Die Erfindung bezieht sich auf ein Ventil.
Die Erfindung kann in den verschiedensten Industriezweigen eingesetzt werden. am erfolgreichsten aber in Kühlanlager und Klimaregelsystemen. bei denen ein kleiner Druckabfall zwischen den Abschnitten vor und nach dem Absperrmittel eingehalten werden muss um ein Abdrosseln des flüssigen Kälteträgers zu vermeiden.
Ausserdem kann das Ventil bei stark verzweigten Leitungs svstemen mit einer grossen Anzahl parallel verlaufenden Rohrsträngen eingesetzt werden, da das Ventil nur einen kleinen hydraulischen Widerstand besitzt, wodurch ein nur kleiner Druckverlust der Pumpe hervorgerufen wird.
Es sind Ventile bekannt. deren Gehäuse einen Hohlraum besitzt. der von einer Scheidewand in die Ein- und Auslaufkammer geteilt ist, die mit einer Durchgangsöffnung versehen ist. die von einem Schieber abgesperrt wird, der mit einem Ventilteller und einer sich darunter befindlichen elastischen Nlembrane verbunden ist, die mittels einem Deckel festgespannt ist.
Solche Ventile besitzen im allgemeinen einen elektromagnetischen Antrieb und werden in grossem Ausmass zum Steuern (Absperren) von Flüssigkeits- und Gasströmen verwendet.
Das sind die sogenannten freien. mit dem Verstellorgan nicht verbundenen Konstruktionen. bei denen das Stellwerk der elektromagnetische Antrieb- nicht direkt mit dem Absperrorgan. der die Durchflussöffnung verschliesst, verbunden ist.
In diesem Fall wird die Membrane beim Öffnen des Ventils, d. h. heim Verschieben des Hauptschiebers mit Ventilteller und Membrane nach oben von dem Druckgefälle, an die Seitenflächen des Ventiltellers angedrückt. Hierbei wird die Empfindlichkeit des Ventils eingeschränkt, und demzufolge ist es unmöglich. ein genügend kleines Druckgefälle bei offener Durchflussöffnung des Ventils zu erreichen.
Der Einsatz von Ventiltellern mit kleinerem Durchmesser zum Erhöhen der Empfindlichkeit der Membrane führt dazu, dass heim Hochheben die Membrane von dem Druck in den Spalt. der sich zwischen Gehäuse und Ventilteller bildet, gezwängt wird. wodurch sich auf der Membrane zusätzlich Falten bilden. was auch zu einer Einschränkung der Empfindlichkeit und ausserdem zu einem raschen Verschleiss der Membrane führt.
Ein genügend kleines Druckgefälle bei offenem Ventildurchlass. Iässt sich nur bei Kolbenventilen gebundener Konstruktion erreichen, deren Ausmasse. Gewicht, und notwendige Antriebsleitung viel grösser ist, als bei Ventilen mit Membrane nicht gebundener Konstruktion.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Ventil so auszuführen, dass bei einer hohen Betriebssicherheit des Ventils die Membrane eine grössere Empfindlichkeit aufweist.
Dies wird erreicht, indem das Ventil, dessen Gehäuse einen Hohlraum besitzt, der von einer Scheidewand in eine Einlaufund Auslaufkammer geteilt wird, die mit einer Durchflussöffnung versehen ist. die von einem Schieber abgeschlossen wird, der mit dem Ventilteller und der darunter liegenden Membrane verbunden ist, die mittels einem Deckel festgespannt ist.
Auf dem Ventilteller sitzt erfindungsgemäss frei ein zylindrischer Bundring mit abgerundeten Enden, dessen Wandstärke von der Spaltgrösse zwischen Ventilteller und Membrane bestimmt wird und der beim Verschieben des Schiebers mit Membrane der Seitenfläche des Ventiltellers entlanggleitet, wodurch ein Verfalten und Verzwängen im Spalt zwischen Ventilteller nur beschränkt möglich wird.
Im Ventil einer solchen Ausführung wird die Membrane beim Öffnen, d. h. beim Hochziehen des Hauptschiebers mit Membrane. Bundring und Ventilteller von dem Druckgefälle, an den Bundring angedrückt, der frei beweglich auf der Seitenfläche des Ventiltellers sitzt. Beim Verbiegen der Membrane verschiebt sich der Bundring frei längs der vertikalen Achse.
wodurch ein Anhaften der Membrane an den Ventilteller verhindert wird und der freiliegende Abschnitt der Membrane sich immer nur gradlinig bewegt, d. h. die Membrane kann nicht in den Spalt zwischen Gehäuse und Ventilteller eine- zwängt werden, wodurch Empfindlichkeit, Lebensdauer und Betriebssicherheit des Ventils im Betrieb bedeutend erhöht werden.
Der Druckabfall des Durchflussmittels bei geöffnetem Ventil der obigen Ausführung, die eine besonders'geformte Gummimembrane besitzt, ist viel geringer als bei den bekannten Ventilen mit Membrane nicht gebundener Bauart.
Dadurch wird aber ein wesentlicher wirtschaftlicher Effekt beim Einsetzen dieser Ventile erzielt und das Einsatzgebiet der Ventile mit Membrane erweitert.
Andere Vorteile der Erfindung werden aus der nachstehenden ausführlichen Beschreibung eines Ausführungsbeispieles ersichtlich. Es zeigt
Fig. 1 das erfindungsgemässe Ventil im Längsschnitt;
Fig. 2 die Stelle I der Fig. 1, vergrössert.
Das Ventil besteht aus dem gegossenen Gehäuse 1, das mit einem Hohlraum versehen ist, der von einer Scheidewand in eine Einlaufkammer A und eine Auslaufkammer B geteilt wird. Die Scheidewand ist mit der Durchflussöffnung versehen, die von dem Hauptschieber 3 abgeschlossen wird, der einen tellerartigen Ansatz 4 mit Dichtungsringen 5 besitzt. wie auch mit einem stangenartigen Ansatz 6, an dessen Zylinderfläche ein Aussengewinde sitzt und mit einem Schaft 7 versehenist.
Der Hauptschieber 3 besitzt eine Längsbohrung 8, in der eine Druckfeder 9 untergebracht ist.
Auf dem stangenartigen Ansatz 6 sitzt eine Filterscheibe 10, die mit dem Hauptschieber 3 einen Spalt bildet, welcher nur Teilchen des Durchflussmittels bis zu einer zulässigen Grösse durchlässt.
Ausserdem sitzt auf dem stangenartigen Ansatz 6 des Hauptschiebers 3 unter der Filterscheibe 10 eine elastische Membrane 11, die von dem Teller 12 mittels einer Mutter 13 und Sicherungsscheibe 14 an die Filterscheibe 10 angedrückt wird.
Der Aussenrand der elastischen Membrane 11 ist zwischen dem Ventildeckel 15 und Gehäuse 1 von Stiftschrauben 16 und Muttern 17 festgespannt.
Am Ventildeckel 15, achssymmetrisch angeordnet. befindet sich ein stangenartiger Vorsprung 18, der mit dem Ventildekkel ein Ganzes bildet und auf die Feder 9 drückt.
Die elastische Membrane 11 teilt den Ventilhohlraum in einen über der Membrane befindlichen Teil C, der durch den Ventildeckel 15, die Aussenfläche des Tellers 12 und die Membrane 11 begrenzt wird, und einen unter der Membrane befindlichen Teil A, der von der Membrane 11, Seitenfläche des Hauptschiebers 3 und der Scheidewand des Ventilgehäuses 1 begrenzt wird.
Über dem tellerartigen Untersatz 4 des Hauptschiebers 3 befindet sich parallel zum Untersatz im stangenartigen Ansatz 6 ein Überlaufkanal 19, der den über der Membrane befindlichen Hohlraum C mit der unter dieser befindlichen Kammer A verbindet.
Auf dem Teller 12 sitzt der Bundring 20, der die Seitenfläche des Tellers umfasst.
Der Werkstoff des Bundringes 20 und die Passung mit der dieser auf dem Teller sitzt, wird so gewählt, dass beim Öffnen und Schliessen des Ventiles der Bundring 20 am Teller sich nicht verkantet und auf den Seitenflächen dieser keine Risse entstehen.
Als Werkstoff für dieses Gleitpaar hat sich, besonders beim Durchfluss von chemisch aggressiven Stoffen, Chromnickelstahl gut bewährt. Die Stirnflächen des Bundringes 20 sind abgerundet, die Oberflächengüte wird so gewählt, dass die elastische Membrane 11 nicht beschädigt wird.
Auf dem Ventildeckel 15 ist ein stopfbuchsenloser elektromagnetischer Antrieb vorgesehen, der ein Trennrohr 21 besitzt, das mit dem Stangenanschlag 22 hermetisch verbunden ist. Im Trennrohr 21 kann sich der Anker 23 frei heben, der gleichzeitig als Entlastungsschieber dient und den Entlastungskanal 24 im Ventildeckel 15 abschliesst.
Zwischen dem Stangenanschlag 22 und Anker 23 befindet sich eine Feder 25, die im Moment des Schliessens die Verschiebung des Ankers 23 erleichtert.
Die Entlastungsbohrung 24 im Ventildeckel 15 wird mit dem Ausströmraum B des Gehäuses 1 über ein Rohr 26 ver buirden, welches beim Zusammenbau als Zentrierstift dient.
Im Ventildeckel ist auch eine Bohrung 27 vorgesehene, die die Membrankammer C mit dem Hohlraum D verbindet.
Das Trennrohr 21 umfasst eine elektromagnetische Spule 28, deren Windungsanschlüsse über einen abgedichteten Eingang 29 mit einer elektrischen Stromquelle (auf der Zeichnung nicht sichtbar) verbunden wird.
Im unteren Teil des Gehäuses 1 befindet sich eine Einrichtung 30 zum Handbedienen des Ventils bei Stromausfall. Der verschiebbare Teil der Einrichtung zum Handbedienen des Ventils ist eine Schraube 31, deren Achse mit der Achse des Hauptschiebers 3 zusammenfällt. Beim Verschieben nach oben drückt die Schraube 31 auf den Stumpf 7 des Hauptschiebers 3, wodurch das Ventil geöffnet wird.
Gewöhnlich wird das Ventil auf der Rohrleitung befestigt, und die Zufuhr des Durchflussmittels erfolgt entsprechend dem Pfeil am Gehäuse 1 zum Ventil .
Die Wirkungsweise des Ventils ist folgende:
Das Ventil wird so auf der Rohrleitung befestigt, dass dass das Durchflussmittel der Einlaufkammer A entsprechend dem Pfeil am Gehäuse 1 zugeführt wird. Über den ringartigen Spalt zwischen Filterscheibe 10 und tellerartigem Untersatz 4 des Hauptschiebers 3 und den Überlaufkanal 19 strömt das Durchflussmittel in die Membrankammer C und von da über die Bohrung 27 im Ventildeckel 15 zum Trennrohr 21 des elektromagnetischen Antriebes, und umspült den Anker 23, wodurch dieser auf die Entlastungsbohrung 24 im Ventildeckel 15 angedrückt wird.
Da das Durchflussmittel die Hohlräume C und D über den Hauptschieber 3 und über den Anker 23 ausfällt, herrscht hier der Druck des Durchflussmittels. In der Kammer B und Entlastungsbohrung 24 ist kein Durchflussmittel vorhanden, wodurch der Hauptschieber 3 und Anker 23 (Entlastungsschieber) fest von dem Durchflussmittel an die Durchflussöffnung 2 bzw. Entlastungsbohrung 24 angedrückt wird; dies gewährleistet ein absolut dichtes Abschliessen des Verschlusses.
Die Kraftgrösse, die zum dichten Abschliessen des Verschlusses notwendig ist, wird durch das Druckgefälle zwischen den Hohlräumen C und B bestimmt, und hängt von den Werkstoffen, die zum Abdichten im Ventil verwendet werden, ab.
Beim Schalten der Wicklung der Spule 28 des elektromagnetischen Antriebes wird der Anker 23 in seine äusserste obere Lage hochgehoben, d. h. an den Stangenanschlag 22 angedrückt, indem er die Entlastungsbohrung 24 öffnet.
Das Durchflussmittel strömt aus den Kammern C und D über die Entlastungsbohrung 24 und Rohr 26 in den Hohlraum B. Dabei sinkt der Druck im Raum über der Membrane 11, und unter der Membrane 11 wirkt der Druck des Durchflussmittels, d. h. es bildet sich ein Druckgefälle, wodurch der Hauptschieber 3 zusammen mit dem Ventilteller 12, Bundring 20 und der Membrane 11 bis zum Anschlag im Ventildeckel 15 hochgehoben, und die Durchflussöffnung 1 geöffnet wird.
Der Ausfluss aus den Kammern C und D in den Hohlraum B erfolgt schneller als der Zufluss von dem Hohlraum A in die Kammern C und D, da der Durchmesser der Entlastungsbohrung 24 grösser ist, als der Durchmesser des Überlaufkanals 19.
Beim Verschieben der Membrane 11 mit dem Ventilteller 12 und Hauptschieber 3 umfasst der Bundring 20 den Ventilteller 12 und kann sich frei der lotrechten Achse entlang verschieben, wenn die Membrane 11 Falten wirft, wodurch das Anhaften der Membrane 11 an den Teller 12 verhindert wird.
Der freie Abschnitt der Membrane 11 bleibt dadurch immer geradlinig, wodurch die Empfindlichkeit und Lebensdauer der Membrane 11 und demzufolge eine hoche Betriebssicherheit des Ventils im ganzen erhöht werden.
Nachdem die Spule 28 abgeschaltet wird, senkt sich der Anker 23 und schliesst die Entlastungsbohrung 24 ab, hierdurch wird das Abfliessen des Durchflussmittels aus der Kammer C abgestellt, der Zufluss des Durchflussmittels aus der Kammer A in den Hohlraum C hört aber nicht auf. Dadurch wird die elastische Membrane 11, der Bundring 20 und Hauptschieber 3 heruntergedrückt und die Durchflussöffnung 2 abgeschlossen.
Wenn das Verschieben des Ankers 23 bezüglich des Stangenanschlages 22 und des Hauptschiebers 3 in bezug auf das Gehäuse irgendwie erschwert wird, so teilen die entsprechenden Federn 25 und 9 eine entsprechende Kraft zum Einleiten der Bewegung mit.
Das so ausgeführte Ventil ist äusserst betriebssicher und besitzt eine grosse Empfindlichkeit.
The invention relates to a valve.
The invention can be used in a wide variety of industries. but most successful in refrigeration systems and climate control systems. where a small pressure drop between the sections upstream and downstream of the shut-off device must be maintained in order to avoid throttling of the liquid refrigerant.
In addition, the valve can be used for heavily branched line systems with a large number of parallel pipe strings, since the valve has only a small hydraulic resistance, which causes only a small pressure loss in the pump.
Valves are known. whose housing has a cavity. which is divided by a partition into the inlet and outlet chamber, which is provided with a through opening. which is shut off by a slide which is connected to a valve disk and an elastic membrane located underneath, which is clamped by means of a cover.
Such valves generally have an electromagnetic drive and are used to a large extent for controlling (shutting off) liquid and gas flows.
These are the so-called free ones. constructions not connected to the adjusting device. where the signal box is the electromagnetic drive - not directly with the shut-off device. which closes the flow opening is connected.
In this case, when the valve is opened, the membrane is opened. H. After moving the main slide with valve disc and membrane upwards from the pressure gradient, pressed against the side surfaces of the valve disc. This limits the sensitivity of the valve, and consequently it is impossible. to achieve a sufficiently small pressure drop when the valve flow opening is open.
The use of valve disks with a smaller diameter to increase the sensitivity of the diaphragm means that when the diaphragm is lifted up from the pressure in the gap. that forms between the housing and the valve disc is forced. which also causes wrinkles to form on the membrane. which also leads to a limitation of the sensitivity and also to a rapid wear of the membrane.
A sufficiently small pressure drop with the valve port open. Can only be achieved with piston valves of a bound construction, their dimensions. Weight, and the necessary drive line is much greater than in the case of valves with a construction without a membrane.
The invention is based on the object of designing the valve in such a way that, with a high level of operational reliability of the valve, the membrane is more sensitive.
This is achieved by the valve, the housing of which has a cavity that is divided by a partition into an inlet and outlet chamber which is provided with a flow opening. which is closed by a slide that is connected to the valve disk and the membrane underneath, which is clamped by means of a cover.
According to the invention, a cylindrical collar with rounded ends sits freely on the valve disk, the wall thickness of which is determined by the size of the gap between the valve disk and the membrane and which slides along the side surface of the valve disk when the slide with the membrane is moved, which means that folding and squeezing in the gap between the valve disk is only possible to a limited extent becomes.
In the valve of such an embodiment, the membrane is opened when it is opened, i. H. when pulling up the main slide with membrane. The collar and valve disc are pressed against the collar by the pressure gradient, which sits freely movable on the side surface of the valve disc. When the membrane is bent, the collar moves freely along the vertical axis.
whereby the membrane is prevented from sticking to the valve disk and the exposed section of the membrane only moves in a straight line, d. H. the membrane cannot be forced into the gap between the housing and the valve disk, which significantly increases the sensitivity, service life and operational reliability of the valve during operation.
The pressure drop of the flow medium when the valve of the above embodiment is open, which has a specially shaped rubber membrane, is much lower than in the case of the known valves with a membrane of an unbound design.
As a result, however, a significant economic effect is achieved when using these valves and the area of application of the valves with diaphragm is expanded.
Other advantages of the invention will become apparent from the following detailed description of an exemplary embodiment. It shows
1 shows the valve according to the invention in longitudinal section;
Fig. 2 the point I of FIG. 1, enlarged.
The valve consists of the cast housing 1 which is provided with a cavity which is divided into an inlet chamber A and an outlet chamber B by a partition. The septum is provided with the throughflow opening which is closed off by the main slide 3, which has a plate-like extension 4 with sealing rings 5. as well as with a rod-like extension 6, on the cylinder surface of which there is an external thread and is provided with a shaft 7.
The main slide 3 has a longitudinal bore 8 in which a compression spring 9 is housed.
On the rod-like extension 6 sits a filter disk 10 which, with the main slide 3, forms a gap which only allows particles of the flow medium to pass through up to a permissible size.
In addition, an elastic membrane 11 sits on the rod-like extension 6 of the main slide 3 under the filter disk 10 and is pressed against the filter disk 10 by the plate 12 by means of a nut 13 and locking washer 14.
The outer edge of the elastic membrane 11 is clamped between the valve cover 15 and the housing 1 by studs 16 and nuts 17.
On the valve cover 15, arranged axially symmetrically. there is a rod-like projection 18 which forms a whole with the valve cover and presses on the spring 9.
The elastic membrane 11 divides the valve cavity into a part C located above the membrane, which is delimited by the valve cover 15, the outer surface of the plate 12 and the membrane 11, and a part A located under the membrane, the side surface of the membrane 11 the main slide 3 and the septum of the valve housing 1 is limited.
Above the plate-like base 4 of the main slide 3 there is an overflow channel 19 parallel to the base in the rod-like extension 6, which connects the cavity C located above the membrane with the chamber A located below it.
The collar 20, which surrounds the side surface of the plate, is seated on the plate 12.
The material of the collar 20 and the fit with which it sits on the plate is selected so that when the valve is opened and closed, the collar 20 on the plate does not tilt and no cracks appear on the side surfaces of the plate.
Chrome-nickel steel has proven to be a good material for this sliding pair, especially when chemically aggressive substances flow through. The end faces of the collar 20 are rounded, the surface quality is selected so that the elastic membrane 11 is not damaged.
On the valve cover 15, an electromagnetic drive without a stuffing box is provided, which has a separating tube 21 that is hermetically connected to the rod stop 22. The armature 23, which at the same time serves as a relief slide and closes the relief channel 24 in the valve cover 15, can lift freely in the separating tube 21.
Between the rod stop 22 and armature 23 there is a spring 25 which facilitates the displacement of the armature 23 at the moment of closing.
The relief bore 24 in the valve cover 15 is ver buirden with the outflow space B of the housing 1 via a tube 26, which serves as a centering pin during assembly.
In the valve cover there is also a bore 27 which connects the diaphragm chamber C with the cavity D.
The separating tube 21 comprises an electromagnetic coil 28, the winding connections of which are connected via a sealed inlet 29 to an electrical power source (not visible in the drawing).
In the lower part of the housing 1 there is a device 30 for manually operating the valve in the event of a power failure. The displaceable part of the device for manually operating the valve is a screw 31, the axis of which coincides with the axis of the main slide 3. When moving upwards, the screw 31 presses on the stump 7 of the main slide 3, whereby the valve is opened.
Usually the valve is attached to the pipeline and the flow medium is supplied to the valve as indicated by the arrow on the housing 1.
The valve works as follows:
The valve is attached to the pipeline in such a way that the flow medium is fed to the inlet chamber A according to the arrow on the housing 1. Via the ring-like gap between the filter disk 10 and the plate-like base 4 of the main slide 3 and the overflow channel 19, the flow medium flows into the membrane chamber C and from there via the bore 27 in the valve cover 15 to the separating tube 21 of the electromagnetic drive, and it washes around the armature 23, causing it is pressed onto the relief bore 24 in the valve cover 15.
Since the flow medium fails the cavities C and D via the main slide 3 and via the armature 23, the pressure of the flow medium prevails here. In the chamber B and relief bore 24 there is no flow medium, as a result of which the main slide 3 and armature 23 (relief slide) are firmly pressed by the flow medium against the flow opening 2 or relief bore 24; this ensures an absolutely tight closure of the closure.
The amount of force that is necessary to seal the closure tightly is determined by the pressure gradient between the cavities C and B and depends on the materials used for sealing in the valve.
When switching the winding of the coil 28 of the electromagnetic drive, the armature 23 is lifted into its outermost upper position, i.e. H. pressed against the rod stop 22 by opening the relief bore 24.
The flow medium flows from the chambers C and D via the relief bore 24 and pipe 26 into the cavity B. The pressure in the space above the membrane 11 drops and the pressure of the flow medium acts below the membrane 11, i.e. H. A pressure gradient forms, as a result of which the main slide 3 together with the valve disk 12, collar 20 and membrane 11 are lifted up to the stop in the valve cover 15, and the flow opening 1 is opened.
The outflow from the chambers C and D into the cavity B takes place faster than the inflow from the cavity A into the chambers C and D, since the diameter of the relief bore 24 is larger than the diameter of the overflow channel 19.
When moving the membrane 11 with the valve disk 12 and main slide 3, the collar 20 encompasses the valve disk 12 and can move freely along the vertical axis when the membrane 11 is wrinkled, which prevents the membrane 11 from sticking to the disk 12.
As a result, the free section of the diaphragm 11 always remains straight, which increases the sensitivity and service life of the diaphragm 11 and consequently a high level of operational reliability of the valve as a whole.
After the coil 28 is switched off, the armature 23 lowers and closes the relief bore 24, thereby stopping the flow of the flow medium from the chamber C, but the flow of the flow medium from the chamber A into the cavity C does not stop. As a result, the elastic membrane 11, the collar 20 and the main slide 3 are pressed down and the throughflow opening 2 is closed.
If the displacement of the armature 23 with respect to the rod stop 22 and the main slide 3 with respect to the housing is somehow difficult, the corresponding springs 25 and 9 communicate a corresponding force for initiating the movement.
The valve designed in this way is extremely reliable and has great sensitivity.