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Absperrventil, insbesondere für Fernbetätigung
Die Erfindung bezieht sich auf Absperrventile, insbesondere für Fernbetätigung, die mit einer an ihren
Enden im Ventilgehäuse befestigten Schlauchmembran versehen sind, deren Abstand gegenüber einem zentralen, vorzugsweise etwa stromlinienförmigen Einsatzkörper durch ein oder mehrere, den Memoran- mittelteil umschlingende Zugbänder veränderbar ist.
Bei bekannten Ventilen dieser Bauart ist im allgemeinen die hülsenförmige Membran so vulkanisiert, dass sie in ihrer Ruhestellung-d. h. in der Stellung, in welcher auf beiden Seiten der Membran kein
Druck herrscht-den Ventilquerschnitt freigibt. Um das Ventil zu schliessen, lässt man auf die Aussensei- te der Membran einen Druck wirken, der den mittleren Bereich der Membran im Durchmesser verengt, bis sich dieser an einem im Ventilgehäuse festgehaltenen Einsatzkörper anlegt.
Um eine Durchmesserverrin- gerung der Membran ohne Stauchung des Werkstoffes zu ermöglichen, aus der die Membran besteht, ist es bekannt, die Membran mit in Längsrichtung der Hülsen verlaufenden und abwechselnd innen und aussen angeordneten Schlitzen zu versehen, die derart gestaltet sind, dass die Begrenzungswände der Schlitze erst kurz vor oder in der Schliessstellung der Membran aneinander zur Anlage kommen. Bei einer andern be- kannten Ausführung solcher Membranabsperrventile ist die Membran so vulkanisiert, dass sie in unbelaste- ter Stellung am Einsatzkörper anliegen würde. An der Membran sind sich radial erstreckende Lappen aus dehnbarem Werkstoff vorgesehen, die mit ihren äusseren Enden derart im Gehäuse verankert sind, dass sie den mittleren Bereich der Membran in aufgeweiteter Stellung aufgezogen halten.
Durch das Einleiten eines Druckmittels in die die hülsenförmige Membran umgebende Kammer wird die Zugwirkung dieser Lappen aufgehoben und die Membran dadurch mit ihrem mittleren Bereich in Anlage an den Einsatzkörper gebracht.
Den vorerwähnten bekannten Membranabsperrventilen haftet der Nachteil an, dass sich beim Ausfall des Steuerdruckes, der zum Abschliessen des Ventils in die Kammer ausserhalb der Membran eingeleitet wird, das Ventil selbsttätig öffnet. Dies kann bei chemischen Anlagen, dem Rohrleitungssystem von Tankschiffen und auch bei andern Anwendungen dieser Ventile unerwünscht oder sogar schädlich oder gefahrvoll sein.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Ventil der eingangs genannten Gattung zu schaffen', welches sich bei Ausfall des Steuerdruckes selbsttätig schliesst. Erfindungsgemäss wird dies bei dieser Gattung dadurch erreicht, dass mindestens das eine Ende des bzw. jedes Zugbandes mit einem Betätigungskolben verbunden ist, der durch den Druck vor dem Ventil im Sinne einer Durchmesserverringerung der Schlauchmembran bewegbar ist.
Es ist schon einAbsperrventil bekannt, bei dem die Lage der hülsenförmigen Schlauchmembran durch die Differenz zwischen dem Innendruck und einem in einer Kammer auf der Aussenseite der hülsenförmi- gen Membran herrschenden Druck einstellbar ist und die grösste Aufweitung der hülsenförmigen Membran durch Bauteile einstellbar ist, die die hülsenförmige Membran etwa in der Mitte ihrer Längserstreckung umschliessen.
Als die Membran umschliessender und auf sie im Sinne einer Durchmesserverringerung einwirkender Bauteil kann ein die Membran schlingenartig umschliessendes Zugelement dienen, das mindestens mit einem Ende an einem Kolben hängt. Als solches Zugelement kann ein Draht aus Stahl oder einem Kunststoff, wie dem im Handel unter der geschützten Bezeichnung Nylon oder Perlon erhältlichen Polyamid, verwendet werden. Das andere Ende des Zugelementes kann fest im Gehäuse verankert sein.
Es ist jedoch
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auch möglich, dieses andere Ende an einen zweiten Kolben anzuhängen, wobei beide Kolben durch den vor dem Ventil herrschenden Druck so beaufschlagt werden, dass sie das Zugelement auf Zug beanspru-
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Um eine symmetrische Kräfteeinwirkung auf die Membran zu erhalten, kann das Zugelement an einem Ende von zwei parallel im Abstand nebeneinanderliegenden Bändern gebildet werden, zwischen denen sich an der Kreuzungsstelle des Zugelementes ein das andere Ende der Schlinge bildendes Band hindurch erstreckt. Das als das eine Ende des Zugelementes dienende Band ist beispielsweise durch einen sich quer zum Zugelement erstreckenden Stift mit den beiden nebeneinanderliegenden Bändern an irgendeiner Stelle der Schlinge des Zugelementes verbunden.
Die drei Bänder des Zugelementes können auch von Glieder-oder Rollenketten gebildet werden.
Zur Verringerung der Reibung zwischen dem Zugelement und der Umfangsfläche der hülsenförmigen Membran können an dem Zugelement drehbare Rollen od. dgl. vorgesehen sein.
Um die Grösse des Kolbens so gering wie möglich halten zu können, ist vorzugsweise vorgesehen, dasszur Druckentlastung der Membran die ausserhalb der Membran liegende Kammer mit dem Druck vor dem Ventil oder einem diesem proportionalen Druck beaufschlagt wird.
Statt eines die Membran in Form einer Schlinge umschliessenden Zugbandes können auch nach Art einer Irisblende angeordnete und betätigbare, die hülsenförmige Membran umschliessende Hebel vorgesehen sein. wobei der auf die äusseren Enden der Hebel einwirkende Verstellring für die Hebel von einem oder mehreren Kolben in Umfangsrichtung bewegbar ist.
Für eine noch andere Ausführungsmöglichkeit für die im Sinne einer Durchmesserverringerung auf die hülsenförmige Membran einwirkenden Bauteile können auch zwei, die hülsenförmige Membran bügelartig umschliessende Zugbänder vorgesehen sein, die jeweils mit ihren beiden Enden an zwei einander diametral gegenüber und zur Längsachse des Ventils radial angeordneten Kolben angehängt sind. Bei dieser Ausführungsart des erfindungsgemässen Ventils ist vorzugsweise das Ventilgehäuse an zwei einander diametral gegenüberliegenden Seiten mit einer rohrförmigen Erweiterung versehen, die durch eine flache Membran abgeschlossen ist, welche zwischen dem Gehäuse und einem Deckel festgehalten ist, wobei in die Kammer zwischen Membran und Deckel der Steuerdruck eingeleitet wird.
Die Erfindung wird im folgenden an Hand schematischer Zeichnungen an einem Ausführungsbeispiel
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mit hülsenförmiger Membran aus nachgiebigem Werkstoff im offenen Zustand., Fig. 2 zeigt einen Querschnitt durch das geöffnete Ventil und Fig. 3 einen Querschnitt durch das geschlossene Ventil.
Mit 1 ist das aus drei miteinander verschraubten Teilen 2,3 und 4 bestehende Ventilgehäuse bezeichnet. Am Teil 2 ist über radiale Rippen 5 ein stromlinienförmiger Einsatzkörper 6 abgestützt.
Mit 7 ist eine bekannte hülsenförmige Membran aus nachgiebigem Gummi bezeichnet, die an ihren beiden Enden mittels Flanschen 8 zwischen den Gehäuseteilen 2 und 3 bzw. 3 und 4 festgehalten ist. Die Membran 7 ist, wie aus Fig. z ersichtlich, mit abwechselnd innen und aussen vorgesehenen, sich in Längsrichtung erstreckenden Schlitzen 9 versehen, welche es ermöglichen, dass sich die Membran in ihrem mittleren Bereich im Durchmesser verengen kann, ohne dass sich das Material stauchen muss. Wie aus Fig. 3 ersichtlich, liegen die Wände der Schlitze bei geschlossener Membran aneinander an, so dass in dieser Stellung die Membran wie eine vollwandige ungeschlitzte Membran wirkt.
Der Gehäuseteil 3 des Ventils ist an zwei diametral gegenüberliegenden Stellen mit einer rohrförmigen Erweiterung 10 versehen, die an ihrem Ende einen Flansch 11 besitzt. Zwischen diesem Flansch 11 und einem auf diesen mittels Schrauben und Muttern 12 aufgeschraubten Deckel 13 ist eine flache Membran 14 eingespannt. An der einen Membran 14 sind die beiden Enden eines die Mitte der hülsenförmigen Membran bügelartig umschliessenden Zugbandes 15 aus Nylondraht angehängt. An der andern Membran 14 sind zwei gleiche Zugbänder 16 und 17 angehängt, die zu beiden Seiten des Zugbandes 15 die Mitte der hülsenförmigen Membran 7 bügelartig umschliessen.
Der Raum 18 ausserhalb der hülsenförmigen Membran 7 und innerhalb der Membranen 14 ist über einen in der Zeichnung nicht dargestellten Kanal bzw. eine Rohrleitung mit der Eintrittsseite des Ventils verbunden. Die Kammern 19 ausserhalb der Membranen 14 werden mittels eines zum Steuern der Membran dienenden Druckmittels beaufschlagt. Das Steuerdruckmittel fliesst den Kammern 19 von einer Druckquelle über eine Leitung 20 zu, wobei der Zufluss zu den Kammern 19 oder Rückfluss aus den Kammern 19 in eine Rücklaufleitung 21 durch einen Dreiweghahn 22 gesteuert wird.
Die Arbeitsweise des in den Zeichnungen dargestellten Ventils ist folgende :
Fig. 1 und 2 zeigen die Offenstellung des Ventils. In dieser Stellung verbindet der Dreiweghahn 22 die Leitung 20 mit der Kammer 19. Der Steuerdruck ist dabei so hoch, dass die Membranen 14 sich gegen den auf der andern Seite herrschenden Druck der Eintrittsseite des Ventils nach innen durchwölben, so dass
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die Zugbänder 15-17 entspannt werden und damit die hülsenförmige Membran ihre geöffnete Lage ein- nimmt, in der sie vulkanisiert ist, da die Membran ja vollkommen druckentlastet ist. Soll das Ventil ge- schlossen werden, so wird der Dreiweghahn 22 so verstellt, dass, wie in Fig. 3 angegeben, die Kammer 19 über den Dreiweghahn 22 mit der Rücklaufleitung 21 verbunden ist.
Nunmehr überwiegt der auf der In- nenseite der Membran 14 herrschende Druck, so dass die Membran nach aussen durchgewölbt wird und da- durch die Zugbänder 15-17 spannt. Durch die Spannung der Zugbänder 15-17 wird der Durchmesser der
Membran 7 verringert, bis ihre Innenwand an dem Einsatzkörper 6 anliegt, wobei sich gleichzeitig die in der Membran vorgesehenen Längsschlitze 9 schliessen.
Fällt aus irgendeinem Grund der Steuerdruck in der Leitung 20 weg, z. B. wegen Störung in der
Druckerzeugungsanlage, oder Undichtwerden der Steuerdruckleitung, und fällt damit der Druck in der
Kammer 19 ab, so werden ebenfalls die Membranen 14 nach aussen gedrückt und damit, wie in Fig. 3 gezeigt, die hülsenförmige Membran 7 an den Einsatzkörper 6 gedrückt.
Die erfindungsgemässe Gestaltung des Ventils kann auch verwendet werden, um das Ventil allein mit- tels des Betriebsdruckes in der von dem Ventil abzuschliessenden Rohrleitung zu steuern. In diesem Fall werden die Kammern 19 oberhalb der Membranen 14 mit der Atmosphäre verbunden und der Raum 18 ausserhalb der hülsenformigen Membran über einen Drei weghahn mit der Eintrittsseite des Ventils verbun- den. Ist der Dreiweghahn so gestellt, dass im Raum ausserhalb der hülsenförmigen Membran 7 der Druck an der Eintrittsseite des Ventils herrscht, so ist die hülsenförmige Membran 7 druckentlastet. Da der glei- che Druck jedoch auf die Innenseite der Membranen 14 drückt, werden die Zugbänder 15-17 angezogen und damit das Ventil geschlossen.
Zum Öffnen des Ventils wird der Dreiweghahn so gestellt, dass der
Raum 18 ausserhalb der hülsenförmigen Membran 7 entlastet wird. Die Membran 7 öffnet sich dann infolge ihrer Eigenspannung, bis sie bei vollkommener Entlastung des Raumes 18 ihre Ruhelage einnimmt, bei welcher sie den Ringquerschnitt zwischen Membran 7 und Einsatzkörper 6 freigibt.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Absperrventil insbesondere für Fernbetätigung, mit einer an ihren Enden im Ventilgehäuse befestigten Schlauchmembran, deren Abstand gegenüber einem zentralen, vorzugsweise etwa stromlinienförmigen Einsatzkörper durch ein oder mehrere, den Membranmittelteil umschlingende Zugbänder veränderbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens das eine Ende des bzw. jedes Zugbandes (15-17) mit einem Betätigungskolben (Membran 14) verbunden ist, der durch den Druck vor dem Ventil im Sinne einer Durchmesserverringerung der Schlauchmembran (7) bewegbar ist.