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Membranventil Die Erfindung bezieht sich auf ein Membranventil mit
einem Ventilsitz, der als quer zur Ventilgehäusebohrung verlaufendes Wehr ausgebildet
ist, dessen obere Fläche von der Mittellage der zwischen Ventilkörper und Ventilhaube
eingeklemmten verstärkten Membran etwa gleich weit entfernt ist wie bei geöffnetem
Ventil die innere Fläche der Membran, auf deren Außenfläche ein in der Haube längsbeweglich,
aber undrehbar geführter Druckstempel wirkt.
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Derartige Ventile werden zum Steuern größerer Durchflußmengen von
unter größerem Druck stehenden Medien verwendet. Für diese Zwecke sind Ventile mit
einem Ringsitz nicht geeignet, weil sie infolge der bei ihnen notwendigen großen
Änderung der Durchflußrichtung und Verteilung des Flüssigkeitsstromes innerhalb
des Ventils zu einer starken Wirbelbildung führen und damit dem durchströmenden
Medium einen zu großen Widerstand entgegensetzen würden.
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Auch Ventile, bei denen eine (konische) Vertiefung im Durchgangsraum
für das Medium vorgesehen ist, deren an den Durchgangskanal angrenzender Randteil
den Ventilsitz bildet, sind zum Steuern größerer Durchflußmengen und von unter größerem
Druck stehenden Medien nicht geeignet. Bei ihnen kann man, ebenso wie bei Wehrventilen,
deren Wehroberfläche auf gleicher Ebene mit der Klemmfläche für die Membran liegt,
eine zu große Streckung der Membran beim Überführen von der einen in die andere
Endstellung nur dadurch vermeiden, daß man die Membran so bemißt und anordnet, daß
sie in der einen Endstellung zu einer Ringsicke zusammengefaltet ist. Eine derartige
Meni"bran ist jedoch in Ventilen zum Steuern von unter größerem Druck stehenden
Medien nicht geeignet, weil sie nicht genügend verstärkt werden kann.
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Bei Ventilen der erstgenannten bekannten Art, auf die sich die Erfindung
bezieht, übt das Medium in beiden Endstellungen einen Druck auf die Membran aus,
so daß bei diesen Ventilen das Problem einer wirksamen Abstützung der Membran in
beiden Endstellungen erhöhte Bedeutung hat.
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Dieses Problem ist aber bei den bekannten Membranventilen zum Steuern
von unter größerem Druck stehenden Medien mit einem quer zur Ventilgehäusebohrung
verlaufenden Wehr nicht ohne weiteres durch Übernahme der bei Ventilen mit anders
ausgebildeten Ventilsitzen bekannten Maßnahmen lösbar. Bei den Ventilen, auf die
sich die Erfindung bezieht, muß das Druckglied in seiner Breite der Länge des Wehrs
und damit dem Durchmesser der Membran entsprechen, um die Membran auf die ganze
Länge des Wehrs dichtend an dieses drücken zu können. Demzufolge haben diese bekannten
Wehrventile ein Druckglied, dessen Durchmesser allseits dem Membrandurchmesser entspricht.
Mit einem solchen Druckglied kann man nun zwar die Membran in der Ventil-Schließstellung
abstützen, jedoch würde das Druckglied, wenn man es nicht mit Aussparungen versieht,
in der Ventil-Offenstellung den Platz für Mittel zum Abstützen der Membran in dieser
Endstellung wegnehmen, bei der das Medium auch einen Druck auf sie ausübt. Diese
Schwierigkeit ist bei Ventilen mit Ringsitz nicht gegeben, weil bei ihnen der Durchmesser
des Druckgliedes nicht nennenswert größer zu sein braucht als der Sitzdurchmesser
und somit nicht im Bereich des Sitzes dem Durchmesser des beweglichen Teiles der
Membran entsprechen muß, sondern nennenswert kleiner sein kann, so daß um den gesamten
Sitz herum Platz für Abstützmittel an der Haube verbleibt.
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Zur Lösung des Problems einer hinreichenden Abstützung der Membran
in beiden Ventil-Endstellungen hat man bisher bei Ventilen, auf die sich die Erfindung
bezieht, das auf die Membran einwirkende Druckglied so durchbrochen, daß Leisten,
Vorsprünge oder Finger an dem Druckglied gebildet worden sind, die in Zwischenräume
zwischen Leisten, Vorsprüngen oder Fingern an der Ventilhaube
eingreifen
können. Die Finger an dem Druckglied dienen bei den bekannten Ventilen zur Unterstützung
der Membran, wenn das Ventil geschlossen ist, während die Finger an der Haube zur
Unterstützung der Membran bei geöffnetem Ventil dienen. In den Zwischenstellungen
wird durch das Zusammenwirken der Finger beider Ventilbestandteile eine Stützung
der Membran bewirkt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei Membranventilen der
eingangs genannten bekannten Art das Problem der Abstützung mit konstruktiv einfacheren
Mitteln zu lösen als mit den bekannten Leisten, Vorsprüngen oder Fingern an dem
Druckglied und an der Ventilhaube. Durch die Erfindung soll beim Herstellen geschmiedeter
Teile die Arbeit vereinfacht werden, und es soll die Möglichkeit geschaffen werden,
bei gegossenen Teilen an Material zu sparen und bei Ventilen aus nichtmetallischen
Werkstoffen zu ähnlichen Einsparungen zu gelangen.
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Die Erfindung besteht darin, daß die Ventilhaube auf ihrem Umfang,
aber nur an den dem Wehr nicht gegenüberliegenden Stellen, eine sich von ihrem Klemmsitz
nach innen und vom Wehr weg erstreckende Stützfläche aufweist, die etwa halb so
groß wie die Membranfläche und etwa ebenso groß wie die Kreisringfläehe des von
der Haube mit geringem Spiel umgebenen Stempels ist.
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Die Erfindung ist nachstehend an Hand eines dargestellten Ausführungsbeispiels
beschrieben.
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F i g. 1 zeigt einen axialen Schnitt der Ventilspindel durch die im
vorliegenden Fall interessierenden Teile des Membranventils und F i g. 2 den Schnitt
nach der Linie II-11 der Fig. 1.
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Das dargestellte Ventil weist einen Ventilkörper 12 mit einem Wehr
11 und eine mit Einlagen 14 verstärkte Membran 13 auf, deren Rand zwischen
Klemmflächen 15 und 16 des Ventilkörpers 12 bzw. der Haube 17 eingeklemmt ist. Eine
Spindel 19 und ein Druckglied 18 sind mit der Membran mittels eines Bolzens
verbunden, dessen Kof in die Membran eingebettet ist.
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Die Haube ist mit einer Stützfläche 21 versehen, die sich an die Klemmfläche
16 innen anschließt und infolge Uarer Gestaltung die äußere Zone der Membran unterstützt;
wenn das Ventil geöffnet ist. Diese Stellung ist in F i g.1 gezeigt, aus der auch
zu entnehmen ist, daß zwischen dem Druckglied 18 und der Stützfläche 21 ein
ausreichender Raum belassen ist.
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Die Stützfläche 21 besteht aus zwei sich je über einen Winkelbereich
von fast 180° erstreckenden Flächenstreifen mit einer der Membran in Ventil-Offenstellung
entsprechenden Neigung und Krümmung. Die beiden zwischen diesen Streifen angeordneten
Ausnelmaungen 23 gestatten das Hindurchtreten von Vorsprüngen 22 des Druckgliedes,
die notwendig sind, um die Membran an diesen Stellen gegen das Wehr zu pressen.
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Die Breite der Stützfläche 21 ist so bemessen, daß die unterstützte
Fläche der Membran im wesentlichen ihrer halben Gesamtfläche gleichkommt. Wenn das
Ventil geöffnet ist, wird die halbe Membranfläche von der Stützfläche
21 und eine mittlere Membranzone von dem Druckglied unterstützt. Ist das
Ventil geschlossen, so ist annähernd die Hälfte der Membranfläche von dem Druckglied
gestützt.
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Die Vorteile, welche die Erfindung bietet, liegen nicht nur in der
durch das Wegfallen der Leisten oder Finger bedingten Vereinfachung der Schmiedearbeit,
sondern auch darin, daß mit Ausnahme jener Stellen über dem Wehr, wo für die Vorsprünge
22 ein Raum vorhanden sein muß, die Haube einen geringeren Durchmesser aufweist
und leichter wird. Es kann aber auch beim Druckglied Gewicht eingespart werden.
Wenn die Haube mit angemessener Sorgfalt gegossen wird, ist es überflüssig, die
Stützfläche zu bearbeiten. Es ist auch nicht nötig, die untere Fläche des Druckgliedes
und die obere Fläche des Wehrs zu bearbeiten. Die vorgesehenen Vorsprünge 22 an
den dem Wehr gegenüberliegenden Stellen des Druckgliedes in Verbindung mit den Ausnehmungen
23 in der Haube verhindern eine Verdrehung des Druckgliedes. Die Vorsprünge 22 brauchen
sich nur bis zum Innenrand des eingeklemmten Membranstreifens zu erstrecken, der
in F i g. 2 als gestrichelter Kreis angedeutet ist.