DE102009023012A1

DE102009023012A1 - Diaphragm valve membrane

Info

Publication number: DE102009023012A1
Application number: DE200910023012
Authority: DE
Inventors: Guido Speer
Original assignee: G S ANDERSON GmbH; Gs Anderson GmbH
Current assignee: Alfa Laval Corporate AB
Priority date: 2009-05-28
Filing date: 2009-05-28
Publication date: 2010-12-16
Also published as: WO2010136183A1

Abstract

Es soll eine Membrane (1) für Membranventile, insbesondere Standard-Membranventile, Bodenablassventile, Blockventile, T-Ventile, Tandemventile, Multiportventile und/oder Schweißkonstruktionsventile geschaffen werden, die erst dann ausgewechselt werden muss bzw. ausgewechselt werden kann, bevor tatsächlich ein Defekt auftritt. Dies wird dadurch erreicht, dass diese wenigstens einen Sensor (8, 10) zur Überlastungs- und/oder Verschleisskontrolle aufweist.It is a membrane (1) for diaphragm valves, in particular standard diaphragm valves, bottom drain valves, block valves, T-valves, tandem valves, multiport valves and / or welded construction valves are created, which only then must be replaced or can be replaced before a defect actually occurs , This is achieved by having at least one sensor (8, 10) for overload and / or wear control.

Description

Die Erfindung betrifft eine Membrane für Membranventile, insbesondere Standard-Membranventile, Bodenablassventile, Blockventile, T-Ventile, Tandemventile, Multiportventile und/oder Schweißkonstruktionsventile.The The invention relates to a diaphragm for diaphragm valves, in particular Standard Diaphragm Valves, Bottom Drain Valves, Block Valves, T-Valves, Tandem Valves, Multiport valves and / or weldment valves.

Derartige Ventile werden bei einer Vielzahl industrieller und gewerblicher Vorgänge eingesetzt und führen bei einem plötzlichen und unerwarteten Defekt zu unnötigen und häufig sehr kostenträchtigten Stillstandzeiten. Aus diesem Grund werden die Membranen häufig vorsorglich ausgewechselt, und zwar schon lange vor einem möglichen Defekt. Dadurch entstehen ebenfalls unnötige Material- und Arbeitskosten. Im Vordergrund steht jedoch stets der Gesichtspunkt der maximal möglichen Sicherheit, vor allem im Bereich der Lebensmittelproduktion, im Pharma- und Kosmetikbereich, der Chemie, Petrochemie und Halbleiterherstellung.such Valves are used in a variety of industrial and commercial operations used and lead in a sudden and unexpected defect too unnecessary and often very expensive Downtime. For this reason, the membranes are often precautionary replaced, and long before a possible defect. This creates also unnecessary Material and labor costs. In the foreground, however, is always the point of view the maximum possible Safety, especially in the area of food production, in the pharmaceutical and cosmetics, chemicals, petrochemicals and semiconductor manufacturing.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Membrane zu schaffen, die erst dann ausgewechselt werden muss, bzw. ausgewechselt werden kann, bevor tatsächlich ein Defekt auftritt.task The invention is therefore to provide a membrane, the first then needs to be replaced, or can be replaced, before actually a defect occurs.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, dass die Membrane wenigstens einen Sensor zur Belastungs- und/oder Verschleißkontrolle aufweist.These Task is according to the invention solved by that the membrane at least one sensor for loading and / or Has wear control.

Hiermit wird erreicht, dass Membranen erst kurz vor ihrer Zerstörung und zeitnah ausgewechselt werden können und müssen.Herewith is achieved that membranes just before their destruction and can be replaced promptly and must.

Die erfindungsgemäße Membrane weist beispielsweise einen Textilsensor auf. Mit derartigen fadenförmigen Sensoren aus Textilwerkstoffen ist eine Überlastungs- und Verschleiß kontrolle möglich. Reißt der Sensorfaden durch oder wird er über ein zuvor definiertes Maß hinaus gedehnt, wird das durch diesen ausgelöste Signal unterbrochen, so dass aufgrund einer entsprechenden Anzeige in einem Überwachungsgerät oder -raum eine rechtzeitige Membranauswechselung veranlasst werden kann.The inventive membrane has, for example, a textile sensor. With such thread-like sensors made of textile materials is an overload and wear control possible. Tear the sensor thread through or will he over a previously defined measure stretched, the signal triggered by this is interrupted, so that due to a corresponding indication in a monitoring device or room a timely membrane replacement can be arranged.

Derartige Textilsensoren können auch aus leitfähigen Nanokompositmaterialien bestehen. Diese werden etwa durch eine spinodale Zersetzung in geeigneten quasi-binären-Systemen (z. B. Titannitrid und Sili-Cium-Nitrid (TiN und Si3N4)) gebildet werden und sind nur einige Nanometer große Kristalle, die durch eine etwa eine Monolage dicke zweite Phase zusammengehalten werden. Eine solche Nanostruktur ist wesentlich stärker als perfekte Einkristalle der beiden Phasen. Da die praktisch erreichbare Festigkeit von Materialien durch Baufehler wie Versetzungen, Mikrorisse, Korngrößen, etc. begrenzt ist, können diese neuen, auf chemischem Wege durch Selbstorganisation entstandenen Nanokomoposite eine sehr hohe, mit Diamant vergleichbare Härte erreichen. Darüber hinaus weisen diese eine sehr hohe Oxidationsbeständigkeit auf.such Textile sensors can also from conductive Nanocomposite materials exist. These are about through a spinodal Decomposition in suitable quasi-binary systems (e.g., titanium nitride and Sili-cium nitride (TiN and Si3N4)) are formed and are only a few Nanometers in size Crystals passing through a monolayer thick second phase held together. Such a nanostructure is essential stronger as perfect single crystals of the two phases. Since the practically achievable Strength of materials due to structural defects such as dislocations, microcracks, Grain sizes, etc. is limited these new, chemically created by self-organization Nanocomposites reach a very high, comparable with diamond hardness. About that In addition, these have a very high oxidation resistance on.

In einer anderen Ausgestaltung sieht die Erfindung einen Textilsensor in Form wenigstens eines Dehnungssensors aus Silikon vor. Auch kommen Hitzesensoren auf Basis von Heißsiegelfäden in Betracht. Ebenso kann ein Kontrollreißfaden auf der Grundlage versilberter Nylonfäden vorhanden sein.In In another embodiment, the invention provides a textile sensor in the form of at least one silicone strain sensor. Come too Heat sensors based on heat-sealing threads into consideration. Likewise, a control thread be based on silvered nylon threads.

Schließlich kommen auch Lichtleitfäden in Betracht, insbesondere aus Polymethylmetazylat.Finally come also light guides into consideration, in particular from polymethyl metazylate.

Sämtliche Sensoren können insbesondere fadenförmig ausgebildet sein, beispielsweise die Kontrollreißfäden, Dehnungssensoren und Hitzesensoren.All Sensors can in particular thread-like be formed, for example, the control tear threads, strain sensors and heat sensors.

Kontrollreißfäden lassen auf einfache Weise erkennen, ob eine bestimmte Dehnung oder Spannung überschritten wurde. Dabei macht man sich die mechanischen Eigenschaften des Kontrollreißfadens zu nutze, die auf das umgebende Textil abgestimmt sein müssen. Bei erfolgreicher Abstimmung reißt der Kontrollreißfaden aufgrund zu hoher Dehnung noch bevor das Textil versagt.Leave control tears Easily detect if a certain strain or tension exceeded has been. In doing so, the mechanical properties of the control thread are increased Use, which must be matched to the surrounding textile. at successful voting rips the control thread due to excessive elongation even before the textile fails.

Das Reißen des Sensorfadens kann rein optisch erfasst werden, sofern der Sensorfaden auf der Textiloberfläche sichtbar ist.The Tear of the sensor filing can be detected purely optically, provided the sensor thread on the textile surface is visible.

Er kann aber insbesondere auch durch die Ausnutzung physikalischer Effekte detektiert werden. Dabei macht man sich den Effekt zu nutze, dass mit dem Reißen des Fadens das Signal unterbrochen wird. Das gilt sowohl für optisch, wie auch für elektrisch leitende Fäden. Derartige Kontrollreißfäden müssen nicht zwangsweise an der Oberfläche der Membran eingebracht, sondern können auch in deren Inneres integriert werden. Insbesondere ist eine Integration in die lastaufnehmenden Komponenten und die am meisten reiß- oder bruchgefährdeten Bereiche möglich.He But in particular by the use of physical Effects are detected. You make use of the effect, that with the tearing of the thread the signal is interrupted. This applies to both visual, as well as for electrically conductive threads. Such control threads do not have to forcibly on the surface The membrane introduced, but also in the interior to get integrated. In particular, integration into the load-bearing Components and the most likely to break or break Areas possible.

Als stromleitende Fäden kommen insbesondere versilberte Nylonfäden in Betracht, beispielsweise aus zwei verzwirnten Nylonfilamenten, die mit einer Silberbeschichtung versehen sind.When current-conducting threads come in particular silvered nylon threads into consideration, for example made of two twisted nylon filaments with a silver coating are provided.

Bei lichtleitenden Fäden handelt es sich z. B. um geschlossene Lichtwellenleiter mit Kern-Mantel-Aufbau. Der lichtführende Kern besteht insbesondere aus Polymethylmethacrylat mit einem Brechungsindex von 1,49 und einer numerischen Apertur von 0,5. Dieser ist mit einer 5 mm dicken Schicht fluoriertem Polymer ummantelt, die den Lichtstahl durch Reflektion am Verlassen der Kernhülle hindert. Die Feinheit des Fadens beträgt 600 dtex.In light-conducting threads are, for. As to closed optical waveguide with core-shell structure. The light-guiding core consists in particular of polymethyl methacrylate with a refractive index of 1.49 and a numerical aperture of 0.5. This is covered with a 5 mm thick layer of fluorinated polymer, which prevents the light beam by reflection from leaving the nuclear envelope. The fineness of the thread is 600 dtex.

Die angegebenen Dehnungssensoren nutzen die Änderung des elektrischen Widerstandes eines leitfähigen Polymerfadens in Abhängigkeit von seiner Dehnung aus, um über eine Widerstandsmessung die Dehnung zu ermitteln. So gibt es beispielsweise mit Ruß gefüllte Silikonfäden mit Duchmessern von 0,5 und 1,0 mm.The specified strain sensors use the change in electrical resistance a conductive Polymer thread depending from his stretch to over a resistance measurement to determine the strain. There are, for example filled with soot silicone threads with Diameters of 0.5 and 1.0 mm.

Als Hitzesensoren werden Fäden vorgeschlagen, die unter Wärmeeinwirkung ihre Form, Farbe oder Steifigkeit verändern. Hier gibt es insbesondere sogenannte Heißsiegelfäden, bei denen sich die Fadenkräuselung bzw. -steifigkeit im Laufe der Zeit verändert.When Heat sensors become threads suggested that under heat change their shape, color or rigidity. There are in particular here so-called heat-sealing threads, at which the thread curl or stiffness changed over time.

Die fadenförmigen Sensoren können auch als Gewerbeeinlage ausgebildet sein, um eine großflächige Detektion der Membrane zu ermöglichen.The filamentary Sensors can also be designed as a commercial deposit to a large-scale detection to allow the membrane.

Die Sensorsignale sind erfindungsgemäß an einer beliebigen Stelle der Membrane, fallweise auch über eine Membranadaption abgreifbar. Dies hat den Vorteil, dass verschiedenste Membrantypen und Membrangehäuse, beispielsweise auch Membranventilkörper mit Zentralgewinde, hiermit ausgestattet und zum Einsatz kommen können.The Sensor signals are according to the invention at a Any point on the membrane, occasionally tapped via a membrane adaptation. This has the advantage that a wide variety of membrane types and membrane housing, for example also membrane valve body with central thread, equipped with this and used can.

Das abgegriffene Signal wird durch eine nachgeschaltete Messelektronik oder Auswerteschaltung ausgewertet. Gerade bei elektrischen oder optisch leitenden Fäden ist eine einfache Auswertung des Signals mittels Durchgangsprüfung möglich.The tapped signal is through a downstream measuring electronics or evaluation evaluated. Especially with electrical or optical conductive threads is a simple evaluation of the signal by means of continuity testing possible.

Die Erfindung ist nachstehend anhand der Zeichnung beispielhaft näher erläutert. Diese zeigt in:The The invention is explained in more detail below with reference to the drawing by way of example. These shows in:

1 eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Memban mit eingebettetem Textilsensor, 1 a side view of a membrane according to the invention with embedded textile sensor,

2 eine Aufsicht auf eine herkömmliche Membran mit aufgeklebtem fadenförmigen Sensor und Signalabgriff. 2 a plan view of a conventional membrane with glued thread-like sensor and signal pickup.

Eine erfindungsgemäße, allgemein mit 1 bezeichnete Membran für nicht näher dargestellte Membranventile weist einen Membrankörper 2 und einen Verbindungsstift 3 in der Mitte auf. Dieser Verbindungsstift 3 ist mit einem innenliegenden Pluspol 4 und einem äußeren Minuspol 5 versehen und über Leitungen 6, 7 mit einem Sensorfaden 8 verbunden, der eng in das Gewebe 9 der Membran 1 eingeflochten ist. Kommt es zu einer Überlastung oder einem Verschleiß der Membran 1, wird der Sensorfaden 8 über ein vordefiniertes Maß gedehnt oder reißt gar ganz. Hierdurch wird das vom Sensorfaden 8 ausgelöste Signal unterbrochen. Über eine entsprechende, nicht näher dargestellte Auswerteschaltung erfolgt eine Anzeige in einem Überwachungsgerät oder -raum, von wo aus eine rechtzeitige Auswechselung veranlasst werden kann. Hierdurch werden erhebliche Produktionsstillstände, -störungen und dergleichen vermieden.An inventive, generally with 1 designated membrane for diaphragm valves, not shown, has a membrane body 2 and a connecting pin 3 in the middle. This connecting pin 3 is with an internal positive pole 4 and an outer negative pole 5 provided and via lines 6 . 7 with a sensor shop 8th connected, tight in the tissue 9 the membrane 1 is braided. Does it come to an overload or wear of the membrane 1 , becomes the sensor shop 8th stretched over a predefined measure or even tears completely. This is the result of the sensor thread 8th triggered signal interrupted. By means of a corresponding evaluation circuit, which is not shown in more detail, a display is made in a monitoring device or room, from where a timely replacement can be initiated. As a result, significant production stoppages, disturbances and the like are avoided.

2 zeigt in einer alternativen Ausführungsform eine Aufsicht auf eine herkömmliche, in diesem Fall viereckige Membran 1 mit einem Membrantypenindex (Lappen) 14 und vier Befestigungslöchern 15, ohne dass die Ausführung der Erfindung auf eine solche Gestaltung beschränkt wäre. Vielmehr sind auch quadratische, runde, ovale und sonstige Membranen ebenso ausrüstbar. Auf der Oberfläche 12 der Membran 1 ist beispielsweise ein äußerer Sensorfaden 10 in geeigneter Art und Weise angebracht, beispielsweise aufgeklebt, aufvulkanisiert oder dergleichen. Auch dieser wird wieder über eine Membranadaption 11, 13 abgegriffen und einer Auswerteschaltung, Messelektronik oder dergl. zugeführt. 2 shows in an alternative embodiment, a plan view of a conventional, in this case quadrangular membrane 1 with a membrane type index (flap) 14 and four mounting holes 15 Without the execution of the invention being limited to such a design. Rather, square, round, oval and other membranes are also available. On the surface 12 the membrane 1 is for example an external sensor thread 10 attached in a suitable manner, for example glued, vulcanized or the like. Again, this is about a membrane adaptation 11 . 13 tapped and fed to an evaluation circuit, measuring electronics or the like.

Natürlich ist die Erfindung nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt. Weitere Ausgestaltungen sind möglich, ohne den Grundgedanken zu verlassen. Wesentlich ist nur, dass die Membrane 1 überhaupt einen Sensor 8, 10 zur Überlast- und/oder Verschleißkonrolle aufweist.Of course, the invention is not limited to the illustrated embodiments. Further embodiments are possible without departing from the basic idea. It is essential only that the membrane 1 ever a sensor 8th . 10 For overload and / or wear konrolle has.

Claims

Diaphragm for diaphragm valves, in particular standard diaphragm valves, bottom drain valves, block valves, T-valves, tandem valves, multiport valves and / or welded construction valves, characterized in that it comprises at least one sensor ( 8th . 10 ) for overload and / or wear control.

Membrane according to claim 1, characterized in that it comprises a textile sensor ( 8th . 10 ) having.

Membrane according to claim 1, 2, characterized in that it comprises a textile sensor ( 8th . 10 ) of conductive nano-composite materials.

Membrane according to claim 1, 2, characterized in that it comprises a textile sensor ( 8th . 10 ) in the form of at least one strain sensor made of silicone.

Membrane according to claim 1, characterized in that it comprises at least one heat sensor ( 8th . 10 ) based on heat-sealing threads.

Membrane according to claim 1 and / or at least one of the following, characterized in that the sensors ( 8th . 10 ) are thread-shaped.

Membrane according to claim 1, 6, characterized in that it comprises at least one control thread ( 8th . 10 ) based on silvered nylon threads.

Membrane according to claim 1, 6, characterized in that it comprises at least one optical fiber ( 8th . 10 ) having.

Membrane according to claims 1, 6 and 7, characterized in that the optical guide ( 8th . 10 ) consists of polymethylmetazylate.

Membrane according to claim 1 and / or at least one of the following, characterized in that the thread-like sensors ( 8th . 10 ) are formed as a fabric insert.

Membrane according to claim 1 and / or at least one of the following, characterized in that the sensor signals at any point of the membrane ( 1 ), occasionally via a membrane adaptation ( 11 . 13 ) can be tapped.

Membrane according to claim 1 and / or 11 and / or at least one of the following, characterized in that the tapped Signal through a downstream measuring electronics and / or evaluation circuit is evaluable.