Membranventil Die Erfindung betrifft ein Membranventil mit einer im Innern des Ventilkörpers ange ordneten Membrane aus elastischem Material, welche mit dem die Diehtimgsflä.che bilden den Teil ihrer dem Strömungsweg zugekehr ten Seite beim Schliessen gegen eine feste 1-)iehtungsfläche des Ventilkörpers mit.
Hilfe einer Schliessvorrichtung bewegt und in ge- sehlossenem Zustand des Ventils auf die Dich lungsfläche des Ventilkörpers gepresst wer- den kann.
Die Erfindung isst dadurch gekenn zeichnet, dass bei Schliessbewegung der Mem brane - aussehend von einer ersten Berüh rungsstelle derselben mit der Dichtungsfläche des Ventilkörpers - der in.
Strömungsrieh- tun- des durchfliessenden Mediums an die Berührungsstelle anschliessende Teil der Dich- tiingsfläehe der Membrane in Strömungsin.ch- tung fortschreitend auf der Dichtungsfläche des Ventilkörpers zur Auflage kommt.
Membranvent-ile zeichnen sieh dadurch ans, dass der Strömungsweg für das durch- fliessende 1Iediiim mit keinen zur des Ventils nötigen Teilen in Berührung kommt.
Ferner entfällt in der Regel eine Stopfbüchse, weil keine beweglichen Teile ge- @en.über aussen abzudichten sind. Membranve.n- tile eifnen sieh daher in ausgesprochenem Masse für solche technische Anwendungsfälle, wo die: Durchflussmenge von flüssigen oder gasförmigen Medien unter Vermeidung einer Berührung mit verschmutzungsgefährdeten Oberflächen eingestellt bzw. reguliert werden muss.
Dies trifft besonders für flüssige Nah rungsmittel und Getränke und für die Ver arbeitung pharmazeutischer Stoffe zu.
In vielen Fällen besteht die Aufgabe eines lIembranv ent.ils darin, den Zufluss einer Flüssigkeit oder eines Gases aus einem Raum in einen ein anderes Medium enthaltenden Raum zu beeinflussen, ohne dass das letztge nannte Medium in den erstgenannten Raum eindringen kann. Diese Verhältnisse liegen beispielsweise bei der Überführung eines st.e- riien Mediums aus einem sterilen Raum in einen nicht sterilen Raum vor.
Hier muss die Gewähr vorhanden sein, dass unter keinen Umständen beim Schliessen des Ventils im nicht sterilen Raum enthaltene Keime ent gegen der Durchflussriehtung durch das Ven til in den sterilen Teil des Strömungsweges eindringen können.
Die Erfahrung hat gelehrt, dass diese Be dingung mit den heute zur Verfügung stehen den Membranventilen nicht, mit Sicherheit er füllt werden kann. So hat sich gezeigt, dass es mit.
Hilfe bekannter Membranventile nicht möglich ist, einen mit steriler Flüssigkeit ge füllten Behälter durch wiederholte Abzapfung kleiner Flüssigkeitsmengen mit Hilfe eines in der Entleerungsleitung angeordneten Meni- branvent.ils su entleeren, ohne ein Eindringen von Keimen in das Innere des Behälters ver hindern zu können.
Handelt es sieh iun Flüs sigkeiten, welche für eindringende Keime einen guten Nährboden darstellen, so kann schon ein einzelner eindringender Keim durch Vermehrung die Sterilität der Flüssigkeit innert kurzer Zeit, vernichten.
Man nimmt an, dass diese Keime infolge Kapillarwirkung kleinster Oberflächenfehler der Dichtungs flächen von Membrane und Ventilkörper ent gegen der Strömungsrichtung zwischen die Dichtungsflächen gelangen können und allen falls beim Anpressen der Membrane zusam- nien mit. kleinen Flüssigkeitsteilchen in den sterilen Raum gequetscht werden.
Vorliegende Erfindung ermöglicht, diese Gefahr weitgehend auszuschalten; sie ist. nach stehend an Hand der in der Zeichnung darge stellten Ausführungsbeispiele näher erläu tert.
Fig. 1 und 2 zeigen einen Längs- und Querschnitt durch ein Membranventil nach der Erfindung und Fig. 3 bis 6 im Detail und in schemati scher Darstellung Ausführungsformen der Dichtungsflächen von Membrane und Ventil körper zusammen mit Teilen der auf die Membrane wirkenden Schliessvorrichtung.
Das in Fig. 1 und ? gezeichnete Membran ventil dient zum Einbau in eine Rohrleitung und verbindet beispielsweise einen sterilen Raum 1 mit einem nicht sterilen Raum 2; die Durchflussrichtung ist durch Pfeil anged:eu- tet. Der Ventilkörper 3 ist mit einer vorteil haft polierten Dichtungsfläche 4 versehen, gegen welche die Membrane 5 mit dein die Dichtungsfläche 6 bildenden Teil ihrer dem Strömungsweg zugekehrten Seite mit Hilfe einer Schliessvorrichtung bewegt werden kann.
Die Schliessvorrichtung besteht aus Handrad i, Spindel 8 und Stempel 9, welcher längs der Geradführun.g 10 durch Drehen des Hand rades bewegt werden kann. Die Membrane ist auf geeignete Weise mit dem Stempel derart verbunden, dass sie aus der in Fig 2 gezeich neten Schliessstellung durch Hochdrehen der Spindel, in die Offenstellung nach Fig. 1 be- cvegt werden kann.
Die Dichtungsfläche 6 der Membrane wird durch eine wulstförmige Verdickung gebildet. Wie Fig. 1 zeigt, ist. die Dichtungsfläche 1 des Ventilkörpers so im Raume zur Dich tungsfläche der Membrane geneigt., dass beim Schliessen des Ventils nach der ersten Berüh rung der beiden Dielitungsflä.chen letztere einen sieh in Strömungsrichtung öffnenden Spaltraum begrenzen.
Diese Verhältnisse sind in Fig. 3 se-hema- tis.eh im Längsschnitt und in grösserem llass- sta.be veranschaulicht, wobei der Einfachheit halber nur die Diehtungsflä,ehe 4 des Ventil körpers und die Membrane 5 als Platte mit Dichtungsfläche 6 und der Stempel 9 darge stellt sind. Die gezeichnete Stellung der Mem brane entspricht dem Zustand kurz vor dem Schliessen des Ventils.
Wird der Stempel 9 weiter nach unten bewegt, so kommt. die dem Raum 1 zunächst liegende Kante der Menr- brandichtungsflä,che zuerst mit der Dich tungsfläche 1 des Ventilkörpers in Berüh rung, wonach ausgehend von dieser ersten Berührungsstelle der anschliessende Teil der Diehtungsfl'äehe in Strömungsriehttuzg fort schreitend auf der Dichtungsfläche 1 des Ven tilkörpers .dichtend zur Auflage kommt, und zwar unter elastischer- Verformung des die Mem.brandichtungsfläclie bildenden Wulstes.
Die beschriebene Ausbildung der Schliessvor richtung und die Gestalt. der Dichtungsflächen von Membrane und Ventilkörper verhindern dass Eindringen von Flüssigkeitsteilchen aus dem Raum 2 in den Raum 1, indem allfällig zwischen Membrane und Dichtungsfläche =1 (Angeschlossene, keimhaltige Flüssigkeitsteil- chen in den Raum ? verdrängt werden.
Dies wäre nicht. der Fall, wenn die Dielittingsflä- ehe der Membrane wie bisher üblich mit ihrer ganzen Fläche gleichzeitig auf der Diehtungs- fläclie des Ventilkörpers zur Auflage kommt.
Hier können Oberflächenfehler bei der ersten Berührunu der beiden Dichtungsflächen kleinste Spalträume verursachen, deren Dros- selwirkun- so gross ist, dass wohl keine Flüs sigkeit aus dem Raum 1 in den Raum ? über tritt, dass aber anderseits unter Ka.pillarwir- kun.g kleinste Flüssigkeitsteilchen aus dem nicht sterilen Raum 2,
zwischen die Diehtungs- fläehen gelangen und beim Anpressen der Membrane auf die Dichtungsfläche des Ven tilkörpers in den Raum 1. verdrängt werden.
Die Fig. 4 bis 6 zeigen weitere Audüh- iungsformen in ebenfalls schematischer Dar stellung. Gemäss Fig. 5 ist die Dichtungsfläche 6 der _Membrane gegenüber der Diehtungs- fläehedes Ventilkörpers derart geneigt, dass nach der ersten Berührung der beiden Dich tungsflächen letztere ebenfalls einen in Strö mungsrichtung sich öffnenden Spaltraum be grenzen.
Fig. 4 zeigt ferner eine Ausfüh- rungsform, bei welcher sowohl die Dichtungs fläche der Membrane als auch die Diehtungs- fläehe des Ventilkörpers gegenüber der Durchflussric:htun g geneigt sind. Die Ausfüh- rungsfo.rm nach Fig. 6 weist bei geöffnetem Ventil zueinander parallel gestellte Diclhtungs- fläehen von Membrane und Ventilkörper auf.
Hier ist aber der Stempel 9 so ausgebildet, dass sein Angriffspunkt, auf die Membrane entgegen der Strömungsrichtung in den Be reich der dem Raum 1 zunächst liegenden Kante der Dichtungsfläche des Ventilkörpers versetzt liegt. Wird der Stempel 9 aus der -zeichneten Stellung nach unten bewegt, so iiei;-t sieh die Membrane derart zur Diehtungs- fläehe des Ventilkörpers, dass nach der ersten Berührung der beidien Dichtungsflächen letz tere einen sieh in Strömungsrichtung öffnen den Spaltraum begrenzen. Diese Wirkung wird noch unterstützt durch die zugespitzte Arbeitsfläche des Stempels 9.
Der praktische Betrieb eines M embranven- tils nach der Erfindung zeigt, dass :die im Zu sammenhang mit üblichen Membranventilen geschilderten Gefahren vollständig ausge- ehaltet sind. So: wurde ein Membranventil nach der Erfindung in die Entleerungsleitung eines Behälters eingebaut, der zur Aufnahme von Milch dient, welche vollständig entkeimt worden ist.. Mit Hilfe des M embranventils wurde während einer Reihe von Tagen Milch in kleinen Mengen periodisch aus dem Be hälter abgezapft.
Dabei zeigte sich, dass das Membranventil, ein Eindringen von Keimen in das Innere des Behälters mit Sicherheit verhindert. So wies die zuletzt dein Behäl ter entnommene Milch dieselben Eigenschaf- ten bezüglich Sterilität, Geschmack und Aus- sehen auf wie die am Anfang in den Behälter eingefüllte Milch.
Die Erfindung ist nicht auf die in der Zeichnung dargestellten Beispiele beschränkt, so könnten auch anders geformte Dichtungs flächen von Membrane und Ventilkörper ver wendet werden, bei denen ausgehend von einer ersten Berührungsstelle der Dichtungsflächen von Membrane und Ventilkörper der an die Berührungsstelle anschliessende Teil der Dich tungsfläche der Membrane in Strömungsrich tung fortschreitend auf der Dichtungsfläche des Ventilkörpers dichtend zur Auflage kommt.