DE1294123B

DE1294123B - UEberdruckventil

Info

Publication number: DE1294123B
Application number: DEV22181A
Authority: DE
Inventors: Hein Wilbur George; Dickinson Horace; Hanke Robert Paul
Original assignee: Varec Inc
Current assignee: Varec Inc
Priority date: 1961-11-30
Filing date: 1962-03-13
Publication date: 1969-04-30
Also published as: US3235225A; BE615107A; GB969365A

Description

Die Erfindung betrifft ein Überdruckventil zum Aufrechterhalten eines bestimmten Druckbereichs in einem geschlossenen System, mit einer Ringmembran, die vom Druck im System dichtend gegen den Ventilsitz gedrückt wird, und an ihrem Außenrand radial außerhalb und in Abstand vom Ventilsitz mit einem der Schließbelastung unterworfenen starren Verschlußteil des Ventils verbunden ist und eine mit dem Behälter verbundene Kammer bildet.
Derartige Membranregelventile dienen z. B. zum Aufrechterhalten eines bestimmten Druckbereichs zwischen einem Wert oberhalb und einem Wert unterhalb des Umgebungsdrucks.
Bei diesen Ventilen wird beim Anheben des Verschlußteils die Membran durch den Innendruckring taschenartig aufgebläht und dabei in Anlage gegen den Ventilsitz gehalten, wobei bei ansteigendem Innendruck dann die Membran plötzlich vom Ventilsitz abgehoben und der Durchgang freigegeben wird. Da die Membran in dem innerhalb des Ventilsitzes liegenden Bereich mit dem gleichen Druck auf der gleichen Fläche zweiseitig beaufschlagt ist, wird das Anheben der Membran und die Freigabe des Ventildurchgangs durch die Elastizität der Membran ausgelöst.
Bei bekannten derartigen Ventilen, bei denen die Membran an ihrem Außenrand festgelegt ist, ist der mögliche Hub vor dem Öffnen der Membran relativ gering, d. h. die von der Membran durch ihre Elastizität ausgeübte Öffnungskraft steigt progressiv mit dem Abheben des Verschlußteils stark an. Dadurch muß, um einen Verschluß des Ventildurchgangs bis zu einem relativ großen Öffnungsweg des Verschlußteils aufrechtzuerhalten, die radiale Länge der Membran zwischen dem Ventilsitz und der Befestigungsstelle sehr groß sein. Dies deshalb, weil der progressive Anstieg der von der Membran in Öffnungsrichtung aufgebrachten Öffnungskraft entsprechend der Rückstellkraft nicht nur durch die Biegeelastizität der Membran, sondern auch durch eine Dehnung in Umfangsrichtung verursacht wird. Aus diesem Grund können bei den bekannten Anordnungen auch gewebeverstärkte Membranen, die nur schwer dehnbar sind, nicht oder nur unter besonderen Voraussetzungen verwendet werden.
Es ist die der Erfindrng zugrunde liegende Aufgabe, ein derartiges Überdruckventil so auszubilden, daß der Verschluß des Ventildurchgangs durch die Membran über einen wesentlich größeren öffnungsweg aufrechterhalten wird, d. h. beim Abheben der Membran vom Ventilsitz nach einer vorbestimmten Öffnung des Verschlußteils ein wesentlich größerer Durchgang schlagartig freigegeben wird.
Gemäß der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß die Membran mit ihrem Außenrand in einer radialen Umfangsnut des Verschlußteils radial verschieblich gehalten ist.
Durch diese erfindungsgemäße Anordnung ist die Membran, wenn sie bei Abheben des Verschlußteils durch den Druck in der Innentasche auf dem Ventilsitz gehalten wird, und dabei im Querschnitt abgebogen wird, nur auf Biegung belastet, da die durch die Durchbiegung bedingte Vergrößerung des Umfangs zu einem Nachrutschen des Randes in der Nut und damit zur Verminderung des Radius und Umfangs führt. Dabei wird die Abhebekraft nur durch eine Biegung und nicht durch Umfangsdehnung aufgebracht, wodurch ein linearer Anstieg der Rückstellkraft der Membran im Gegensatz zu dem progressiven Anstieg bei den bekannten Membranen erfolgt.
Um die Membran mit sehr leichtem Sitz in der Umfangsnut zu halten und gleichzeitig die Rückstellkraft auf den ursprünglichen Außendurchmesser zu vergrößern, ohne daß dadurch die Abbiegung der von der Membran und dem Verschlußteil gebildeten Ringkammer beeinträchtigt wird, ist vorzugsweise die Innenseite des Verschlußteils, welche mit der Ringmembran eine Kammer bildet, mit einer mit ihrem Außenrand in der Umfangsnut liegende Membran abgedeckt, welche entlang dem Außenrand mit der Ringmembran verbunden ist.
Die Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnungen an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. In den Zeichnungen zeigt F i g. 1 einen Axialschnitt durch ein geschlossenes Ventil, F i g. 2 einen Schnitt entlang der Linien 2-2 in Fig.1, F i g. 3, 4, 5 und 6 Teilschnitte durch den Ventilsitz in unterschiedlichen Stellungen der öffnungsbewegung.
Das Ventil enthält ein Gehäuse 10, das mittels Schrauben 12 und Dichtung 13 auf einer Leitung 9 montiert ist. Das Gehäuse ist mit einem Vakuumeinlaß 11 verbunden. Am Gehäuse 10 ist mittels Schrauben 15 bzw. 16 ein Druckkanal 14 befestigt. Jeder der Kanäle 11 und 14 hat die Form eines Ringes mit einer erhöhten Kante 11 A bzw. 14 A, die einen Ventilsitz bilden, auf welchem Ventilkörper 17 bzw. 18 ruhen.
Der Ventilkörper 18 hat mittig einen Schaft 19, dessen Ende mit einer Schulter 19 A und einem Gewinde 19 B versehen ist. Eine Dichtungsscheibe 20 ist zwischen der Schulter 19 A und einem mittleren ververgrößerten Teil eines scheibenförmigen Verschlußteils 24 eingefügt und durch eine Mutter 21 und Scheibe 22 gehalten, wobei die Scheibe 22 den Mittelteil einer elastischen Membran 23 gegen das Verschlußteil 24 festlegt. Ein ringförmiger konkaver Metallmantel 26, der eine Ausgleichsöffnung 26 A aufweist, ist ebenfalls am Schaft 19 mittels Distanzhülse 27, Scheibe 28 und Mutter 29 befestigt.
Die Membran 23 hat die Form einer doppelschichtigen ballonartigen Hülse mit einer am Verschlußteil anliegenden Scheibenmembran 23 A und einer Ringmembran 23 B. Die Scheibenmembran 23 A ist an ihrer äußeren Umfangskante an der Ringmembran 23 B befestigt oder verschweißt oder aus einem Stück damit geformt. Die verbundenen äußeren Umfangskanten der Membran 23 A und 23 B liegen radial verschiebbar in einer nach innen offenen Umfangsnut 24 A in dem Randteil 24 B des Verschlußteils 24.
Der Ventilkörper 18 ist vertikal bewegbar mit dem Schaft 19 in einer Buchse 31 in einem Deckel 32 eines Führungsständers 30 geführt. Ein Ringsieb 33 umgibt die Führungsständer.
Ein Deckel 32 ist in Abstand von einer Kappe 35 durch einen Ring 36 schwenkbar gehalten. Der Deckel 32 hat einen oberen Kasten 39 mit zwei Armen 40 und 41, die schwenkbar an einem Stift 42 liegen, der mit seinen Enden in einer Konsole 43 an der Kappe 35 sitzt.
Eine Welle 45 ist im Kasten 39 gelagert und besitzt einen Ausgleichsarm 46, dessen zwei Schenkel durch Schrauben 47 befestigt sind. Ein Hebel 48 ist an der Welle 45 befestigt, dessen eines Ende ein einstellbares Gewicht 49 trägt und dessen anderes Ende eine Zugkette 50 trägt.
Der Ventilkörper 17 ist in der Konstruktion mit dem Druckventilkörper 18 identisch und wird durch Führungsstangen 58 geführt, wobei der Schaft 59 sich in der geschlossenen Hülse 60 A am Deckel 60 bewegen kann.
Die Wirkungsweise des Ventils bei wachsendem Druck und in gleicher Weise bei abnehmendem Druck im Falle des Vakuumventils ist wie folgt: Wenn der Druck im System zunimmt (oder abnimmt), wird, wie in F i g. 4 gezeigt, das wirksame Gewicht des Ventilkörpers 18 gegen den Sitz 14 A verringert. Dadurch tritt in den Raum 70 zwischen der Scheibenmembran 23A und der Ringmembran 23 B Druckmedium ein und die äußere Ringmembran 23 B wird dicht gegen den Ventilsitz 14 A gepreßt.
Die Ringmembran 23 B bildet zwei Beaufschlagungsbereiche, und zwar den vom Innendruck und Außendruck beaufschlagten Bereich A und dem beidseits vom Innendruck beaufschlagten Bereich B; sie ist mit ihren Außenrand in der Nut 24 A und mit ihrem Innenrand auf dem Rand des Teils 26 frei verschiebbar.
Wenn der Druck weiter zunimmt, wird, wie in F i g. 5 gezeigt, der Verschlußteil 24 weiter angehoben, aber die Ringmembran 23 B bleibt durch den Öffnungsdruck weiter in dichter Anlage gegen den Ventilsitz 14 A. Bei weiterer Zunahme des Drucks wird bei weiterem Anheben des Verschlußteils 24 (F i g. 6) die Ringmembran 23 B vom Sitz 24 A abgehoben und der Ventildurchgang schlagartig freigegeben, so daß der Druck in Richtung der Pfeile 72 sich ausgleicht.
Eine gleiche Wirkung wird durch den Ventilkörper 17 erreicht, wenn der Druck in dem unteratmosphärischen Bereich abnimmt, wobei der Ventildurchgang 11 dem Außendruck unterworfen ist.

Claims

Patentansprüche: 1. Überdruckventil zum Aufrechterhalten eines bestimmten Druckbereiches in einem geschlossenen System, mit einer Ringmembran, die vom Druck im System dichtend gegen den Ventilsitz gedrückt wird, und an ihrem Außenrand radial außerhalb und in Abstand vom Ventilsitz mit einem der Schließbelastung unterworfenen starren Verschlußteil des Ventils verbunden ist und eine mit dem Behälter verbundene Kammer bildet, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran (23B) mit ihrem Außenrand in einer radialen Umfangsnut (24A) des Verschlußteils (24) radial verschieblich gehalten ist.
2. Überdruckventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenseite des Verschlußteils (18), welche mit der Ringmembran (23 B) eine Kammer bildet, mit einer mit ihrem Außenrand in der Umfangsnut (24 A) liegende Membran (23A) abgedeckt ist, welche entlang dem Außenrand mit der Ringmembran verbunden ist.