DE1425704A1

DE1425704A1 - Membranventil

Info

Publication number: DE1425704A1
Application number: DE19631425704
Authority: DE
Inventors: Price Richard Hector; Grange Road; Jerrett Charles Roy
Original assignee: Saunders Valve Co Ltd
Current assignee: Crane Process Flow Technologies Ltd
Priority date: 1962-05-16
Filing date: 1963-05-15
Publication date: 1968-12-19
Also published as: GB1039102A; US3298660A

Description

Patentanwalt 5 Köln-Marienburg,

ALFRED MAXTON ^den 1«8.1968

Diplom-Ingenieur 1425704

Amtl. Aktenzeichen: P 14 25 704.6
Mein Zeichen: 673 Pg 63/62

Saunders Valve Company Limited, Cwmbran Newport, Monmouthshire, England

Membranventil

Die vorliegende Erfindung bezieht aich auf ein Membranventil, dessen Membran anschließend an ihren kreisringförmigen Klemmrand konisch und in der Mitte schalenförmig abgerundet ist, und dort ein Ende eines Schraubenbolzens, Gewindr-atiftes od. dgl. umfaßt, auf dessen anderes Ende eine Mutter aufgeschraubt bzw· aufschraubbar ist, die in einer axialen Ausnehmung der Ventilbetätigungsvorrichtung mit axialem und radialem Spiel gelagert ist und die bei der Öffnungsbewegung der Ventilbetätigungsvorriohtung durch eine Schulter im Inneren dieser Ausnehmung mitgenommen wird.

Ein Ventil dieser Art ist in dem Patent 818 298 geoffenbart und eine Verbesserung der Membrane desselben in dem Patent 1 104 777·

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Unter den in der Praxis gegebenen Herstellungsbedingungen hat sich herausgestellt, daß, obwohl im äußeren Teil der konischen seitlichen Öffnung, an dem Berührung auf breiter Fläche stattfindet, eine Abdichtung unter dem Druck des Betatigungsorganes zustande kommt, eine leichte Undichtigkeit auftreten kann in der Gegend der Abrundung, wo die konische Wandung des Ventilgehäuses in die Oberfläche übergeht, gegen welche der Rand der Membrane geklemmt ist. Die Toleranzen, die zugelassen werden müssen, machen es undurchführbar, das Betätigungsorgan mit einer der vorstehend erwähnten Abrundung entsprechenden Abbiegung zu versehen, weil dies auf einen übermäßigen Druck auf die Membran in diesem Bereich herauslaufen würde, bevor die abgerundete Mitte der Membran hinreichend fest gegen die Ventilbohrung gepreßt ist, um eine gute Abdichtung in diesem Bereich zu ergeben. Es ist aus diesem Grunde bisher üblich gewesen, die Dimension da* feile relativ zu einander so zu bemessen, daß die Membran, wenn sie hinreichend stark in der Mitte und an den Seiten des konischen Teils herabgedrückt ist, um eine.gute Abdichtung zu ergeben, ausreichend über die vorstehend erwähnte Abrundung gestreckt ist, um in diesem Bereich eine gute Abdichtung zu ergeben.

Wenn der Membranbolzen'in das Betätigungsorgan geschraubt ist, kann es sein, daß die Randlöcher für die Klemmbolzen

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nicht fluchten, so daß ein leichtes Herausschrauben des Bolzens erforderlich ist, um die Bolzenlöcher auszurichten. Dieses und die Toleranzen, die für eine wirtschaftliche Herstellung, insbesondere in größerem Rahmen, zulässig sein müssen, haben zur Folge, daß eine ausreichende Streckung der Membran über die vorstehend erwähnte Öffnung nicht erreicht werden kann, bis ein heftigerer Druck auf den Bolzen selbst ausgeübt wird, als wünschenswert ist, indem der Druck derartige Ausmaße annimmt, daß der Kopf des eingebetteten Bolzens den Gummi oder dergleichen ihn umgebenden Stoff einreißt.

Zweck der vorliegenden Erfindung ist es, die Wirkungsweise des Bolzens daraufhin abzustellen, daß er beim Öffnen des Ventils an der Membran zieht und bei geschlossenem Ventil keinen Druck weiterleitet.

Hierbei soll eine leicht und mit einfachen technischen Mitteln herstellbare und schnell und einfach zusammenzubauende sowie auseinander zu nehmende Verbindung zwischen Membran mit Bolzen einerseits und Betätigungsorgan andererseits geschaffen werden, welche dem Bolzen hinreichendes axiales und auch radiales Spiel liiiSt, jedoch das radiale Spiel auf ein bestimmtes Maß begrenzt, so daß ein Verdrehen des Bolzens gegenüber dem Betätigungsorgan nur in einem Ma₁S möglich ist, wie es für die selbsttätige Zentrierun£ der Membran gegenüber dem Ventilgehäuse und dem Betätigungsorgan notwendig ist. >

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Bei den gebräuchlichen Membran-Ventilen der eingangs erwähnten Art ist keine Verdrehungssicherung zwischen dem in die Membranmitte eingebetteten Bolzen und dem Betätigungsorgan vorhanden. Der Bolzen ist in eine im Betätigungsorgan frei drehbar gelagerte Hülse eingeschraubt. Um die Membran abzuschrauben bzw. aufzuschrauben muß somit der ganze obere Teil des Ventils auseinander genommen werden, weil ein Drehen der Membran bei festgehaltenem Ventilgehäuse ohne Betätigungsorgan nur ein Drehen der Einheit Membran-Bolzen-Haubenhülse gegenüber dem Betätigungsorgan zur Folge haben würde, ohne daß sich der Bolzen aus der Hülse herausschrauben oder die Membran vom Bolzen abschrauben würde. se eee ee s a- - ee.

Es ist ein Ventil bekannt, bei dem ein Verdrehen der Bolzen gegenüber dem Betätigungsorgan durch einen in einen Schlitz in einer Verschraubungshülse einsetzbaren Stift unmöglich gemacht ist, jedoch bietet diese Verdrehungssicherung kein radiales Spiel für die Hülse, so daß nicht die Möglichkeit des selbsttätigen Zentrierens der Membran gegeben ist. Außerdem ist die Verdrehungssicherung kompliziert: Es müssen vier fluchtende Bohrungen in zwei Teilen des Betätigungsorgans vorgesehen sein und ein mit diesen Bohrungen fluchtender Schlitz in der Hülsenverlängerung. Als zusätzlicher, gesonderter Teil ist ein Stift zum Hindurchstecken durch die Bohrung und den Schlitz erforderlich. Das genaue Ausrichten der Bohrungen und des Schlitzes ist lästig und zeitraubend und das Hinausstoßen des Stiftes aus den Bohrungen bei der Demontage dürfte ein besonderes »verkzeug erforderlich machen.

Bei einem anderen bekannten Ventil hat der in der Membran eingesetzte Bolzen sowohl axiales als auch radiales Spiel gegenüber dem Betätigungsorgan, wobei jedoch eine über einen gewissen Winkelbereich hinausgehende Verdrehung des Bolzens gegenübe, dem Betätigungsorgan verhindert ist. Um das zu erreichen, ist die axiale Mittelbohrung im Betätigungsorgan, in welcher die Schraubenhülse für dan Bolzen gelagert ist, im Querschnitt elliptisch und die Schraubenhülse ist darüberhinaus an ihrem Kopf geschlitzt und mit einem in diesem Schlitz gelagerten Verriegelungsbügel versehen.

Die gleiche Wirkung ist bei dem Anmeldungsgegenstand auf eine einfachere mehr betriebssichere Weise dadurch erzielt worden, daß die Schraubenmutter mindestens einen sich gegenüber ihrer Achse radial nach außen erstreckenden Arm aufweist und die Ausnehmung für die Lagerung der Mutter mit Anschlagflächen versehen ist, die mit dem Arm der Schraubenmutter zusammenwirken und deren Abstand in Umfangsrichfcung der Ausnehmung eine begrenzte Schwenkbewegung des Armes zuläßt und deren Abstand von den Mitnahmeschultern für die Schraubenmutter in axialer Richtung von der Membran hinweg größer ist als die MembrarizusammendrUckurig in Membranmitte in Schließstellung.

Die Erfindung wird unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen eingehender beschrieben.

Pig. 1 zeigt ein vollständiges Ventil der in Betracht kommenden Art in Schließstellung, bei dem die Krfindung in beispielsweiser

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Form verwirklicht ist, wobei die linke Hälfte ein Längsschnitt und die rechte Hälfte ein Querschnitt ist, beide Schnittedurch die Achse des Betatigungsorgans und der· Mpmbran gelegt.

Jig. 2 ist ein Grundriß des Betätigungsorgans.

Fig. 5 ist ein Grundriß, in vergrößertem Maßstab, der in Pig. 1 gezeigten Mutter zur Befestigung der Membran am Betätigungsorgan .

Fig. 4 ist ein Querschnitt in der gleichen Ebene wie diejenige gemäß der linken Seite der !"'ig. 1 durch eine abgewandelte Einzelheit des Betätigungsorgans.

Die Fig. 5 und 6 sind Schnitte durch Einzelteile, die abgewandelte Verfahren zeigen für die Bildung des eingebetteten Kopfes dea Bolzens.

Das dargestellte Ventil entspricht in den Grundzügen demjenigen gemäß dem vorstehend erwähnten Patent 818 298 und nur diejenigen Teile, auf die sich die Erfindung bezieht oder die abgewandelt. · worden sind, um die: Erfindung zu verwirklichen, werden -nachstehend beschrieben.

Um einen bequemen Zusammenbau zu ermöglichen, ist das Betätigungeorgan, das die Membran in die Schließstellung drückt, aus zwei ,-. Teilen gemacht. Die Mutter 11 zur Aufnahme des Schraubenbolzens . 12 ist in einen dieser Teile eingesetzt und der ander,e_; T<eii isfc-..y_: dann am ersten, die Mutter an der vorgesehenen Stelle-enthaltenden Teil befestigt worden. Der erste Teil kann aus einem konischen Gehäuse 13 mit einem ebenen Bodenteil 14, der die flache innere

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Oberfläche der Nase der Membran berührt, bestehen, und auch einen nach innen gerichteten Plansch 15 haben, jiin zylinderischer Teil 16 der Mutter paßt mit geringem Spiel in eine Mittelöffnung 17 im flachen Bodenteil dieses Teiles des Betätigungsorganes und gibt auf diese Weise der Mutter etwas radiales Spiel gegenüber dem Betätigungsorgan. Der andere Teil 18 des Be tatigungsorgans ist röhrenförmig, mit einem AuiSenflansch 19 an geeigneter Stelle entlang seiner Länge, um sein Anschrauben im Innenflansch des ersten Teiles zu ermöglichen. Ü3 ist wünschenswert, daß der Flansch 19 mit einem zapfenartigen Ansatz in den Flansch 15 eingesetzt ist.

Das untere Ende dieses zweiten Teiles reicht bis nahe an die Innenseite des flachen Bodens des ersten Teiles, ist jedoch an beiden Seiten bei 21 eingekerbt, um Arme 22 an der Mutter lose aufzunehmen, die dadurch daran gehindert wird, sich zu drehen, während sie sich axial bewegen kann über einen Abstand, der durch die Dicke der Arme und die Tiefe der Kerben 21 bestimmt ist. Die zwei Arme 22 der Mutter können die in Fig. 3 gezeigte Ausbildung haben und durch die Hälften eines rechtwinkligen Flansches gebildet sein. Das Außenende des zweiten Teiles hat einen nach innen gerichteten Flansch 23, gegen den sich eine gesonderte, auf die Ventilspindel 25 aufgeschraubte Mutter 24 anlegt, die durch einen mittels Bolzen am Außenende des Betätigungsorganes befestigten Hing 26 zurückgehalten wird. Dieser Teil hat auch vorstehende, geschlitzte Querarme 27» die mit Rippen in der Haube des Ventils in Eingriff stehen, um das Betätigungsorgan am Drehen 211 hindern. -':.·■■-., ι -

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Der zweite Teil 18, 19, 23 des Betätigungsorgans kann, wie in den Fig. 1 bis 3 gezeigt ist, aus einem Stück bestehen, oder der röhrenförmige Teil unterhalb des Flansches 19 kann, wie Fig. 4 zeigt, aus einem gesonderten Rohr 18a bestehen, das in eine Gegenbohrung im übrigen Teil des zweiten Teiles eingesetzt und durch Schraubenbolzen 29 gehalten ist.

Die äußere konische Oberfläche des ersten Teiles des Betätigungsorganes braucht nicht ununterbrochen zu sein, sondern kann aus einer Anzahl von Armen 13 a zusammengesetzt sein, die so angeordnet sind, daß sie sich gegen Hippen an der Innenseite der Membran D abstützen. Die Arme des betreffenden Paares, dessen Stellung das erfordert, sind bei 31 geschlitzt (Fig.2) um Platz zu lassen für die Rippen 28 in der Haube.

Der Bolzen 12 kann mit einem relativ großen, pilzförmigen Metall-(Alluminium-) Kopf 32 versehen sein, der in die Nase der Membrane eingebettet ist. Dieser kann ein vom Schaft des Bolzens gesonderter Teil sein, der in den Kopf eingeschraubt und durch einen '^uerstift 33 verriegelt ist.

anstatt den Bolzen 12 in eiren gesonderten Kopf einzuschrauben und ihn durch einen Stift zu befestigen, kann er einen mit ihm zusammenhängenden Kopf 34 haben, der in einen großen Metall-(AlZuminium-) Kopf 35 eingegossen ist, wie in Fig. 5 gezeigt ist, oder der Bolzen 12 kann mit einem mit ihm aus einem Stück bestehenden Kopf 36 (aus Schmiedeeisen) versehen sein, wie Fig. 6 zeigt. Es können Öffnungen 37 im Metallkopf vorgesehen sein,

durch die sich das Membranmaterial hindurch erstreckt und dieselben Vorkehrungen können bei der Konstruktion gemäß Fig. 1 getroffen sein.

Pig. 1 veranschaulicht die Wirkungsweise der Erfindung. Es ist erkennbar, daß bei geschlossenem Ventil die Bodenfläche 14 des Betatigungsorganes auf die flache innere Oberfläche der Nase der Membran drückt, jedoch dass Spiel besteht zwischen den Armen 22 der Mutter 11 und der Oberseite der Kerben 21, so daß kein unmittelbarer Druck durch das Betätigungsorgan auf die Mutter 11 und den Bolzen 12 ausgeübt wird. Die T;ile sind derart proportioniert, daß diese Stellung erreicht wird, wenn die Membran mit der Nase und der konischen Seite fest nach unten gedrückt worden ist und wenn der den konischen Teil über die abgerundete Kante der klemmenden Oberfläche des Ventilgehäuses gestreckt worden ist. Ein verhältnismäßig geringer Betrag von Leerhub, der durch die größere Tiefe der Kerben 21 gegenüber der Dicke der Arme 22 gegeben ist, reicht aus um die für. die Herstellung in der Praxis erforderlichen Toleranzen zu bieten. Das radiale Spiel zwischen der Mutter und dem Betätigungsorgan ermöglicht es auch der Membran, sich gegenüber dem Ventilgehäuse und dem Betätigungsorgan zu zentrieren .

Wenn das Betätigungsorgan zwecks Öffnen des Ventils zurückgezogen wird, bleibt zunächst die Membran zurück, jedoch ist der Leerhub bald überwunden und die Membran wird dann zwangsläufig vom Sitz zurückgezogen durch die fortgesetzte Bewegung des Betätigungsorgans.

*rait dem eingeklemmten Rand verbindende abgerundete Teil

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Claims

Ansprüche.:

1. Membranventil, dessen Membran anschließend an ihren kreisringförmigen Klemmrand konisch und in der Mitte schalenförmig abgerundet ist und dort ein Ende eines Schr-iubenbolzens, Gewindestiftes od. dgl. umfaßt, auf dessen anderes iiinde eine Mutter aufgeschraubt bzw. aufschraubbar ist, die in einer axialen Ausnehmung der Ventilbetätigungsvorrichtung mit axialem und radialem Spiel gelagert ist und die beider üffnimgabewegung der Ven^!betätigungsvorrichtung durch eine Schulter im Inneren dieser Ausnehmung mitgenommen wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Schraubenmutter (ll) mindestens einen sich gegenüber ihrer Achse radial nach außen erstreckenden Arm (22) aufweist und die Ausnehmung für die Lagerung dor Mutter (ll) mit Anschlagflächen (2L) versehen ist, die mit dem ^rm (22) der Schraubenmutter (ll)/in axialer Richtung von der Membran hinweg größer ist als die Membranzusammendrückung in Membranmitte in Schließstellun-g.

2. Membranventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daßder Bolzen (12) in einer gesonderte Mutter (Ll) eingeschraubt ist, die im Betätigungsorgan so angeordnet ist, daß sie hinreichende axiale Freiheit hat, um das gewünschte Maß an Leerhub zu ermöglichen, jedoch daran gehindert ist, sich gegenüber dem B — tätigungsorgans zu drehen.

*zusammenwirk»n und deren Abstand in Umfangsrichtung der Ausnehmung eine begrenzte Schwenkbewegung des Armes (22) zuläßt und.deren «.b= stand von den Mitnahmenchui tern für die Schraubenmutter (11)

: J67)

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'}. Membranventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Betätigungsorgan aus zwei Stücken besteht, die die

/11)

Mutter/zwischen sich halten.

4. Membranventil nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß das Betätigungsorgan einen Teil/mit einem ebenen, mit der inneren Oberfläche der Nase der Membran zusammenwirkenden Bodenteil/aufweist sowie einen röhrenförmigen arideren Teil, dessen unteres linde in der iJähe der Innenseite des ebenen Bodenteiles des ersteri Teiles liegt, jedoch an beiden Seiten

'(22)

eingekerbt ist zwecks beweglicher Aufnahme vom trmen/an der Mutter^ die dadurch an einer Drehung gehindert ist.

5. Membranventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

(11) (22 )
daß die Mutter/mi1 Armen/versehen ist, die durch die Hälften eines rechtwinkligen i'lansches gebildet sind.

6. Men"^riranve^viti] nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der röhrenförmige Teil des Betätigungsorganes aus einem Stück bestellt, das einen Plan so h/aufweist, mit dessen Hilfe es am ersten Toil des Betätigungsorganes durch (Schrauben-)

/(29)
Bolzen/befestigt ist.

7. Membranventil nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Mutter/gegenüber dem Betätigungsorgan radiales Spiel hat.

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BAD ORIGINAL