Ventil Die vorliegende Erfindung betrifft ein Ventil, bei welchem ein bewegliches Ventilschliessorgan an einer Membran derart angeordnet ist, dass durch -eine zwi schen den Membranseiten herrschende Druckdiffe renz die Stellung des Ventilschliessorganes beeinflusst wird, und wobei in der Membran eine Durchfluss- öffnung vorgesehen ist.
Ventile dieser Art sind bereits mehrfach bekannt; sie weisen den grossen Vorteil auf, dass die zur Steue rung des Mediums erforderliche Kraft mindestens zum Teil durch den Druck dieses Medlums selbst hervor- ,gerufen wird. Dies kann beispielsweise dadurch ge schehen, dass das Medium<B>je</B> nach der gewünschten Steuerstellung des Ventiles auf die Membran ein wirkt.
Bei diesen Ventilen entsteht während des Schliessens an der von dem beweglichen Ventilschliess- organ entgegengesetzten Seite der Membran. ein Un terdruck, welcher der Schliessbewegung zunächst ent- ge,ggenwirkt, also eine dämpfende Funktion ausübt. Um das Ventil zum Schliessen zu bringen, ist es daher erforderlich, in der Membran eine Öffnung vor zusehen, welche einen bestimmten Druckausgleich zwischen den Membranseiten herstellt.
Diese Öffnung muss einerseits gross genug sein, um eine Schliessung in einer begrenzten Zeitspanne zu ermöglichen, an derseits muss diese Öffnung so klein sein, dass der kurz vor dem völligen Schliessen erfolgen-de Schlag abgefangen wird. Diesie beiden Möglichkeiten schliessen sich jedoch weitgehend aus, so dass eine befriedigende Dämpfung bei diesen Ventilen nur mit weiteren Dämpfun,gsvorrichtungen, wie Dämpfungskolben usw. erzielbar ist.
Diese zusätzlichen Dämpfungsmittel sind jedoch bezüglich der Betriebssicherheit und der Ge- stehungskosten als nachteilig anzusehen.
Gemäss der vorliegenden Erfindung lässt sich im Gegensatz hierzu eine Dämpfung dadurch erzielen, dass ein an der dem beweglichen Ventilschliessergan ent- gegengesetzten Seite der Membran angeordneter Dichtungskörper mindestens vor Erreichung der Schliessstellung des Ventiles an der Membran anliegt und<B>in</B> dieser Stellung die Durchflussöffnung in der Membran überdeckt und diese Öffnung über einen einen Strömungswiderstand bildenden Kanal mit dem den Dichtungskörper enthaltenden Raum verbindet.
Durch diese Massnahme wird erreicht, dass der die Dämpfung bewirkende Strömungswiderstand erst kurz vor Erreichen der Schliessstellung eingeschaltet wird,<B>d.</B> h. erst wenn der Schlag zu erwarten ist, wäh rend das Ventil vorher praktisch mit beliebiger Ge schwindigkeit geschlossen werden kann.
In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes dargestellt.
Das in Fig. <B>1</B> in der Schliessstellung dargestellte Ventil besteht aus einem Ventilgehäuse<B>1,</B> in welchem ein Zufluss 2 und ein Abfluss <B>3</B> und zwischen beiden der Ventilsitz 4 vorgesehen ist. In einer weiteren Öffnung des Ventilgehäuses ist die Membran<B>5</B> ein gelassen, welche konzentrisch das bewegliche Ventil- schliessorgan <B>6</B> trägt.
Ein stiftföriniger Ansatz<B>7</B> des beweglichen Ventilschliessorganes <B>6</B> erstreckt sich durch eine zentrale Öffnung der Membran und ist hier mit einem Befestigungsring bzw. dem Dichtungs körper<B>8</B> verbunden. Durch das Ventilschliessorgan <B>6</B> sowie den stiftförmigen Ansatz<B>7</B> erstreckt sich eine Bohrung<B>9,</B> welche den oberhalb der Membran ge legenen Raum<B>10</B> mit dem Abfluss <B>3</B> verbindet.
Der Raum<B>10</B> ist abgeschlossen und lediglich durch die Bohrung<B>9</B> bzw. die in der Membran<B>5</B> vorgesehene öffnung <B>11</B> mit dem Abfluss bzw. dem Zufluss zu dem Ventil verbunden.
An dem an die Membran anliegenden Teil des Dichtungskörpers<B>8</B> ist eine Ringnut 12 vorgesehen, welche gleichen Abstand von dem Membranmittel- punkt hat wie die Öffnung<B>11,</B> so dass diese in die Ringnut 12 mündet. Diese Ringnut ist über min destens eine weitere Nut<B>13</B> mit dem oberhalb der Membran gelegenen Raum<B>10</B> verbunden. Die Boh rung<B>9</B> kann durch die Ventilnadel 14 geschlossen werden.
Die Ventilnadel 14 kann elektromagnetisch oder mechanisch betätic, gt werden, sie steuert die Öffnung und Schliessung des Ventiles.
Fig. 2 zeigt die Membran sowie das bewegliche Ventilschliessorgan und den Ventilsitz des gleichen Ventiles in der Offenstellung. Wie ohne weiteres er sichtlich ist, besteht zwischen der Membran und der Aussenkante des Dichtungskörpers ein Abstand, so dass das durch die Öffnung<B>11</B> der Membran strö mende Medium nicht gezwungen ist, durch die einen Strömungswiderstand aufweisenden Nuten 12 und<B>13</B> zu fliessen.
In der Schliessstellung, ist die Ventilkammer bzw. der Zufluss 2 mit dem zu steuernden Medium gefüllt, ferner auch der Raum<B>10,</B> welcher durch die Öffnung <B>11</B> in der Membran<B>5</B> und durch die Nuten 12 und<B>13</B> mit dem Zufluss 2 verbunden ist. In der Schliessstellung dichtet ferner die Ventilnadel die Bohrung<B>9</B> durch Federkraft oder durch den an ihr angreifenden Druck des Mediums oder auf andere Art ab. Bei der Öffnung des Ventfles wird die Ventilnadel<B>10</B> elektrornagne- tisch oder mechanisch angehoben, wodurch das in dem Raum<B>10</B> befindliche Medium durch die, Boh rung<B>9</B> abfliesst.
Hierdurch sinkt jedoch der von der Kammer<B>10</B> aus auf die Membran einwirkende Druck, so dass der von der Gegenseite auf die Membran ein wirkende Druck diese mit dem beweglichen Ventil- schliessorgan <B>6</B> anhebt undsich das Ventil öffnet.
Während des Schliessens d'rückt die Ventflnadel auf das bewegliche Ventilschliessorgan und bewegt dieses nach unten, während sie die Öffnung<B>9</B> ver schliesst. Während der durch die Nadel verursachten Abwärtsbewegung vergrössert sich das Volumen der Kammer<B>10</B> infolge der Ausbuchtung der Membran, wobei zur Ausfüllung des frei werdenden, Volumens das Medium praktisch ungehindert durch die Öffnung <B>11</B> in die Kammer<B>10</B> gelangen kann.
Bei fort schreitender Schliessung des Ventiles kommt auch die Aussenkante des Dichtungskörpers<B>8</B> an die Membran, so dass das weiterhin durch die Öffnung<B>11</B> in den Raum <B>10</B> fliessende Medium durch die Nuten 12 und<B>13</B> strömen muss. Der hierdurch erheblich erhöhte Strö mungswiderstand verursacht jedoch in der letzten Phase der Schliessbewegung eine sehr starke Dämp fung die in der Lage ist, den ebenfalls in dieser Phase auftretenden Schliessschlag, des Ventiles abzu- f an,-en.
Durch die beschriebene Einrichtung wird somit erreicht, dass die Dämpfung während der ersten Schliessphase praktischnichtzur Wirkung gelangt,da die Öff nun-<B>11</B> weitgehend beliebig gross gewählt wer den kann.
Die Dämpfuno, setzt jedoch sehl stark in der Schlussphase des Schliessens ein, in welcher der Schlag im Hinblick auf die Lebensdauer des Ventiles sowie auf die Vorschriften der Wasserwerke unbedingt abgefangen bzw. gedämpft werden muss. Fig. <B>3</B> zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel, wo bei die gleichen Teile mit gleichen Bezugszeichen ver sehen sind.
Bei diesem Ventil ist die Membran<B>5'</B> nicht fest zwischen dem beweglichen Ventilschliess- or,o-,an <B>6'</B> und dem Dichtungskörper<B>8'</B> eingeklemmt, sondern besitzt diesem Teil gegenüber ein axiales und radiales Spiel. Die untere Begrenzung des Ventil- schliessorganes <B>6'</B> ist am Rand konisch ausgebildet, so dass sich dieses Schliessorgan in dem Ventilsitz bei Abwärtsbewegung selbst zentriert.
Durch das er wähnte Spiel erübrigt sich die Anordnung einer be sonderen Öffnunor in der Membran, da das zu <B>g</B> steuernde Medlum zwischen dem bei diesem Aus führungsbeispiel als Hülse<B>15</B> auscrebildeten Stift<B>7</B> und dem Rand der zentralen Öffnung der Membran<B>5'</B> hindurchströmen kann. Weiterhin besitzt die Unter seite des Dichtungskörpers<B>8'</B> eine Spiralnut <B>1.6,</B> wel che den Strömungswiderstand zwischen der zentralen Bohrung der Membran<B>5'</B> und dem Raum<B>10</B> bildet.
Die Wirkungsweise dieses Ventiles ist mit der jenigen des in den Fig. <B>1</B> und 2 gezeigten Ventiles identisch. Während des Schliessens des Ventiles liegt die Membran zunächst nicht an der Unterfläche des Dichtungskörpers<B>8'</B> bzw. an den Erhebungen zwi schen den Rillen der Spiralnut an, so dass das zu steuernde Medium mit relativ geringem Strömungs widerstand von dem Zufluss 2 in den Raum<B>10</B> ge langen kann.
In der letzten Phase der Schliessbewegung' <B>d.</B> h. bei dem Einsetzen des Schliessschlages, liegt die Membran jedoch auf den Erhebungen auf, so dass das nunmehr in den Raum<B>10</B> strömende Medium durch die Spiralnut fliessen muss. Hierdurch wird<B>je-</B> doch die Abwärtsbewegung bzw. Schliessbewegung des beweglichen Ventilschliessorganes derart gebremst, dass eine schnelle Abnützung oder Schädigung des beweglichen Ventilschliessorganes bzw. des Ventilsitzes nicht zu befürchten ist und auch kein Wasserschlag entsteht.
Valve The present invention relates to a valve in which a movable valve closing element is arranged on a membrane in such a way that the position of the valve closing element is influenced by a pressure difference between the membrane sides, and a throughflow opening is provided in the membrane.
Valves of this type are already known several times; they have the great advantage that the force required to control the medium is at least partly caused by the pressure of this medium itself. This can happen, for example, that the medium acts on the membrane depending on the desired control position of the valve.
In the case of these valves, the diaphragm is produced on the side of the membrane opposite the movable valve-closing element during closing. a negative pressure which initially counteracts or counteracts the closing movement, ie it has a damping function. In order to bring the valve to close, it is therefore necessary to provide an opening in the membrane which produces a certain pressure equalization between the membrane sides.
On the one hand, this opening must be large enough to allow closure within a limited period of time; on the other hand, this opening must be so small that the impact occurring shortly before complete closure is intercepted. However, these two possibilities are largely mutually exclusive, so that satisfactory damping in these valves can only be achieved with additional damping devices, such as damping pistons, etc.
However, these additional damping means are to be regarded as disadvantageous with regard to operational reliability and the initial costs.
According to the present invention, in contrast to this, damping can be achieved in that a sealing body arranged on the side of the membrane opposite the movable valve closing element is in contact with the membrane at least before the valve is in the closed position and in this Position covers the flow opening in the membrane and connects this opening to the space containing the sealing body via a channel forming a flow resistance.
This measure ensures that the flow resistance causing the damping is only switched on shortly before the closed position is reached, <B> d. </B> h. only when the blow is to be expected, while the valve can be closed beforehand at practically any speed.
Two exemplary embodiments of the subject matter of the invention are shown in the drawing.
The valve shown in the closed position in FIG. 1 consists of a valve housing 1 in which an inflow 2 and an outflow 3 and between the two Valve seat 4 is provided. The membrane <B> 5 </B>, which concentrically carries the movable valve-closing element <B> 6 </B>, is let into a further opening of the valve housing.
A pin-shaped approach <B> 7 </B> of the movable valve closing element <B> 6 </B> extends through a central opening in the membrane and is here connected to a fastening ring or the sealing body <B> 8 </B> . A bore <B> 9 </B> extends through the valve closing element <B> 6 </B> and the pin-shaped attachment <B> 7 </B> which opens up the space <B> 10 </ B> connects to the drain <B> 3 </B>.
The space <B> 10 </B> is closed off and only through the bore <B> 9 </B> or the opening <B> 11 </B> provided in the membrane <B> 5 </B> connected to the drain or the inflow to the valve.
An annular groove 12 is provided on the part of the sealing body that rests against the membrane, which is the same distance from the membrane center point as the opening 11, so that it enters the annular groove 12 opens. This annular groove is connected to the space <B> 10 </B> located above the membrane via at least one further groove <B> 13 </B>. The bore <B> 9 </B> can be closed by the valve needle 14.
The valve needle 14 can be actuated electromagnetically or mechanically; it controls the opening and closing of the valve.
Fig. 2 shows the membrane and the movable valve closing member and the valve seat of the same valve in the open position. As is readily apparent, there is a distance between the membrane and the outer edge of the sealing body, so that the medium flowing through the opening 11 of the membrane is not forced through the grooves 12 and 12, which have a flow resistance <B> 13 </B> to flow.
In the closed position, the valve chamber or the inflow 2 is filled with the medium to be controlled, as is the space <B> 10 </B> which passes through the opening <B> 11 </B> in the membrane <B> 5 </B> and is connected to the inlet 2 by the grooves 12 and <B> 13 </B>. In the closed position, the valve needle also seals the bore <B> 9 </B> by spring force or by the pressure of the medium acting on it or in some other way. When the valve is opened, the valve needle <B> 10 </B> is lifted electromagnetically or mechanically, whereby the medium located in the space <B> 10 </B> passes through the bore <B> 9 </ B > drains.
As a result, however, the pressure acting on the membrane from the chamber 10 drops, so that the pressure acting on the membrane from the opposite side raises the membrane with the movable valve-closing element 6 and the valve opens.
During the closing, the valve needle presses on the movable valve closing element and moves it downwards, while it closes the opening <B> 9 </B>. During the downward movement caused by the needle, the volume of the chamber <B> 10 </B> increases as a result of the bulging of the membrane, with the medium practically unhindered through the opening <B> 11 </B> in order to fill the released volume can get into the chamber <B> 10 </B>.
As the valve continues to close, the outer edge of the sealing body <B> 8 </B> also comes into contact with the membrane, so that it continues through the opening <B> 11 </B> into space <B> 10 </B> flowing medium must flow through the grooves 12 and <B> 13 </B>. However, the considerably increased flow resistance caused by this causes a very strong damping in the last phase of the closing movement, which is able to counteract the closing impact of the valve that also occurs in this phase.
The device described thus ensures that the damping practically does not have any effect during the first closing phase, since the opening 11 can now be chosen to be largely of any size.
The damping, however, sets in strongly in the final phase of closing, in which the blow must be absorbed or dampened with regard to the service life of the valve and the regulations of the waterworks. Fig. 3 shows a further embodiment where the same parts are provided with the same reference numerals.
In this valve, the membrane <B> 5 '</B> is not firmly clamped between the movable valve closing or, o-, on <B> 6' </B> and the sealing body <B> 8 '</B> , but has an axial and radial play in relation to this part. The lower limit of the valve closing element 6 is conical at the edge, so that this closing element centers itself in the valve seat when it moves downwards.
As a result of the play mentioned, there is no need to arrange a special opening in the membrane, since the medium controlling the medium between the pin, which in this exemplary embodiment is designed as a sleeve 15 > 7 </B> and the edge of the central opening of the membrane <B> 5 '</B> can flow through. Furthermore, the lower side of the sealing body <B> 8 '</B> has a spiral groove <B> 1.6 </B> which provides the flow resistance between the central bore of the membrane <B> 5' </B> and the space < B> 10 </B>.
The mode of operation of this valve is identical to that of the valve shown in FIGS. 1 and 2. During the closing of the valve, the membrane is initially not on the lower surface of the sealing body <B> 8 '</B> or on the elevations between the grooves of the spiral groove, so that the medium to be controlled has relatively little flow resistance from the Inflow 2 can get into room <B> 10 </B>.
In the last phase of the closing movement '<B> d. </B> h. at the onset of the closing blow, however, the membrane rests on the elevations, so that the medium now flowing into space 10 has to flow through the spiral groove. As a result, the downward movement or closing movement of the movable valve closing element is braked in such a way that rapid wear and tear or damage to the movable valve closing element or the valve seat is not to be feared and no water hammer occurs.