薄膜閥的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種尤其用于流體介質(zhì)的薄膜閥（10），具有閥體（20）、薄膜（22）和能通過驅(qū)動(dòng)裝置（14）操作的、用于對薄膜（22）進(jìn)行加載的連接件（24），其中，閥體（20）、薄膜（22）和連接件（24）由塑料制成，其特征在于，閥體（20）和薄膜（22）由不同的塑料制成，并且薄膜（22）的塑料比閥體的塑料更加有彈性。
【專利說明】薄膜閥
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種尤其用于流體(液態(tài)的、漿狀的和/或氣態(tài)的)介質(zhì)的薄膜閥，具有閥體、薄膜和能通過驅(qū)動(dòng)裝置操縱的、用于對薄膜進(jìn)行加載的連接件，其中，閥體和薄膜由塑料制成。
【背景技術(shù)】
[0002]薄膜閥是已知的，其具有帶有流入側(cè)和排出側(cè)的閥體(DE202005002152U1)。此外，閥體具有能由薄膜密封的閥座，其中薄膜通過連接件與驅(qū)動(dòng)裝置的壓擠件連接。已知的薄膜可以單層或者雙層地設(shè)計(jì)。由W02010/025905A1公開了一種單層薄膜，其也設(shè)計(jì)為與連接件一體形成或者連接件可以模制成型在該薄膜上。薄膜與閥體一樣由相同的塑料制成，例如聚乙烯(PE)。此外，閥體和薄膜通過超聲波焊接彼此固定地連接成流體密封的并且能夠與驅(qū)動(dòng)裝置耦合的閥體單元。
[0003]通過將閥體和薄膜固定地連接成密封的閥體單元，閥體單元可以設(shè)計(jì)成一次性單元并且薄膜閥可以被集成在一次性管道系統(tǒng)中或者能預(yù)殺菌的制藥設(shè)備中。因此，閥體單元可以廉價(jià)地形成作為用完即丟或者單次使用的閥體單元并且能夠耦合至可再次使用的驅(qū)動(dòng)裝置或者與之連接。通過薄膜和閥體的固定連接，閥體單元在運(yùn)輸期間被密封。由此避免了對閥空間或者環(huán)境的污染。通過連接件與薄膜的固定連接，薄膜不僅僅在其關(guān)閉位置被壓緊而且在其開啟位置也被拉緊，從而在閥體中的閥腔相對大體積地設(shè)計(jì)并且由此可以實(shí)現(xiàn)對于過濾裝置的管道系統(tǒng)來說的足夠大的體積流量。然而在此需要指出的是，在關(guān)閉和開啟位置之間的可實(shí)現(xiàn)的行程對于一些應(yīng)用領(lǐng)域來說是不足的。此外，驅(qū)動(dòng)裝置必須施加相對大的力，從而使薄膜從一個(gè)閥位向另一個(gè)閥位移動(dòng)。
[0004]DE10062790A1公開了一種薄膜閥，其具有由塑料制成的殼體、薄膜和中間件。此夕卜，DE102005021583A1展示了一種具有模制的連接件的閥裝置。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]因此，本發(fā)明的目的在于提出一種薄膜閥，其中薄膜能夠容易地運(yùn)動(dòng)并且薄膜可以執(zhí)行較大的行程。
[0006]根據(jù)本發(fā)明，該目的在前面所述類型的薄膜閥中由此實(shí)現(xiàn)，即閥體和薄膜由不同的塑料制成并且薄膜的塑料的彈性比閥體的塑料的彈性更大。
[0007]根據(jù)本發(fā)明的薄膜閥具有基本的優(yōu)點(diǎn)，即通過使薄膜的塑料的彈性比閥體的塑料的彈性更大，用于使薄膜從關(guān)閉位置移動(dòng)到開啟位置或者相反移動(dòng)的驅(qū)動(dòng)力比現(xiàn)有技術(shù)中的更小。此外，可以毫無問題地實(shí)現(xiàn)大的行程，而不會(huì)損壞薄膜。由此可以實(shí)現(xiàn)較大的體積流量或者在受控的閥中的控制區(qū)域是較大的。
[0008]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選的設(shè)計(jì)方案，薄膜和連接件有不同的塑料制成。在此，薄膜的塑料比連接件的塑料更有彈性。在此，保持了薄膜的柔韌性和彈性并且進(jìn)而確保了通過連接件的材料的較高的強(qiáng)度將用于運(yùn)動(dòng)薄膜的驅(qū)動(dòng)力安全地傳導(dǎo)至薄膜中。此外，連接件的高強(qiáng)度的材料確保了連接件可靠地安裝在驅(qū)動(dòng)裝置上。
[0009]根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)選的設(shè)計(jì)方案，閥體和連接件由相同的塑料制成。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選的設(shè)計(jì)方案，連接件和/或閥體由熱塑塑料，尤其是由聚乙烯(PE)，聚丙烯(PP)，丙烯睛-丁二烯-苯乙烯(ABS)，聚酰胺(PA)，聚乳酸(PLA)，聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)，聚碳酸酯(PC)，聚對苯二甲酸乙二酯(PET)，聚苯乙烯(PS)，聚醚醚酮(PEEK)，聚氯乙烯(PVC)，聚苯砜(PPSU)或者聚偏氟乙稀(PVDF)制成。
[0010]根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)選的設(shè)計(jì)方案，連接件由薄膜的材料模制而成。另一個(gè)設(shè)計(jì)方案提出，連接件和薄膜是多組件注塑件，尤其是兩組件注塑件。在該實(shí)施例中，連接件和薄膜在一個(gè)工序中完整地在注塑模具中制成。連接件與薄膜的連接不僅僅是形狀配合的，而且是在一個(gè)從一種塑料到另一種塑料過渡區(qū)域中的材料混合來產(chǎn)生，這產(chǎn)生了一種深度更親密的連接。
[0011]為了一方面能夠?qū)⒏叩牧煽康貜倪B接件傳遞到薄膜上，并且在另一方面對薄膜進(jìn)行保護(hù)并且確保將連接件可靠地錨接在薄膜中而提出，連接件的支承在薄膜中的第一區(qū)域形成為蘑菇頭形的。在此，蘑菇頭形具有修圓的過渡區(qū)域，從而不會(huì)產(chǎn)生切口效應(yīng)。
[0012]為了在開啟過程中使得薄膜近似被抽吸，連接件的蘑菇頭在其面對薄膜的端部上形成拱形，尤其是形成為凹進(jìn)的或者凸起的。該拱形的區(qū)域由薄膜的材料填充。通過該拱形區(qū)域擴(kuò)大了蘑菇頭的表面，由此使得連接件與薄膜更好地連接。優(yōu)選的是凹進(jìn)的設(shè)計(jì)形式，其減少了在生產(chǎn)時(shí)的材料積累。
[0013]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)有利的實(shí)施例提出，連接件的遠(yuǎn)離薄膜的第二區(qū)域形成為用于將連接件固定在驅(qū)動(dòng)裝置上的鎖定銷。該鎖定銷與驅(qū)動(dòng)裝置卡鎖，這在第一次關(guān)閉過程中自動(dòng)地實(shí)現(xiàn)。為此不需要工具。
[0014]一個(gè)優(yōu)選的變形方案提出，鎖定銷形成為軸向開縫的并且作為空心銷，使得鎖定銷具有至少兩個(gè)，尤其是四個(gè)帶有徑向突出的閂鎖的軸向的指形件。由此提高了鎖定銷的彈簧效應(yīng)并且簡化了在驅(qū)動(dòng)裝置上的卡鎖或者固定。閂鎖可以在此徑向向內(nèi)和/或向外突出。
[0015]為了使將薄膜固定在驅(qū)動(dòng)裝置上時(shí)的力盡可能小，然而還要確保薄膜的可靠固定，閂鎖在遠(yuǎn)端具有導(dǎo)引斜坡并且在近端具有肩部。
[0016]尤其是在單次使用的閥體單元或一次性閥中，當(dāng)該閥已經(jīng)被使用一次后有對閥進(jìn)行標(biāo)示的需求。這在根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中以簡單的方式由此實(shí)現(xiàn)，即鎖定銷在從驅(qū)動(dòng)裝置上去除時(shí)損失其確定的功能，其中，鎖定銷被折斷，變形或者出現(xiàn)白色裂紋。由此，已經(jīng)使用過的薄膜閥可以通過在鎖定銷上的確定特征來識別。
[0017]根據(jù)本發(fā)明的另外的可選設(shè)計(jì)方案，連接件的遠(yuǎn)離薄膜(22)的第二區(qū)域具有環(huán)繞的容納槽，例如用于O形環(huán)或者用于鎖入保持件。這種類型的固定件是已知的。因此，根據(jù)本發(fā)明的薄膜閥也可以裝配有常規(guī)的驅(qū)動(dòng)裝置，而沒有在驅(qū)動(dòng)裝置方面進(jìn)行匹配的要求。
[0018]在該變形中，第二區(qū)域也形成為軸向開縫的并且作為空心銷，從而使空心銷具有至少兩個(gè)帶有外周槽的軸向指形件。在固定時(shí)的卡鎖的力和在松脫時(shí)的抽出力可以通過指形件的彈性來調(diào)整。
[0019]在根據(jù)本發(fā)明的薄膜閥的另外的變形中，連接件的遠(yuǎn)離所述薄膜的第二區(qū)域形成作為螺紋銷。該螺紋銷可以一方面使得薄膜直接與驅(qū)動(dòng)裝置連接，另一方面也可以在螺紋銷上旋擰一個(gè)適配器，從而使薄膜閥裝配上差不多所有的驅(qū)動(dòng)裝置。
[0020]在薄膜閥的優(yōu)選的、尤其是不受約束的和獨(dú)立的設(shè)計(jì)方案中，不僅驅(qū)動(dòng)裝置或者適配器而且閥體都具有所謂的QHD密封輪廓，其通過利用兩個(gè)配備有該輪廓的部件作用到薄膜上的壓力來確保閥相對于外界的密封性。兩個(gè)密封輪廓以同心圓形的方式布置。在此，機(jī)械的QHD夾緊密封位于徑向內(nèi)側(cè)并且焊接密封位于徑向外側(cè)。
[0021]設(shè)置兩個(gè)密封裝置具有以下背景。焊接密封在運(yùn)輸期間提供閥相對于外界的密封性。一旦閥被連接至驅(qū)動(dòng)裝置或者適配器，那么處于內(nèi)側(cè)的擠壓密封裝置就會(huì)產(chǎn)生作用。
[0022]這種雙重密封的原因基于對閥提出的無顆粒物的要求。通過超聲波將薄膜焊接在閥體上的過程固有地產(chǎn)生一定的顆粒產(chǎn)物。該顆粒產(chǎn)物在完成焊接之后不能再從閥中清除。但是在閥的確定應(yīng)用中，其作為殘?jiān)M(jìn)入到在閥中穿流的流體和/或氣體流中。
[0023]為了解決該問題，在焊接密封的邊緣和實(shí)際的由流體流過的閥密封座之間設(shè)置附加的QHD擠壓密封邊緣。通過該QHD密封邊緣捕獲了全部的在超聲波焊接期間在QHD擠壓密封裝置和焊接的密封裝置之間掉落的顆粒。如果現(xiàn)在在為閥加載過程流體和/或氣體之前將閥安裝到驅(qū)動(dòng)裝置或者適配器上，那么處于內(nèi)側(cè)的QHD擠壓密封裝置使得過流的閥座相對于另外的處于外側(cè)的焊接密封邊緣或者相對于在任何情況中產(chǎn)生的顆粒來密封。
[0024]優(yōu)選的是在一個(gè)實(shí)施例中，薄膜的材料為彈性體(例如天然橡膠(NR)，丁腈橡膠(NBR)，苯乙烯-丁二烯橡膠(SBR)，氯丁橡膠(CR)，順丁橡膠(BR)或者乙丙橡膠(EPDM))或者熱塑性彈性體(TPE)，尤其是烯烴基熱塑性彈性體(ΤΡΕ-0)，氨酯基熱塑性彈性體(TPE-U)，苯乙烯嵌段共聚體(TPE-S)，熱塑性聚酯彈性體(TPE-E)，熱塑性聚酯(TPC)，熱塑性共聚酰胺(TPE-A)。
[0025]本發(fā)明的另外的優(yōu)點(diǎn)、特征和細(xì)節(jié)由從屬權(quán)利要求以及接下來參考附圖對特別優(yōu)選的實(shí)施例的詳細(xì)描述中給出。在此，在附圖中示出的以及在描述中和/或在權(quán)利要求中提及的特征單獨(dú)或者其任意的組合都對本發(fā)明是重要的。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0026]圖中示出:
[0027]圖1是具有驅(qū)動(dòng)裝置的薄膜閥的側(cè)視圖；
[0028]圖2是示出圖1的截面I1-1I ;
[0029]圖3是具有連接件的薄膜的側(cè)視圖；以及
[0030]圖4是示出圖3的截面IV-1V。
【具體實(shí)施方式】
[0031]圖1和2示出了整體上以標(biāo)號10示出的薄膜閥，其中通過夾具12將閥體20固定在驅(qū)動(dòng)裝置14上，該驅(qū)動(dòng)裝置具有電動(dòng)、液壓或氣動(dòng)地驅(qū)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)16和適配器18。閥體20裝配有帶有連接件24的薄膜22，該連接件在圖3和4中詳細(xì)示出。閥體20具有入流口 26和出流口 28，其通入到在閥體20和薄膜22之間限定的閥腔30中，其中在入流口 26和出流口 28之間的連接通過將薄膜22抵壓到閥座32上來中斷。
[0032]薄膜22支承在閥體20的突出于閥座32的凸肩34上并且將閥體20相對于驅(qū)動(dòng)裝置14以及周圍環(huán)境密封。在本實(shí)施例中，閥體20由聚丙烯(PP)制成并且薄膜22由熱塑性彈性體(TPE)形成。在其遠(yuǎn)離閥體20的后側(cè)35上，由薄膜22伸出一個(gè)同軸地與薄膜22連接的、尤其是通過兩組件注塑成型的連接件24，其具有比閥座32更大的寬度。薄膜22向著閥座32凸起，其中相應(yīng)的閥座32向著薄膜22相應(yīng)地凹進(jìn)設(shè)計(jì)。通過這種拱形區(qū)域增大了表面并由此增大了支撐(Halt)。薄膜22和閥體20是液密和氣密地，尤其是在凸肩34的區(qū)域中彼此通過超聲波焊接連接。
[0033]驅(qū)動(dòng)單元16具有基本上為杯形的、帶有在縱向方向上可移動(dòng)的調(diào)節(jié)軸38的殼體36。殼體36能夠以已知的方式由內(nèi)側(cè)例如安置在開關(guān)柜板40上并且由外側(cè)通過適配器18固定。在調(diào)節(jié)軸38的自由端部42上旋擰有擠壓件44，其能夠與連接件24鎖定或者解除鎖定。
[0034]圖3和4示出了具有集成的連接件24的薄膜22。從圖中清晰地看到，連接件24設(shè)計(jì)成栓銷，其具有第一區(qū)域46，該第一區(qū)域具有蘑菇頭形的和凹進(jìn)的自由端部48。該凹進(jìn)的端部48支承在薄膜22的凸起部分中，從而凹進(jìn)的端部48中產(chǎn)生透鏡形的材料積累。由此，尤其是在開啟薄膜閥10時(shí)，也就是在將薄膜22從閥座32上抬起時(shí)實(shí)現(xiàn)理想的力傳遞。凹進(jìn)的端部48具有環(huán)繞周向邊緣的半圓形橫截面，從而避免在薄膜22的材料中的切口效應(yīng)。
[0035]連接件24的與薄膜22遠(yuǎn)離的第二區(qū)域50設(shè)計(jì)成鎖定銷52，其用于將連接件24固定在擠壓件44上。為此，鎖定銷52具有軸向的縫隙54，由此總共形成三個(gè)指形件56，這些指形件在其自由端具有閂鎖58，這些閂鎖徑向向外突出。此外，鎖定銷52空心地形成為空心銷59。閂鎖58具有遠(yuǎn)端的導(dǎo)引斜坡60和用于卡鎖到擠壓件44中的近端的肩部62。該擠壓件具有容納孔，閂鎖58在第一次關(guān)閉薄膜閥10時(shí)被插入到該容納孔中并且鎖定到為此配備的側(cè)凹中。用于鎖入的力消耗取決于相對彈性的指形件56和導(dǎo)引斜坡60。然而抽出力很高，因?yàn)榧绮?2將鎖定銷52理想地錨接在擠壓件44中。如果將鎖定銷52由該錨接結(jié)構(gòu)中抽出，那么指形件56就會(huì)強(qiáng)烈地變形，或者導(dǎo)致其永久變形或者導(dǎo)致其折斷或者出現(xiàn)白色裂紋。以該方式識別或者可識別出薄膜閥10，尤其是閥體20，已經(jīng)被使用過。
[0036]閥體20可以作為單次使用的閥體單元，例如在無菌的藥品制造領(lǐng)域、純凈空間的區(qū)域或者食品領(lǐng)域中應(yīng)用。其也可以作為能多次使用的閥體20在可想象的、能使用塑料閥的領(lǐng)域中應(yīng)用。
【權(quán)利要求】
1.一種尤其用于流體介質(zhì)的薄膜閥(10)，具有閥體(20)、薄膜(22)和能通過驅(qū)動(dòng)裝置(14)操作的、用于對所述薄膜(22)進(jìn)行加載的連接件(24)，其中，所述閥體(20)、所述薄膜(22)和所述連接件(24)由塑料制成，其特征在于，所述閥體(20)和所述薄膜(22)由不同的塑料制成，以及所述薄膜(22)的塑料比所述閥體(20)的塑料更加有彈性。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的薄膜閥，其特征在于，所述薄膜(22)和所述連接件(24)由不同的塑料制成。
3.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的薄膜閥，其特征在于，所述薄膜(22)的塑料比所述連接件(24)的塑料更加有彈性。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的薄膜閥，其特征在于，所述閥體(20)和所述連接件(24)由相同的塑料制成。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的薄膜閥，其特征在于，所述連接件(24)由所述薄膜(22)的材料模制而成，或者所述連接件(24)和所述薄膜(22)為多組件注塑件，尤其是兩組件注塑件。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的薄膜閥，其特征在于，所述連接件(24)的支承在所述薄膜(22)中的第一區(qū)域(46)形成為蘑菇頭形的，其中所述連接件(24)的蘑菇頭形的所述區(qū)域(46)在其面對所述薄膜(22)的端部(48)上形成拱形，尤其是形成為凹進(jìn)的或凸起的。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的薄膜閥，其特征在于，所述連接件(24)的遠(yuǎn)離所述薄膜(22)的第二區(qū)域(50)形成為用于將所述連接件(24)固定在所述驅(qū)動(dòng)裝置(14)上的鎖定銷(52)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的薄膜閥，其特征在于，所述鎖定銷(52)形成為軸向開縫的并且作為空心銷(59)，使得所述鎖定銷(52)具有至少兩個(gè)帶有徑向突出的閂鎖(58)的軸向的指形件(56)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的薄膜閥，其特征在于，所述閂鎖(58)徑向向內(nèi)和/或向外突出。
10.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的薄膜閥，其特征在于，所述閂鎖(58)在遠(yuǎn)端具有導(dǎo)引斜坡(60 )并且在近端具有肩部(62 )。
11.根據(jù)權(quán)利要求8至10中任一項(xiàng)所述的薄膜閥，其特征在于，所述鎖定銷(52)在從所述驅(qū)動(dòng)裝置(14)上去除時(shí)損失其確定的功能，其中，所述鎖定銷被折斷，變形或者出現(xiàn)白色裂紋。
12.根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的薄膜閥，其特征在于，所述連接件(24)的遠(yuǎn)離所述薄膜(22)的所述第二區(qū)域(50)具有環(huán)繞的容納槽，例如用于O形環(huán)或者用于鎖入保持件。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的薄膜閥，其特征在于，所述第二區(qū)域(50)形成為軸向開縫的并且作為空心銷(59)，從而使所述空心銷(59)具有至少兩個(gè)帶有外周槽的軸向指形件(56)。
14.根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的薄膜閥，其特征在于，所述連接件(24)的遠(yuǎn)離所述薄膜(22)的所述第二區(qū)域(50)形成為螺紋銷。
15.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的薄膜閥，其特征在于，-所述薄膜(22)的所述材料為彈性體(例如天然橡膠(NR)，丁腈橡膠(NBR)，苯乙烯-丁二烯橡膠(SBR)，氯丁橡膠(CR)，順丁橡膠(BR)或者乙丙橡膠(EPDM))或者熱塑性彈性體(TPE )，尤其是烯烴基熱塑性彈性體(TPE-O )，氨酯基熱塑性彈性體(TPE-U )，苯乙烯嵌段共聚體(TPE-S)，熱塑性聚酯彈性體(TPE-E)，熱塑性聚酯(TPC)，熱塑性共聚酰胺(TPE-A);和/或 -所述閥體(20)和/或所述連接件(24)的材料為熱塑性塑料，尤其是聚乙烯(PE)，聚丙烯(PP)，丙烯睛-丁二烯-苯乙烯(ABS)，聚酰胺(PA)，聚乳酸(PLA)，聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)，聚碳酸酯(PC)，聚對苯二甲酸乙二酯(PET)，聚苯乙烯(PS)，聚醚醚酮(PEEK)，聚氯乙烯(PVC)，聚苯砜(PPSU)或者聚偏氟乙稀(PVDF)。
【文檔編號】F16K27/02GK103703291SQ201280021583
【公開日】2014年4月2日 申請日期:2012年7月2日 優(yōu)先權(quán)日:2011年7月29日
【發(fā)明者】薩沙·亞歷山大·克羅普夫, 彼得·簡·沃庫爾卡, 弗利茨·米勒 申請人:蓋米工業(yè)設(shè)備有限兩合公司