DE1037223B - Membranventil - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Es ist ein Membranventil bekannt, in dessen Membran der Kopf eines Bolzens eingebettet ist, der durch eine Kupplung mit einem in Richtung auf den Ventilsitz verschiebbaren und von ihm zurückziehbaren Stößel verbunden ist, durch den die Membran bewegt wird.

Auch die Erfindung bezieht sich auf ein solches Membranventil.

Bei dem bekannten Membranventil ist der Stößel, der die Membran zum Absperren des Durchflusses an den Ventilsitz andrückt oder zur Freigabe des Durchflusses von dem Ventilsitz abhebt, starr mit dem Bolzen verbunden, dessen Kopf in die Membran eingebettet ist. Das hat den Nachteil, daß die von dem Stößel ausgeübte Schließkraft unvermindert auf den Bolzen und auf dessen Kopf übertragen wird und der Bolzenkopf daher die dünne, unter ihm befindliche Membranschicht zerquetschen kann.

Erfindungsgemäß ist dieser Mangel nun dadurch vermieden, daß die zwischen dem Stößel und dem Bolzen vorgesehene Kupplung in der Hubrichtung des Stößels Spielraum aufweist. Dieser Spielraum ermöglicht beim Absperrvorgang nach dem Anliegen der Membran auf dem Ventilsitz einen zusätzlichen, dem abdichtenden Anpressen der Membran dienenden Vorschub des Stößels in Richtung auf den Sitz, wobei aber verhindert ist, daß der Stößel in der Schließrichtung einen Druck auf den Bolzen ausübt. Die unter dem Bolzenkopf befindliche Membranschicht ist daher von dem Dichtungsdruck entlastet und kann nicht zerquetscht werden.

Es ist zwar an sich nicht mehr neu, bei einem Membranventil mit in der Membran eingebetteten Bolzenkopf einen Spielraum im Antrieb vorzusehen. Bei diesem Membranventil ist der Spielraum jedoch nicht in der Kupplung zwischen dem Stößel und dem Bolzen, sondern vielmehr in der Kupplung zwischen dem Stößel und der auf und ab verschraubbaren Ventilspindel vorgesehen.

Vorzugsweise enthält die Kupplung einen Teil, an den sich beim Zurückziehen des Stößels ein an diesem vorgesehener Teil anlegt.

Besonders bewährt hat es sich, die Membran mit einer dem Sitz zugewandten vorderen Schicht aus einem gegen chemische Einflüsse und hohe Temperaturen widerstandsfähigen Werkstoff und mit einer rückwärtigen Schicht höherer Elastizität zu versehen, die durch die Kupplung mit dem Stößel verbunden ist. Dabei kann die vordere Schicht der Membran aus einer Folie bestehen, die aus einem Polymerisat einer aliphatischen Verbindung hergestellt ist, während die rückwärtige Schicht aus einem gummiartigen Stoff besteht und wesentlich dicker als die vordere Schicht bemessen ist.

Anmelder:

Grinnell Corporation, Providence, R. I. (V. St. A.)

Vertreter:

Dipl.-Ing. M. Licht, Berlin-Steglitz, Borstellstr. 51, und Dr. R. Schmidt, Oppenau (Renchtal), Patentanwälte

An sich ist diese Ausgestaltung der Membran nicht mehr neu. Insbesondere ist es bekannt, den Kopf des die Membran mit dem Stößel verbindenden Bolzens in der vorderen Membranschicht einzubetten, die aus einem Polymerisat einer aliphatischen Verbindung besteht und von einer sehr viel stärkeren hinteren Schicht aus Gummi getragen wird. Kunstharze, die aus einem Polymerisat einer aliphatischen Verbindung bestehen, erleiden jed )ch unter Druck infolge des sogenannten kalten Flusses leicht eine Formveränderung. Aus diesem Grunde bdeutet es einen besonderen Vorteil, daß bei dem Membranventil nach der Erfindung der Bolzenkopf keine ständige Schließkraft auf die die vordere Schicht bildende Kunstharzfolie ausübt.

Zwei bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben. In diesen zeigt

Fig. 1 den senkrechten Schnitt durch ein Membranventil nach der Erfindung in geschlossenem Zustand, Fig. 2 den senkrechten Schnitt, wobei das Ventil in geöffnetem Zustand wiedergegeben ist.

Das Ventilgehäuse 10 bildet einen Durchflußkanal 12, durch den quer hindurch ein Wehr 14 verläuft. Die obere Stirnfläche 14a dieses Wehrs bildet den Sitz für eine Membran. Diese Membran besteht aus einer vorderen Schicht 18 und einer rückwärtigen Schicht 20. Die Schicht 18 wird von einer Kunststofffolie gebildet. Hierfür hat sich ein Polymerisat einer aliphatischen Verbindung, z. B. Polytrifluorchloräthylen, als geeignet erwiesen. Diese Folie wird durch organischen Säuren, Alkalien u. dgl. chemisch nicht angegriffen. Auch gegenüber organischen Verbindungen ist die Folie chemisch widerstandsfähig. Sie quillt

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nur etwas unter dem Einfluß halogenierter organischer Verbindungen, was indessen bedeutungslos ist und die Brauchbarkeit der Folie als Membran für ein Ventil nicht beeinträchtigt. Auch zeichnet sich die Membran dadurch aus, daß ihr kalter Fluß gering ist und daß sie sich innerhalb eines weiten Temperaturbereiches verwenden läßt.

Die Stärke der Kunststoffolie kann sich auf 1,6 mm belaufen. Ihr mittlerer Teil 18a ist dicker bemessen. Die Randzone 18 b der Membran liegt auf einer flachen Sitzfläche 10a des Gehäuses auf.

Die rückwärtige Schicht 20 entspricht in ihrer Gestalt derjenigen der vorderen Schicht 18 und besteht aus Gummi oder einem anderen Stoff von gummiartiger Elastizität. Sie liegt auf der Schicht 18 an der vom Wehr abgewandten Seite auf und ist wesentlich dicker bemessen als die Schicht 18. In der Mitte ist sie auf der einen Seite zur Aufnahme der Verdickung 18 α vertieft und auf der anderen Seite bei 20 a entsprechend dicker bemessen. Mit ihrer Randfläche, die auf der Randfläche 18 b der vorderen Schicht 18 aufliegt, ist sie zwischen einem Ringflansch 22a unten an der Haube 22 und dem Gehäuse 10 eingeklemmt.

Mit ihrem oberen Ende bildet diese Haube ein Lager 22 b für eine Ventilspindel 26. Zu diesem Zweck ist in eine Aussparung 22 c der Haube eine Scheibe 28 eingelassen, auf welcher sich ein Handrad 30 abstützt, das auf dem aus der Haube 22 herausragenden Ende der Spindel 26 befestigt ist. Im Inneren der Haube hat die Spindel 26 einen Bund 26 a, der sich an einer Unterlegscheibe 32 unten am Lager 22b abstützt.

Der Gewindeteil 26b der Spindel greift in eine Mutter 34 ein, die, gegen Drehung gesichert, in einem Stößel 36 gelagert ist. Das untere Ende des Stößels 36 hat einen sternförmigen Querschnitt und bildet demgemäß eine Gruppe von Fingern 36 a, deren untere Fläche so gestaltet ist, daß sie sich der hohlen Form der zweischichtigen Membran 18,20 bei geschlossenem Zustand des Ventils anpaßt. Zwei dieser Finger sind länger als die anderen Finger und greifen mit Spielraum in seitlich an der Haube angeordnete innere Führungsnuten 22 d ein, um dadurch den Stößel 36 gegen Drehung zu sichern und um an den Rändern der Membran 18, 20 in der Nähe des Wehrs 14 einen dichten Abschluß herbeizuführen.

Dreht man das Handrad 30 im Uhrzeigersinn, so werden die Mutter 34 und der Stößel 36, die nicht umlaufen können, zusammen abwärts in Richtung auf das Wehr vorgeschoben, um die Membran in die in Fig. 1 gezeigte Schließstellung zu bringen. Dreht man das Handrad 30 entgegengesetzt, so werden die Mutter 34, der Stößel 36 und die Membran 18, 20 vom Wehr 14 zurückgezogen, bis sich die Schicht 20 der Membran an eine zweite Gruppe von Fingern legt, die mit 40a bezeichnet sind. Sie werden von einer Platte 40 gebildet, deren Randzone zwischen der Haube 22 und der rückwärtigen Schicht 20 der Membran eingeklemmt ist. Die Finger 40 a liegen über den Zwischenräumen der Finger 36a des Stößels 36 und sind so geformt, daß sie sich der gewölbten Gestalt der Membran 18, 20 anpassen, wenn diese, wie in Fig. 2 gezeigt, den Durchfluß freigibt.

Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung der zwischen Stößel 36 und Membran 18, 20 vorgesehenen Kupplung wird erreicht, daß der Stößel 36 bei seinem Vorschub die Schließkraft unmittelbar auf die rückwärtige Schicht 20 ausübt, aber bei seinem Rückzug die die Membran 18, 20 vom Wehr abhebende Kraft auf die vordere Schicht 18 ausübt.

Bei der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform ist der Hohlraum 36 b des Stößels 36 an seinem unteren Ende mit einem Innengewinde versehen, in das eine Scheibe 42 eingeschraubt ist. Diese ist oben flach. Ihre Unterseite ist jedoch so gestaltet, daß sie sich dem Mittelteil 20a der Membranschicht 20 anschmiegt. Bei dieser Ausführungsform der Erfindung kann die Scheibe 42 als ein Teil der Form verwendet werden, mit deren Hilfe man die Membranschicht 20 formt. Dabei läßt

ίο sich eine feste Haftung zwischen den Teilen 20 und 42 erzielen.

In der vorderen Membranschicht 18 ist der Kopf 44a eines Bolzens 44 eingebettet, deren Gewindeschaft aus dem Nabenteil 18 α herausragt und durch ein Loch 20 b der rückwärtigen Membranschicht 20 und in eine Bohrung 42 α der Scheibe 42 hineinragt. Auf den Bolzen 44 ist eine rohrförmige Mutter 46 aufgeschraubt, die in dem entsprechend bemessenen Loch 42 a mit Spielraum Platz findet. Mit ihrem Ende legt

ao sich die rohrförmige Mutter 46 auf den Mittelteil 18a der vorderen Schicht 18 auf und klemmt diesen zwischen sich und dem Kopf 44a des Bolzens 44 ein.

Der Kopf 46 a der rohrförmigen Mutter 46 liegt

oberhalb der Scheibe 42. Ist das Ventil geschlossen und liegt dabei die Membran mit abdichtender Pressung auf dem Wehr 14 auf, wie es Fig. 1 zeigt, so ist die Schicht 20 der Membran durch den Stößel 36 so weit zusammengedrückt, daß sich der Kopf 46 a der Mutter 46 von der Scheibe 42 abgehoben hat.

Wird das Ventil geöffnet und zu diesem Zweck der Stößel 36 zurückgezogen, so legt sich die Scheibe 42 von unten an den Kopf 46 a der Mutter 46 an und hebt diese hoch. Die Mutter nimmt dabei die in sie eingreifenden Bolzen 44 und die Membranschicht 18 mit, so daß die Membran zwangsweise vom Wehr 14 gelöst wird. Da die rohrförmige Mutter 46 mit ihrer unteren Stirnseite fest an dem Nabenteil 18a der vorderen Schicht 18 anliegt, bewegt sich die Membran 18, 20 als Ganzes, ohne daß dabei ein Verbiegen oder eine Formveränderung der vorderen Schicht 18 in der unmittelbaren Nachbarschaft des Bolzens 4 erfolgt.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 2 tritt an die Stelle der Scheibe 42 ein mittlerer Teil 36 c des Stößels 36. Auf seiner Unterseite hat der Stößel eine Aussparung 36 d zur Aufnahme des Mittelteiles 20 α der Schicht 20. Auch auf seiner Oberseite ist der Mittelteil 36 c des Stößels 36 bei 36 e ausgespart. Diese Aussparung 36 e bildet einen glatten Sitz für den Kopf 46 a der rohrförmigen Mutter 46.

Claims (9)

Patentansprüche:

1. Membranventil, in dessen Membran der Kopf eines Bolzens eingebettet ist, der durch eine Kupplung mit einem in Richtung auf den Ventilsitz verschiebbaren und von ihm zurückziehbaren Stößel verbunden ist, durch den die Membran bewegt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die zwischen dem Stößel (36) und dem Bolzen (44, 44 a) vorgesehene Kupplung (42 bzw. 36 c, 46) in der Hubrichtung des Stößels (36) Spielraum aufweist, der beim Absperrvorgang nach dem Anliegen der Membran (18, 20) auf dem Ventilsitz (14a) einen zusätzlichen, dem abdichtenden Anpressen der Membran (18, 20) dienenden Vorschub des Stößels

(36) in Richtung auf den Sitz (14a) ermöglicht, aber verhindert, daß der Stößel (36) in der Schließrichtung einen Druck auf den Bolzen (44) ausübt.

2. Membranventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplung (42 bzw. 36 c, 46)

einen Teil (46 α) enthält, an den sich beim Zurückziehen des Stößels (36) ein an diesem vorgesehener Teil (42 bzw. 36 c) anlegt.

3. Membranventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran eine dem Sitz (14α) zugewandte vordere Schicht (18) aus einem gegen chemische Einflüsse und hohe Temperaturen widerstandsfähigen Werkstoff und eine rückwärtige Schicht (20) höherer Elastizität hat, die durch die Kupplung (42 bzw. 36 c, 46) mit dem Stößel (36) verbunden ist.

4. Membranventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die vordere Schicht (18) der Membran aus einer Folie aus einem Polymerisat einer aliphatischen Verbindung besteht.

5. Membranventil nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die rückwärtige Schicht (20) aus einem gummiartigen Stoff besteht und wesentlich dicker bemessen ist als die vordere Schicht (18) der Membran.

6. Membranventil nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die zwischen dem Stößel (36) und der vorderen Membranschicht (18) gelegene rückwärtige Schicht (20) ein Loch (20 b) hat, durch das der mit der Membran (18, 20) verbundene Teil (46) der Kupplung hindurchragt.

7. Membranventil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Bolzen (44) mit seinem einen Ende (44a) in die vordere Schicht (18) der Membran eingebettet ist und durch das Loch (20 b) der rückwärtigen Schicht (20) hindurch in eine öffnung (42 a) eines Teils (42 bzw. 36 c) des Stößels (36) hineinragt, durch das sich auch der Kupplungsteil (46) erstreckt.

8. Membranventil nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Bolzen (44) ein Gewinde besitzt, auf das der Kupplungsteil (46) aufgeschraubt wird.

9. Membranventil nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die vordere Schicht (18) der Membran ungelocht ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 50 959;
französische Patentschrift Nr. 1 092 215;
britische Patentschriften Nr. 727 808, 696 545;
USA.-Patentschrift Nr. 2 702 686.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen