DE1104777B

DE1104777B - Membrane for a valve operated by a movement device

Info

Publication number: DE1104777B
Application number: DES39111A
Authority: DE
Inventors: Richard Hector Price
Original assignee: Saunders Valve Co Ltd
Current assignee: Crane Process Flow Technologies Ltd
Priority date: 1953-05-13
Filing date: 1954-05-11
Publication date: 1961-04-13

Description

Membran für ein über eine Bewegungseinrichtung betätigtes Ventil Die Erfindung bezieht sich auf eine Membran für Ventile, die dadurch geschlossen werden, daß die aus Gummi oder einem ähnlich biegsamen Werkstoff bestehende, an 'ihrem Rand eingespannte Membran von einer Spindel od. dgl. über einen Druckkörper dichtend gegen einen Sitz gedrückt wird, dessen untere Berandung von der Wandung eines im wesentlichen geradlinig verlaufenden Durchströmungskanals gebildet wird. Das Öffnen des Ventils geschieht dadurch, daß der Druckkörper, an dem die Membran befestigt ist, aus der Ventilbohrung zurückgezogen und dabei die Membran in die Öffnungsstellung umstülpt wird.Diaphragm for a valve operated by a movement device Die The invention relates to a membrane for valves that are closed by that those made of rubber or a similar flexible material, on 'their edge clamped membrane of a spindle od. The like. Sealing via a pressure body is pressed against a seat, the lower edge of which is from the wall of an im essential rectilinear flow channel is formed. The opening of the valve is done in that the pressure body to which the membrane is attached is withdrawn from the valve bore and the diaphragm in the open position is turned inside out.

Bei einem bekannten Membranventil weist die Membraneine der Schließlage des Ventils entsprechende Form auf, die durch einen Kegelstumpf mit in Schließstellung aufgesetzter Kugelkalotte bestimmt ist. Der Rand der Membran ist ringsum in einer senkrecht zur Bewegungsrichtung liegenden Ebene zwischen dem Ventilgehäuse und dem Spindelgehäuse eingespannt. Die Membran ist über ein im verstärkten Mittelteil der Membran angreifendes Befestigungsmittel, z. B. einen Schraubenbolzen, mit dem Druckkörper verbunden.In a known diaphragm valve, the diaphragm has a closed position of the valve corresponding shape, which is represented by a truncated cone with in the closed position attached spherical cap is intended. The edge of the membrane is in one all around perpendicular to the direction of movement between the valve housing and the plane Clamped spindle housing. The membrane is over one in the reinforced middle part of the Fastening means attacking the membrane, e.g. B. a screw bolt with the pressure hull tied together.

Bei einem derartigen Ventil besitzt die durch eine Gewebeeinlage verstärkte Membran eine relativ hohe Formsteifigkeit, so daß zum Öffnen, d. h. zum Umstülpen der Membran ein hoher Kraftaufwand erforderlich ist.In the case of such a valve, the valve is reinforced by a fabric insert Membrane has a relatively high stiffness, so that to open, d. H. to turn inside out the membrane requires a lot of force.

Die bekannte Membran hat den Nachteil, daß das im mittleren Teil der Membran eingebettete bzw. einvulkanisierte Befestigungsmittel zur Befestigung des Druckkörpers trotz Verstärkungseinlagen u. dgl. wegen der hohen Öffnungskräfte nach relativ kurzer Lebensdauer aus der Membran herausgerissen wird. Ein weiterer Nachteil der bekannten Membran ist darin zu sehen, daß sich die Membran -beim Öffnungsvorgang nicht - wie gewünscht - vom Einspannrand her gleichmäßig zu einem ringförmigen Wulst umstülpt, sondern daß sich die Membran asymmetrisch umstülpt, wodurch einerseits der Öffnungswiderstand zusätzlich vergrößert wird und andererseits der freie Durchfluß durch das geöffnete Ventil behindert wird.The known membrane has the disadvantage that the middle part of the Membrane embedded or vulcanized fastening means for fastening the Pressure body despite reinforcement inserts and the like. Because of the high opening forces is torn out of the membrane for a relatively short period of time. Another disadvantage the known membrane can be seen in the fact that the membrane -beim opening process not - as desired - evenly from the clamping edge to an annular bead everted, but that the membrane is everted asymmetrically, which on the one hand the opening resistance is additionally increased and, on the other hand, the free flow is obstructed by the open valve.

Aufgabe der Erfindung ist es, die Nachteile der bekannten Membran mit einfachen Mitteln zu überwinden, ohne die Ventilkonstruktion grundsätzlich zu ändern.The object of the invention is to overcome the disadvantages of the known membrane to overcome with simple means, without fundamentally changing the valve construction change.

Diese Aufgabe wird bei einer Membran, deren Klemmrand in einer Ebene senkrecht zur Bewegungsrichtung zwischen Klemmflächen eingespannt ist, erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Klemmrand der Membran im Bereich der Klemmflächen des Ventilkörpers im entspannten Zustand in seiner Neigung so von der Neigung der Klemmflächen abweicht, daß beim Einspannen des Klemmrandes der Membran in ihr eine in Öffnungsrichtung des Schließkegels wirkende Vorspannung erzeugt wird.This task is performed with a membrane whose clamping edge is in one plane is clamped perpendicular to the direction of movement between clamping surfaces, according to the invention solved in that the clamping edge of the membrane in the area of the clamping surfaces of the valve body in the relaxed state deviates in its inclination from the inclination of the clamping surfaces, that when clamping the clamping edge of the membrane in her one in the opening direction the closing cone acting bias is generated.

Durch die beim Einspannen der Membran im Membranrand erzeugte Vorspannung wird das Ausknicken der Membran im Bereich der Einspannstelle beim Öffnen des Ventils begünstigt.Due to the pre-tension generated in the membrane edge when the membrane is clamped the kinking of the membrane in the area of the clamping point when the valve is opened favored.

Wie Messungen gezeigt haben, ergibt die erfindungsgemäße Klemmrandausbildung der Membran bei einem 5"-Ventil eine Verminderung des Öffnungswiderstandes bis zu 50 % gegenüber dem Öffnungswiderstand der bekannten Membran. Die Befestigung der Spindel bzw. des Druckkörpers mit der Membran wird erheblich entlastet, so daß die Lebensdauer der erfindungsgemäßen Membran um- ein Vielfaches größer ist als die der bekannten Membran.As measurements have shown, the clamping edge configuration according to the invention results of the membrane with a 5 "valve a reduction of the opening resistance up to 50% compared to the opening resistance of the known membrane. The attachment of the Spindle or the pressure body with the membrane is considerably relieved, so that the The service life of the membrane according to the invention is many times greater than that the well-known membrane.

Die besondere Ausbildung des Klemmrandteiles der Membran bewirkt, daß durch die beim Einbau der Membran in ihr erzeugte, vom Einspannrand ausgehende Vorspannung ein zusätzliches Moment auf den einer Knickspannung ausgesetzten Schließkegelteil der Membran ausgeübt wird, wodurch sich, wie die Erfahrung zeigt, mit Sicherheit eine gewünschte symmetrische Wulstbildung beim Umstülpen der Membran in die äußerste Öffnungsstellung ergibt.The special design of the clamping edge part of the membrane causes that generated by the installation of the membrane in it, proceeding from the clamping edge Preload an additional moment on the closing cone part which is exposed to buckling stress exerted on the diaphragm, which, as experience shows, is certain a desired symmetrical bulge formation when everting the membrane into the outermost one Open position results.

Bei einem Ventil, dessen Membran über eine von Hand zu betätigende Schraubspindel geöffnet wird, wird gleichzeitig bei gegebener Spindels.teigung der Kraftaufwand für den Bedienenden herabgesetzt.In the case of a valve whose diaphragm has a manually operated The screw spindle is opened, is simultaneously with the given spindle pitch the effort required for the operator is reduced.

Bei einem llembranventil mit einer etwa schalenförinigen :-Membran, die in Schließstellung auf eine sich quer zum Durchströmungskanal erstreckende Trennwand gedrückt wird und die im spannungslosen Zustand im wesentlichen gemäß der geöffneten Ventilstellung durchgewölbt ist, weist der Einspannrand im nicht eingebauten Zustand ebenfalls eine von der _'` eigung der Klemmflächen des Ventilkörpers abweichende -Neigung auf, wodurch beim Einspannen ebenfalls eine Vorspannung in der Membran erzeugt wird.In the case of a diaphragm valve with an approximately bowl-shaped: -embrane, the in the closed position on a partition extending transversely to the flow channel is pressed and in the de-energized state essentially according to the open Valve position is arched, has the clamping edge when not installed also a slope that deviates from the _'` slope of the clamping surfaces of the valve body -The inclination, which also creates a pretension in the membrane when it is clamped is produced.

Doch liegt hier, abgesehen davon, daß bei dieser bekannten Konstruktion die Vorspannung im Sinne der Schließbewegung des Ventils wirkt und dadurch die Befestigung mit dem Druckkörper und der Spindel höher belastet, nicht das Problem einer vorbestimmten gesicherten Wulstbildung vor, da die Membran nur eine geringe Hubbewegung zwischen der Schließ- und der öffnung:stellung macht und sich beim Umstülpen kein Wulst bildet.But here lies, apart from the fact that in this known construction the preload acts in the sense of the closing movement of the valve and thereby the fastening loaded with the pressure hull and the spindle higher, not the problem of a predetermined secured bead formation, since the membrane only has a slight stroke movement between the closing and opening: position and no bulge forms when turned inside out.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt Fig.1 einen Querschnitt der Membran im entspannten Zustand, Fig.2 eine Draufsicht auf eine Membran gemäß Fig. 1 und Fig.3 einen Längsschnitt eines spindelbetätigten Ventils mit eingebauter erfindungsgemäßer Membran; die linke Seite zeigt das Ventil in Schließstellung, und die rechte Seite zeigt es in teilweise geöffneter Stellung.An embodiment of the invention is referred to below explained in more detail on the drawings. 1 shows a cross section of the membrane in the relaxed state, FIG. 2 a plan view of a membrane according to FIGS. 1 and 3 shows a longitudinal section of a spindle-operated valve with a built-in valve according to the invention Membrane; the left side shows the valve in the closed position, and the right side shows it in a partially open position.

Die aus vulkanisiertem Gummi oder aus einem künstlichen gummiähnlichen Werkstoff hergestellte und mit Gewebeeinlagen 11 versehene Membran weist einen kegelförmigen Teil 12 auf, der in Schließrichtung in eine Kugelkalotte 13 übergeht. Die Kugelkalotte 13 entspricht dem Querschnitt des unteren Teils des Durchströmungskanals.Those made from vulcanized rubber or from an artificial rubber-like one Material produced and provided with fabric inserts 11 has a conical membrane Part 12, which merges into a spherical cap 13 in the closing direction. The spherical cap 13 corresponds to the cross section of the lower part of the flow channel.

Auf der Rückseite der Membran ist der kugelkalottenförmige Teil 13 durch eine horizontale Fläche 14 begrenzt, wodurch in der Mitte der Membran eine Verdickung des Werkstoffes entsteht, die im wesentlichen jedes Nachgeben dieses Membranteiles verhindert. In diesem verstärkten Membranteil ist der Kopf 15 einer Schraube 16 eingelassen, mit der die :Membran über einen Druckkörper an eine Schraubenspindel oder eine ähnliche Bewegungseinrichtung befestigt ist. Die Schraube 16 ist über einen Stift 17 und einer gewölbten Scheibe 18 zusätzlich im verdickten Membranmittelteil verankert.The spherical cap-shaped part 13 is on the rear side of the membrane bounded by a horizontal surface 14, whereby in the middle of the membrane a Thickening of the material arises, which essentially each yields this Membrane portion prevented. In this reinforced membrane portion, the head 15 is one Screw 16 let in, with which the: membrane via a pressure body to a screw spindle or a similar movement device is attached. The screw 16 is over a pin 17 and a curved disc 18 in addition in the thickened diaphragm middle part anchored.

Die Membranrückseite ist, wie Fig.2 zeigt, mit sechs strahlenförmig angeordneten Rippen 19 ausgestattet, welche die Membran verstärken, ohne ihre Biegsamkeit wesentlich zu beeinträchtigen. Die Rippen 19 haben in der Membranmitte die größte Höhe und laufen praktisch bei den Löchern 21 aus. Durch diese Löcher 21 sind bei eingebauter Membran Schrauben geführt, die das Ventilgehäuse 22 und das Spindelgehäuse 23 zusammenziehen, zwischen welchen die Membran eingespannt ist. Statt dieser Rippen oder zusätzlich kann sich die Wandstärke der Membran nach dem Rand zu verjüngen. Zwischen denn kegelförmigen Teil 12 i:nd dem äußeren Rand der Membran ist nun nach der Erfindung ein im Querschnitt bogenförmiger Teil 24 eingefügt. Dieser Bogen kann ein Kreisbogen sein mit einem Radius an der Durchgangsseite von etwa zwei Dritteln des Radius der Kegelgrundfläche. Er kann auch ein wenig innerhalb des Klemmbereiches des Membranrandes auslaufen, wobei der Rest des Randes flach bleibt und senkrecht zur Bewegungsrichtung der Membran verläuft. Jedenfalls ist der Bogen 24 derart ausgebildet, daß er über den des inneren Durchmessers des flachen Klemmrandes 25 des Ventilgehäuses hinausragt, so daß das Einbauen und Festklemmen der Membran eine beträchtliche Formveränderung zur Folge hat, wodurch die oberen Lagen des Membranrandes gedehnt und die unteren :Lagen zusammengedrückt werden. In der Membran wird dadurch eine Vorspannung erzeugt, die in Üffnungsrichtung der Membran wirkt.The back of the membrane is, as Fig.2 shows, with six rays arranged ribs 19, which reinforce the membrane without its flexibility to affect significantly. The ribs 19 have the largest in the middle of the membrane Height and practically run out at the holes 21. Through these holes 21 are at built-in diaphragm screws guided the valve housing 22 and the spindle housing 23 pull together, between which the membrane is clamped. Instead of those ribs or in addition, the wall thickness of the membrane can taper towards the edge. Between the conical part 12 i: nd the outer edge of the membrane is now after of the invention, a cross-sectionally arcuate part 24 is inserted. This bow can be an arc of a circle with a radius on the passage side of about two thirds the radius of the cone base. It can also be a little bit within the clamping range the edge of the membrane, leaving the rest of the edge flat and perpendicular runs to the direction of movement of the membrane. In any case, the arch 24 is designed in such a way that that it is about that of the inner diameter of the flat clamping edge 25 of the valve housing protrudes so that installing and clamping the diaphragm causes a significant change in shape has the consequence, whereby the upper layers of the membrane edge stretched and the lower : Layers are compressed. This creates a pre-tension in the membrane, which acts in the opening direction of the membrane.

In Fig. 1 ist die Lagenbeziehung von den im Ventilgehäuse angeordneten Klemmflächen 23, 25 zu der Gestaltung der Membran im entspannten Zustand in gestrichelten Linien angegeben.In Fig. 1 the positional relationship is of that arranged in the valve housing Clamping surfaces 23, 25 for the design of the membrane in the relaxed state in dashed lines Lines indicated.

Die Fig. 3 zeigt die Membran im eingebauten Zustand. In der rechten Hälfte der Fig. 3 ist das Ventil teilweise geöffnet, wobei der kegelstumpfförmige Teil 12 der Membran zu einem Ringwulst umgestülpt ist. Die Membran ist mittels der Schraube 16 reit einem Druckkörper verbunden, der von einer Schraubspindel senkrecht zu der Ebene der Klemmflächen 23 und 25 in Öffnungsstellung oder Schließstellung des Ventils gebracht werden kann. Die erfindungsgemäße Membran kann selbstverständlich auch mit Vorteil in solche Membranventile eingesetzt werden, bei denen die Membran mittels einer elektrischen oder hydraulischen Bewegungseinrichtung in Öffnungsstellung oder Schließstellung gebracht wird.3 shows the membrane in the installed state. In the right Half of Fig. 3, the valve is partially open, the frustoconical Part 12 of the membrane is turned inside out to form an annular bead. The membrane is by means of the Screw 16 rides a pressure body connected to the vertical by a screw spindle to the plane of the clamping surfaces 23 and 25 in the open position or closed position of the valve can be brought. The membrane according to the invention can of course can also be used with advantage in those membrane valves in which the membrane by means of an electric or hydraulic movement device in the open position or closed position is brought.

Claims

PATENT CLAIM: Membrane for a movement device actuated Valve, whose clamping surfaces for the clamping edge of the membrane in a plane perpendicular to the direction of movement, with a basic shape in the non-clamped state, determined by a truncated cone with a spherical cap attached in the closing direction is which the latter in the closed position of the valve with the lower edge of the straight through flow channel comes into contact, thereby marked, that the clamping edge of the membrane in the area of the clamping surfaces of the valve body is relaxed State deviates in its inclination from the inclination of the clamping surfaces that when Clamping the clamping edge of the membrane in it one in the opening direction of the closing cone acting bias is generated. Publications considered: German Patent Nos. 383,507, 818,298; German patent application S 20447 XII / 47g (announced on November 29, 1951).