der Grenzen des torischen Dichtwulstes 72 auf dem Ventilelement 64 sicher abgedichtet.
• Das Ventil 10 wird verwendet, indem der Ventilstößel 44 in den in den Fe gezeigten Zustand gedreht wird. Diese Bewegung des Ventilstößels 44 erlaubt, daß die Membran 26 elastisch in die nicht vorgespannte Konfiguration, die in der Fig. 1 gezeigt ist, zurückkehrt. Die Bewegung der Membran in die nicht unter Vorspannung stehende, tellerförmige Konfiguration bewegt gleichzeitig den Knopf 52, so daß das erste axiale Ende 54 des Knopfs 52 in abgestütztem, gegenüberliegendem Eingriff mit dem Innenende 46 des Ventilstößels 44 verbleibt. Jedoch zieht die axiale Bewegung des Ventilstößels 44 nicht den Knopf 52 und bewirkt keine Rotation in dem Knopf 52. Eine Bewegung der Membran 26 in die nicht vorgespannte, tellerförmige Konfiguration, die in Fig. 1 gezeigt ist, bewirkt auch, daß das Ventilelement 64 von dem torischen Dichtwulst 22 auf dem Körper 12 beabstandet ist. In diesem dargestellten Zustand ist die Dichtoberfläche 66 des Ventilelements 64 von dem torischen Dichtwulst 22 beabstandet, wodurch ein Hochvolumsstrom von Fluid, und vorzugsweise eines gasförmiges Fluids, von dem Einlaßdurchgang 20 durch die Ventilkammer 14 und aus dem Auslaßdurchgang 24 ermöglicht wird.
• Das Ventil 10 kann durch ein Drehen des Ventilstößels 44 geschlossen werden, so daß das Innenende 46 des Ventilstößels 44 sich zu der Ventilkammer 14 bewegt, wodurch der Knopf 52 axial zu der Kammer 14 beaufschlagt wird und die Membran 26 nach innen abgelenkt wird. Die Bewegung des Ventilstößels 44 und die entsprechende Ablenkung der Membran 26 nach innen bewirkt, daß sich das Ventilelement 64 in die Ventilkammer 14 und zu dem torischen Dichtwulst 22 des Ventilgehäuses 12 bewegt. Eine ausreichende Bewegung wird verursacht, daß die ringförmige Dichtung 76 des Ventilelements 64 dichtend mit dem torischen Dichtwulst 22 des Ventilgehäuses 12 in Eingriff gelangt. Während dieser Bewegung des Ventilelements 64 wird der torische Dichtwulst 72 des Ventilelements 64 in fest abdichtendem Eingriff mit der konkaven, inneren Oberfläche 30 der Membran 26 verbleiben. So kann eine hoch qualitative Abdichtung, welche für hochreine Gasströme geeignet ist, erreicht werden.
• Während die Erfindung in bezug auf bestimmte bevorzugte Ausbildungen beschrieben wurde, ist es offensichtlich, daß verschiedene Änderungen gemacht werden können, ohne von dem Rahmen der Erfindung, wie sie durch die anhängigen Ansprüche definiert ist, abzugehen bzw. diesen zu verlassen. Insbesondere kann das Ventilgehäuse 12 ein Feld von Außengewinden für einen Gewindeeingriff mit Innengewinden auf einer Kappe enthalten. Zusätzlich muß das Ventil nicht händisch betätigt werden, wie dies hier beschrieben ist. Statt dessen kann das Ventil eine automatische Betätigungseinrichtung umfassen. Diese und andere Änderungen werden dem Fachmann dieser Technik, nachdem er die vorliegende Offenbarung gelesen hat, offensichtlich sein. Weiters kann eine unterschiedliche Verbindung des Ventilelements mit einem Ventilstößel zur Verfügung gestellt sein. Beispielsweise kann das Ventilelement einen Gewindevorsprung umfassen, der in eine Gewindeöffnung in dem Ventilstößel eingreift.

Claims (10)

1. Membranventil (10) umfassend: ein Ventilgehäuse (12), das eine Ventilkammer (14), einen Einlaßdurchgang (20), der sich in die Vertilkammer (14) erstreckt, und einen Auslaßdurchgang (24) aufweist, der sich aus der Ventilkammer (14) erstreckt; eine elastisch bzw. rückstellfähig biegbare bzw. ablenkbare Metallmembran (26), die an dem Ventilgehäuse (12) festgelegt bzw. gesichert ist und im wesentlichen die Ventilkammer (14) einschließt bzw. umgibt, wobei die Membran bzw. das Diaphragma (26) eine zentrale Öffnung (34), die sich dadurch erstreckt, aufweist; eine Betätigungseinrichtung (44, 52) benachbart zu der Membran (26) und außerhalb von der Ventilkammer (14), wobei die Betätigungseinrichtung (44, 52) selektiv in dem Ventilgehäuse (12) zu und weg von der Ventilkammer (14) bewegbar ist; und ein Ventilelement (64), das in der Ventilkammer (14) angeordnet ist und ein Dichterde (66, 67) aufweist, das in nebeneinander liegender Beziehung zu dem Einlaßdurchgang (20) angeordnet ist, wobei eine Bewegung der Betätigungseinrichtung (44, 52) selektiv das Dichtende (66, 67) des' Ventilelements (64) in dichtenden Eingriff mit Bereichen bzw. Abschnitten des Ventilgehäuses (12), das den Einlaßdurchgang (20) umgibt, zwingt bzw. beaufschlagt, dadurch gekennzeichnet, daß: das Ventilelement (64) ein Montageende (68) mit einem ringförmigen, torischen bzw. kreisförmigen Dichtrand. bzw. -wulst (72) aufweist, der dichtend mit Bereichen der Membran (26), die die Öffnung (34) dadurch umgibt, in Eingriff steht.

2. Ventil nach Anspruch 1, weiters umfassend eine Verbindung (58, 70), die einen Bereich, der sich von der Betätigungseinrichtung (44, 52) zu dem Ventilelement (64) durch die Öffnung (34) in der Membran (26) erstreckt, aufweist.

3. Ventil nach Anspruch 2, worin die Verbindung (58, 70) eine mit einem Gewinde versehene Verbindung bzw. Gewindeverbindung (58, 70) für ein festes Beaufschlagen des ringförmigen, torischen Dichtwulstes (72) des Ventilelements (64) in dichtenden Eingriff mit Bereichen der Membran (26) ist, die die Öffnung (34) umgibt.

4. Ventil nach Anspruch 3, worin die Gewindeverbindung (58, 70) einen Gewindevorsprung bzw. mit einem Gewinde versehenen Fortsatz (53) umfaßt, der sich von der Betätigungseinrichtung (44, 52) durch die Öffnung (34) in der Membran (26) erstreckt, wobei die Gewindeverbindung (58, 70) weiters eine Gewindeausnehmung bzw. -vertiefung (70) umfaßt, die sich in das Ventilelement (64) erstreckt und konzentrisch durch den ringförmigen, torischen Dichtwulst (72) des Ventilelements (64) umgeben ist.

5. Ventil nach Anspruch 1, worin die Betätigungseinrichtung (44, 52) eine Ventilstange (44) umfaßt, die in dem Ventilgehäuse (12) für eine Bewegung zu und von der Ventilkammer (14) weg aufgenommen ist, wobei die Ventilstange (44) ein inneres Ende (45), das zu der Ventilkammer (14) gerichtet ist, umfaßt, wobei die Betätigungseinrichtung (44, 52) weiters einen Knopf (52) umfaßt, der einen ersten Bereich (54), der in gleitendem Eingriff mit dem inneren Ende (46) der Ventilstange (44) steht, und einen zweiten Bereich (56) aufweist, der eine Oberfläche der Membran (26), die weg von der Ventilkammer (14) gerichtet und benachbart zu der Öffnung (34) dadurch ist, ergreift.

6. Ventil nach Anspruch 5, worin ein ausgewähltes aus dem Knopf (52) und dem Ventilelement (64) einen Vorsprung (58) aufweist, der sich durch die Öffnung (34) in der Membran (26) für eine Gewindeverbindung des Knopfes (52) mit dem Ventilelement (64) und zum festen Beaufschlagen des ringförmigen, torischen Dichtwulstes (72) des Ventilelements (64) in dichtenden Eingriff mit Bereichen der Membran (26), die die Öffnung (34) dadurch umgibt, erstreckt.

7. Ventil nach Anspruch 1, worin die Membran (26) in einem nicht vorgespannten Zustand in einer gekrümmten bzw. einwärts gekrümmten Form mit einer konkaven Oberfläche (30), die zu der Ventilkammer (14) schaut, und einer konvexen Oberfläche (32) ausgebildet ist, die zu der Betätigungseinrichtung (44, 52) schaut bzw. gerichtet ist.

8. Ventil nach Anspruch 7, worin die Betätigungseinrichtung (44, 52) eine konvexe Oberfläche (56) aufweist, die die konvexe Oberfläche (32) der Membran (26) im wesentlichen benachbart zu der Öffnung (34) durch die Membran (26) ergreift.

9. Ventil nach Anspruch 8, worin die Betätigungseinrichtung (44, 52) Gewindemittel (58) umfaßt, die im wesentlichen mit der Öffnung (34) in der Membran (26) zusammenpassen, und worin das Ventilelement (64) Gewindemittel (70) umfaßt, die im wesentlichen mit der Öffnung (34) durch die Membran (26) zusammenpassen, wobei die Gewindemittel (58) der Betätigungseinrichtung (44, 52) und die Gewindemittel (70) des Ventilelements (64) für eine Gewindeverbindung miteinander zum sicheren Beaufschlagen des ringförmigen, torischen Dichtwulstes (72) des Ventilelements (64) in dichtenden Eingriff mit Bereichen der Membran (26), die die dadurch hindurchgehende Öffnung (34) umgibt, dienen.

10. Ventil nach Anspruch 9, worin die Betätigungseinrichtung (44, 52) eine Ventilstange (44) beinhaltet, die ein Innenende (46), das zu der Membran (26) schaut, und einen Knopf (52) aufweist, der bewegbar in Eingriff mit dem Innenende (46) steht und mit der Membran (26) in Eingriff steht, wobei eine relative Bewegung zwischen der Ventilstange (44) und dem Knopf (52) verhindert, daß eine Bewegung der Ventilstange (44) auf die Membran (26) übertragen wird.