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Patent Searching and Data


Title:
VALVE DIAPHRAGM
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2023/237312
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to: A valve diaphragm (100) with a functional region (130), which is surrounded by an outer clamping region (120), wherein a wet-side surface (124), which spans the functional region (130) and the clamping region (120), is provided at least in some portions with at least one, in particular regular, microstructure (150).

Inventors:
KLEMT MICHAEL (DE)
ESSLINGER THOMAS (DE)
RÜECK THOMAS (DE)
MEINIKHEIM STEFFEN (DE)
Application Number:
PCT/EP2023/063363
Publication Date:
December 14, 2023
Filing Date:
May 17, 2023
Export Citation:
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Assignee:
GEMUE GEBR MUELLER APPBAU GMBH & CO KG (DE)
International Classes:
F16K7/12; F16K25/00; F16K99/00
Foreign References:
US20110305607A12011-12-15
US20200408332A12020-12-31
CN113389914A2021-09-14
DE3244760A11984-06-07
Attorney, Agent or Firm:
DREISS PATENTANWÄLTE PARTG MBB (DE)
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Claims:
Patentansprüche

1. Eine Ventilmembran (100) mit einem Funktionsbereich (130) , welcher von einem äußeren Spannbereich (120) umgeben ist, wobei eine nassseitige Oberfläche (124) , welche den Funktionsbereich (130) und den Spannbereich (120) überspannt, zumindest abschnittsweise mit zumindest einer insbesondere regelmäßigen Mikrostruktur (150) versehen ist.

2. Die Ventilmembran (100) gemäß dem Anspruch 1, wobei die zumindest eine Mikrostruktur (150) den Spannbereich (120) und den Funktionsbereich (130) der nassseitigen Oberfläche (124) überdeckt.

3. Die Ventilmembran (100) gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die wenigstens eine Mikrostruktur (150) wabenförmig oder netzartig ausgebildet ist.

4. Die Ventilmembran (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die zumindest eine Mikrostruktur (150) zusammenhängende erhabene Mikrostege (152) umfasst, welche Mikrovertiefungen (154) umgeben.

5. Die Ventilmembran (100) gemäß dem Anspruch 4, wobei zumindest ein Teil der erhabenen Mikrostege (152) in einem Spannbereich (120) der nassseitigen Oberfläche (124) einer Kontur des Spannbereichs (120) , insbesondere einer Kreisform, folgen. Die Ventilmembran (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei ein Verhältnis des mittleren Abstands (dMax) zwischen benachbarten Mikroerhebungen (164) bzw. benachbarten Mikrostegen (152) und einer mittleren Tiefe (t) der Mikrostruktur (150) zwischen 0,2 und 0,9, insbesondere zwischen 0,2 und 0,6 liegt. Die Ventilmembran (100) gemäß dem Anspruch 5, wobei ein zur Stellachse (S) gewandter Anstieg (156) zumindest einer Anzahl der erhabenen Mikrostege (152) steiler ist als ein zugeordneter von der Stellachse (S) abgewandter Anstieg (158) . Die Ventilmembran (100) gemäß einem der Ansprüche 4 bis 7, wobei zumindest ein Teil der erhabenen Mikrostege (152) in einem durch eine Zustellachse (S) verlaufenden Dichtstegbereich (132) der nassseitigen Oberfläche (124) einer Längskontur des Dichtstegbereichs (132) folgen. Die Ventilmembran (100) gemäß dem Anspruch 8, wobei ein zur Mittenlängsachse (M) des Dichtstegbereichs (152) gewandter Anstieg (156) zumindest einer Anzahl der Mikrostege (152) steiler ist als ein zugeordneter von der Mittenlängsachse (M) abgewandter Anstieg (158) . Die Ventilmembran (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei ein mittlerer maximaler Abstand (dMax) zwischen zwei sich gegenüberliegenden Mikrostegen (152) der zugeordneten Mikrovertiefung (154) der Mikrostruktur (150) zwischen 10 pm und 500 pm insbesondere zwischen 10 und 100 pm, liegt.

11. Die Ventilmembran (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei die zumindest eine Mikrostruktur (150) eine zusammenhängende rückspringende Mikrofläche (162) umfasst, welche Mikroerhebungen (164) umgibt.

12. Die Ventilmembran (100) gemäß dem Anspruch 11, wobei die Mikroerhebungen (164) den Kontaktwinkel der nassseitigen Oberfläche (124) vergrößern.

13. Die Ventilmembran (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei der Funktionsbereich (130) der nassseitigen Oberfläche (124) mit einer ersten Mikrostruktur (150) einen ersten Kontaktwinkel aufweist, und wobei der Spannbereich (120) mit einer zweiten Mikrostruktur (150) einen zweiten Kontaktwinkel aufweist, welcher kleiner ist als der erste Kontaktwinkel.

14. Die Ventilmembran (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei die Mikrovertiefungen (154) oder die wenigstens eine rückspringende Mikrofläche (162) zumindest abschnittsweise konvex ausgebildet sind bzw. ist .

15. Die Ventilmembran (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 14, wobei ein Walkbereich (136) der nassseitigen Oberfläche (124) zwischen dem Spannbereich (120) und einem zentralen (134) , durch den die Stellachse (S) verläuft, angeordnet ist, und wobei der Walkbereich (136) die wenigstens eine Mikrostruktur (150) umfasst. Die Ventilmembran (100) gemäß dem Anspruch 15, wobei konzentrische Unterbereiche (180, 182, 184) des Walkbereichs (136) der nassseitigen Oberfläche (124) , insbesondere ein Zwischenbereich (182) und den Zwischenbereich (182) umgebende Randbereiche (180, 184) des Walkbereichs (136) , wenigstens zwei voneinander unterschiedliche Mikrostrukturen (150) aufweisen. Ein Membranventil umfassend die Ventilmembran (100) gemäß einem der vorigen Ansprüche.

Description:
Titel : Ventilmembran

Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine Ventilmembran .

Ventilmembrane zum Einsatz in Membranventilen sind allgemein bekannt .

Die Probleme des Standes der Technik werden durch eine Ventilmembran gemäß dem Anspruch 1 gelöst .

Ein Aspekt der Beschreibung betrifft eine Ventilmembran mit einem Funktionsbereich, welcher von einem äußeren Spannbereich umgeben ist, wobei eine nassseitige Oberfläche, welche den Funktionsbereich und den Spannbereich überspannt, zumindest abschnittsweise mit zumindest einer insbesondere regelmäßigen Mikrostruktur versehen ist .

Das Versehen der Oberfläche mit einer regelmäßigen Mikrostruktur beugt Mikrorissen vor, da die Beweglichkeit und Stabilität der nassseitigen Oberfläche verbessert wird . Somit wird die Lebensdauer der Ventilmembran verlängert . Weitergehend können so Wartungsintervalle vergrößert werden und die Abreinigbarkeit profitiert .

Weitergehend kann mit der Mikrostruktur die hydrophobe Eigenschaft der nassseitigen Oberfläche verbessert werden .

So ist es zum Beispiel von Vorteil , dass die zumindest eine Mikrostruktur den Spannbereich und den Funktionsbereich der nassseitigen Oberfläche überdeckt .

Dieses Beispiel ist insbesondere in Verbindung mit den erhabenen zusammenhängenden Mikrostegen, also beispielsweise der wabenförmigen Mikrostruktur vorteilhaft, da insbesondere zusammenhängende erhabene Stege mit einer stabilisierenden Wirkung sowie mit einer erhöhten Dichtwirkung in Zusammenwirken mit einem Gegendichtabschnitt einhergehen .

Vorteile werden dadurch erzielt, dass die wenigstens eine Mikrostruktur wabenförmig oder netzartig ausgebildet ist .

Vorteilhaft wird die Stabilität der Oberfläche verbessert . Zum Beispiel ist es von Vorteil , dass die zumindest eine Mikrostruktur zusammenhängende erhabene Mikrostege umfasst welche Mikrovertiefungen umgeben .

Vorteilhaft wird dadurch eine gemeinsame von Mikrovertiefungen nicht unterbrochene, sondern vielmehr zusammenhängende erhabene Oberfläche geschaffen, die als Mikrobarriere wirkt . Insbesondere im Spannbereich und dem Dichtstegbereich können Differenzen des Dichtpartners wie beispielsweise Kratzer durch die Mikrostruktur und durch Mikro-Materialfluss ausgeglichen bzw . kompensiert werden .

Beispielsweise ist es von Vorteil , dass ein mittlerer maximaler Abstand zwischen zwei sich gegenüberliegenden Mikrostegen der zugeordneten Mikrovertiefung der Mikrostruktur zwischen 10 pm und 500 pm, insbesondere zwischen 10 und 100 pm, liegt .

Es ist beispielsweise von Vorteil , dass die zumindest eine Mikrostruktur eine zusammenhängende rückspringende Mikrofläche umfasst, welche Mikroerhebungen umgibt .

Es ist von Vorteil , dass der Funktionsbereich der nassseitigen Oberfläche mit einer ersten Mikrostruktur einen ersten Kontaktwinkel aufweist, und wobei der Spannbereich mit einer zweiten Mikrostruktur einen zweiten Kontaktwinkel aufweist, welcher kleiner ist als der erste Kontaktwinkel . Der Funktionsbereich ist damit hydrophober ausgebildet als der Spannabschnitt . Damit haftet das mittels der Membran gestellte Prozessmedium weniger stark an dem Funktionsbereich . Auf der anderen Seite wirkt der kleinere zweite Kontaktwinkel vorteilhaft für die Verspannung der Membran zwischen der nassseitigen Oberfläche des Spannabschnitts und dem Gegendichtabschnitt des Ventilkörpers und damit vorteilhaft auf die Dichtheit nach außen .

Es ist von Vorteil , dass die Mikrovertiefungen oder die wenigstens eine rückspringende Mikrofläche zumindest abschnittsweise konvex ausgebildet sind bzw . ist .

Vorteilhaft wird hierdurch nicht nur die Beweglichkeit verbessert, sondern auch der Strömungswiderstand reduziert .

Es ist von Vorteil , dass ein Walkbereich der nassseitigen Oberfläche zwischen dem Spannbereich und einem zentralen Bereich, durch den die Stellachse verläuft, angeordnet ist, und wobei der Walkbereich die wenigstens eine Mikrostruktur umfasst .

Der dynamisch beanspruchte Walkbereich profitiert damit von der Mikrostruktur, womit Risse, insbesondere Mikrorisse, verhindert werden .

So ist z . B . von Vorteil , dass zumindest ein Teil der erhabenen Mikrostege in einem Spannbereich der nassseitigen Oberfläche einer Kontur des Spannbereichs , insbesondere einer Kreisform, folgen .

Dadurch wird vorteilhaft eine Barriere geschaffen, um beim Verspannen des Dichtbereichs bzw . Spannbereichs eine definierte Dichtkante bereitzustellen . Weitergehend werden Verschleppungen des Prozessfluids in den Dichtbereich hinein reduziert .

Unebenheiten auf der Oberfläche eines dem Spannabschnitt zugeordneten Gegenabschnitts des Ventilkörpers können vorteilhaft ausgeglichen werden, sobald der Spannabschnitt mit der Klemmkraft auf den Gegenabschnitt auf gedrückt wird . Insbesondere unter der Klemmkraft können die Strukturen auf der nassseitigen Oberfläche des Spannabschnitts verfließen und so die Dichtheit nach außen erhöhen . Die Montage wird verbessert, da trotz eines vergrößerten Montageprozessfensters , beispielsweise eines vergrößerten Drehmomentfensters , die Dichtheit nach außen sicher hergestellt werden kann . Dadurch kann die in den Spannbereich eingebrachte Dichtkraft gleichbleiben oder sogar verringert werden, wobei im gleichen Zuge der Spannabschnitt in seiner Breite verringert werden kann . Damit kann die Dichtheit des Membranventils nach außen verbessert werden, die Lebensdauer der Membran erhöht sich und Bauraum kann eingespart werden .

Es ist zum Beispiel von Vorteil , dass zumindest ein Teil der erhabenen Mikrostege in einem durch eine Zustellachse verlaufenden Dichtstegbereich der nassseitigen Oberfläche einer Längskontur des Dichtstegbereichs folgen .

Vorteilhaft wird durch diese Mikroerhebungen die Dichtwirkung im Stegbereich, also die Dichtwirkung nach innen, verbessert .

Zum Beispiel ist es von Vorteil , dass ein zur Stellachse gewandter Anstieg zumindest einer Anzahl der erhabenen Mikrostege steiler ist als ein zugeordneter von der Stellachse abgewandter Anstieg .

Vorteilhaft wird die Barrierewirkung der Mikrostege verbessert .

Es ist beispielsweise von Vorteil , dass ein Verhältnis des mittleren Abstands zwischen benachbarten Mikroerhebungen und einer mittleren Tiefe der Mikrostruktur zwischen 0 , 2 und 0 , 9 , insbesondere zwischen 0 , 2 und 0 , 6 liegt .

Vorteilhaft kann damit sowohl ein Dichteffekt verstärkt als auch ein hydrophobes Verhalten der Oberfläche verbessert werden .

Zum Beispiel ist es von Vorteil , dass ein zur Mittenlängsachse des Dichtstegbereichs gewandter Anstieg zumindest einer Anzahl der Mikrostege steiler ist als ein zugeordneter von der Mittenlängsachse abgewandter Anstieg . Vorteilhaft wird die Barrierewirkung der Mikrostege verbessert .

So ist z . B . von Vorteil , dass die Mikroerhebungen den Kontaktwinkel der nassseitigen Oberfläche vergrößern .

Vorteilhaft wird durch die insbesondere freistehenden Mikroerhebungen der Kontaktwinkel erhöht . Der erhöhte Kontaktwinkel sorgt für eine bessere Abreinigbarkeit . Da selbst PFTE oder PFA Alterungsprozessen unterliegt, bewirken die freistehenden Mikroerhebungen, dass der gewünschte Kontaktwinkel auch über längere Zeit aufrechterhalten werden kann . Die Lebens- und Einsatzdauer der Ventilmembran wird erhöht . Reinigungsbedingte Kosten können reduziert werden . Insbesondere die medienberührte Oberfläche des Funktionsbereichs profitiert von dieser Mikrostruktur .

Zum Beispiel ist es von Vorteil , dass konzentrische Unterbereiche des Walkbereichs der nassseitigen Oberfläche, insbesondere ein Zwischenbereich und den Zwischenbereich umgebende Randbereiche des Walkbereichs , wenigstens zwei voneinander unterschiedliche Mikrostrukturen aufweisen .

Konzentrisch auf den Zwischenbereich wirkende Zugkräfte wirken auf den Zwischenbereich . Die den Zwischenbereich umgebenden Randbereichen hingegen unterliegen einer Rollbewegung . Entsprechend unterschiedlich gestaltete Mikrostrukturen unterstützen die j eweilige Bewegung bzw . verstärken die j eweilige nassseitige Oberfläche . In der Zeichnung zeigen :

Figur 1 eine 2-teilige Ventilmembran in einer perspektivischen Ansicht;

Figur 2 eine schematische Sicht auf eine nassseitige Oberfläche einer Ventilmembran mit einer gleichartigen Mikrostruktur;

Figur 3 schematische Beispiele für Mikrostrukturen in einem Spannbereich der Membran;

Figur 4 eine schematische Schnittansicht der Beispiele für Mikrostrukturen aus Figur 3 ;

Figur 5 schematische Beispiele für Mikrostrukturen in einem Dichtstegbereich der nassseitigen Oberfläche der Membran;

Figur 6 eine schematische Schnittansicht der Beispiele für Mikrostrukturen aus Figur 5 ;

Figur 7 schematische Beispiele für Mikrostrukturen in einem Walkbereich der Ventilmembran; und

Figur 8 in schematischer Sicht auf die nassseitige Oberfläche ein Beispiel der Ventilmembran mit verschiedenen Mikrostrukturen im Walkbereich . Figur 1 zeigt in perspektivscher Ansicht eine beispielhafte zweiteilige Membran 300 umfassend eine erste, einem Ventilkörper eines Membranventils zugewandte erste Membran 100 und eine zweite, einem Antrieb des Membranventils zugewandte Membran 200 . Die zweite Membran 200 ist beispielsweise aus einem Elastomer hergestellt und die erste Membran 100 ist aus einem chemisch hochbeständigen Kunststoffmaterial wie PFA oder PTFE hergestellt . Durchgangsöffnungen 110-116 führen durch beide Ventilmembrane 100 und 200 und dienen zum Durchführen von Befestigungsmitteln wie beispielsweise Stehbolzen .

Die Figur 1 ist nur beispielhaft . Selbstverständlich sind auch andere Aus führungs formen denkbar, insbesondere Membrane 100 mit einer im Wesentlichen runden Außenkontur und/oder ohne die Durchgangsöffnungen 110-116 . Insbesondere sind auch einteilige Realisierungen denkbar, die beispielsweise nur die erste Membran 100 aufweisen . Insbesondere kann die einteilige Membran 100 auch aus einem anderen Material wie beispielsweise einem Elastomermaterial wie beispielsweise EPDM hergestellt sein .

Die Figur betrifft die Ventilmembran 100 mit einem Funktionsbereich 130 , welcher von einem äußeren Spannbereich 120 umgeben ist, wobei eine nassseitige Oberfläche 124 , welche den Funktionsbereich 130 und den Spannbereich 120 überspannt, zumindest abschnittsweise mit zumindest einer insbesondere regelmäßigen Mikrostruktur 150 versehen ist . Die zweiteilige Membran 300 wird in dem lateralen Spannbereich 120 zwischen dem Ventilkörper und dem Antrieb verklemmt bzw . eingespannt . Die Membran 100 wird in dem Spannbereich 120 zwischen zwei Komponenten des Membranventils verspannt und dichtet das Membranventil nach außen ab .

Der Funktionsbereich 130 der Ventilmembran 100 wird auf den Ventilsitz des Ventilkörpers gedrückt, um den von dem Ventilkörper und einer Nassseite 122 der ersten Membran 100 gebildeten Fluidkanal für Prozessfluid zu schließen .

Die Ventilmembran 100 umfasst die in Figur 1 sichtbare nassseitige Oberfläche 124 und eine dem Antrieb zugewandte trockenseitige Oberfläche . Die nassseitige Oberfläche 124 überspannt den Funktionsbereich 130 und den Spannbereich 120 . Die Bewegung wird durch eine von dem Antrieb entlang einer Stellachse S bewegten Antriebsstange verursacht, welche beispielsweise mit einem Druckstück auf die zweiteilige Membran 300 drückt . Hierbei drückt ein in der Figur angedeuteter Dichtsteg 132 der ersten Membran 100 auf den Ventilsitz . Selbstverständlich kann der Dichtsteg im Sinne einer sichtbaren Erhebung in anderen

Aus führungs formen auch entfallen . Durch eine Bewegung der ersten Membran 100 von dem Ventilsitz weg wird der Fluidkanal geöffnet .

Die Stellachse S verläuft beispielsweise lotrecht zu einer gedachten Membranebene im Bereich eines gedachten Mittelpunkts der Ventilmembran 100 . Die Membran 100 umfasst im Funktionsbereich 130 einen statischen, zentralen Bereich 134 , der nassseitig zum Schließen des Membranventils mit den lateralen Abschnitten des Dichtstegbereichs auf den Ventilsitz gedrückt wird . Neben den genannten Druckbelastungen wird der zentrale Bereich 134 im Wesentlichen entlang der Stellachse S bewegt .

Die Membran 100 umfasst einen, den zentralen Bereich 134 umschließenden dynamischen Bereich 136 , der auch als Walkbereich bezeichnet wird . Der dynamische Bereich 136 sorgt durch eine Bewegung dafür, dass der zentrale Bereich 134 vom Ventilsitz abgehoben werden kann und einen Querschnitt zum Fließen des Prozessfluids freigibt . Die Bewegung des dynamischen Bereichs 136 entspricht einer konzentrisch erfolgenden Walkbewegung . Die Membran 100 umfasst den den dynamischen Bereich 136 umschließenden statischen Spannbereich 120 .

Ein schematisch vergrößerter Ausschnitt Al zeigt die auf der nassseitigen Oberfläche 124 vorhandene Mikrostruktur 150 , wobei diese vorliegend erhabene einer Gitterform bzw . Netzform folgende Erhebungen aufweist .

Auf der Trockenseite der Membran 100 können ebenfalls Mikrostrukturen angeordnet sein, um beispielsweise einem Materialverschleiß vorzubeugen .

Die Regelmäßigkeit der Mikrostruktur 150 umfasst beispielsweise eine Wiederholung eines Mikrostruktur- Musters über einen Teil der Oberfläche 124 hinweg . In einem weiteren Beispiel bedeutet die Regelmäßigkeit der Mikrostruktur 150 , dass die Erhebungen und/oder Rücksprünge gemäß einer geometrischen Gestaltungsregel in die Oberfläche eingebracht sind . Die Regelmäßigkeit der Mikrostruktur 150 lässt sich also durch eine Mikro- Inspektion der nassseitigen Oberfläche 124 erkennen .

Zur Herstellung der Mikrostrukturen 150 wird beispielsweise das Herstellungswerkzeug entsprechend vorkonturiert .

Figur 2 zeigt die Membran 100 in einer schematischen Sicht auf deren nassseitige Oberfläche 124 . Die Durchgangsöffnungen 110-116 sind zur besseren Übersicht nicht dargestellt .

Es ist dargestellt, dass die zumindest eine Mikrostruktur 150 den Spannbereich 120 und den Funktionsbereich 130 der nassseitigen Oberfläche 124 j eweils überdeckt . Die wenigstens eine Mikrostruktur 150 ist wabenförmig und/oder netzartig ausgebildet .

Die wabenförmig ausgeprägte Mikrostruktur 150 überdeckt gemäß den schematischen vergrößerten Ausschnitten A2a, A2b, A2c den Spannbereich 120 , den Walkbereich 136 und den Dichtsteg 132 . Insbesondere kann die gesamte nassseitige Oberfläche 124 mit der Mikrostruktur 150 überdeckt sein .

Es ist abgebildet, dass die zumindest eine Mikrostruktur 150 zusammenhängende erhabene Mikrostege 152 umfasst, welche sechseckförmig Mikrovertiefungen 154 umgeben . Ein mittlerer maximaler Abstand dMax zwischen zwei sich gegenüberliegenden Mikrostegen 152 der zugeordneten Mikrovertiefung 154 der Mikrostruktur 150 beträgt zwischen 10 pm und 500 pm, insbesondere zwischen 10 und 100 pm .

Der Abstand dMax repräsentiert für eine Anordnung von unmittelbar gegenüberliegenden Mikrostegen 152 den maximalen Abstand . Über mehrere Mikrosteg-Paare hinweg ist wird der j eweilige Abstand zu dem Abstand dMax gemittelt .

Figur 3 zeigt in schematisch vergrößerten Ausschnitten A3a, A3b, A3c verschiedene Ausprägungen des Spannbereichs 120 der nassseitigen Oberfläche 124 . Der Spannbereich 120 umgibt den Funktionsbereich 130 und besitzt damit einen kreisförmigen Innenrand . Je nach Ausprägung der Ventilmembran 100 ist der Spannbereich 120 auf der Nassseite kreisringförmig erhaben ausgebildet . Die Kontur des Spannbereichs 120 ist also kreisförmig . Die Ausschnitte A3a-c zeigen die unterschiedlichen Beispiele für die Mikrostruktur 150 im Spannbereich 120 , wobei eine j eweilige radial verlaufende Achse Ra-c gezeigt ist .

In den Beispielen ist gezeigt, dass zumindest ein Teil der erhabenen Mikrostege 152 in einem Spannbereich 120 der nassseitigen Oberfläche 124 einer Kontur des Spannbereichs 120 , insbesondere einer Kreisform, folgen . Insbesondere verlaufen die Mikrostege 152 unterbrechungsfrei entlang der Kontur des Spannbereichs 120 . Gemäß dem Ausschnitt A3a verlaufen die erhabenen Mikrostege 152 mit j eweils dazwischen angeordneter Mikrovertiefung 154 rillenförmig und konzentrisch zur Stellachse S . Gemäß dem Ausschnitt A3b verlaufen erhabene Mikrostege 152x j eweils lotrecht zur radial verlaufenden Achse Rb . Gemäß dem Ausschnitt A3c verlaufen erhabene Mikrostege 152 wellenförmig in Umfangsrichtung, d . h . entlang der kreisförmigen Kontur des Dichtbereichs 120 .

Figur 4 zeigt schematisch einen Schnitt des Spannbereichs 120 der Ventilmembran 100 , wobei in der Fortsetzung des Schnitts die Stellachse S liegt . Die nassseitige Oberfläche 124 umfasst die im Schnitt gezeigte Mikrostruktur 150 .

Ein Verhältnis des mittleren Abstands dMax zwischen benachbarten Mikroerhebungen 164 und einer mittleren Tiefe t der Mikrostruktur 150 beträgt zwischen 0 , 2 und 0 , 9 , insbesondere zwischen 0 , 2 und 0 , 6 . Dies lässt sich auch auf die anderen gezeigten Mikrostrukturen 150 übertragen .

Es ist abgebildet, dass ein zur Stellachse S gewandter Anstieg 156 zumindest einer Anzahl der erhabenen Mikrostege 152 steiler ist als ein zugeordneter von der Stellachse S abgewandter Anstieg 158 .

Figur 5 zeigt in schematisch vergrößerten Ausschnitten A5a A5b, A5c verschiedene Ausprägungen des Dichtstegbereichs 132 der nassseitigen Oberfläche 124 . Es ist abgebildet, dass zumindest ein Teil der erhabenen Mikrostege 152 in einem durch eine Zustellachse S verlaufenden Dichtstegbereich 132 der nassseitigen Oberfläche 124 einer Längskontur des Dichtstegbereichs 132 folgen .

Der Dichtstegbereich 132 ist innerhalb des Funktionsbereichs 130 angeordnet und erstreckt sich entlang einer Mittenlängsachse M . Je nach Ausprägung der Ventilmembran 100 ist der Dichtstegbereich 132 auf der Nassseite stegförmig erhaben oder nicht erhaben ausgebildet . Die Kontur des Dichtstegbereichs 132 ist länglich . Die Ausschnitte A3a-c zeigen die unterschiedlichen Beispiele für die Mikrostruktur 150 im Dichtstegbereich 132 , wobei eine j eweilige Mittenlängsachse M eingeblendet ist .

Gemäß dem Ausschnitt A5a verlaufen die erhabenen Mikrostege 152 mit j eweils dazwischen angeordneter Mikrovertiefung 154 rillenförmig und parallel zur Mittenlängsachse M . Gemäß dem Ausschnitt A5b folgen zusammenhängende erhabene Mikrostege 152 der Wabenstruktur einer j eweiligen Parallelachse der Mittenlängsachse M . Gemäß dem Ausschnitt A5c verlaufen erhabene Mikrostege 152 wellenförmig und folgen einer parallelen Achse der Mittenlängsachse M .

Figur 6 zeigt schematisch einen Schnitt des Dichtstegbereichs 132 der Ventilmembran 100 , wobei der Schnitt in einer Verlängerung die Stellachse S umfasst . Die nassseitige Oberfläche 124 umfasst die im Schnitt gezeigte Mikrostruktur 150 .

Beispielsweise ist gezeigt, dass ein zur Mittenlängsachse M des Dichtstegbereichs 132 gewandter Anstieg 156 zumindest einer Anzahl der Mikrostege 152 steiler ist als ein zugeordneter von der Mittenlängsachse M abgewandter Anstieg 158 .

Figur 7 zeigt in schematisch vergrößerten Ausschnitten A7a- e verschiedene Ausprägungen des dynamischen Bereichs 136 der nassseitigen Oberfläche 124 , welcher auch als dynamisch belasteter Bereich bzw . Walkabschnitt bezeichenbar ist . Die Ausschnitte A7a-e zeigen j eweils individuelle Mikrostrukturen 150 , welche den dynamischen Bereich 136 zumindest abschnittsweise überdecken .

Beispielsweise ist in den Vergrößerungen A7a-c gezeigt, dass die zumindest eine Mikrostruktur 150 eine zusammenhängende rückspringende Mikrofläche 162 umfasst, welche Mikroerhebungen 164 umgibt .

Die Mikroerhebungen 164 erhöhen den Kontaktwinkel der nassseitigen Oberfläche 124 gegenüber einer ebenen Ausbildung der j eweiligen Oberfläche und im Vergleich mit einem hauptsächlich materialbedingten Kontaktwinkel .

Insbesondere weist der Funktionsbereich 130 der nassseitigen Oberfläche 124 eine erste Mikrostruktur 150 mit einem ersten Kontaktwinkel auf , wobei der Spannbereich 120 mit einer zweiten Mikrostruktur 150 einen zweiten Kontaktwinkel aufweist, welcher kleiner ist als der erste Kontaktwinkel . Insbesondere ist der zweite Kontaktwinkel zumindest 20 ° , insbesondere zumindest 40 ° , insbesondere zumindest 60 ° kleiner als der erste Kontaktwinkel . Der Kontaktwinkel bezieht sich auf die Wirkung der j eweiligen Oberfläche mit Wasser .

Gemäß dem Ausschnitt A7a erheben sich kuppelartige Mikroerhebungen 164 von der zusammenhängenden Mikrofläche 162 . Gemäß dem Ausschnitt A7b folgen zusammenhängende rückspringende Mikrostege in Form einer zusammenhängenden Mikrofläche 162 einer Wabenstruktur . Von der Mikrofläche 162 erheben sich Mikroerhebungen 164 , welche durch die Mikrofläche 162 voneinander getrennt sind . Gemäß dem Ausschnitt A7c erstrecken sich tetraederförmige Mikroerhebungen 164 von rückspringenden Mikrovertiefungen, die zusammenhängend als die Mikrofläche 162 bezeichnet werden .

Die Mikrovertiefungen 154 sind oder die wenigstens eine rückspringende Mikrofläche 162 ist zumindest abschnittsweise konvex ausgebildet .

Die Ausschnitte A7d und A7e zeigen im Gegensatz zu den Ausschnitten A7a und A7b im Wesentlichen ein invertiertes Muster der Mikrostrukturen 150 . So ist im schematisch dargestellten Abschnitt A7d eine zusammenhängende Fläche im Sinne von erhabenen Mikrostegen 152 vorhanden, in welche konvexe bzw . kuppelartige Mikrorücksprünge 154 eingebracht sind . Der schematisch dargestellte Ausschnitt A7e zeigt eine Waben-förmige Mikrostruktur 150 , bei der miteinander verbundene Mikrostege 152 die Wabenform ausbilden und zwischen den mikrostiegen Mikrorücksprünge 154 eingebracht sind .

Figur 8 zeigt im Unterschied zur Figur 7 , dass die nassseitige Oberfläche 124 im dynamischen Bereich 136 zumindest außerhalb des Dichtstegbereichs 132 mit unterschiedlichen Mikrostrukturen 150 versehen ist .

Beispielsweise ist gezeigt, dass der Walkbereich 136 der nassseitigen Oberfläche 124 zwischen dem Spannbereich 120 und dem zentralen Bereich 134 , durch den die Stellachse S verläuft, angeordnet ist, wobei der Walkbereich 136 die wenigstens eine Mikrostruktur 150 umfasst .

Gezeigt ist, dass konzentrische Unterbereiche 180 , 182 , 184 des Walkbereichs 136 der nassseitigen Oberfläche 124 , insbesondere ein Zwischenbereich 182 und den Zwischenbereich 182 umgebende Randbereiche 180 , 184 des Walkbereichs 136 , wenigstens zwei voneinander unterschiedliche Mikrostrukturen 150 aufweisen .

Beispielsweise umfasst der Zwischenbereich 182 eine primär die Oberfläche verstärkende Mikrostruktur 150 wie beispielsweise eine Wabenform und die Randbereiche 180 , 184 umfassen primär hydrophob wirkende oder die Walkbewegung unterstützende Mikrostrukturen 150 . Der schematisch dargestellte vergrößerte Ausschnitt A8a zeigt die Mikrostruktur 150 in den Randbereichen 180 und 184 mit j eweils von runden Ränder umgebenen konkaven Vertiefungen, welche von den erhabenen Stegen 152 umgeben sind . Der Ausschnitt A8b hingegen zeigt eine Waben-förmige Mikrostruktur 150 für den Zwischenbereich 182 bzw . die nassseitige Oberfläche 124 des Zwischenbereichs 182 .