膜片-座阀的制作方法

膜片
‑
座阀
技术领域
1.本发明涉及一种膜片
‑
座阀。


背景技术：

2.在现有技术中已知的膜片阀通常用于将控制室与工作室分开。这例如用于在使用不同的控制及工作介质（例如气体/流体）时分开介质或者用于确保在卫生敏感的要求领域中足够的卫生要求，例如用于在医学（生命科学）或食品制造（食品/饮料）领域中的应用。控制室和工作室的分开同时经常用于确保可以足够地将工作介质的残余物从工作室中清除（就地清洁，“cip”）或者确保工作室的足够的可消毒性（就地灭菌或就地蒸汽，“sip”）。为了避免死空间并且为了使必需的清洁或消毒耗费最小化，在此具有尽可能少的单件的尽可能简单的阀构造是值得追求的。
3.由at 262703 b已知一种座式结构的3/2电磁阀，其中由有弹性的塑料材料构成的双座
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封闭件沿着轴向方向在两侧上构造有软管状的突出部，其中衔铁的操纵杆嵌合到软管状的突出部中。该双座
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封闭件的薄膜状的包套用于使阀的控制部件（衔铁室）相对于工作部件密封，以便使用腐蚀性强的气体或液体。由at 262703 b公开的多行程电磁阀相对复杂并且小件式地构造，其中该双座
‑
封闭件必须麻烦地作为包套被成形到衔铁的连杆上。另外，at 262703 b没有公开用于基于压力介质的阀操纵的技术解决方案。最后，该双座
‑
封闭件的密封面被实施为运动密封件，该运动密封件施加相对于相应的密封座的摩擦锁合并且因此由于功能而经受相对严重的老化。
4.de 4308747 c2 公开了一种座式结构的3/2电磁阀，其具有相对于阀的工作部件对衔铁室进行密封的密封结构，以防止腐蚀性的工作介质。为了相对于贯穿流过阀的介质对衔铁室进行密封而设置了膜片，该膜片与沿着流动在封闭区域中能移动的密封机构一体地构成，该密封机构具有用于抵靠到阀座上的密封面，其中衔铁机构的延长部分一直伸入到密封机构的区域中并且通过弹簧连接与该区域处于嵌合之中。由de 4308747 c2 公开的混合阀相对复杂并且小件式地构造，其中具有用于抵靠到第一阀座上的密封面的能移动的密封机构被实施为运动密封件，该运动密封件施加相对于对应的密封座的摩擦锁合并且因此由于功能而经受相对严重的老化。最后，de 4308747 c2 没有公开用于基于压力介质的阀操纵的技术解决方案。
5.de 112011101201 b4 公开了一种座式结构的3/3电磁阀，其具有用于相对工作部件对衔铁室进行密封的螺旋管密封件。由de 112011101201 b4公开的电磁阀由于结构形式的原因而相对复杂地并且小件式地构造。此外，两个卷起和展开的膜片由于功能而经受相对严重的磨损。最后，de 112011101201 b4没有公开用于基于压力介质的阀操纵的技术解决方案。
6.de 102015223943 a1 公开了一种座式结构的能机械地调节的膜片
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压力调节阀。有橡胶弹性的膜片用于将弹簧室与调节室分开并且传递力地与单独的阀元件耦合。由de102015223943 a1 公开的电磁阀由于结构形式而相对复杂地并且小件式地构造并且具
有多个死空间。尤其不存在调节室的足够的可清洁性和可杀菌性，该调节室与被调节的次级通道例如通过具有仅仅小的管路横截面的分压通道相连接。
7.de 19711262 a1公开了一种座式结构的3/3换向阀，其具有由有弹性的密封材料构成的封闭元件，该封闭元件要么直接被固定在比例磁体的衔铁上要么紧挨着布置在调节驱动装置上，并且该封闭元件在其背离调节驱动装置或衔铁的一侧上构造有止挡，该止挡与用于排气的阀座相对应。根据de19711262 a1 设置的封闭元件在两种所公开的基本实施方式中具有相对复杂的且易磨损的构造，方法是：该封闭元件要么实体上直接被固定在衔铁上并且作为运动密封件在周向侧密封地抵靠到导向孔的环绕的壁上，要么为了用作压力调节阀而被实施成膜片状并且在其面向控制室的一侧上构造有第二止挡，该第二止挡用于在用于排气的阀座的作用区域中对该膜片进行加固并且该第二止挡同时用作端部位置限制件。为了实现3/3换向功能，由de19711262 a1 公开的阀此外在全部实施变型方案中总体上相对复杂地构造有阀套和多个密封圈及弹簧。
8.jp 2001208237 a公开了一种活塞结构的座阀，其阀活塞一体地构造有密封座，并且该座阀具有波纹管状的区段以及位于内部的流体通道。为了切换活塞，该活塞的两个控制面能够交替地通过上控制室和下控制室来加荷，该活塞相对于该上控制室和下控制室用环绕的密封圈来密封。该下控制室通过附加的、径向地从活塞的密封座延伸的密封凸缘与工作室分开。由jp 2001208237 a公开的座阀由于所选择的工作原理而相对复杂地构造并且需要相对大的结构空间。
9.us 2 942 837 a公开了一种压力平衡的膜片
‑
座阀，其具有布置在两个室之间的膜片。该膜片一体地构造有空心突出部，该空心突出部具有流体通道并且同时形成密封座。为了确保在膜片两侧的压力平衡，该膜片被压力平衡开口穿过。由此，在膜片两侧形成的室之间不存在介质分开。此外，在由该膜片形成的密封座打开时，相同的压力介质贯穿流过布置在密封座中的流体通道。因此，由us 2 942 837 a公开的膜片
‑
座阀不适合于以下应用情况，在这些应用情况中需要分开不同的控制介质和工作介质以确保卫生要求。


技术实现要素：

10.本发明的任务在于，避免所描述的缺点。尤其应该提供一种尽可能简单地构造的膜片阀，其具有少量构件和被工作流体贯穿流过的阀区域的良好的可清洁性。
11.根据本发明，该任务通过一种根据权利要求1所述的膜片
‑
座阀来解决。本发明的有利的改进方案在从属权利要求中得到说明。
12.本发明的核心是一种具有有形状弹性的、将控制室与工作室分开的控制膜片的膜片
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座阀，其中该控制膜片一体地在其面向膜片
‑
座阀的控制室或工作室的一侧上构造有空心突出部并且在其面向工作室的一侧上构造有膜片阀座，其中该空心突出部的内部空间通到膜片阀座中并且该空心突出部与膜片
‑
座阀的流体通道相连接。该控制膜片能够容易地控制，方法是：向该控制室加载相对于工作室更高的流体压力或者从控制室的方向向该膜片施加调节力。在这种情况下，该控制膜片朝工作室的方向拱起，其中同时该膜片阀座朝这个方向运动。在相反的情况下（在其中，向该工作室加载了相对于控制室更高的压力）该控制膜片朝控制室的方向拱起，其中该膜片阀座同时朝这个方向运动。沿着该膜片阀座的第二运动方向，流体连接能够通过该空心突出部的内部空间朝膜片
‑
座阀的流体通道释放，该
空心突出部与该流体通道相连接。用按本发明的膜片
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座阀实现了构件减少，方法是：阀座直接被集成到该控制膜片本身中。通过与流体通道相连接的空心突出部的集成，同时避免了死空间。按本发明的膜片
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座阀具有全部由工作流体贯穿流过的阀区域的良好的可清洁性，因为该空心突出部的内部空间和由控制膜片形成的膜片阀座能够容易地被冲洗。该控制膜片与由其形成的功能件一起在结构上容易地且成本低廉地一体地作为弹性体成形件和/或塑料成形件来制造。尤其带有空心突出部和膜片阀座的控制膜片能够容易地作为弹性体在单个的改型的或成型的制造步骤中制造。
13.该空心突出部与该流体通道的连接容易地得到实现，方法是：该空心突出部以能插入到流体通道的开口中或者能插装到该开口上的方式来构造。
14.在一种简单的设计方案中，该膜片
‑
座阀优选构造有能运动的封闭元件，该封闭元件包括与膜片
‑
座相对应的第一封闭器件。
15.在一种结构简单的实施方式中，该封闭元件以能相对于膜片阀座轴向运动的方式被支承。如果向该控制室加载相对于工作室更高的流体压力或者从控制室的方向将调节力施加到该控制膜片上，则该控制膜片朝工作室的方向拱起，其中该膜片阀座和与其对应的、以能轴向运动的方式被支承的第一封闭器件同时朝这个方向运动。如果向该工作室加载相对于控制室更高的压力，则该控制膜片就朝控制室的方向拱起，其中该膜片阀座同时朝这个方向运动。沿着该膜片阀座的第二运动方向，流体连接能够通过空心突出部的内部空间朝流体通道释放。
16.为了简化复位并且为了改进密封座，该封闭元件被构造成相对膜片阀座受到弹簧加载的结构。
17.为了实现3换向功能，该封闭元件优选被构造为双封闭元件，该双封闭元件在其背离控制膜片的一侧上构造有第二封闭器件，该第二封闭器件与在膜片
‑
座阀中形成的第二阀座相对应。
18.在一种作为3/3换向阀的实施方式中，在该第二阀座的下方布置了第二工作室并且该双封闭元件穿过第二阀座，方法是：该第二封闭器件在面向第二工作室的一侧上密封地作用到第二阀座上或者嵌合到该第二阀座中。如果在这种实施方式中向该控制室加载相对于工作室更高的流体压力或者从控制室的方向将调节力施加到该控制膜片上，则该控制膜片朝工作室的方向拱起，其中该膜片阀座和与其对应的、以能轴向移动的方式被支承的双封闭元件同时朝这个方向运动。在此，该第二封闭器件从第二阀座上抬起并且释放该工作室与该第二工作室之间的流体连接。在移去压力过量或调节力时，该控制膜片和双封闭元件重又返回到其初始位置中，使得该流体连接重又被关闭。如果向该工作室加载相对于控制室更高的压力，则该控制膜片朝控制室的方向拱起，其中该膜片阀座同时朝这个方向运动并且释放该工作室与该流体通道之间的流体连接。
19.在一种在构造技术上简单的实施方式中，该双封闭元件被构造为哑铃形，其中该第一封闭器件和该第二封闭器件分别被成形为球形。
20.在一种结构简单的实施方式中，该控制膜片被实施为能够通过控制室以电磁方式控制的结构。在此，在该控制膜片的面向控制室的一侧上优选能以电磁方式运动的调节元件作用到该控制膜片上。
21.在一种作为替代方案的结构简单的实施方式中，能够通过控制室向该控制膜片加
载控制压力。
附图说明
22.下面借助于附图与对于本发明的优选的实施例的说明一起来详细描述本发明的其它优点。其中：图1示出了膜片
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座阀的示意性的剖面图；图2示出了具有按照图1的膜片
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座阀的瓶填充设备的示意性的线路图；图3示出了按照图1的膜片
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座阀的一种作为替代方案的实施方式的示意性的剖面图；图4示出了按照图1的膜片
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座阀的另一种作为替代方案的实施方式的示意性的剖面图。
具体实施方式
23.图1以示意性的剖面图示出了该膜片
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座阀1。在该阀壳体2中，面状的、由有形状弹性的材料构成的控制膜片3用环绕的凸缘3a在边缘侧被夹紧。控制膜片3将控制室4与工作室5在流体方面分开。控制通道6通到控制室4中，能够通过该控制通道向该控制室4加载控制压力。控制膜片3在其面向工作室5的一侧上一体地构造有空心突出部3b，该空心突出部形状锁合地被插入到排气通道7中。此外，该控制膜片3在其面向工作室5的一侧上一体地构造有膜片阀座3c。该空心突出部3b的内部空间8通到膜片阀座3c中。以能轴向运动的方式得到支承的双封闭元件9布置在膜片阀座3c的下方。该双封闭元件9具有哑铃形状，该哑铃形状具有球形的第一封闭器件10和通过接片与第一封闭器件相连接的第二封闭器件11。该双封闭元件9在用压力弹簧12弹簧加载的情况下被保持在膜片阀座3c与阀座嵌入件13之间，该阀座嵌入件在其下侧面上形成第二阀座14。在此，该双封闭元件9穿过阀座嵌入件13和第二阀座14，其中该第二封闭器件11在面向在本实施例中用作入口压力室15的第二工作室的一侧上密封地作用到第二阀座14上。该出口通道16通到工作室5中。该入口通道17通到入口压力室15中。
24.图1的图示示出了该膜片
‑
座阀1处于其静止位置中的情况，在该静止位置中在该控制室4与该工作室5之间不存在压力差。该排气通道7通过第一封闭器件10在膜片阀座3c中的密封座而与工作室5和出口通道16在流体方面分开。同时，该出口通道16和工作室5通过第二封闭器件11在第二阀座14中的密封座而与入口压力室15和入口通道17在流体方面分开。通过向该控制室4加载相对于工作室5更高的流体压力这种方式，该控制膜片3朝工作室4的方向拱起，其中与该控制膜片3一体地实施的并且因此同样由有形状弹性的材料构成的空心突出部3b同时轻微弯曲。随着该控制膜片3的往复运动，该膜片阀座3c和双封闭元件9克服压力弹簧12的负荷而轴向地移动。在此，该第二封闭器件11从第二阀座14上松开。该入口通道17和入口压力室15与工作室5和出口通道16处于流体连接之中。在该控制室4中的压力过量被移去时，该控制膜片3和双封闭元件9重又返回到其静止位置，使得该流体连接重又被关闭。如果例如由于在该出口通道16上的负荷变换而向该工作室5加载相对于控制室4更高的压力，则该控制膜片3朝控制室4的方向拱起，其中同时该膜片阀座3c轴向地朝这个方向移动。与该控制膜片3的行程相对应，有形状弹性的空心突出部3b轻微弯曲。用该往
复运动，该膜片阀座3c从第一封闭器件10上抬起并且释放该出口通道16、工作室5和排气通道7与大气之间的流体连接。因此，该出口通道16在工作室5中出现压力过量的情况下能够经由排气通道7来排气。
25.该膜片
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座阀1能够以比较少的构件在结构上容易地制造。该控制膜片与由其形成的功能件一起在结构上容易地且成本低廉地一体地作为塑料成形件来制造、例如作为弹性体在单个的改型的或成型的制造步骤中制造。该阀座13连同第二阀座14也能够容易地作为塑料成形件来制造并且能够通过简单的卡扣装配被装配在阀壳体2中的对应的留空部中。作为无明显的摩擦力矩的形状锁合的接触密封件，该膜片
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座阀1的所有密封座是低磨损的。该双封闭元件9能够容易地以扩张装配和/或压入装配的方式装入到阀座嵌入件13中。此外，该膜片
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座阀1具有良好的可清洁性，因为处于控制膜片3下方的所有构件和区域都能够容易地被冲洗，方法是：在该出口通道16上或者在该入口通道17上用足够的压力导入清洁介质、例如经过加热的清洁气体或清洁液体。在通过该入口通道17导入清洁介质时，事先或同时对该控制室4进行加荷，以便将第二封闭器件11从第二阀座14上松开并且建立与工作室5和出口通道16的流体连接。由此，该膜片
‑
座阀1的工作区域完全能够清洁并且根据所使用的清洁介质也能够消毒。同时，通过经由该排气通道7以压力克服压力弹簧12的力导入清洁介质这种方式，能够容易地清洁该膜片
‑
座阀1的排气区域。
26.图2作为瓶填充设备的示意性的线路图示出了该膜片
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座阀1在一种用于进行填充控制的示范性的应用中的情况。该储箱18部分地填充有气态的控制介质19和液态的填充介质20。通过用该切换阀21控制的第一输送管路22将填充介质20输送给该储箱18。通过用该膜片
‑
座阀1控制的另一输送管路23将控制介质19输送给该储箱18。为此，该膜片
‑
座阀1的入口通道17能够与用于控制介质19的入口管路24相连接。该入口管路24能够通过第一截止阀25来截止。通过用膜片
‑
座阀1来调节该储箱18中的控制介质19的流体压力，在填充介质20的输送打开的同时对该瓶27的填充进行控制。为此，能够通过控制管路26向该膜片
‑
座阀1的控制通道6加载流体压力。在向该控制通道6加载足够的流体压力的情况下，该膜片
‑
座阀1打开并且将经由入口管路24进入的控制介质19经由出口通道16和输送管路23输出给储箱18。用该储箱18中的控制介质19的提高的压力来填充该瓶27。在该出口通道16处过压的情况下，通过该膜片
‑
座阀1的排气通道7和该排气管路28进行排气。为了清洁该膜片
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座阀1的工作区域和该储箱18，通过该第一截止阀25来截止该入口管路24并且通过该第二截止阀30来打开该冲洗管路29，从而能够将清洁流体31在cip
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或sip
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过程中导入到系统中。在此，同时通过该控制通道6向该膜片
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座阀1加荷，以便将第二封闭器件11从第二阀座14上松开并且建立与工作室5和出口通道16的流体连接。
27.按照图2的瓶填充设备拥有的优点是，在运行中或在清洁时不必注意到该膜片
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座阀1被填充介质20污染，因为该膜片
‑
座阀的工作区域和排气区域能够容易地且完全地清洁。
28.图3和4示出了该膜片
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座阀1的作为替代方案的实施方式，其中空心突出部3b’和3b
’’
分别布置在面向控制室4的一侧上。在此，前面所描述的工作原理保持不变。然后，就按照图4的实施方式而言，该空心突出部3b
’’
垂直于控制膜片3的平面来布置，因而膜片行程不能通过该空心突出部3b
’’
的弯曲运动来补偿。因此，为了补偿沿着轴向方向的膜片行程，该空心突出部3b
’’
要么通过具有在图4中以虚线绘出的波纹管32的部分区段来构成。作为
替代方案，该空心突出部3b
’’
轴向滑动地布置在排气通道7
’’
中并且用将其包围的运动密封件、例如环形密封件或密封套筒（这两者在图4中未示出）被支承在排气通道7
’’
中。
29.附图标记列表1
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膜片
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座阀2
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阀壳体3
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控制膜片3a
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凸缘3、3b’、3b
’’
空心突出部3c
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膜片阀座4
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控制室5
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工作室6
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控制通道7、7’、7
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排气通道8、8’、8
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内部空间9
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双封闭元件10
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第一封闭器件11
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第二封闭器件12
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压力弹簧13
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阀座嵌入件14
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第二阀座15
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入口压力室16
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出口通道17
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入口通道18
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储箱19
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控制介质20
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填充介质21
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切换阀22、23
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输送管路24
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入口管路25、30
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截止阀26
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控制管路27
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瓶28
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排气管路29
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冲洗管路31
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清洁流体32
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波纹管