AT506019B1 - Ventilträgerbaugruppe - Google Patents

Description

österreichisches Patentamt AT506 019 B1 2011-12-15

Beschreibung

VENTILTRÄGERBAUGRUPPE VERWANDTE ANMELDUNGEN

[0001] Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der provisorischen U.S. Patentanmeldung Nr. 60/831,070 mit dem Titel VALVE MANIFOLD COMBI NATION, eingereicht am 14. Juli 2006.

GEBIET DER ERFINDUNG

[0002] Die vorliegende Erfindung betrifft Ventile, insbesondere eine Ventilträgerbaugruppe zum Mischen einer Mehrzahl von Fluidflussströmen.

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

[0003] In der Halbleiterindustrie werden unterschiedliche Ventiltypen dazu verwendet, die Fluidbeförderung zu steuern und Fluide zu mischen, darunter auch hochreine und hochgradig ätzende Fluide. Obwohl mit älteren Ventilträger-Kombinationen der Transport und das Mischen von mehreren Fluiden effektiv bewirkt wird, weisen sie dennoch bestimmte Nachteile auf, die in einzelnen Halbleiter-Anwendungen nicht wünschenswert sind.

[0004] So erzeugen beispielsweise einige ältere Ventilträger stille oder tote Stellen im Primärfluid-Durchflusskanal, wodurch es dazu kommen könnte, dass Fluide stocken und sich verschlechtern oder Feststoffe eingeschlossen werden könnten, die von einer Fluid-Kontamination stammen. In der Regel liefern Mischventile Sekundärfluide mittels eines Einlasskanals in einen Primärfluid-Durchflusskanal, wobei die Ventilfunktion vom Primärfluid-Durchflusskanal entfernt angeordnet ist. Der Kanal zwischen der Ventilfunktion und dem Hauptdurchflusskanal schafft eine derartige stille oder tote Stelle und kann das Mischen des Sekundärfluids mit dem Primärfluid behindern.

[0005] Dieses Problem wurde in gewissem Ausmaß in den Vorrichtungen behandelt, die in U.S. Patent Nr. 6,192,932 offenbart wurden. Diese Ventilträger haben ein Ventil mit einem Schaft, der sich durch den Primärfluid-Durchflusskanal erstreckt, und mit einem Kopf, der auf einem Ventilsitz auf der gegenüber liegenden Seite der Kammer aufliegt. Diese Anordnung kann jedoch zusätzliche potenzielle Totstellen im Primärfluid-Durchflusskanal verursachen und stört oder blockiert den Fluid-Durchfluss durch den Ventilschaft, der sich direkt durch die Mitte des Primärfluid-Durchflusskanals erstreckt. Eine solche Anordnung kann einen übermäßigen Druckabfall im Primärkanal verursachen und setzt große Teile des Ventils dem Primärfluid-Durchfluss aus, ob das Ventil geschlossen ist oder geöffnet.

[0006] Weiters offenbart US 3 572 366 A eine Ventilträgerbaugruppe zum Mischen einer Mehrzahl von Fluidflussströmen. Bei der Ventilträgerbaugruppe erstreckt sich ein Sekundärflussdurchlass in das Ventil und ist durch einen zusätzlichen Durchgang mit dem Primärfluiddurchlass verbunden, welcher zwischen dem Ventil und dem Ventilträgerkörper angeordnet ist. Jedes der Ventile der Ventilträgerbaugruppe weist einen eigenen Ventilträgerkörper auf. Ein einstückiger Ventilträgerkörperteil ist nicht vorgesehen.

[0007] Auch US 5 058 624 A offenbart eine Ventilträgerbaugruppe zum Mischen einer Mehrzahl von Fluidflussströmen. Die Ventilträgerbaugruppe besteht aus einer Metallkomponente und zusätzlich noch einer Ventilsitzkomponente, die vom Rest des Ventilträgerkörperteils getrennt ist, um den Zusammenbau des Ventils durch den Sitz zu ermöglichen. Die offenbarte Ventilträgerbaugruppe ist nicht einstückig ausgebildet.

[0008] In US 6 575 187 B2 ist ein aus Polymermaterial geformtes Mehrwegventil (Dreiwegeventil), mit einem den Ventilkanal durchgreifenden Ventilsteuerungsteil offenbart. Das Mehrwegventil kommt in der Halbleiterproduktion zum Einsatz.

[0009] US 3 561 468 A offenbart ein universelles Kontoll-Ventil welches beispielsweise zur Druckregulierung geeignet ist. 1 /14 österreichisches Patentamt AT506 019B1 2011-12-15 [0010] US 4 276 902 A offenbart ein Ventil zur Druckregelung von Flüssigkeiten.

[0011] Auch US 3 797 524 A und US 2003 197 382 A1 zeigen Ventilträgerbaugruppe zur Flusskontrolle.

[0012] Dem Stand der Technik nach besteht in der Halbleiterindustrie ein Bedarf nach einer verbesserten Mischventilträgerbaugruppe und entsprechenden Verfahren zur Eliminierung oder Minimierung von Totraum und zur Entfernung oder Minimierung von Verstopfungen, die den Hauptfluid-Durchflusskanal behindern.

[0013] Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf eine Ventilträgerbaugruppe zum Mischen einer Mehrzahl von Fluidflussströmen.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

[0014] Ein verbessertes Ventilträger-Kombinationssystem und zugehörige Verfahren zur Eliminierung von Totraum und Verstopfungen im Hauptfluid-Durchflusskanal des Ventilträgers und zur Minimierung der Exponierung der operativen Teile des Ventils am Primärfluidkanal sind in dem vorliegenden Dokument beschrieben. Die Erfindung umfasst in einem Ausführungsbeispiel einer Ventilträgerbaugruppe der eingangs genannten Art, wobei der Ventilträger Folgendes umfasst: [0015] ein Ventilträgerkörperteil, das einen linearen Primärflussdurchlass mit einem offenen ersten Ende und einem offenen zweiten Ende, die entlang einer Längsachse angeordnet sind, aufweist, wobei das offene erste Ende sowie das offene zweite Ende jeweils für einen Anschluss des Primärflussdurchlasses an eine Verrohrung ausgebildet ist; [0016] mehrere Ventile, die jeweils ein Fluidsteuerungsteil umfassen, das einen verdickten Kopfteil mit einem ersten Durchmesser und einen sich vom Kopfteil weg erstreckenden Schaftteil aufweist, wobei der Schaftteil einen zweiten Durchmesser hat, der kleiner ist als der erste Durchmesser, wobei der Kopfteil eine an den Schaftteil angrenzende und sich um diesen herum erstreckende Ventildichtfläche aufweist, und wobei sich jedes Fluidsteuerungsteil so durch eine entsprechende Öffnung erstreckt, dass der Kopfteil im Wesentlichen im Primärflussdurchlass liegt und sich der Schaftteil durch die Öffnung erstreckt, wobei das Ventil selektiv zwischen einer geschlossenen Stellung und einer offenen Stellung schaltbar ist; und [0017] mehrere Ventilantriebe, die jeder mit einem der Ventile zum selektiven Schalten der Ventile zwischen der geschlossenen Stellung und der offenen Stellung in Wirkverbindung stehen, wobei [0018] die Ventilträgerbaugruppe weiters mehrere einzelne Sekundärflussdurchlasse aufweist, welche hintereinander entlang der Längsachse angeordnet sind und jeweils zur Gänze entlang einer Achse ausgerichtet sind, die sich im Wesentlichen quer zur Längsachse erstreckt, wobei jeder Sekundärflussdurchlass ein Eingangsende für den Anschluss des Sekundärflussdurchlasses an eine Verrohrung und einen Ventilkammerauslass aufweist, welcher direkt und ausschließlich fluidisch durch eine der jeweiligen Öffnungen, die in einer Wand des Primärflussdurchlasses gebildet ist, mit dem Primärflussdurchlass gekoppelt ist.

[0019] Dabei hat der Ventilträger einen Hauptfluid-Durchflusskanal und mindestens ein Ventil, das in einem Ventilbereich am Ventilträger montiert ist. Das mindestens eine Ventil weist einen Ventilschaft mit einem vorzugsweise pneumatisch betriebenen Ventilglied auf, das die Zuführung von Sekundärfluid von einem vorzugsweise im Ventilträger angeordneten Sekundärkanal in ein Primärfluid im Hauptfluid-Durchflusskanal steuert. Das Ventilglied liegt auf einem Ventilsitz im Randbereich des Hauptfluid-Durchflusskanals auf, wobei der Ventilsitz bezüglich des Hauptfluid-Durchflusskanals einwärts gewandt ist. Der Ventilschaft erstreckt sich vom Hauptfluid-Durchflusskanal weg zu einem Ventilantrieb.

[0020] In einem Ausführungsbeispiel ist der Hauptfluid-Durchflusskanal im Wesentlichen durchgehend und ohne Unterbrechungen durch den Hauptfluid-Durchflusskanal ausgeführt, und im Wesentlichen ohne Erweiterung des Fluid-Durchflusskanals im Ventilbereich. In einem weiteren Ausführungsbeispiel kann eine gewisse Erweiterung im Bereich des Ventilsitzes gegeben sein, 2/14 österreichisches Patentamt AT506 019B1 2011-12-15 wobei der Rest des Hauptfluid-Durchflusskanals keine Erweiterung des Fluid-Durchflusskanals im Ventilbereich aufweist.

[0021] Gemäß einem Ausführungsbeispiel umfasst eine Ventilträger-Baugruppe zum Mischen einer Mehrzahl von Fluiddurchflussströmen einen Ventilträgerkörperteil, der einen Primärflussdurchlass und mindestens einen Sekundärflussdurchlass begrenzt, wobei der Sekundärflussdurchlass durch eine Öffnung in einer Wand des Primärflussdurchlasses mit dem Primärflussdurchlass in Fluidkopplung verbunden ist. Die Öffnung ist durch einen Randbereich begrenzt, wobei sich um den Randbereich ein Ventilsitz erstreckt. Der Ventilsitz weist eine Sitzdichtungsfläche auf, die dem Primärflussdurchlass zugewandt ist. Die Baugruppe umfasst des Weiteren ein Ventil mit einem Fluidsteuerungsteil, wobei ein Kopfteil eine erste Durchmesserdimension aufweist und sich ein Schaftteil vom Kopfteil weg erstreckt. Der Schaftteil weist eine zweite Durchmesserdimension auf, die kleiner ist als die erste Durchmesserdimension. Der Kopfteil weist eine Ventildichtfläche angrenzend an den Schaftteil und sich um diesen herum erstreckend auf. Der Fluidsteuerungsteil erstreckt sich so durch die Öffnung, dass der Kopfteil im Wesentlichen im Primärflussdurchlass ist und sich der Schaftteil durch die Öffnung erstreckt. Das Ventil ist selektiv zwischen einer geschlossenen Stellung, in der die Ventildichtfläche abdichtend mit der Sitzdichtfläche verbunden ist, um den Fluidfluss zwischen dem Sekundärflussdurchlass und dem Primärflussdurchlass zu blockieren, und einer offenen Stellung schaltbar, in der die Ventildichtfläche von der Sitzdichtfläche beabstandet ist, um einen Fluidfluss zwischen dem Sekundärflussdurchlass und dem Primärflussdurchlass zu ermöglichen. Aufgrund der Positionierung des Fluidsteuerungsteils mit nur dem Kopfteil im Primärflussdurchlass ist der Primärflussdurchlass im Wesentlichen frei von Verstopfungen oder Unterbrechungen durch das Ventil.

[0022] In weiteren Ausführungsbeispielen kann der Ventilträgerkörperteil eine Mehrzahl getrennter Sekundärflussdurchlasse begrenzen, wobei jeder der Sekundärflussdurchlasse durch eine getrennte Öffnung in einer Wand des Primärflussdurchlasses in Fluidkopplung mit dem Primärflussdurchlass verbunden ist. Eine Mehrzahl von Ventilen ist mit dem Ventilträgerkörper gekoppelt, wobei jedes Ventil einen Fluidsteuerungsteil besitzt, der sich durch eine jeweils separate Öffnung erstreckt.

[0023] Die Baugruppe kann ferner mindestens einen Ventilantrieb umfassen, der operativ mit dem Ventil gekoppelt ist, um das Ventil selektiv zwischen der geschlossenen Stellung und der offenen Stellung zu schalten. Der Ventilantrieb kann ein Spannelement aufweisen, das operativ mit dem Ventil gekoppelt und entweder so angeordnet ist, dass es das Ventil in die geschlossene Stellung beaufschlagt, oder so, dass es das Ventil in die offene Stellung beaufschlagt. Der Ventilantrieb kann des Weiteren einen Griff umfassen, der mit dem Ventil in Wirkverbindung steht und der operativ mit dem Ventil gekoppelt ist, um das Ventil manuell zwischen der geschlossenen und der offenen Stellung zu schalten.

[0024] In einigen Ausführungsbeispielen umfasst der Ventilantrieb ein Gehäuse und ein Antriebselement im Gehäuse, wobei das Antriebselement mit dem Ventil in Wirkverbindung steht und operativ gekoppelt ist und im Gehäuse selektiv geschaltet werden kann, um das Ventil zwischen der geschlossenen Stellung und der offenen Stellung zu schalten. Das Antriebselement kann ein Kolben sein, der in Dichtverbindung mit einer Innenfläche der Wand des Gehäuses oder einer Membran ist und dabei dichtend an einer inneren Fläche einer Gehäusewand in Anlage sein kann.

[0025] In einer Ausführungsform kann das Antriebselement des Ventilträgers eine Membran aufweisen.

[0026] In einer Ausführungsform kann der Primärflussdurchlass des Ventilträgers im Wesentlichen frei von einer Behinderung durch das Ventil sein, wenn sich das Ventil in der geschlossenen Stellung findet.

[0027] Ein Vorteil und Merkmal einiger Ausführungsbeispiele besteht darin, dass durch eine Anordnung des Ventilschafts, bei der sich nur der Kopfteil des Fluidsteuerungsteils in den 3/14 österreichisches Patentamt AT506 019 B1 2011-12-15

Hauptfluiddurchflusskanal erstreckt, wenn das Ventil geschlossen ist, minimale Durchflussverstopfung und Toträume geschaffen werden. Das Ventil öffnet sich, indem sich das Ventilglied einwärts in den Hauptfluid-Durchflusskanal bewegt, wobei es zu einer minimalen Exponierung des Ventilschafts am Primärfluid kommt.

[0028] Ein weiterer Vorteil und weiteres Merkmal einiger Ausführungsbeispiele der Erfindung besteht darin, dass der Ventilsitz infolge dessen Anordnung im Wesentlichen an der Wand des Primärflussdurchlasses eine nur minimale oder keine Unterbrechung des Primärfluid-Flussdurchlasses verursacht.

[0029] Weitere Ziele und Vorteile besonderer Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung erschließen sich für Fachpersonen durch das Studium der Figuren und der Beschreibungen in der vorliegenden Erfindung.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

[0030] Die Erfindung ist besser verständlich in Betrachtung der nachstehenden detaillierten Beschreibung unterschiedlicher Ausführungsbeispiele der Erfindung in Verbindung mit den folgenden Zeichnungen: [0031] Figur 1 ist eine perspektivische Ansicht einer Ventilträgerbaugruppe (10) gemäß einem

Ausführungsbeispiel der Erfindung; [0032] Figur 2 ist eine Querschnittansicht der Ventilträgerbaugruppe (10) der Figur 1 im Quer schnitt 2-2 der Figur 1; [0033] Figur 3 ist eine Querschnittansicht eines alternativen Ausführungsbeispiels der Ventil trägerbaugruppe (10) im Querschnitt 2-2 der Figur 1; [0034] Figur 4 ist eine Querschnittansicht eines anderen alternativen Ausführungsbeispiels der

Ventilträgerbaugruppe (10) im Querschnitt 2-2 der Figur 1; und [0035] Figur 5 ist eine Querschnittansicht eines weiteren alternativen Ausführungsbeispiels der Ventilträgerbaugruppe (10) im Querschnitt 2-2 der Figur 1.

[0036] Zwar ist die Erfindung unterschiedlichen Modifikationen und anderen Formen zugänglich, doch wurden hier spezifische Ausführungen derselben in den Zeichnungen exemplarisch dargestellt und im Detail beschrieben. Es ist jedoch zu beachten, dass nicht die Absicht besteht, die Erfindung auf die spezifisch beschriebenen Ausführungsbeispiele zu beschränken. Im Gegenteil, es sollen alle Modifikationen, Äquivalente und Alternativen erfasst sein, die in den Geist und Geltungsbereich der Erfindung gemäß Definition in den angehängten Ansprüchen fallen.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

[0037] Eine Mischventilträgerbaugruppe 10 ist in Figur 1 abgebildet und umfasst allgemein einen Ventilträgerkörperteil 12 und eine Mehrzahl von Ventilbaugruppen 14. Der Ventilträgerkörperteil 12 begrenzt einen Primärflussdurchlass 16, der an einer Längsachse A2 ausgerichtet ist, und eine Mehrzahl von Sekundärflussdurchlassen 18, die an den Achsen A1 ausgerichtet sind, die sich allgemein quer zum Primärflussdurchlass 16 erstrecken. Der Ventilträgerkörperteil 12 umfasst ferner Primärflussanschlüsse 20 an jedem Ende des Primärflussdurchlasses 16 zum Anschließen von (nicht dargestellten) Rohren, und Sekundärflussanschlüsse 22 sind zum Anschluss der Rohre 24 an die Sekundärflussdurchlasse 18 vorgesehen. Die Anschlüsse 20, 22 können eine herkömmliche Flaretek®-Armatur sein, lieferbar von Entegris, Inc., dem Eigentümer dieser Erfindung. Die Anschlüsse 20, 22, der Ventilträgerkörperteil 12 und alle anderen mediumberührten Komponenten können vorzugsweise aus Fluorpolymeren gebildet sein, wie beispielsweise PFA (Perfluoralkoxy), PTFE (Polytetrafluorethylen) oder modifiziertes PTFE (beispielsweise NXT70 von Dupont).

[0038] Nunmehr Bezug nehmend auf Figur 2, umfasst der Sekundärflussdurchlass 18 allgemein einen Zufuhrleitungsteil 26, einen an der Achse A1 ausgerichteten Außenteil 28, die Ventilkammer 30 und die Öffnung 32, die einen Durchflussweg zur Fluidkommunikation zwischen dem Sekundärflussanschluss 22 und dem Primärflussdurchlass 16 begrenzt, der an der Achse 4/14 österreichisches Patentamt AT506 019 B1 2011-12-15 A2 ausgerichtet ist.

[0039] Die Öffnung 32 ist in der Wand 33 des Primärflussdurchlasses 16 begrenzt und umfasst allgemein den oberen Einlassteil 34 und den Ventilsitz 36. Der Ventilsitz 36 umfasst die Sitzdichtfläche 37, die sich rund um den Außenbereich der Öffnung 32 erstreckt und in den Primärflussdurchlass 16 gewandt ist.

[0040] Das Ventil 38 umfasst allgemein den Ventilschaft 39 und den Fluidsteuerungsteil 42. Der Ventilschaft 39 umfasst allgemein eine mediumberührte Membran 39.5, die als Ventilschaftmantel 40 konfiguriert ist, und eine Steuerstange 44 aus Edelstahl. Der Ventilschaftmantel 40 weist einen konkaven Abschnitt 40.1 auf. Der Ventilschaftmantel 40 ist vorzugsweise mit dem Fluidsteuerungsteil 42 integriert ausgebildet. Die Membran 39.5 dichtet ab, um das gesteuerte Fluid daran zu hindern, aus dem Sekundärflussdurchlass 18 in das Ventilgehäuse 41 auszudringen. Im Gehäuse 41 ist nahe der Membran 39.5 eine Lecksuchentlüftung 43 ausgebildet, um die Feststellung von Fluidaustritt aus der Ventilkammer 30 zu ermöglichen, oder auch als Entlüftung zur Ermöglichung einer Biegebewegung der Membran 39.5. Das Ventil 38 und allfällige andere mediumberührte Komponenten können vorzugsweise aus Fluorpolymeren gebildet sein, wie beispielsweise PFA (Perfluoralkoxy), PTFE (Polytetrafluorethylen) oder modifiziertem PTFE (beispielsweise NXT70 von Dupont).

[0041] Der Fluidsteuerungsteil 42 ist stundenglasförmig und vorzugsweise aus modifiziertem PTFE (NXT70 von Dupont) geformt. Der Fluidsteuerungsteil 42 steuert das Öffnen und Schließen der Öffnung 32 und kontrolliert damit den Fluiddurchfluss zwischen der Ventilkammer 30 und dem Primärflussdurchlass 16. Der Fluidsteuerungsteil 42 umfasst im allgemeinen einen Ventilkegel 45, der eine Steuerstangenaufnahme 46 zur Aufnahme der Steuerstange 44 umfasst, und den Kopfteil 48 sowie den Schaftteil 52. Der Schaftteil 52 weist eine erste Durchmesserdimension Dl auf, und der Kopfteil 48 begrenzt eine zweite Durchmesserdimension D2, die kleiner ist als Dl. In einem Ausführungsbeispiel kann der Fluiddurchflussteil 42 mindestens einen zusätzlichen Ventilkegel 47 aufweisen.

[0042] In einem Ausführungsbeispiel der Erfindung begrenzt der Kopfteil 48 die Ventildichtfläche 54 angrenzend an den Schaftteil 52 und sich um diesen herum erstreckend, um eine Dichtverbindung mit der Sitzdichtungsfläche 37 des Ventilsitzes 36 einzugehen. In einem Ausführungsbeispiel der Erfindung kann mindestens eine zusätzliche Struktur hinzugefügt werden, die als zweiter Ventilkegel 50 dient, der eine zweite, in die Gegenrichtung weisende Ventildichtfläche 56 angrenzend an den Schaftteil 52 und sich um diesen herum erstreckend begrenzt.

[0043] Der Ventilkegel 45 ist vorzugsweise in die Öffnung 32 pressgepasst, woraus sich ergibt, dass der Kopfteil 48 im Wesentlichen im Primärflussdurchlass 16 angeordnet ist, wobei die Ventildichtfläche 54 nahe der und gegenüber der Sitzdichtfläche 37 angeordnet ist. Der Schaftteil 52 erstreckt sich durch die Öffnung 32 in die Ventilkammer 30 des Sekundärflussdurchlasses 18. In einem nicht dargestellten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung kann die Ventildichtfläche 56 des zweiten Ventilkegels 50 nahe einer und gegenüber einer aufwärts weisenden Sitzdichtfläche 32.1 angeordnet sein, die von dem oberen Einlassteil 34 begrenzt ist.

[0044] Der verdickte Teil 39.1 des Kopf teils 48 kann von der Ventilkammer 30 aus durch die Öffnung 32 pressgepasst sein. Ein geeignetes Presspassverfahren ist in U.S. Patent Nr. 6,575,187 offenbart, das diesem Dokument durch Bezugnahme einverleibt ist.

[0045] Die Ventilantriebbaugruppe 57 schaltet selektiv das Ventil 38 entlang der dritten Achse A3 zwischen zwei Stellungen hin und her. In einer geschlossenen Stellung geht die Ventildichtfläche 54 mit der Sitzdichtfläche 37 eine Dichtverbindung ein, wodurch der Sekundärfluiddurchfluss vom Sekundärflussdurchlass 18 durch die Öffnung 32 in das Primärfluid im Primärflussdurchlass 16 blockiert wird. In geöffneter Stellung ist die Ventildichtfläche 54 von der Sitzdichtfläche 37 beabstandet wodurch ein Sekundärfluiddurchfluss vom Sekundärflussdurchlass 18 durch die Öffnung 32 in das Primärfluid im Primärflussdurchlass 16 ermöglicht wird.

[0046] Die Ventilantriebbaugruppe 57 umfasst allgemein ein Ventilantriebsgehäuse 58, das eine Ummantelung 58.1 mit einem oberen unter Druck versetzbaren Abschnitt 60 und einem 5/14 österreichisches Patentamt AT506 019 B1 2011-12-15 unteren Mechanismusgehäuse 61 begrenzt. Der unter Druck versetzbare Abschnitt 60 ist vom unteren Mechanismusgehäuse 61 durch eine Ventilantriebsmembran 62 getrennt, die vorzugsweise aus einem bei Dupont erhältlichen, doppelbeschichteten Viton® und Nomex® gemacht ist, und weist einen verstellbaren Innendruck auf, der über einen Druckregelanschluss 63 zwischen einer tiefen Druckeinstellung und einer hohen Druckeinstellung angepasst werden kann, die der geschlossenen Stellung der Figur 1 bzw. der offenen Stellung entsprechen. Das untere Mechanismusgehäuse 61 weist einen Basisteil 64, einen sich vom Basisteil 64 erstreckenden Lagerfuß 66, eine Entlüftung 65 und einen offenen Innenraum 68 auf. Der Basisteil 64 hat einen konkaven Abschnitt 70, der die Aufwärtsbewegung des Ventilschafts 39 begrenzt. Der Lagerfuß 66 weist eine Bohrung 72 auf, die zur Aufnahme des Ventilschafts 39 dimensioniert ist, und ist so konfiguriert, dass er den Ventilschaft 39 entlang der dritten Achse A3 führt, die quer zur ersten und zweiten Achse A1, A2 liegt. Die Entlüftung 65 verhindert die Komprimierung von Luft im offenen Innenraum 68, wodurch die Arbeit des Ventilantriebs erleichtert wird. Die im Lagerfuß 66 enthaltenen O-Ringe 74 bilden eine Dichtung zwischen dem Lagerfuß 66 und dem Ventilschaft 39.

[0047] Die Membran 62 umfasst allgemein einen Schulterteil 76 der dazu dient, den unter Druck versetzbaren Abschnitt 60 abzudichten, einen verlängerbaren ebenen Abschnitt 78, einen flexiblen Ring 80, der den Schulterteil 76 am ebenen Abschnitt 78 befestigt, und eine (nicht dargestellte) Öffnung zur Aufnahme des Ventilschafts 39. Das obere und untere Glied 82, 84 sind an der Ober- bzw. Unterseite des verlängerbaren ebenen Abschnitts 78 befestigt und koppeln den oberen Abschnitt der Steuerstange 44 an die Membran 62 und dichten die Öffnung in der Membran 62 ab.

[0048] Der Ventilschaft 39 erstreckt sich durch das untere Mechanismusgehäuse 61, die O-Ringe 74, ein Spannelement in Form der Feder 86, die Mutter 84 und die Öffnung der Membran 62 und verbindet sich mit dem starren Glied 82 am exponierten Abschnitt der Steuerstange 44. Die Mutter 84 ist auf die Steuerstange 44 aufgeschraubt und sichert das obere und untere Glied 82, 84 und den ebenen Abschnitt 78 der Membran 62. In U.S. Patent Nr. 6,575,187 sind unterschiedliche geeignete Befestigungsmittel und Verfahren offenbart; es ist diesem Dokument durch Bezugnahme in vollem Umfang einverleibt. Die Feder 86, die im offenen Innenraum 68 des unteren Mechanismusgehäuses 61 enthalten ist, berührt das untere starre Glied 84 und produziert eine aufwärts gerichtete Spannkraft auf das Ventil 38, um dieses in die geschlossene Stellung zu zwingen.

[0049] Der Bewegungsspielraum des Ventils 38 entlang der dritten Achse A3 ist in der Regel in Aufwärtsrichtung durch die Verbindung der Ventildichtfläche 54 mit der Sitzdichtfläche 37 begrenzt, und in Abwärtsrichtung durch das untere starre Glied 84, das eine Verbindung mit dem oberen Lagerfußabschnitt 67 eingeht. In einem (nicht dargestellten) Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung kann die Bewegung des Ventilschafts 38 in Abwärtsrichtung durch die Verbindung der Ventildichtfläche 56 mit der Sitzdichtfläche 32.1 begrenzt sein.

[0050] Wenn der Innendruck des unter Druck versetzbaren Abschnitts 60 in einem Nicht-Betriebs-Tiefdruckzustand ist, wie in Figur 1 dargestellt, drückt die Feder 86 das Ventil 38 in Richtung der geschlossenen Stellung, wobei die Ventildichtfläche 54 in Dichtverbindung mit der Sitzdichtfläche 37 ist. Der Ventilkegel 45 und der Ventilsitz 36 sind im Verhältnis zueinander zweckmäßiger Weise so konfiguriert, dass die von der Feder 86 bewirkte Spannkraft sowie die Kraft eines Fluiddrucks auf den Ventilkegel 45 nicht ausreichen, um den Kopfteil 48 durch die Öffnung 32 zurück zu drücken. Wenn der Innendruck des unter Druck versetzbaren Abschnitts 60 durch das Einlassen von Luft durch den Druckregelanschluss 63 erhöht wird, werden die Membran 62 und das Ventil 38 gegen die Spannung der Feder 86 in die offene Stellung gedrückt.

[0051] In Figur 3, 4 und 5 sind unterschiedliche alternative Ausführungsbeispiele des Ventilträgers der vorliegenden Erfindung dargestellt. In dem Ausführungsbeispiel der Figur 3 umfasst die Antriebsbaugruppe 90 allgemein des Gehäuse 92, den Kolben 94 und das Spannelement 96. Das Gehäuse 92 begrenzt die Ummantelung 98. Der Kolben 94 ist operativ gekoppelt mit 6/14 österreichisches Patentamt AT506 019 B1 2011-12-15 dem Ventil 38 und kann mit dem Ventilschaft 39 integriert ausgebildet sein, oder separat geformt und mit der Kopplungsstange 100 befestigt. Der O-Ring 102 ist in Dichtverbindung mit der Wand 104 des Gehäuses 92 verbunden. Der Kolben 94 ist im Gehäuse 92 hin- und her verschiebbar. Das Spannelement 96 ist zwischen der unteren Fläche 106 des Gehäuses 92 und der unteren Fläche 108 des Kolbens 94 angeordnet und zwingt den Kolben 94 und das Ventil 38 in Aufwärtsrichtung auf die geschlossene Stellung zu.

[0052] Der Kolben 94 unterteilt die Ummantelung 98 in einen oberen, unter Druck versetzbaren Abschnitt 110 und ein unteres Mechanismusgehäuse 112. Im Gebrauch, wenn sich der Innendruck des unter Druck versetzbaren Abschnitts 110 in einem Nicht-Betriebs-Tiefdruckzustand befindet, wie in Figur 3 dargestellt, drückt das Spannelement 96 das Ventil 38 in die geschlossene Stellung, wobei die Ventildichtfläche 54 mit der Sitzdichtfläche 37 in dichter Verbindung ist. Wenn der Innendruck des unter Druck versetzbaren Abschnitts 110 durch das Einlassen von Luft durch den Druckregelanschluss 114 steigt, werden der Kolben 94 und das Ventil 38 gegen die Spannung des Spannelements 96 in die offene Stellung gezwungen.

[0053] In dem Ausführungsbeispiel des normalerweise offenen Ventils der Figur 4 umfasst die Ventilantriebsbaugruppe 116 allgemein das Gehäuse 118, den Kolben 120 und das Spannelement 122. Das Gehäuse 118 begrenzt die Ummantelung 124. Der Kolben 120 ist operativ gekoppelt mit dem Ventil 38 und kann integriert mit dem Ventilschaft 39 ausgebildet sein, oder getrennt ausgebildet und mit der Kopplungsstange 126 befestigt. Der O-Ring 128 ist in Dichtverbindung mit der Wand 130 des Gehäuses 118. Der Kolben 120 kann im Gehäuse 118 hin und her verschoben werden. Das Spannelement 122 ist zwischen der unteren Fläche 132 des Gehäuses 118 und der oberen Fläche 134 des Kolbens 120 angeordnet und zwingt den Kolben 120 und das Ventil 38 in Abwärtsrichtung in die offene Stellung.

[0054] Der Kolben 120 unterteilt die Ummantelung 124 in einen unteren, unter Druck versetzbaren Abschnitt 136 und ein oberes Mechanismusgehäuse 138. Im Gebrauch, wenn sich der Innendruck des unter Druck versetzbaren Abschnitts 136 in einem Nicht-Betriebs-Tiefdruckzustand befindet, wie in Figur 4 dargestellt, drückt das Spannelement 122 das Ventil 38 in die geschlossene Stellung, wobei die Ventildichtfläche 54 mit der Sitzdichtfläche 37 in dichter Verbindung ist. Wenn der Innendruck des unter Druck versetzbaren Abschnitts 136 durch das Einlassen von Luft durch den Druckregelanschluss 140 steigt, werden der Kolben 120 und das Ventil 38 gegen die Spannung des Spannelements 122 in die offene Stellung gezwungen.

[0055] In dem manuell betriebenen Ausführungsbeispiel der Figur 5 umfasst die Ventilantriebsbaugruppe 142 allgemein das 10 Gehäuse 144, die Antriebsbaugruppe 146 und die Ventilspannbaugruppe 148. Die Antriebsbaugruppe 146 umfasst allgemein die Griffbaugruppe 150, die Ventilkopplungsbaugruppe 152, das Antriebsspannelement 154 und die Dichtungsmutter 156. Die Griffbaugruppe 150 umfasst 15 allgemein das Antriebselement 158 mit einem Schaftteil 160, der sich aufwärts durch eine Öffnung in der Dichtungsmutter 156 erstreckt. Der manuelle Griff 162 ist rotationsfähig am Schaftteil 160 befestigt und mit der Halterung 164 gesichert. Die Ventilkopplungsbaugruppe 152 umfasst allgemein den 20 Befestigungsring 166, der eine Bohrung begrenzt, durch die der Ventilschaft 39 aufgenommen wird. Der Befestigungsring 166 ist gegen das Gleiten am Ventilschaft 39 mit einem Halter 168 gesichert.

[0056] Die Ventilspannbaugruppe 148 umfasst allgemein ein Topfrückhaltelement 170 und ein Ventilspannelement 172. Das Ventilspannelement 172 ist zwischen der in der unteren Wand 176 des Gehäuses 144 ausgebildeten Schulter 174 und dem Topfrückhaltelement 170 ausgebildet. Das Topfrückhaltelement 170 ist gegen ein Gleiten am Ventilschaft 39 mit dem Halter 178 gesichert. Das Antriebsspannelement 154 ist zwischen dem Befestigungsring 166 und dem Topfrückhaltelement 170 angeordnet.

[0057] Im Gebrauch, wenn sich der manuelle Griff 162 in einer ersten geschlossenen Stellung wie in Figur 5 dargestellt befindet, zwingt das Ventilspannelement 172 das Ventil 38 in die geschlossene Stellung, wobei die Ventildichtfläche 54 eine Dichtverbindung mit der Sitzdichtfläche 37 eingeht. Wenn der manuelle Griff 162 rotiert wird, werden das Antriebselement 158, das 7/14

Claims (9)

1. österreichisches Patentamt AT506 019B1 2011-12-15 Topfrückhaltelement 170 und das Ventil 38, das operativ mit diesem gekoppelt ist, abwärts gegen die Spannung des Ventilspannelements 172 in die offene Stellung gezwungen. [0058] Die Ausführungsbeispiele oben sollen illustrativ und nicht einschränkend sein. Vom Geltungsbereich der Ansprüche sind zusätzliche Ausführungsbeispiele erfasst. Obwohl die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf bestimmte Ausführungsbeispiele beschrieben worden ist, erkennen einschlägig bewanderte Fachpersonen, dass Änderungen in Form und Detail vorgenommen werden können, ohne vom Prinzip und Umfang der Erfindung abzuweichen. Patentansprüche 1. Ventilträgerbaugruppe (10) zum Mischen einer Mehrzahl von Fluidflussströmen, wobei der Ventilträger Folgendes umfasst: ein Ventilträgerkörperteil (12), das einen linearen Primärflussdurchlass (16) mit einem offenen ersten Ende und einem offenen zweiten Ende, die entlang einer Längsachse angeordnet sind, aufweist, wobei das offene erste Ende sowie das offene zweite Ende jeweils für einen Anschluss des Primärflussdurchlasses (16) an eine Verrohrung ausgebildet ist; mehrere Ventile (38), die jeweils ein Fluidsteuerungsteil (42) umfassen, das einen verdickten Kopfteil (48) mit einem ersten Durchmesser und einen sich vom Kopfteil (48) weg erstreckenden Schaftteil (52) aufweist, wobei der Schaftteil (52) einen zweiten Durchmesser hat, der kleiner ist als der erste Durchmesser, wobei der Kopfteil (48) eine an den Schaftteil (52) angrenzende und sich um diesen herum erstreckende Ventildichtfläche (54) aufweist, und wobei sich jedes Fluidsteuerungsteil (42) so durch eine entsprechende Öffnung (32) erstreckt, dass der Kopfteil (48) im Wesentlichen im Primärflussdurchlass (16) liegt und sich der Schaftteil (52) durch die Öffnung (32) erstreckt, wobei das Ventil selektiv zwischen einer geschlossenen Stellung und einer offenen Stellung schaltbar ist; und mehrere Ventilantriebe (57; 90; 116; 142), die jeder mit einem der Ventile (38) zum selektiven Schalten der Ventile (38) zwischen der geschlossenen Stellung und der offenen Stellung in Wirkverbindung stehen, wobei die Ventilträgerbaugruppe weiters mehrere einzelne Sekundärflussdurchlasse (18) aufweist, welche hintereinander entlang der Längsachse angeordnet sind und jeweils zur Gänze entlang einer Achse ausgerichtet sind, die sich im Wesentlichen quer zur Längsachse erstreckt, wobei jeder Sekundärflussdurchlass ein Eingangsende für den Anschluss des Sekundärflussdurchlasses an eine Verrohrung und einen Ventilkammerauslass aufweist, welcher direkt und ausschließlich fluidisch durch eine der jeweiligen Öffnungen (32), die in einer Wand (33) des Primärflussdurchlasses (16) gebildet ist, mit dem Primärflussdurchlass (16) gekoppelt ist, dadurch gekennzeichnet, dass jede der Öffnungen (32) in einer Aufweitung des Primärflussdurchlasses (16) liegt und durch einen Rand begrenzt ist, wobei sich am Rand ein Ventilsitz (36) erstreckt, welcher genau einem der Ventile zugeordnet ist, wobei der Ventilsitz (36) eine zum Primärflussdurchlass (16) weisende Dichtfläche (37) bildet; in der geschlossenen Stellung jede der Ventildichtflächen (54) an der entsprechenden Dichtfläche (37) abdichtend anliegt, um Fluidfluss zwischen dem Sekundärflussdurchlass (18) und dem Primärflussdurchlass (16) zu blockieren, nur der verdickte Kopfteil (48) des Fluidsteuerungsteils (42) in den Primärflussdurchlass (16) ragt, und jeder der verdickten Kopfteile (48) in der jeweiligen Aufweitung des Primärflussdurchlasses (16) angeordnet und in der offenen Stellung die Ventildichtfläche (54) von der Dichtfläche (37) beabstandet ist, um einen Fluidfluss zwischen dem Sekundärflussdurchlass (18) und dem Primärflussdurchlass (16) zu ermöglichen; und das Ventilträgerkörperteil (12) einstückig ist und aus Polymermaterial besteht, jeder der Ventilsitze einstückig mit dem Ventilträgerkörperteil (12) ist und das Fluidsteuerungsteil (42) aus Polymermaterial besteht. 8/14 österreichisches Patentamt AT506 019B1 2011-12-15
2. 2. Ventilträgerbaugruppe (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilantrieb (57; 90; 116; 142) ein Spannelement (86; 96; 122; 172) aufweist, das operativ mit dem Ventil (38) gekoppelt ist.
3. 3. Ventilträgerbaugruppe (10) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Spannelement (86; 96; 122; 172) so angeordnet ist, dass es das Ventil (38) in die geschlossene Stellung beaufschlagt.
4. 4. Ventilträgerbaugruppe (10) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Spannelement (86; 96; 122; 172) so angeordnet ist, dass es das Ventil (38) in die offene Stellung beaufschlagt.
5. 5. Ventilträgerbaugruppe (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilantrieb (57; 90; 116; 142) einen Griff (162) umfasst, der mit dem Ventil (38) in Wirkverbindung steht, um das Ventil (38) manuell zwischen der geschlossenen Stellung und der offenen Stellung zu schalten.
6. 6. Ventilträgerbaugruppe (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilantrieb (57; 90; 116; 142) ein Gehäuse (58; 92; 118; 144) und ein Antriebselement im Gehäuse (58; 92; 118; 144) aufweist und wobei das Antriebselement mit dem Ventil (38) in Wirkverbindung steht und selektiv im Gehäuse (58; 92; 118; 144) geschaltet werden kann, um das Ventil (38) zwischen der geschlossenen Stellung und der offenen Stellung zu schalten.
7. 7. Ventilträgerbaugruppe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebselement einen Kolben (94; 120) aufweist, der dichtend an einer inneren Fläche (104; 130) einer Gehäusewand (92; 118) in Anlage ist.
8. 8. Ventilträger nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebselement eine Membran (62) aufweist.
9. 9. Ventilträger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Primärflussdurchlass (16) im Wesentlichen frei von einer Behinderung durch das Ventil (38) ist, wenn sich das Ventil in der geschlossenen Stellung befindet. Hierzu 5 Blatt Zeichnungen 9/14