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Membranventil
Gegenstand der Erfindung ist ein Membranentil mit einer den Ventilkörper durchsetzenden Bohrung, durch die sich ein flaches Wehr erstreckt, das zwei Öffnungen von einander trennt, von denen die eine als Einlass- und die andere als Auslassöffnung dient, sowie mit einer Betätigungsvorrich- tung, welche die Membran zu mindestens in die Schliesslage drückt.
Bei den bekannten Membranventilen dieser Art wird die Membransitzfläche entweder vori dem Wehr oder von dem Wehr und die beiden Öffnungen umgebenden Rippen gebildet. In beiden Fällen ist es im Hinblick auf die verhältnismässig grosse Membransitzfläche schwierig ein einwandfreies Schliessen des Ventiles sicher zu stellen. Es ist daher in vielen Fällen ein Schliessen des Ventiles durch den Benützer nur dadurch erzielbar, dass dieser den Anpressdruck in unzulässiger Weise erhöht, was jedoch zu einer Beschädigung der Membran führt.
Um den Anpressdruck auf ein bestimmtes Ausmass zu beschränken und damit eine Beschädigung der Membran zu vermeiden, ist zwar bereits vorgeschlagen worden, die Ventile mit Anschlagringen zu versehen. Die Anordnung von Anschlagringen ist aber problematisch. Durch die bei der Erzeugung der Ventilteile, wie Spindel, Ausnehmung für die Mutter, Anschlagring u. dgl. notwendigerweise zugelassenen Toleranzen kann es nämlich in einzelnen Fällen vorkommen, dass der Anschlag bereits zur Wirkung gelangt, bevor noch die Membran mit dem erforderlichen Druck cremen die Sitz- fläche gepresst wird, oder dass der Anschlag die Wirkung der Betätigungsspindel nicht hemmt, obwohl die Membran fest gegen den Sitz gepresst wird und somit die Gefahr einer Beschädigung der Membran nicht beseitigt ist.
Ausserdem ist es dem Benutzer fast immer möglich, die Anschlagringe zu verstellen, wodurch das Ausmass der sicheren Wirksamkeit noch mehr verringert wird.
Die Erfindung hat sich nun vor allem zum Ziele gesetzt, ein Membranventil der eingangs erläuterten Art so zu gestalten, dass einerseits eine Beschädigung der Membran sicher vermieden wird und anderseits dennoch stets ein einwandfreies Schlie- sseri gewährleistet wird.
Erfindungsgemäss wird dies dadurch erreicht, dass der Sitz, mit dem die Membran in ihrer Schliesslage zusammenwirkt, von einer ununterbrochenen
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dient, der die Ausübung eines übermässigen Drukkes auf die Membran verhindert.
Ganz besonders günstig wirkt sich die erfindunggemässe Ausbildung der Membransitzfläche bei Ventilen aus, deren Membran ganz oder teilweise aus einem Material besteht, das Reaktionsträger als natürlicher oder synthetischer Gummi oder vorzugsweise auf der Grundlage von Polytetrafluor- äthylen, Polytriíluormonochloräthylen oder chlorsulforierten Polythen aufgebaut ist. Solche Membranen werden im allgemeinen dann verwendet, wenn es das durchströmende Medium erforderlich macht, das heisst, wenn es sich um ein Medium handelt, welches natürlichen oder künstlichen Gummi angreifen würde. In solchen Fällen ist es überdies meistens auch zweckmässig bzw. sogar not- wendig, den Ventilköl1per mit Glas auszukleiden.
Da nun diese Membranen nicht so elastisch wie Gummi sind, ist es, um trotzdem einen sicheren Ventilschluss zu gewährleisten, erforderlich, die Sitzfläche möglichst glatt auszuführen und einen hohen Flächenpressdruck zu erzielen, wobei aber selbstverständlich auch die Gewähr gegeben sein muss, dass die Aufbringung zu hoher Kräfte, durch welche eine Beschädigung der Membran und des Sitzes # insbesondere wenn dieser aus Glas besteht-eintreten könnte, einwandfrei vermieden wird.
Bei einem erfindungsgemäss ausgebildetem Ven-
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glatte Sitzoberfläche im Hinblick auf die geringe Fläche und die spangebende Beanbeitungsmöglich- keit erzielt werden. Bei den bisher bekannten Membranventilen war dies nicht möglich oder äusserst umständlich und daher teuer. Gleichzeitig bedingt die geringe Fläche des Sitzes relativ hohe Pressdrücke, wobei jedoch durch die besondere Ausbildung die Aufbringung zu hoher Kräfte und dä-
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mit eine Beschädigung der Membran und des Sit- zes, und zwar auch dann, wenn dieser einen Glas- überzug besitzt, sicher vermieden wird.
Weitere Merkmale der Erfindung und die dadurch erzielten Vorteile ergeben sich aus der folgenden Erläuterung mehrerer in der Zeichnung dargesteliter Ausführungsformen des Erfindungsge- genstandes.
Fig. 1 zeigt im Längsschnitt ein komplettes er- findungsgemässes Ventil in vollkommen geöffneter
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in einem Teillängsschnitt eine abgeänderte Ausführungsform des Ventils mit in einer Ebene liegender Rippenoberfläche, Fig. 6 in einem Teilquerschnitt eine abgeänderte Ausführungsform des Ventils mit in einer Ebene oder einer Zylinderfläche liegender Rippenoberfläche, Fig. 7 in einer Drun-
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einer andern abgeänderten Ausführungsform des Ventils und Fig. 8 teilweise geschnitten ein Detail einer weiteren Ausführungsform des Ventils.
Das in Fig. 1-4 dargestellte Ventil ist allgemein ähnlich wie die bekannten Ventile ausgebildet. Es weist einen Ventilkörper 11 auf, der von einer Bohrung durchsetzt wird, durch die sich ein flaches Querwehr 12 erstreckt, das zwei Öffnungen 13, 14 voneinander trennt, von denen die eine als Einlass-und die andere als Austrittsöffnung dient. Der ganze Ventilkörper mit den Öffnungen und Anschlüssen ist im wesentlichen symmetrisch ausgebildet. Die Endanschlüsse können jedoch auch unsymmetrisch angeordnet sein, wie in der britischen Patentschrift Nr. 518, 286 der Anmelderin dargestellt ist.
Ober dem Wehr ist eine flexible, undurchlässige Membran 15 mit ihrem Rand zwi- schen einer Klemmfläche 16 des Ventilkörpers 11 und einer Klemmfläche 17 einer Haube 18 dicht
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schen ihrer Offen-und Schliesslage wird durch eine in der Haube vorgesehene Vorrichtung bewirkt, so dass die Membran von der Ventilbohrung vollkommen getrennt ist. Diese Vorrichtung ist hier beispielsweise durch ein Betätigungsorgan 19 und
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Spindel trägt ein Handrad 22 und wird an einer Axialbewegung durch das Handrad und einen Absatz 23 verhindert. In dem Betätigungsorgan 19 ist eine auf der Spindel 21 aufgeschraubte Mutter 24 angeordnet.
Soweit entspricht das Ventil der allgemein bekannten Konstruktion, wobei es sich jedoch im Rahmen der Erfindung als zweckmässig erwiesen hat, das Wehr 12 relativ breiter und die Öffnungen 13, 14 relativ kleiner als gewöhnlich auszubilden und einen im Verhältnis zu dem Durchmesser der Membran innerhalb ihres eingespannten Randes kleineren Gesamthub der Membran zwischen ihrer Schliess-und ihrer Ofenlage vorzusehen. Die allgemeinen Abmessungen eines erfindungsgemässen Ventils entsprechen daher etwa denen eines üblichen Ventils mit einer 30-50% grösseren Bohrung.
Zum Unterschied von dem bekannten Ventil ist in dem dargestellten Auaführungabeispiel eine kleine Rippe 25 um den Umfang der öffnung 13 herum ausgebildet, so dass bei geschlossenem Ventil die Trennung zwischen Ein-und Austrittsöffnung nicht durch die Anlage der Membran an dem Wehr, sondern durch die Anlage der Membran an der Rippe 25 bewirkt wird. Die Unterseite der
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Anpressdruck auf die Oberfläche der Rippe be- schränkt ist.
Das Ventil ist mit einer Glasauskleidung 26 dargestellt. Da die Membran die Glasauskleidung nur an der Rippe 25 berührt, braucht die Oberfläche der Auskleidung nur auf der Rippe glatt zu sein. Da die Fläche der Rippe klein ist, kann ihre der Membran zugekehrte'Fläche mit geringen Kosten abgeschliffen oder auf andere Weise spangebend bearbeitet werden und kann die Glasauskleidung so aufgebracht werden, dass die Rippe eine glatte Glasoberfläche erhält. Zu diesem Zweck ist es vor allem erforderlich, dass die Oberfläche während des Auftragens der Auskleidung so horizontal wie möglich angeordnet ist.
Wenn die Rippe eine glatte Glasoberfläche erhält, kann ein einwandfreies Schliessen des Ventils nicht nur mit einer Membran aus Gummi oder einem andern Elastomer von ähnlicher Elastizität erzielt werden, sondern auch mit einer Membran, die aus Polytetrafluoräthylen, PolytrifluormonochloräthyIen, chlorsulfoniertem Polythen oder einem andern sehr reaktionsträgen Material, das nicht so elastisch ist
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einem solchen Material besitzt.
Um die spangebende Bearbeitung der Rippe zu erleichtern, kann ihre Oberseite in einer Kugelfläche liegend angeordnet werden, wie es in Fig.
1-4 dargestellt ist. Um die Öffnung 14 herum ist die Oberfläche des Wehrs und des Ventilkörpers sphärisch etwa um den gleichen Mittelpunkt ge- krümmt. jedoch mit einem Radius, der um die Stärke der Rippe grösser ist. Die Unterseite des IBe- tätigungsorgans ist sphärisch gekrümmt, so dass der Anpressdrucl auf die Rippe beschränkt ist, die geschlossene Membran aber von dem Betätigungs-
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Fig.anzuordnen, dass ihre Ober-Räche in einer bei 28 angedeuteten Ebene liegt, während die andere Öffnung 14 in einer etwas tiefer angeordneten Ebene liegt.
Das Betätigungsorgan ist entsprechend ausgebildet, d. h. seine Unterseite besteht aus zwei ebenen Teilen, die parallel zu der Rippe 25 bzw. der Öffnung 14 angeordnet sind. Die Unterseite
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Ventil der auf die Membran einwirkende Anpressdruck auf den mit der Rippe in Berührung befindlichen Teil beschränkt, bei Verwendung der Öffnung 14 als Eintrittsöffnung aber eine Abstützung für die Membran vorhanden ist. Es ist auch möglich, die Oberfläche der Rippe (und entsprechend auch die Fläche, in welcher die Öffnung 14 liegt) als Teil einer Zylinderfläche auszubilden, deren Achse quer zur Bohrung, d. h. parallel zu dem Wehr angeordnet ist.
Der Anpressdruck ist wieder auf die Rippe beschränkt, während das Betätigungsorgan die Membran in ihrer Schliesslage abstützt, wenn die Öffnung 14 als Einlassöffnung dient.
Wie vorstehend erläutert, ist das Wehr 12 verhältnismässig breiter als in den üblichen Membranventilen der hier besprochenen Art. Die unterhalb der Rippe 25 angeordnete Oberfläche des Wehrs ist daher relativ gross und kann, wenn die Rippe nicht zu weit vorsteht, als ein Anschlag dienen, def die Ausübung eines übermässig starken Dru'k- kes auf die Membran beim Schliessen des Ventils zu verhindert, so dass kein weiterer Anschlag für diesen Zweck erforderlich ist.
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Ausführungsbeispieltätigungsvorrichtung das Betätigungsorgan bei geschlossenem Ventil zu verkanten.
In der Praxis ergeben sich jedoch daraus keine Schwierigkeiten.
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kann auch schräg bzw. an einer solchen Stelle angeordnet werden, dass der Druck eher symmetrisch auf die Rippe ausgeübt und damit ein Verkanten vermieden wird. Wie bereits ausgeführt, ist die Schraubmechanik nur ein Beispiel. Es kann jede andere Vorrichtung verwendet werden, die ein Andrücken der Membran gegen die ganze Länge der Rippe gestattet und bei der die Membran sich zum Öffnen des Ventils abheben kann oder zwangs- läufig abgehoben wird.
Da das Betätigungsorgan die Membran über die ganze Länge der Rippe andrücken muss, ist es not-
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reich der von der Rippe umgebenen Öffnung ist daher die in der britischen Patenschrift Nr. 321, 892 beschriebene Anordnung von ineinandergreifenden Fingern und Nocken an dem tBetätigungsorgan bzw. in der Haube nicht möglich. Bei kleinen Ventilen ist bei gut verstärkter Membran für die Membran in der Offenlage ausser der Mittelabstützung durch das Betätigungsorgan keine Abstützung erforderlich. Es muss jedoch verhindert werden, dass das Betätigungorgan sich unter dem Einfluss der Reibung der Spindel 19 in der Mutter 24 dreht.
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In einem grösseren Ventil, in dem eine weitere Abstützung der Membran in der Ofenlage erwünscht oder sogar notwendig ist, können die bekannten ineinandergreifenden Finger und Nocken für den ausserhalb des Bereichs von der Rippe umgebenen Öffnung 13 befindlichen Teil der Membran vorgesehen werden. Fig. 7 zeigt derartige Finger 33 an dem Betätigungsorgan und Nocken 34 in der Haube.
Gemäss Fig. 8 kann man sogar eine Abstützung der offenen Membran in der, knapp innerhalb der Öffnung 13 liegenden Fläche mit Hilfe eines in der Haube vorgesehenen Vorsprunges 35 vorsehen, der eine innerhalb der der Rippe zugekehrten ununterbrochenen Fläche vorgesehene entsprechende Ausnehmung 36 des Betätigungsorgan's durchsetzt.
Wenn das Ventil gemäss Fig. 1-4 eine axial festgelegte Spindel 2, aufweist, die von einer Haube 18 umgeben ist, so dass von aussen nicht festgestellt werden íkann, ob das Ventil offen oder teilweise geschlossen oder geschlossen ist, kann in einer Bohrung der Spindel ein Anzeigestab 37 vorgesehen werden, dessen Innenende an einem mit der Membran bewegten Teil befestigt ist und dessen Aussende bei geschlossenem Ventil wenigstens bis zum äusseren Ende der Spindel reicht.
Wenn dann die Öffnungsbewegung des Ventils beginnt, tritt der Stab vor und ist das Mass, um das er vorsteht, eine Arizeige des Grades in dem das Ventil geöffnet ist. Wenn die Membran 15 wie in dem dargestellten Ausführungsbeispiel mit einer Schraube 38 befestigt ist, deren Kopf in der Membran eingebettet ist, kann in das Betätigungsorgan 19 ein abgesetzter Nippel 39 eingeschraubt werden, in den am einem Ende die Schraube 38 und am andern Ende das Innenende des Stabes 37 eingeschraubt ist.
In diesem Beispiel ist das obere Ende der Spindel 21 als Vierkant ausgebildet und das Handrad 22 mit einer Mutter 41 gesichert. In einer Nut der Mutter ist ein Gummiring 42 angeordnet, der an dem Anzeigestab 37 anliegt, um einen Eintritt von Schmutz oder von korrodierend wirkenden Dämpfen längs des Stabes zu verhindern.
PATENTANSPRÜCHE : I. Membranventil mit einer den Ventilkörper durchsetzenden Bohrung, durch die sich ein Haches Wehr erstreckt, das zwei Öffnungen voneinander trennt, von denen die eine als Einlass- und die andere als Austrittsöffnung dient, sowie mit einer Betätigungsvorrichtung, welche die Membran wenigstens in die Schliesslage drückt, dadurch gekennzeichnet, dass der Sitz, mit dem die Membran in ihrer Schliesslage zusammenwirkt, von einer ununterbrochenen Rippe gebildet wird, die eine der Öffnungen umgibt, wobei die Höhe der Rippe und die tiefer als die Rippe gelegene Oberfläche des Wehres so bemessen ist, dass die WehroberRäche als Anschlag dient, der die Ausübung eines übermässigen Druckes auf die Membran verhindert.