DE1291584B - Membranventil - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft ein Membranventil zur menge ergeben. Bei dieser Anordnung wie auch bei Steuerung eines Druckmittelstromes mit einem Ventil- anderen bekannten Anordnungen ergibt sich in der gehäuse mit einem Strömungsweg, einem Ventilsitz Nähe der Schließstellung ein im Verhältnis zu seiner und einer dem Sitz gegenüberliegenden und durch Höhe ziemlich langer Öffnungsspalt, der auch zu eine Membran abgedeckten Membranöffnung sowie 5 einer unerwünschten Filterwirkung führt, wenn das einer mit der Membran verbundenen Betätigungs- in dem Strömungsweg geführte Druckmittel kleine Vorrichtung zum wahlweisen Anheben und Aufsetzen Teilchen mit sich führt. Diese kleinen Teilchen neigen der Membran in bezug auf den Sitz, wobei zu der . dann zur Ansammlung an den schmalen Spalt und Betätigungsvorrichtung ein unmittelbar an diese an- bringen unerwünschte Verstopfungen u. dgl. mit sich, geschlossenes, inneres Druckstückmittelstück und io Schließlich ergeben sich bei den bekannten Anordwenigstens ein gegenüber dem Druckstückmittelstück nungen an den Ecken des schmalen Öffnungsspaltes verlagerbares Druckstückaußenstück gehören. auch sehr hohe Strömungsgeschwindigkeiten, die

Sollten solche Membranventile als Steuerventile einen sehr hohen Verschleiß an dieser Stelle beverwendet werden, dann kommt es darauf an, daß die dingen. Auch diese nachteiligen Wirkungen werden zu einer bestimmten Teilbewegung der Ventilstange 15 durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung vergehörende Änderung der Durchflußmenge genau mieden.

beherrsehbar ist, und es ist auch erwünscht, daß die Es sei auch noch bemerkt, daß man bei starren

prozentuale Änderung der Durchflußmenge für Ventilschließkörpern zur Erzielung der gewünschten gleiche Teilbewegungen der Ventilstange immer Kennlinie mit gleichbleibendem Prozentsatz mit gleigleichist. 20 tenden Teleskopdichtungen arbeiten kann, die zu-

Mit den bisher bekanntgewordenen Membran- gleich mit der Verringerung der Höhe die Länge des ventilen und insbesondere mit einem Wehr ausgestat- Öffnungsspaltes herabsetzen. Derartige Vorkehrungen teten Membranventilen hat sich diese Forderung lassen sich aber bei Membranventilen nicht annicht in zufriedenstellender Weise erfüllen lassen. wenden; dort ist es vielmehr erst mit der vorliegen-Dort hat vielmehr vor allem bei Annäherung an die 35 den Erfindung gelungen, die gewünschte Kennlinie Schließstellung eine gewisse Teilbewegung der Ventil- in zufriedenstellender Weise zu verwirklichen. Das stange der Betätigungsvorrichtung immer eine unver- ist von besonderer Bedeutung auch für Fernsteuerhältnismäßig große prozentuale Änderung der Durch- ventile,
flußmenge mit sich gebracht. Weitere Erfindungsmerkmale ergeben sich aus den

Der vorliegenden Erfindung liegt somit die Auf- 30 Unteransprüchen.

gäbe zugrunde, bei einem Membranventil Vorkeh- Es folgt die Beschreibung von Ausführungsbeispie-

rangen zu schaffen, um die Kennlinie der auf die len der Erfindung an Hand von Zeichnungen. Bewegung der Betätigungsvorrichtung bezogenen Fig. 1 ist ein teilweiser, im Querschnitt gezeigter

Durchflußmengenänderung zu einer »Kurve mit Seitenriß einer Ausführungsform der vorliegenden gleichbleibendem Prozentsatz« zu machen. 35 Erfindung;

Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ist F i g. 2 ist eine im Querschnitt gezeigte Draufsicht

gekennzeichnet durch eine Federnanordnung, die der- längs der Linie 2-2 der F i g. 1; art zwischen das Druckstückaußenstück und die F i g. 3 ist ein teilweiser, im Querschnitt gezeigter

Betätigungsvorrichtung eingeschaltet ist, daß bei Aufriß längs der Linie 3-3 der F i g. 1, und zwar in Bewegung der Betätigungsvorrichtung im Ventil- 40 der Lage der Teile, wo sich das Ventil in der offenen Öffnungssinne zunächst nur das Druckstückmittel- Stellung befindet;

stück und damit der benachbarte innere Bereich der F i g. 4 ist eine der F i g. 3 ähnelnde Darstellung,

Membran von dem Sitz abgehoben werden, um den jedoch in der Lage, wo das Ventil teilweise ge-Strömungsweg an dem Sitz teilweise zu öffnen, wohin- schlossen ist; gegen der äußere Membranbereich durch die Federn- 45 Fig. 5 ist eine der Fig. 3 entsprechende Daranordnung in Anlage an den Sitz gehalten wird, und stellung, jedoch in der Lage der Teile, wo das Ventil daß bei weiterer Bewegung der Betätigungsvorrich- vollständig geschlossen ist;

tung das Druckstückaußenstück und damit der ihm F i g. 6 ist eine schaubildliche Explosivdarstellung

benachbart liegende Membranbereich von dem Sitz der bei der Ausführungsform nach den F i g. 1 bis 5 abgehoben werden. 50 verwendeten Druckstückteilstücke;

Zum Stande der Technik sei noch bemerkt, daß es, F i g. 7 ist eine teilweise im Schnitt gezeigte Seiten-

wie eingangs als bekannt vorausgesetzt, bereits Mem- ansieht einer Einstell- und Betätigungseinrichtung, branventile gibt, die ein mehrteiliges Druckstück mit die an einem Ventil nach den F i g. 1 bis 6 angeeinem Druckstückmittelstück und einem damit bracht ist; teleskopartig zusammenwirkenden Druckstückaußen- 55 F i g. 8, 9 und 10 zeigen im Querschnitt Seitenrisse stück haben. Eine solche Anordnung ist aus dem einer anderen Ausführungsform der Erfindung, und französischen Patent 1271 905 bekanntgeworden, wo zwar in der offenen, der teilweise geschlossenen und sogar zwei ringförmige Druckstückaußenstücke vor- der voll geschlossenen Lage, wobei die Unterschiede gesehen sind, die bei Annäherung des Druckstückes gegenüber der vorher gezeigten Ausführungsform vor an die Schließstellung durch eine Schleppverbindung 60 allem in der Form des Wehres, der Membran und mit dem Druckstückmittelstück mitgenommen wer- des Druckstückes besteht;

den. Hierdurch kann zwar erreicht werden, daß die Fig. 11 und 12 sind im Querschnitt gezeigte

empfindliche Membran jederzeit an ihren verschie- Seitenrißdarstellungen, die den F i g. 9 und 10 entdenen Bereichen eine Abstützung erfährt; es wird sprechen;

aber nicht verhindert, daß sich insbesondere bei An- 65 Fig. 13 ist ein Diagramm zur Veranschaulichung näherung des Druckstückes an die Schließstellung der Beziehung zwischen der Ventilstangenlage und für kleine Bewegungen der Betätigungsvorrichtung dem Durchfluß bei der an Hand der F i g. 1 bis 7 unverhältnismäßig große Änderungen der Durchfluß- gezeigten Ausführungsform der Erfindung.

Es wird nun im einzelnen auf die Figuren Bezug genommen und zunächst die in den F i g. 1 bis 6 gezeigte Ausführungsform der Erfindung beschrieben. Das Gehäuse 10 und die Membran 12 sind von üblicher Bauart. Das Gehäuse hat zwei mit Flanschen 18 und 19 ausgerüstete Endöffnungen 14 und 16, an denen das Gehäuse an nicht gezeigte und mit ähnlichen Flanschen ausgestattete Rohrteile angeschlossen ist. Die Endöffnungen werden durch einen Strömungsweg 22 verbunden, der an seinen Enden zylindrisch ist und durch ein in die eine Seite des Gehäuses eingearbeitetes Wehr 24 unterbrochen ist. Die obere Stegfläche 26 des Wehres weist zu einer in der gegenüberliegenden Seite des Gehäuses vorgesehenen Membranöffnung 28 hin. Diese Membranöffnung 28 wird von einem Rand 30 umgeben, zu dem die Enden 32 der Stegfläche des Wehres hingebogen sind und in den diese Enden übergehen. Die Stegfläche 26 des Wehres dient als Sitz für die Membran. Bei dieser handelt es sich vorzugsweise um einen durch diesen aus Gummi oder gummiartigem Material hergestellten Formkörper der in F i g. 1 gezeigten Gestalt. Die Membran hat also einen ausgewölbten Mittelteil 34 und einen flachen Umfangsteil 36. Dieser flache Umfangsteil 36 wird zwischen den Rand 30 und einen entsprechenden Flansch 38 am Ende einer besonderen Haube 40 eingeklemmt.

In der Haube 40 ist eine Ventilbetätigungsvorrichtung 42 vorgesehen. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird diese Betätigungsvorrichtung durch ein Handrad 44 bedient. Genauer gesagt ist das Handrad am oberen Ende der Haube 40 gelagert und hat eine durchbohrte Nabe 46, in die das obere Ende 48 einer Buchse 50 hineinragt. Diese erstreckt sich drehbar durch eine in der Haube an dem dem Flansch 38 gegenüberliegenden Ende vorgesehene Lageröffnung 52. Das andere, untere Ende 54 der Buchse hat in der dargestellten Weise einen radial nach außen gerichteten Flansch und hält ein Drucklager 56, welches an der Innenfläche 58 der Abschlußwand der Haube anliegt. Die Handradnabe 46 ist an dem Buchsenende 48 mittels einer Senkschraube 60 festgemacht, so daß eine Drehung des Handrades zu einer Drehung der Buchse in der Öffnung 52 der Haube führt.

Die Buchse 50 hat Innengewinde 62. In diesem Innengewinde sitzt das obere, mit Gewinde versehene Ende 64 einer Ventilstange 66. Das untere Ende 68 dieser Ventilstange ist mittels eines Querstiftes 70 an ein Druckstückmittelstück 72 angeschlossen. Der Stift sitzt in der Stange mit Festsitz und steht auf beiden Seiten der Stange in Drehlager 74 vor, die in einem sich nach oben erstreckenden Ansatz und mit einer mittleren Bohrung 78 zur Aufnahme des Stangenendes 68 ausgerüsteten Ansatz 76 des Druckstückmittelstückes vorgesehen sind.

Auf der anderen Seite der Bohrung 78 des Druckstückmittelstückes 72 befindet sich eine kleinere Bohrung 80, die einen auf der Rückseite der Membran vorgesehenen Mittelansatz 82 aufnimmt. Am Boden der Bohrung 80 ist eine Gewindebohrung zur Aufnahme eines in den Mittelansatz der Membran eingebetteten Gewindezapfens 84 vorgesehen. Die untere Seite 86 des Druckstückmittelstückes, die neben der Rückseite der Membran liegt, ist so gewölbt, daß sie sich der Form des ihr gegenüberliegenden Membranteiles anpaßt, wenn sich die Membran in der in F i g. 5 gezeigten Schließstellung befindet. Die Wölbung der Fläche 86 ist im wesentlichen lediglich eine Umkehr der Wölbung der Rückseite der Membran, wenn diese sich in der in F i g. 1 gezeigten Öffnungsstellung befindet.

Das gesamte Druckstückmittelstück 72 paßt in eine Ausnehmung 88 eines größeren Druckstückaußenstückes 90, welches bei der dargestellten Ausführungsform mehrere getrennte, in gleichen Abständen angeordnete Finger 92 hat, die die Ausnehmung 88 begrenzen. Das Druckstückaußenstück 90 hat eine durchbohrte Nabe 94 zur gleitenden Aufnahme der Stange 66. In den in F i g. 1 und 3 gezeigten Lagen der Teile wird die Innenfläche der Nabe 94 (am Boden der Ausnehmung 88) durch den Ansatz 76 des Druckstückmittelstückes berührt, und auf der anderen Seite der Nabe 94 liegt ein Ende eines Stapels von Tellerfedern 96 an, die zwischen der genannten Fläche und einer unterhalb der Gewindegänge 62 auf die Stange aufgeschraubten ao Mutter 98 eingepreßt sind. Eine gewisse Vorspannung dieser Federn dient dazu, die Druckstückstücke 72 und 90 fest in der in F i g. 1 gezeigten gegenseitigen Lage zu halten.

An den Druckstückfingern 92 vorgesehene Flächen 100, die zu der Rückseite der Membran hin weisen, sind im wesentlichen auf die gleiche Weise gewölbt wie die entsprechende Fläche 86 des Druckstückmittelstückes 72. Wenn also die Druckstückstücke 72 und 90 in den aus F i g. 5 ersichtlichen 3d Stellungen stehen, dann liegen die beiden genannten Flächen an der Rückseite der Membran an und drücken die Membran auf ihrer gesamten Länge gegen die Stegfläche 26 des Wehres.

Das Druckstückaußenstück ist mit den segmentartigen Fingern 92 ausgerüstet, um mit ähnlichen Fingerteilen 102 zusammenzugreifen, die in der Nähe des unteren Endes der Haube 40 an deren Innenfläche vorgesehen sind und ein Stück zur Mitte der Haube hin vorstehen. Die unteren Flächen 104 dieser an der Haube vorgesehenen Finger sind so gewölbt, daß sie einen möglichst großen Teil der Rückseite der Membran abstützen, wenn diese sich in der in F i g. 1 gezeigten, voll geöffneten Stellung befindet. Dadurch wird die Membran in ihrer Offenstellung gegen den in der Leitung herrschenden Druck abgestützt. Die Druckstückanordnung stützt dabei nur den Mittelteil der Membran ab. Eine in die Membran eingearbeitete Verstärkungsschicht 106 aus Gewebe gewährt auch einen Schutz gegen eine Zerstörung der Membran unter dem Leitungsdruck.

Die F i g. 2 zeigt, daß die Druckstückfinger 92 zwischen den Fingern 102 der Haube genügend Spiel haben, als daß die senkrechte Bewegung nicht gestört wird. Dieses Ineinandergreifen verhindert auch jegliehe Drehung des Druckstückstückes 90, die sonst bei der Drehung des Handrades leicht auftreten könnte. Die zwischen der Stange 66 und der Buchse 50 unvermeidliche Reibung versucht die Stange zu drehen; da jedoch das Druckstückmittelstück 72 zwei nach außen stehende Rippen 108 hat, die gleitend in Nuten 110 passen, die in zwei gegenüberliegenden Druckstückfingern 92 α und 92 b vorgesehen sind, wird eine Drehung des Druckstückmittelstückes 72 bei seiner senkrechten Bewegung in der Ausnehmung 88 verhindert. Da auch das Druckstückstück 90 durch die an der Haube vorgesehenen Finger 102 an einer Drehung gehindert wird, kann sich also auch die Stange nicht drehen, wohl aber eine senkrechte

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Bewegung ausführen, wenn das Handrad und die weiter zurückgezogen wird und das Druckstückmittel-Buchse gedreht werden. stück 72 weiter in die Ausnehmung 88 hineinzieht, Die Druckstückfinger 92 α und 92 b zeichnen sich dann hält das größere Druckstückaußenstück die gegenüber den anderen Fingern durch eine größere Membran noch so lange in Anlage an den Enden Länge aus. Der Grund dafür ist, daß diese Druck- 5 des Wehres, bis die in F i g. 4 gezeigte Stellung erstückfinger sich längs des Wehres 24 erstrecken. reicht wird, wo der Mittelteil der Membran ein be-Durch die längere Ausführung dieser Druckstück- trächtliches Stück von dem Wehr entfernt ist und finger und die Einpassung in senkrechte Nuten 112 der Ansatz 76 des Druckstückmittelstückes am Boder Haube wird eine bessere Überbrückung zwischen den der Ausnehmung 88 anliegt. Wenn die Stange 66 der durch die Einklemmung des Membranrandes er- io dann weiter nach oben bewegt wird, hebt sie die beizielten Abdichtung und der an den Wehrenden er- den Druckstückstücke insgesamt in die in F i g. 1 gezielten Abdichtung erreicht. zeigte voll geöffnete Lage.

Der Flansch 38 der Haube ist an der Flansch- Die durch ein Handrad betätigte Ausführungsform fläche 30 des Gehäuses durch Schraubenmutter- nach den F i g. 1 bis 6 genügt, um einen der Voranordnungen 114 gesichert. 15 teile der vorliegenden Erfindung zu veranschaulichen, Die vorstehend beschriebene Konstruktion arbei- daß nämlich das Ausfiltern von mitgeführten Festtet wie folgt: Bei Drehung des Handrades 44 in der stoffen dadurch vermieden wird, daß in den nahezu einen Richtung wird die Stange 66 nach unten an- geschlossenen Stellungen nur eine verhältnismäßig getrieben, wobei sie zunächst die beiden Druckstück- kurze Öffnung vorhanden ist. In F i g. 4 bezeichnet stücke, während sie die in Fig. 1 gezeigte gegenseitige 20 das Bezugszeichen L₁ die bei bekannten Membran-Lage einnehmen, nach unten verlagert. Dabei wer- ventilen in allen Stellungen einschließlich der naheden die Druckstückstücke durch die Kraft des Teller- zu geschlossenen Stellung vorhandene Öffnungslänge, federnstapels 96 in ihrer gegenseitigen Lage gehalten. Das Bezugszeichen L₂ bezeichnet demgegenüber die Weil sich das Druckstückmittelstück 72 in seiner zu- Öffnungslänge, die sich bei dem erfindungsgemäßen rückgezogenen Lage in der Ausnehmung 88 befindet, 25 Membranventil in den Stellungen ergibt, die zwischen legen sich die Flächen 100 der Druckstückfinger 92 den in den Fig. 4 und 5 gezeigten Stellungen liegen, vollständig an die Rückseite der Membran an, bevor Eine so kurze Öffnungslänge führt dazu, daß die die zugehörige Druckstückfläche 86 in Berührung mit Öffnungshöhe H für eine gegebene Querschnittsfläche der Rückseite der Membran gelangt. Das ist in größer ist. Wo eine zu steuernde Strömung Feststoffe F i g. 4 veranschaulicht. Dort sieht man insbesondere, 30 mit sich führt, tritt daher bei dem erfindungsgemäßen wie die Membran zwischen den Flächen 100 der Fin- Membranventil ein Festhalten der Feststoffe erst bei ger 92 α und 92 b und den Enden 32 des Wehres ein- Durchflüssen auf, die wesentlich niedriger als bei den gepreßt wird, während der Mittelteil der Membran bekannten Membranventilen liegen, noch ein beträchtliches Stück von dem Wehr ent- Das an Hand der F i g. 1 bis 6 beschriebene Ausfernt ist. Das liegt an der Befestigung des Mittel- 35 führungsbeispiel der Erfindung vermeidet auch zuteiles der Membran an dem Druckstückmittelstück verlässig den an den Enden eines schmalen Öffnungs-72. Wie erwähnt, ist zu diesem Zwecke ein Gewinde- Spaltes wegen der hohen Strömungsgeschwindigkeiten zapfen vorgesehen. Wenn die Stange aus der in auftretenden Verschleiß, der als »Drahtzieh«-Ver-F i g. 4 gezeigten Lage weiter voranbewegt wird, schleiß bezeichnet werden kann, dann werden die Druckstückfinger mittels des Feder- 4° Von besonderem Vorteil erweisen sich die bestapels 96 und der Mutter 98 weiter an die Mem- schriebenen Erfindungsmerkmale bei einem Fernbran angedrückt, und wenn dann die Kraft die Vor- Steuerventil. Der Aufbau von Stell- und Betätigungsspannung der Tellerfedern übersteigt, so daß diese vorrichtungen für Fernsteuerventile ist an sich beweiter zusammengedrückt werden, dann bewegt sich kannt und bedarf daher hier keiner näheren Bedas Druckstückmittelstück 72 in der Ausnehmung 88 45 Schreibung. Die für die vorliegende Erfindung wichnach unten und verlagert sich gegenüber dem Druck- tige Eigenschaft solcher Stell- und Betätigungsvorstückaußenstück 90. Das führt schließlich dazu, daß richtungen, die beispielsweise mit einer von einem der Mittelteil der Membran in der in F i g. 5 gezeigten Druckmittelsignal beaufschlagten Steuermembran Weise an seinen Sitz angedrückt wird. ausgerüstet sind, besteht darin, daß die Toleranzen Aus der vorstehenden Beschreibung ergibt sich, 50 der Verstellung der von der Stellvorrichtung bewegdaß das Andrücken der Membran an ihren Sitz auf ten Ventilstange (entsprechend der Ventilstange 66 dem Wehr in bestimmter Reihenfolge vor sich geht. des beschriebenen Ausführungsbeispiels) über den Zunächst bewegt sich die gesamte Membran inJRich- ganzen Bereich der Stangenbewegung konstant sind, rung auf den Sitz. Dann kommt ein Teil der Mem- Für jeden Wert eines Steuerluftdruckes stellt die Stellbran in feste Berührung mit dem Sitz, während der 55 vorrichtung die Ventilstange in eine andere Lage ein. Rest der Membran immer noch einen beträchtlichen Das geschieht meistens nach einer linearen Kenn-Abstand von dem Sitz hat. Am Ende wird auch der linie, bei der also eine Änderung des Eingangssignals Rest der Membran fest an den Sitz angedrückt. von irgendeinem Ausgangswert um eine Einheit die Beim Öffnen des in den F i g. 1 bis 6 gezeigten gleiche Änderung der Bewegung der Ventilstange erVentils läuft der vorstehend beschriebene Schließ- 60 zeugt. Hier ist es nun sowohl dann, wenn die gevorgang in umgekehrter Richtung ab. Beim Zurück- steuerte Anlage keinen geschlossenen Regelkreis bilziehen der Stange 66 wird zunächst das Druckstück- det, wenn also das Eingangssignal nicht in Abhänmittelstück 72 angehoben, wobei der Tellerfedern- gigkeit von den Durchflußänderungen durch das Venstapel 96 die Finger 92 des größeren Druckstück- til steht, als auch dann, wenn die zu stellende Anlage Stückes nach wie vor gegen die Membran drückt 65 einen geschlossenen Regelkreis darstellt, erwünscht, und diese an den Wehrenden fest in der abdichtenden daß die Toleranzen der Stell- und Betätigungsvor-Lage hält. Dabei läßt die Federkraft allerdings beim richtung auch in der nahezu geschlossenen Stellung Nachobengehen der Stange nach. Wenn die Stange des gesteuerten Ventils zu geringen prozentualen

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Durchflußfehlern führen und in allen Stellungen im für jeden Zuwachs der Öffnungsbewegung auf, wenn

wesentlichen die gleichen sind. man sich der ganz geöffneten Stellung nähert.

Das erreicht die vorliegende Erfindung, wie die Bei dieser Aufwärtsbiegung verliert die Kurve 174

grafische Darstellung der Fig. 12 veranschaulicht. ihre gleichbleibende Prozentualcharakteristik. Der

Die Membranventile wurden bisher als für Steuer- 5 jenseits der halboffenen Stellung liegende Ansatz der

zwecke nicht ideal angesehen, weil ihre Charakteristik Kurve 176 zeigt, wie eine »Kurve mit gleichbleiben-

so weit von der gleichbleibenden Prozentualcharak- dem Prozentsatz« für die weitere Öffnungsbewegung

teristik abwich. Die F i g. 12 ist ein grafische Dar- der Stange aussehen würde. Wenn die Abweichung

stellung, bei der die Ventilstangenstellung in Prozent der Kurve 174 auch nicht bevorzugt wird, so ist sie

über dem Durchfluß in Volumeneinheiten je Minute io doch auch nicht besonders schädlich. Das liegt daran,

aufgetragen ist. Die Kurve 172 zeigt die typische daß die prozentualen Durchflußänderungen für ge-

Durchflußcharakteristik für ein dem Stande der Tech- gebene Zuwächse der Stangenbewegung in dem nach

nik angehörendes Membranventil. Die Kurve 174 oben gebogenen Endteil der Kurve 174 alle unter

zeigt die Charakteristik des in den F i g. 1 bis 6 ge- dem Prozentsatz in dem unteren Teil der Kurve He-

zeigten Ventils, und bei 176 ist eine dritte »Kurve mit 15 gen, der praktisch eine »Kurve mit gleichbleibendem

gleichbleibendem Prozentsatz« dargestellt, um zu zei- Prozentsatz darstellt. (Die Prozentsätze liegen also

gen, wie nahe die Charakteristik des Ventils nach den durchweg unter 6,6 % Durchflußänderung für eine

F i g. 1 bis 6 einer solchen »Kurve mit gleichbleiden- l°/oige Stangenbewegung.) Es ist also mit anderen

dem Prozentsatz« kommt. Wenn man die ganze Worten nicht nachteilig, für gegebene Stangenbewe-

Größe der Ventilstangenbewegung in Betracht zieht, 20 gungen kleinere Durchflußänderungen zu haben,

dann erzeugt die »Kurve mit gleichbleibendem Pro- wenn man davon absieht, daß in der oben beschrie-

zentsatz« 176 für eine l°/oige Änderung der Stangen- benen Weise ein geschlossener Regelkreis zur Erzeu-

stellung eine 6,6°/oige Änderung des Durchflusses. gung der gleichen Durchflußänderungen größere

Wenn die Hälfte der Ventilstangenbewegung in Be- Stangenbewegung erfordert und die Stell- und Betäti-

tracht gezogen wird, dann wird für jede l^fl/oige Ände- 25 gungsvorrichtung daher mehr in dem Bereich mit

rung der Stangenbewegung eine 3,3*/oige Durchfluß- mehr als halber öffnung arbeiten muß. Diese größe-

änderung erzeugt. ren Bewegungen können zu etwas stärkerem Pendeln

Die Hälfte der gesamten Ventilstangenbewegung führen.

kann insofern gut in Betracht gezogen werden, als der Es wird nun auf die Fig. 7 bis 11 Bezug genom-Gesamtdurchfluß bei Membranventilen in der halb- 30 men, in denen eine andere Ausführungsform der Eroffenen Stellung oft ebenso groß oder größer als bei findung dargestellt ist. Diese ähnelt der Ausführungsanderen gleich großen Steuerventilen in der voll ge- form nach den F i g. 1 bis 6, hat aber eine andere öffneten Stellung ist. Wie später noch auseinander- Federnanordnung 200 und eine andersgeformte Steggesetzt werden wird, stellt die Tatsache, daß die fläche 202 an dem Wehr. Die Federnanordnung 200 Kurve 174 für die obere Hälfte der Stangenbewegung 35 hat ein Paar von durchbohrten Endplatten 204 und von der Kurve 176 abweicht, keinen besonderen 206, die zwischen einer Mutter 210 und der oberen Nachteil dar. Für die Zwecke des Vergleichs mit an- Oberfläche 212 der Endwand 214 des größeren deren Arten von Steuerventilen gleicher Abmessung Druckstückstückes 216 verschiebbar auf der Stange ist es aber durchaus richtig zu sagen, daß das Ven- 208 sitzen. Diese Platten werden durch auf Bolzen til nach den F i g. 1 bis 6 eine gleichbleibende Pro- 40 220 sitzende Schraubendruckfedern 218 voneinander zentualcharakteristik hat, bei der einer l°/oigen An- fortgedrängt, wobei die Bolzen 220 durch Öffnungen derung der Stangenstellung eine 3,3%ige Durchfluß- 222 in der Platte 204 verschiebbar hindurchragen änderung und nicht eine 6,6%ige Durchflußände- und mit in der Platte 206 vorgesehenen Öffnungen rung entspricht. Im folgenden werden jedoch bei der verschraubt sind. Die F i g. 7 zeigt die gegenseitige Bezugnahme auf die Stangenstellungen in Fig. 12 45 Stellung dieser Teile in der ganz geöffneten Stellung die größeren Prozentsätze herangezogen. des Ventils. Die F i g. 8 und 10 zeigen, daß die Wenn man die Charakteristik der dem Stande der Stange 208 am Anfang der Abwärtsbewegung die geTechnik angehörenden Ventile nach der Kurve 172 samte Druckstückanordnung nach unten bewegt, mit dem sich einer »Kurve mit gleichbleibendem Pro- ohne dabei die gegenseitige Stellung des größeren zentsatz« nähernden Teil der Kurve 174 vergleicht, 50 Druckstückstückes 216 und des mittleren Druckdann sieht man, daß bei der Kurve 172 für eine An- Stückstückes 224 zu verändern. Die Längen der Standerung der Stangenbewegung von 10 auf 11% ein gen 220 und die Längen der Federn 218 sowie die ll,l%iges Ansteigen des Durchflusses erzielt wird. Dicken der Platten 204 und 206 sind in bezug auf In der halb geöffneten Stellung des Ventils wird die den Abstand zwischen der Oberfläche 212 und der prozentuale Durchflußänderung für eine gleich große 55 Mutter 210 so bemessen, daß die beiden Druckstück-Stangenbewegung bei der Kurve 172 kleiner, erreicht stücke in den Stellungen nach den F i g. 7, 8 und 10 aber nicht den kleinen Wert von 6,6 °/o wie bei der fest zusammengedrückt werden. Diese Beziehung vorliegenden Erfindung. Auch sind es ja die hohen kann zum Teil dadurch gewährleistet werden, daß prozentualen Durchflußänderungen in den nahezu man zwischen den Köpfen der Bolzen 220 und der geschlossenen Stellungen, die zu beanstanden sind. 60 Platte 204 in den F i g. 7, 8 und 10 etwas Spiel läßt Die oberen Enden der Kurven 172 und 174 (jen- und die freien Längen der Federn 218 wenigstens seits der halb geöffneten Stellung) zeigen, daß der etwas größer macht als die in den F i g. 7, 8 und 10 Durchfluß sowohl bei den bekannten Membranventi- gezeigten Längen.

len als auch bei dem erfindungsgemäßen Membran- Wenn die Druckstückanordnung durch Abwärtsventil weiter ansteigt, wenn die Öffnungsbewegungen 65 bewegung der Stange 208 in die Lage nach den der Membranen sich der in den Fig. 1 und 3 dar- Fig. 8 und 10 gebracht worden ist, dann hat das gestellten, voll geöffneten Stellung nähern. Es tritt aber größere Druckstückstück 216 einen Teil der Membran eine progressive Verringerung des Durchflußanstieges 226 in Berührung mit den Enden des Wehres ge-

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bracht. Das führt dazu, daß das Druckstückstück 216 sich nicht mehr viel weiter nach unten bewegen kann, während das Druckstückstück 224 noch weiter nach unten gehen kann und das auch tut, wobei die Federn 218 zusammengedrückt werden. Diese Zusammendrückung steigert die Anpressung der in Berührung mit dem Sitz befindlichen Membranteile. Das ist erwünscht und dauert so lange an, bis das mittlere Druckstückstück 224 den Rest der Membran in Berührung mit dem Sitz gebracht hat und so den dichten Abschluß vollendet. Das mittlere Druckstückstück wirkt nicht unter Vermittlung durch eine Feder, und die von ihm ausgeübte Preßwirkung ist daher sehr stark. Die Federn 218 sind aber genügend stark gewählt, als daß sie in dem dargestellten zusammengedrückten Zustand eine ausreichende Anpressung erbringen. Die Federn können auch so ausgelegt sein, daß sie dann, wenn das mittlere Druckstückstück mit der Anpressung beginnt, eine feste Säule bilden. Man kann die Stange 208 auch mit einer losen Hülse 227 umgeben, die eine feste Verbindung zwischen den Platten 204 und 206 schafft.

Hinsichtlich der Wehrstegfläche ist das Merkmal der Ausführungsform nach den F i g. 7 und 10 das Wehr in einem Wehr. Bei üblichen Membranventilen ag verdickt der Membranansatz 228 den Mittelteil der Membran so stark, daß man nicht versucht hat, den Mittelteil zu biegen. Demgemäß ist der Mittelteil 230 der Membransitzfläche gewöhnlich flach, und das gleiche gilt für die Wehrstegfläche. Das sieht man in den F i g. 1 bis 6. Es wurde nun gefunden, daß der dickere Membranmittelteil sich mit Erfolg auch etwas verbiegen läßt, und zwar beispielsweise durchaus genug, um sich an eine gewölbte Wehrstegfläche 202 anzulegen, die tiefer verläuft als die übliche flache Wehrstegfläche. Diese besondere Formgebung ist eine Weiterbildung der vorliegenden Erfindung, weil sie eine Steuerung der Querschnittsfläche der Ventilöffnung in der nahezu geschlossenen Lage gestattet. Bei diesem Wehr in einem Wehr tritt zwischen den gebogenen Wehrenden 234 und dem gebogenen Mittelteil 202 des Wehres ein Übergang 232 auf.

Claims (11)

1. Patentansprüche:

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   1, Membranventil zur Steuerung eines Druckmittelstromes mit einem Ventilgehäuse mit einem Strömungsweg, einem Ventilsitz und einer dem Sitz gegenüberliegenden und durch eine Membran abgedeckten Membranöffnung sowie einer mit der Membran verbundenen Betätigungvorrichtung zum wahlweisen Anheben und Aufsetzen der Membran in bezug auf den Sitz, wobei zu der Betätigungsvorrichtung ein unmittelbar an diese angeschlossenes, inneres Druckstückmittelstück und wenigstens ein gegenüber dem Druckstück- --' mittelstück verlagerbares Druckstückaußenstück gehören, gekennzeichnet durch eineTedernanordnung (96,200), die derart zwischen das Druckstückaußenstück (90) und die Betätigungsvorrichtung (42) eingeschaltet ist, daß bei Bewegung der Betätigungsvorrichtung im Ventilöffnungssinne zunächst nur das Druckstückmittelstück (72) und damit der benachbarte innere Bereich der Membran von dem Sitz (24,26) abgehoben werden, um den Strömungsweg (H) an dem Sitz teilweise zu öffnen, wohingegen der äußere Membranbereich durch die Federnanordnung in Anlage an den Sitz gehalten wird, und daß bei weiterer Bewegung der Betätigungsvorrichtung das Druckstückaußenstück (90) und damit der ihm benachbart liegende Membranbereich von dem Sitz abgehoben werden.
2. 2. Membranventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckstückmittelstück (72) und das Druckstückaußenstück (90) einander gegenüberliegende Flächen haben, die bei vollständig geschlossenem Ventil in Abstand voneinander liegen und bei teilweise geöffnetem Ventil aneinander anliegen.
3. 3. Membranventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckstückaußenstück (90) eine Ausnehmung (88) hat, innerhalb derer das Druckstückmittelstück verlagerbar ist, und zwar derart, daß es teilweise und voll geöffneter Stellung des Ventils vollständig darin aufgenommen wird.
4. 4. Membranventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich eine mit dem Druckstückmittelstück (72) verbundene Ventilstange (72) durch eine Öffnung des Druckstückaußenstückes hindurch erstreckt und mittels einer zwi-* sehen der Ventilstange und dem Druckstückaußenstück angeordneten Druckfedernanordnung (96) unter Vorspannung gehalten wird,
5. 5. Membranventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckfedernanordnung aus Tellerfedern (96) besteht, die auf die Ventilstange aufgereiht sind.
6. 6. Membranventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckfedernanordnung aus mehreren Druckfedern (218) besteht, die rings um die Ventilstange zwischen dieser und dem Druckstückaußenstück angeordnet sind.
7. 7. Membranventil nach Ansprüchen 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilstange (66) gelenkig an das Druckstückmittelstück angeschlossen ist.
8. 8. Membranventil nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Druckstückmittelstück und an dem Druckstückaußenstück Führungsteile (108, UO) vorgesehen sind, die die gegenseitige Bewegung führen und eine Drehung der Teile gegeneinander und gegenüber dem Ventilgehäuse verhindern.
9. 9. Membranventil nach irgendeinem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es sich um ein mit einem Wehr ausgestattetes Membranventil handelt.
10. 10. Membranventil nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß einer Wölbung der Oberfläche des Wehres in den Mittelteil (202) des Wehres eine stärkere Wölbung überlagert ist,
11. 11. Membranventil nach irgendeinem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es sich um ein Fernsteuerventil handelt.

    Hierzu 2 Blatt Zeichnungen