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DE102009021337A1 - Einwegventil zur Steuerung eines Fluids, umfassend ein Gehäuse mit einerStrömungskammer und einer Sperrmembran - Google Patents

Einwegventil zur Steuerung eines Fluids, umfassend ein Gehäuse mit einerStrömungskammer und einer Sperrmembran Download PDF

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DE102009021337A1
DE102009021337A1 DE200910021337 DE102009021337A DE102009021337A1 DE 102009021337 A1 DE102009021337 A1 DE 102009021337A1 DE 200910021337 DE200910021337 DE 200910021337 DE 102009021337 A DE102009021337 A DE 102009021337A DE 102009021337 A1 DE102009021337 A1 DE 102009021337A1
Authority
DE
Germany
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inlet
outlet
way valve
valve according
barrier membrane
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
DE200910021337
Other languages
English (en)
Inventor
Hartmut Dr. Henkel
Pierre Muller
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Von Hoerner & Sulger GmbH
Original Assignee
Von Hoerner & Sulger GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Von Hoerner & Sulger GmbH filed Critical Von Hoerner & Sulger GmbH
Priority to DE200910021337 priority Critical patent/DE102009021337A1/de
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Ceased legal-status Critical Current

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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16KVALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K15/00Check valves
    • F16K15/14Check valves with flexible valve members
    • F16K15/141Check valves with flexible valve members the closure elements not being fixed to the valve body
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16KVALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K31/00Actuating devices; Operating means; Releasing devices
    • F16K31/002Actuating devices; Operating means; Releasing devices actuated by temperature variation

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  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Temperature-Responsive Valves (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Einwegventil, umfassend ein Gehäuse (1) mit einem Einlass (2) und einem Auslass (3), die in eine Strömungskammer (4) münden, wobei in der Strömungskammer (4) eine Sperrmembran (5) zur Strömungstrennung von Einlass (2) und Auslass (3) angeordnet ist und wobei der Sperrmembran (5) eine Betätigungseinrichtung (6) zur irreversiblen Ausbildung eines Strömungskanals (7) zwischen Einlass (2) und Auslass (3) zugeordnet ist. Die Betätigungseinrichtung (6) weist mindestens ein Bimetallelement (8) auf, welches innerhalb der Strömungskammer (4) gehaltert und durch eine Heizeinrichtung (10) erwärmbar ist zur Lageveränderung ab einer vorgebbaren Heiztemperatur wwenigstens eines Teils des Bimetallelements (8), wobei die Betätigungseinrichtung (6) des Weiteren einen im Bewegungsweg des Bimetallelements (8) angeordneten Dorn (9) zum Durchstoßen der Sperrmembran (5) unter Aufhebung der Strömungstrennung zwischen Einlass (2) und Auslass (3) umfasst.

Description

  • Technisches Gebiet:
  • Die Erfindung betrifft ein Einwegventil zur Steuerung eines Fluids, umfassend ein Gehäuse mit einem Einlass und einem Auslass, die in wenigstens eine Strömungskammer münden, wobei in wenigstens einer Strömungskammer eine Sperrmembran zur Strömungstrennung von Einlass und Auslass angeordnet ist und wobei der Sperrmembran eine Betätigungseinrichtung zur irreversiblen Ausbildung eines Strömungskanals zwischen Einlass und Auslass zugeordnet ist, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • Stand der Technik:
  • Einwegventile der genannten Art sind aus dem Stand der Technik bereits bekannt. Diese Einwegventile dienen beispielsweise der Herstellung eines Druckausgleichs, wenn sich in einem Druckraum ein zu hoher Druck einstellt, der abgebaut werden muss. Hierzu ist es bekannt, in den Einwegventilen Berstscheiben einzusetzen. Einwegventile der beschriebenen Art reagieren druckabhängig und zeigen eine rein mechanische Funktionsweise.
  • Häufig ist es jedoch notwendig, einen Druckausgleich oder eine Strömungsverbindung nicht in Abhängigkeit von Drücken, sondern in Abhängigkeit von anderen Parametern herzustellen.
  • Hierzu können Einwegventile verwendet werden, die elektromagnetisch geöffnet werden können. Diese Einwegventile sind relativ teuer, groß und störanfällig. Des Weiteren muss eine Elektronik auf die Parameter, welche die Öffnung des Einwegventils bestimmen, abgestimmt werden.
  • Schließlich sind Einwegventile bekannt, die durch Aufschmelzen oder Verbrennen eines Bauteils aus Paraffin geöffnet werden können. Diese Einwegventile können das vom Einlass zum Auslass geführte Medium erheblich verschmutzen.
  • Durch die EP 1 548 342 A1 ist ein Ventil mit einem Stellglied bekannt geworden, welches im Wesentlichen aus einer Formgedächtnis-Legierung (FGL) hergestellt ist und mit Mitteln ausgestattet ist, um die Betätigungstemperatur dieses Stellglieds zu steuern. Die Mittel umfassen einen Mechanismus für die Rückstellung in Sperrrichtung, wobei der Mechanismus eine hohe anfängliche Kraft auf ein Element aus der Formgedächtnis-Legierung ausübt, die dann im Lauf der Formänderung des Elements aus der Formgedächtnis-Legierung abnimmt.
  • Durch die US 3,985,296 ist Bimetall-Kondenstopf mit einer Vielzahl von in einer Ventilkammer angeordneten Bimetallplatten bekannt geworden, die sich je nach Temperaturänderung biegen und ein Ventil zum Öffnen und Schließen einer Ventilöffnung verschieben, wobei die Bimetallplatten in einem Körper dergestalt übereinander gelagert sind, dass sie sich bei steigender Temperatur in Richtung ihres Übereinanderlagerns zusammenziehen.
  • Durch die DE 2527851 A1 ist ein thermisch gesteuertes Ventil, insbesondere Kondensatableiter, mit einem Bimetall-Steuerorgan bekannt geworden, welches auf einen Ventilschaft einwirkt, der zwischen seinen beiden Enden ein Verschlussteil trägt, welches mit einem Ventilsitz zusammenwirkt, wobei der Ventilschaft beiderseits des Verschlussteiles in koaxial zu dem Ventilsitz angeordneten Führungsorganen hubbeweglich gelagert ist. Das Verschlussteil ist in seinem mit dem Ventilsitz zusammenwirkenden Bereich sphärisch ausgebildet, wobei die zwischen dem Ventilschaft und den beiden Führungsorganen vorgesehenen Radialspiele mit den Axialabständen der Führungsorgane zum Ventilsitz so abgestimmt sind, dass sich bei radialer Anlage des Ventilschaftes an dem einen und diametral gegenüberliegend dazu an dem anderen Führungsorgan der Kugelmittelpunkt auf der Mittelachse des Ventilsitzes befindet.
  • Technische Aufgabe:
  • Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein kostengünstiges Einwegventil anzugeben, welches auch druckunabhängig zuverlässig geöffnet werden kann, ohne dass ein im Ventil geführtes Medium verschmutzt wird, ebenso soll das Einwegventil eine kleine und einfache Bauweise aufweisen.
  • Offenbarung der Erfindung und ihre Vorteile:
  • [1] Die Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem Einwegventil der genannten Gattung dadurch gelöst, dass die Betätigungseinrichtung mindestens ein Bimetallelement aufweist, welches innerhalb der Strömungskammer gehaltert und durch eine Heizeinrichtung erwärmbar ist zur Lageveränderung ab einer vorgebbaren Heiztemperatur wenigstens eines Teils des Bimetallelements, wobei die Betätigungseinrichtung des Weiteren einen im Bewegungsweg des Bimetallelements angeordneten Dorn zum Durchstoßen der Sperrmembran unter Aufhebung der Strömungstrennung zwischen Einlass und Auslass umfasst.
  • Erfindungsgemäß ist somit erkannt worden, dass die Verwendung eines Bimetallelements es erlaubt, das Einwegventil druckunabhängig zu öffnen, so dass das Öffnen von anderen Parametern abhängig gemacht werden kann. Das Bimetallelement kann durch thermische Energie derart deformiert werden, dass es einen Strömungskanal zwischen Einlass und Auslass herstellen kann. Insbesondere ist erkannt worden, dass ein Bimetallelement eine derart große Kraft erzeugen kann, dass eine irreversible Ausbildung eines Strömungskanals möglich ist. Somit kann auf Berstscheiben, brennende oder schmelzende Medien, die ein geführtes Medium verschmutzen können, erfindungsgemäß verzichtet werden. Schließlich ist erkannt worden, dass in das Innere des Gehäuses keine Kabel geleitet werden müssen, da das Bimetallelement von außen allein durch Wärme zuverlässig aktivierbar ist. Folglich ist die genannte Aufgabe gelöst.
  • [2] Vorzugsweise kann das Bimetallelement als gewölbte oder sphärische Bimetallscheibe ausgestaltet sein. Hierdurch kann das Bimetallelement randseitig besonders fest im Gehäuse verankert werden. Eine gewölbte oder sphärische Bimetallscheibe kann an ihrem Rand problemlos festgeklemmt werden, während ihr Zentrum von der Sperrmembran beabstandet bleiben kann. Beim Erwärmen kann sich dann das Zentrum der Bimetallscheibe bewegen, so dass sich das Zentrum der Bimetallscheibe der Sperrmembran anzunähern imstande ist.
  • Erfindungsgemäß umfasst die Betätigungseinrichtung einen Dorn zum Durchstoßen der Sperrmembran zum Freigeben des Strömungsweges. Hierdurch kann die Sperrmembran zuverlässig perforiert werden. Die Perforierung in der Sperrmembran bildet dann den Strömungskanal zwischen Einlass und Auslass aus, der nicht mehr verschlossen werden kann.
  • [A2] Vorzugsweise kann der Dorn an der Bimetallscheibe angeordnet sein und sich in Richtung zur Sperrmembran erstrecken. Hierdurch kann der Dorn aufgrund der Wölbung der Bimetallscheibe zunächst von der Sperrmembran beabstandet bleiben und erst bei Zuführung von thermischer Energie gegen die Sperrmembran gedrückt werden. Vorzugsweise ist der Dorn im Bereich der größten Bewegung der Bimetallscheibe angeordnet.
  • Erfindungsgemäß ist das Bimetallelement durch eine Heizeinrichtung erwärmbar, welche in weiterer Ausgestaltung der Erfindung in das Ventil integriert sein kann. Hierdurch kann beispielsweise ein Teil des Gehäuses erwärmt werden, um das Bimetallelement zu verbiegen. Durch die Heizeinrichtung kann das Einwegventil unabhängig von der Umgebungstemperatur geöffnet werden. Vor diesem Hintergrund ist denkbar, dass die Heizeinrichtung eine Leistung von ungefähr 8 bis 20 Watt aufweist.
  • Natürlich kann die Heizeinrichtung auch außerhalb des Ventils angeordnet sein, so dass in diesem Fall zur Auslösung praktisch das gesamte Ventil beheizt wird.
  • Vorzugsweise kann das Gehäuse ein Oberteil und ein Unterteil aufweisen, die als getrennte Bauteile zusammenfügbar sind. Diese Ausgestaltung erlaubt, die Sperrmembran und die Bimetallscheibe innerhalb des Gehäuses zu positionieren und dieses dann dauerhaft hermetisch zu verschließen. Das hermetische Verschließen kann durch Laserschweißen erfolgen.
  • Vorzugsweise kann der Einlass entweder im Oberteil oder im Unterteil und der Auslass entweder im Unterteil oder im Oberteil ausgebildet sein. Hierdurch kann das Einwegventil zwischen zwei Rohrleitungen positioniert werden, wobei eine Rohrleitung von oben und eine Rohrleitung von unten in das Gehäuse mündet. Durch das Einwegventil kann dabei ein Medium der Schwerkraft folgend abfließen.
  • Vorzugsweise kann der Einlass und der Auslass im Unterteil ausgebildet sein. Denkbar ist auch, den Einlass und den Auslass im Oberteil auszubilden. Diese Ausgestaltungen erlauben eine Anordnung von zwei Rohrleitungen allein auf einer Seite des Gehäuses.
  • Vorzugsweise kann die Betätigungseinrichtung zwischen dem Oberteil und dem Unterteil positioniert sein. Hierdurch ist ein Einklemmen der Betätigungseinrichtung zwischen Oberteil und Unterteil in einfacher Weise möglich.
  • In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann die Betätigungseinrichtung auf einem Ring aufliegen. Der Ring kann aus Elastomer oder Gummi gefertigt sein. Der Ring dient der besseren Abdichtung des Gehäuses und kann Unebenheiten im Oberteil, im Unterteil oder an der Betätigungseinrichtung ausgleichen.
  • Vorzugsweise kann die Sperrmembran zwischen dem Oberteil und dem Unterteil eingeklemmt sein. Hierdurch ist eine sichere hermetische Abdichtung des Gehäuses möglich, indem die Sperrmembran die Strömungskammer in zwei Räume trennt. Dabei ist ein Raum mit dem Einlass und ein Raum mit dem Auslass verbunden.
  • In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann die Sperrmembran nur den Auslass oder den Einlass bedecken. Durch diese konkrete Ausgestaltung ist es möglich, den Einlass und den Auslass zugleich entweder im Oberteil oder im Unterteil des Gehäuses auszubilden.
  • Vorzugsweise kann die Sperrmembran als Folie ausgestaltet sein. Folien sind im Hinblick auf ihre Dicke problemlos herstellbar. Durch die Wahl einer geeigneten Dicke kann die Stabilität der Folie eingestellt werden.
  • In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann die Sperrmembran als Metallfolie ausgestaltet sein. Metalle sind gegenüber Flüssigkeiten wie auch Gasen besonders diffusionsdicht. Daher ist denkbar, mit dem Einwegventil Heliumbehälter abzudichten.
  • Vorzugsweise kann die Sperrmembran Sollbruchstellen oder Sollreißstellen aufweisen. Diese Ausgestaltung erlaubt eine selbständige Vergrößerung des Strömungskanals, wenn die Sperrmembran durchstoßen wurde.
  • In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann die Sperrmembran den Einlass und den Auslass hermetisch dicht voneinander trennen. Diese Ausgestaltung stellt sicher, dass das Einwegventil mehrere Jahre eine hohe Dichtheit gewährleistet.
  • Vorzugsweise kann der Einlass und der Auslass mit Rohrleitungen verbunden sein. Die Rohrleitungen können das Medium durch die Strömungskammer führen und dabei das Gehäuse von einem Behälter beabstanden. Die Beabstandung bewirkt eine weitgehende thermische Isolierung des Gehäuses gegen den Behälter.
  • Vorzugsweise kann die Rohrleitungen mit dem Einlass und dem Auslass durch Laserschweißen verbunden sein. Das Laserschweißen gewährleistet eine dichte Anbindung der Rohrleitungen an das Gehäuse unter Ausbildung von schmalen und dünnen Schweißnähten.
  • In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann eine Bypassleitung zur Herstellung eines Druckausgleichs vorgesehen sein. Die Bypassleitung verhindert, dass ein Bimetallelement, insbesondere eine gewölbte Bimetallscheibe, allein durch einen Druck verbogen und gegen die Sperrmembran gepresst wird. Dabei ist denkbar, dass die Bimetallscheibe selbst einen Durchgang oder eine Bohrung aufweist.
  • In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann die Betätigungseinrichtung aus mehreren übereinander liegenden Bimetallscheiben bestehen. Hierdurch kann die Kraft verstärkt werden, mit der der Dorn gegen die Sperrmembran gepresst wird. Vorzugsweise kann das Einwegventil eine bewegte Masse von höchstens sieben Gramm aufweisen. Diese geringe Masse eignet das Einwegventil für eine Verwendung in der Raumfahrt.
  • In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann die Sperrmembran derart konstruiert sein, dass sie einem Druckgefälle zwischen Einlass und Auslass von mindestens 50 bar standzuhalten imstande ist. Aufgrund dieser Druckstabilität eignet sich das erfindungsgemäße Einwegventil insbesondere für eine Verwendung in Gastanks.
  • Weitere Ziele, Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnung, in der zeigen:
  • 1 eine Schnittansicht eines Einwegventils, bei welchem Einlass und Auslass auf gegenüberliegenden Seiten im Gehäuse ausgebildet sind,
  • 2 eine Schnittansicht eines Einwegventils, bei welchem Einlass und Auslass auf derselben Seite im Gehäuse ausgebildet sind,
  • 3 eine Ansicht der Betätigungseinrichtung, die eine gewölbte Bimetallscheibe und einen Dorn aufweist,
  • 4 eine teilgeschnittene, perspektivische Ansicht einer technischen Ausführung eines Einwegventils, bei welchem Einlass und Auslass auf derselben Seite im Gehäuse ausgebildet sind,
  • 5 eine Schnittansicht des Einwegventils gemäß der 4, mit vorgespannter Betätigungseinrichtung und
  • 6 die Schnittansicht des Einwegventils gemäß der 4 und 5, wobei die Betätigungseinrichtung ausgelöst hat.
  • In den 1 bis 6 sind gleiche Elemente stets mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.
  • Wege zur Ausführung der Erfindung:
  • 1 zeigt ein erfindungsgemäßes Einwegventil, welches ein Gehäuse 1 mit einem Einlass 2 und einem Auslass 3, Einlass- und Auslassströmungskanäle, umfasst, die beide in eine Strömungskammer 4 münden. In der Strömungskammer 4 ist eine Sperrmembran 5 zur Strömungstrennung von Einlass 2 und Auslass 3 angeordnet. Der Sperrmembran 5 ist eine Betätigungseinrichtung 6 zur irreversiblen Ausbildung eines Strömungskanals 7 zwischen Einlass 2 und Auslass 3 zugeordnet, wobei die Betätigungseinrichtung 6 mindestens ein Bimetallelement 8 aufweist bzw. die Betätigungseinrichtung 6 das Bimetallelement 8 darstellt. Dieses Bimetallelement 8 ist in geeigneter Weise dergestalt in der Strömungskammer 4 befestigt, dass wenigstens ein Teil des Bimetallelements 8 bei seiner Erwärmung eine Bewegung auszuführen imstande ist.
  • Das Bimetallelement ist bevorzugt als nach oben gewölbte, sphärisch oder konkav gekrümmte Bimetallscheibe 8 ausgestaltet, welcher eine Vorspannung eingeprägt sein kann. In diesem Fall ist die Bimetallscheibe 8 randseitig innerhalb der Strömungskammer 4 befestigt, wobei entweder der gesamte Rand der Bimetallscheibe 8 oder nur ein Teil des Randes innerhalb der Strömungskammer 4 fest gehaltert ist. Des Weiteren weist die Betätigungseinrichtung 6 einen Dorn 9 zum Durchstoßen der Sperrmembran 5 auf, wobei der Dorn 9 an der Bimetallscheibe angeordnet ist. Vorzugsweise ist der Dorn 9 an derjenigen Stelle des Bimetallelements 6 oder der Bimetallscheibe 8 befestigt, welche bei Bewegung durch Erwärmung die größte Auslenkung erfährt.
  • Das Bimetallelement 8 ist durch eine Heizeinrichtung 10 erwärmbar, wobei im gezeigten Beispiel die Heizeinrichtung 10 mit dem Ventil integriert ist und sich direkt oberhalb des Gehäuses 1 auf demselben befindet. Der Heizeinrichtung 10 kann mittels einer elektrischen Verbindung 7 elektrische Energie zur Aufheizung zugeführt werden.
  • Die Heizeinrichtung kann auch in das Innere des Gehäuses oberhalb des Bimetallelements integriert sein. Oder das Bimetallelement selbst kann gleichzeitig die Heizeinrichtung sein, indem zum Erhitzen des Bimetallelements dasselbe von Strom durchflossen wird oder in demselben Wirbelströme erzeugt werden.
  • Das Gehäuse 1 weist im gezeigten Beispiel ein Oberteil 11A und ein Unterteil 12A auf, die als getrennte Bauteile zusammenfügbar sind. Der Einlass 2 ist im Oberteil 11A und der Auslass 3 ist im Unterteil 12A ausgebildet.
  • Die Betätigungseinrichtung 6 ist zwischen dem Oberteil 11A und dem Unterteil 12A des Gehäuses 1 positioniert, wobei die Betätigungseinrichtung 6 auf einem innerhalb des Oberteils 11A umlaufenden Ring 13 aufliegt. Dieser Ring 13 kann auch dazu dienen, das Bimetallelement 8 der Betätigungseinrichtung in geeigneter Weise zu haltern. Zwischen dem Ring 13 und der Wandung des Oberteils 11A kann ein umlaufender Kanal 14 ausgebildet sein, durch den das durch den Einlass 2 zugeführte Fluid zu fließen imstande ist und auf der Sperrmembran 5 aufsteht.
  • Die Sperrmembran 5 ist zwischen dem Oberteil 11A und dem Unterteil 12A des Gehäuses 1 eingeklemmt. Die Sperrmembran 5 ist als Folie, vorzugsweise als Metallfolie ausgestaltet. Die Sperrmembran 5 trennt den Einlass 2 und den Auslass 3 hermetisch dicht voneinander. Die Sperrmembran 5 kann beispielsweise eine Druckstabilität von bzw. bis 50 bar oder mehr aufweisen.
  • Vorzugsweise weist das Einwegventil selbst nur eine Masse von höchstens 7 Gramm auf, wobei die bei Erwärmen bewegten Teile der Betätigungseinrichtung 6, wenigstens das Bimetallelement oder die Bimetallscheibe 8 zusammen mit dem daran befestigten Dorn, ein Gewicht von nur wenigen Gramm aufweisen.
  • Wesentlich ist noch hervorzuheben, dass einer Bimetallscheibe 8, egal ob mit sphärischer Krümmung oder einer anderen Gestaltung mit anderer Krümmung, eine Vorspannung aufgegeben werden kann, so dass bei Erwärmung der Bimetallscheibe 8 in einem vorgegebenen, engen Temperaturbereich die Bimetallscheibe 8 praktisch schlagartig in die Position unter Erhitzung umschlägt, wobei derjenige Teil der Bimetallscheibe 8, welcher den Dorn 9 trägt und welcher mit Erhitzung den größten Ausschlag und somit die größte Wegstrecke auszuführen imstande ist, praktisch schlagartig den Dorn 9 durch die Sperrmembran 5 bohrt. Wie in 1 gezeigt, befindet sich der Dorn 9 vorzugsweise in senkrechter Projektion direkt über dem Auslass 3 innerhalb des Unterteils 12A des Gehäuses 1. Diese Position der Bimetallscheibe 8 nach ihrer Auslösung, welche dann eine konvexe Kontur einnimmt, ist in der 6 dargestellt Natürlich kann gleichermaßen der Einlass durch eine Membran abgesperrt sein, wobei in diesem Fall mit dem Auslösen der Durchströmung der Strömungskammer 4 die Membran im Bereich des Einlasses durchstoßen wird.
  • 2 zeigt ein weiteres Beispiel eines Einwegventils, welches ein Gehäuse 1 mit einem Einlass 2 und einem Auslass 3 umfasst, die in eine Strömungskammer 4 münden, wobei in der Strömungskammer 4 eine Sperrmembran 5 zur Strömungstrennung von Einlass 2 und Auslass 3 angeordnet ist und wobei der Sperrmembran 5 eine Betätigungseinrichtung 6 zur irreversiblen Ausbildung eines Strömungskanals 7 zwischen Einlass 2 und Auslass 3 zugeordnet ist. Die Betätigungseinrichtung 6 weist mindestens ein Bimetallelement 8 auf. Einlass 2 und Auslass 3 sind auf derselben Seite des Gehäuses 1 angeordnet.
  • Das Bimetallelement 8 ist als, hier nach oben, konkav gewölbte Bimetallscheibe ausgestaltet. Die Betätigungseinrichtung 6 weist ebenfalls einen Dorn 9 zum Durchstoßen der Sperrmembran 5 auf. Der Dorn 9 ist an der Bimetallscheibe angeordnet. Das Bimetallelement 8 ist durch eine integrierte Heizeinrichtung 10 erwärmbar, wobei die Erwärmung elektrisch mittels einer elektrischen Verbindung 7 erfolgt, über die elektrische Energie zur Aufheizung zugeführt wird.
  • Das Gehäuse 1 weist ein Oberteil 11B und ein Unterteil 12B auf, welche topfförmig gestaltet und als getrennte Bauteile ineinander greifen und zusammen fügbar sind. Der Einlass 2 und der Auslass 3 sind beide im Unterteil 12B ausgebildet, wie es der 2 zu entnehmen ist.
  • Die Betätigungseinrichtung 6 mit dem Dorn 9 ist unmittelbar zwischen dem Oberteil 11B und dem Unterteil 12B positioniert und sitzt auf dem Topfrand 18 des Unterteils 12B des Gehäuses 1 auf.
  • Die Sperrmembran 5 ist zwischen dem Oberteil 11B und dem Unterteil 12B eingeklemmt. Die Sperrmembran 5 ist als Folie, vorzugsweise als Metallfolie ausgestaltet. Die Sperrmembran 5 trennt den Einlass 2 und den Auslass 3 hermetisch dicht voneinander und liegt nur auf dem Auslass 3 auf. Die Sperrmembran 5 zeigt eine Druckstabilität von bzw. bis 50 bar oder mehr. Das Einwegventil hat eine Masse von höchstens 7 Gramm.
  • 3 zeigt eine Ansicht der Betätigungseinrichtung 6, die eine gewölbte Bimetallscheibe und einen Dorn 9 aufweist. Der Dorn 9 ist im Zentrum der Bimetallscheibe mittels eines Befestigungsrings 17 festgelegt. Die gestrichelte, konkave Stellung der Betätigungseinrichtung 6 zeigt dieselbe vor ihrer Auslösung vor Erwärmung; die ausgezogene Stellung, die entweder eine ebene oder konvexe Kontur einnimmt, zeigt die Betätigungseinrichtung 6 in ausgelöster Stellung nach Erwärmung.
  • 4 zeigt eine teilgeschnittene und perspektivische Ansicht eines Einwegventils gemäß 2, bei welchem Einlass 2 und Auslass 3 auf derselben Seite im Gehäuse 1 ausgebildet sind. Am Einlass 2 sowie am Auslass 3 sind Rohrleitungen 15, 16 angeordnet zur Zuführung bzw. Abführung des Fluids.
  • Die 5 und 6 zeigen je eine Schnittansicht eines Einwegventils gemäß 2, bei welchem Einlass 2 und Auslass 3 auf derselben Seite im Gehäuse 1 ausgebildet sind. Den Unterteilen 12B sind Rohrleitungen 15 und 16 zugeordnet. Um Wiederholungen zu vermeiden, sei zum Aufbau des Einwegventils gemäß der 5 und 6 auf die Ausführungen zur den 2 und 4 verwiesen.
  • Gewerbliche Anwendbarkeit
  • Die Erfindung ist gewerblich anwendbar, da sie in Tanks für Gase oder Flüssigkeiten, auch von solchen unter hohen Drücken, eingesetzt werden kann.
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    Gehäuse
    2
    Einlass, Einlass-Strömungskanal
    3
    Auslass, Auslass-Strömungskanal
    4
    Strömungskammer
    5
    Sperrmembran
    6
    Betätigungseinrichtung (hier Bimetallelement 8)
    7
    elektrischer Anschluss der Heizeinrichtung
    8
    Bimetallelement
    9
    Dorn zum Durchstoßen der Sperrmembran
    10
    Heizeinrichtung
    11A, 11B
    Oberteile
    12A, 12B
    Unterteile
    13
    umlaufender Ring
    14
    umlaufender Kanal
    15, 16
    Rohrleitungen
    17
    Befestigungsring
    18
    Topfrand
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • - EP 1548342 A1 [0006]
    • - US 3985296 [0007]
    • - DE 2527851 A1 [0008]

Claims (15)

  1. Einwegventil zur Steuerung eines Fluids, umfassend ein Gehäuse (1) mit einem Einlass (2) und einem Auslass (3), die in wenigstens eine Strömungskammer (4) münden, wobei in wenigstens einer Strömungskammer (4) eine Sperrmembran (5) zur Strömungstrennung von Einlass (2) und Auslass (3) angeordnet ist und wobei der Sperrmembran (5) eine Betätigungseinrichtung (6) zur irreversiblen Ausbildung eines Strömungskanals (7) zwischen Einlass (2) und Auslass (3) zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Betätigungseinrichtung (6) mindestens ein Bimetallelement (8) aufweist, welches innerhalb der Strömungskammer (4) gehaltert und durch eine Heizeinrichtung (10) erwärmbar ist zur Lageveränderung ab einer vorgebbaren Heiztemperatur wenigstens eines Teils des Bimetallelements (8), wobei die Betätigungseinrichtung (6) des Weiteren einen im Bewegungsweg des Bimetallelements (8) angeordneten Dorn (9) zum Durchstoßen der Sperrmembran (5) unter Aufhebung der Strömungstrennung zwischen Einlass (2) und Auslass (3) umfasst.
  2. Einwegventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Bimetallelement aus wenigstens einer gewölbten Bimetallscheibe (8) in runder oder nichtrunder Form besteht, an welcher der Dorn (9) zum Durchstoßen der Sperrmembran (5) in Richtung derselben ragend angeordnet ist, wobei der Dorn (9) vorzugsweise im Bereich der größten Bewegung des Bimetallelements (8) angeordnet ist.
  3. Einwegventil nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizeinrichtung (10) des Bimetallelements (8) eine integrierte Heizeinrichtung (10) ist.
  4. Einwegventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (1) ein Oberteil (11A, 11B) und ein Unterteil (12A, 12B) aufweist, die als getrennte Bauteile zusammenfügbar sind, wobei der Einlass (2) entweder im Oberteil (11A) oder im Unterteil (12A) und der Auslass (3) entweder im Unterteil (12A) oder im Oberteil (11A) oder sowohl Einlass (2) als auch Auslass (3) im Unterteil (12B) ausgebildet sind.
  5. Einwegventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Betätigungseinrichtung (6) zwischen dem Oberteil (11A, 11B) und dem Unterteil (12A, 12B) positioniert ist.
  6. Einwegventil nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Betätigungseinrichtung (6) auf einem Ring (13) aufliegt.
  7. Einwegventil nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Sperrmembran (5) zwischen dem Oberteil (11A, 11B) und dem Unterteil (12A, 12B) eingeklemmt ist.
  8. Einwegventil nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Sperrmembran (5) nur den Auslass (3) oder den Einlass (2) oder beide bedeckt.
  9. Einwegventil nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Sperrmembran (5) als Folie, vorzugsweise als Metallfolie, ausgestaltet ist.
  10. Einwegventil nach Anspruch einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Sperrmembran (5) Sollbruchstellen oder Sollreißstellen aufweist.
  11. Einwegventil nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Sperrmembran (5) den Einlass (2) und den Auslass (3) hermetisch dicht voneinander trennt.
  12. Einwegventil nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Einlass (2) und/oder der Auslass (3) mit Rohrleitungen (15, 16) verbunden sind.
  13. Einwegventil nach einem der Ansprüche 1 bis 12, gekennzeichnet durch eine Bypassleitung zur Herstellung eines Druckausgleichs zwischen Einlass (2) und Auslass (3).
  14. Einwegventil nach einem der Ansprüche 1 bis 13, gekennzeichnet durch eine bewegte Masse der Betätigungseinrichtung (6) von höchstens 7 Gramm.
  15. Einwegventil nach einem der Ansprüche 1 bis 14, gekennzeichnet durch eine Druckstabilität der Sperrmembran (5) von mindestens 50 bar.
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