DE1425706A1

DE1425706A1 - Membran-Ventil

Info

Publication number: DE1425706A1
Application number: DE19631425706
Authority: DE
Inventors: Price Richard Hector
Original assignee: Saunders Valve Co Ltd
Current assignee: Crane Process Flow Technologies Ltd
Priority date: 1962-06-12
Filing date: 1963-06-08
Publication date: 1969-04-24
Also published as: GB1042745A; CH403421A; US3157383A

Description

ALFRED MAXTON PFERpMiNa«eeTRAeei.eo

Amtl. Aktenzeichen: P 14 25 706.8

Ihr Zeloheni

Meinzeiohen: 673 PaGiii 63/78

Betrifft!

Saunders Valve Company Limited, orange Road, Cwmbran, g

Monmouth.sh.ire/England · ™

Die Erfindung betrifft ein Membran-Ventil zum Regeln des Durchgangs strömender Medien, mit einer Membran, die an ihrem Rand zwischen einer Haube geklemmt ist, deren ebene Membranklemmfläohe über eine Abrundung mit deren Innenwandung verbunden ist, und mit einem Ventilgehäuse mit im wesentlichen gerade durchlaufender Bohrung von im wesentlichen konstantem Quersohnittsbereich sowie mit einem Sitz, der teilweise durch die Oberfläche einer seitlichen Öffnung gebildet ist, die sich von einem unter großem Radius abgerundeten, an die ebene Membranes klemmfläohe des Ventilgehäuses anschließenden Bereich aus mit ^ wesentlicher Konizität nach innen erstreckt und deren konische Z4 Seiten stetig in den Querachnitt der Bohrung übergehen, dadurch

ο den Site vervollständigend, wobei die Membran in Schließstellung ο

*° des Ventile duroh ein sie tragendes Druckglied gegen die innerhalb de» abgerundeten Bereichs liegende Sitzfläche gedrückt und

im abgerundeten Bereich leicht gestreckt wird und beim Öffnen des Ventils durch das Druckglied zurückgezogen wird und innerhalb des eingeklemmten Randes eine sich nach außen in die Haube erstreckende Balgfalte bildet.

Ventile dieser Art sind beispielsweise in der deutschen Patentschrift 818298 beschrieben. Die Erfindung ist jedoch auch anwendbar auf Ventile von grundsätzlich gleichem Aufbau, deren Körper jedoch durch Herabsetzen der Höhe verändert worden ist,

die
in der IClemmflache für die Membran vorgesehen ist, und in denen der Boden der Ventilbohrung von jedem Ende aus gegen die Membran leicht angehoben ist, wobei der Querschnittsbereich der Bohrung dadurch, daß sie· von den Enden zur Membran hin erweitert ist, im wesentlichen konstant gehalten ist. Derartige Abwandlungen ermöglichen es, das Ventil mit einer Membran von geringerem Durchmesser zu versehen, wobei ein im wesentlichen konstanter Durchflussquerschnitt ohne abriete Übergänge und mit der Möglichkeit des Durchstocherns erhalten wird.

Bei den bekannten Ventilen dieser Art, insbesondere solchen mit großer Bohrung (z. B. 20 cm oder mehr) hat sich herausgestellt, daß die Ventile, obwohl sie sich bei einem geeigneten Prüfdruck als dicht herausgestellt haben, nach dem Zusammenbau zu Undichtigkeiten neigen, wenn sie zwei- oder dreimal geöffnet und geschlossen worden sind.

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Es ist bereite versucht worden, in dieser Hinsicht dadurch Abhilfe zu schaffen, daß die Berührungszone zwischen der

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MembratUjUnd dejn Ventilgehäuse bei geschlossenem Ventil auf Rippen entweder an der Membran oder am Gehäuse oder an beiden Teilen übertragen wird, welche mindestens eine der beiden öffnungen umgeben, an denen sich das Ventil in den Raum, in welchen die Membran eintritt,öffnet. Diese Maßnahmen führten Jedooh nicht zu dem gewünschten Erfolg.

Der vorliegenden Erfindung lab die Aufgabe zugrunde gelegen, f die eingangs erwähnten Nachteile der bekannten Membran-Ventile zu vermeiden und eine Dichtigkeit des geschlossenen Ventils doit zu gewährleisten, wo die Membran mit einem abgerundeten Verbindungsteil von ihrem' konischen Teil in ihren Klemmrand übergeht.

Das ist gemäß der Erfindung dadurch erreicht worden, daß die Haubenklemmflache, deren Innenradius größer ist als der Innenradius der Grehäuseklemmflache, in zwei schmalen gegenüber liegenden Bereichen zum Haubeninneren so verbreitert ist, daß in diesen Bereichen eine größere radiale Breite der Membran festgeklemmt ist, ohne dadurch die richtige Bildung der Balgfalte beim öffnen des Ventils zu stören.

Die verbreiterten Bereiche können durch eine Verringerung des Krümmungsradius des abgerundeten Übergangs zwischen Haubenklemmfläche und Haubeninnenwandung gebildet sein und an den Enden der zwei Bereiche können Übergangszonen mit allmählich zunehmendem Krümmungsradius vorgesehen sein. 809817/flAflZ.

Vorzugsweise erstrecken sich die verbreiterten Bereiche über einen Winkel von ungefähr 36 °, bezogen auf die Achse der Klemmfläche, wobei der Krümmungsradius des abgerundeten Übergangs innerhalb dieser zwei Bereiche ungefähr auf die Hälfte verkleinert ist.

Die verbreiterten Bereiche können auch dadurch gebildet sein, daß die Innenwandung der Haube innerhalb dieser zwei Bereiche nach innen vorgezogen ist ohne Bildung abrupter Übergänge in irgendeinem !Teil des abgerundeten Übergangs.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung einer beispielsweisen Ausführungsform derselben anhand der Zeichnungen.

Fig.1 ist ein axialer Schnitt durch ein Ventil gemäß der Erfindung entlang der Quermittelebene.

Fig. 2 ist ein Schnitt nach Linie II - II der Fig. 1.

Fig. 3 ist ein Teilschnitt nach der Linie III - III der Fig.

Fig. 4 ist ein axialer Schnitt durch die Haube einer abgewanderten Ausführungsform eines Ventils gemäß der Erfindung entlang der Quermittelebene.

Fig. 5 ist ,ein Schnitt nach Linie V-V der Fig. 4.

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Pig. 6 ist ein Teilschnitt nach der Linie VI - VI der Fig. 5.

Das in den !ig. 1-3 gezeigte Ventil iBfc ein Gehäuse 11 mit einer gerade durchlaufenden Bohrung 12 und einer seitlichen öffnung, die symmetrisch zu einer zur Bohrung senkrechten Achse verläuft und von einer ebenen, zu dieser Achse quer verlaufenden Klemmfläehe 13 am Gehäuse über/eine Abrundung 14 in eine konische Wandung 15 übergeht, die, wie I¹Ig. 1 zeigt, tangential in die Wandung der Bohrung 12 einläuft. Eine flexible Membran 16 ist mit ihrem Rand zwischen die Fläche 13 und eine ebene Klemmfläche 17 an der Haube 18 geklemmt, welch letztere am Gehäuse 11 mittels Bolzen 19 befestigt ist, die durch öffnungen in der Membran hindurchgeführt sind. Die Membran ist mittels eines Zapfens 21, dessen Kopf 22 im Mittelteil der Membran ein gebettet ist an einem Betätigungsorgan 23 befestigt, das in axialer Richtung bewegt werden kann, um das Ventil durch ge eignete Mittel, z. B. ein Handrad 24, eine Schraubenspindel und eine Mutter 26 zu bewegen.

Die Membran hat außerhalb des Klemmrandes eine Porm, die der Schließstellung des Ventils entspricht, in der sie fest gegen die Rundung 14» die konische Wandung 15 und den sich von einer Seite der Wandung zur anderen erstreckenden Seil der Bohrung anliegt. In diese Stellung ist sie gedrückt durch das entsprechend geformte Betätigungeorgan 23» das jedoch der Rundung 14 nicht angepaßt ist» so daß hier kein direkter Druck ausgeübt wird.

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Die Teile sind so proportioniert, daß in der Schließstellung · der sich, über die Rundung erstreckende Teil der' Membran leicht gestreckt ist, wobei man sich darauf verläßt, daß der von der Spannung hervorgerufene Druck der Membran gegen die Rundung eine Abdichtung in diesen Bereichen ergibt. TJm zu erreichen, daß das Ventil dicht schließt, ist es ausreichend, das diese durch Spannung hervorgerufene Abdichtung auf jeder Seite über eine schmale, sich senkrecht zur Ebene der Pig. I erstreckende Zone erfolgt.

Wenn das Ventil durch Zurückziehen des Betätigungsorganes geöffnet wird, stößt der Zapfen die Membran von ihrem Sitz und wenn das Ventil voll geöffnet ist, wellt es sich nach oben, wie bei 27 in I¹Ig. 1 gezeigt, wobei die Wellung gerade innerhalb des eingeklemmten Randes liegt. Um eine Beschädigung des Verbindungsbereichs zwischen dem Klemmrand 17 und der Innenwandung 28 der Haube 18 zu vermeiden, ist dieser bei 29 (Fig. 1) und bei 51 (Fig. 3) abgerundet. ITm auch der nach oben gerichteten Wellung besser Rechnung zu tragen, liegt der Innenrand der Klemmfläche 17» d. h. die Zone, in der die abgerundete Verbindung 29 aus der tatsächlichen Klemmfläche 17 herausläuft, über den größten Seil der Peripherie der Klemmflachen außerhalb des. Innenrandes der ebenen Fläche 13 am Gehäuse, das iat außerhalb der Zone, in der die Rundung 14 aus der Fläche 13 herausläuft. Dem gemäß besteht ein schmaler innerer Kreisring der Fläche 13, der eben ist, jedoch nicht gegen den Band der Membran geklemmt wird, und in den bekannten Ventilen war dieser Ring vollständig geaohloaaen. 909817/00 94

Um die Bildung der nach oben gerichteten Wellung besser zu gewährleisten, und die Belastung des Zapfens beim Umkehren der Membran zwecks öffnen des Ventils zu verringern, ist der- Rand der Mambran, wenn diese frei ist, nicht eben wie die Klemmflächen 13, 17 sondern gekrümmt in der gleichen Richtung, jedoch weniger steil wie die konische Wandung 15.

Man glaubt, daß als Folge davon das Bestreben besteht, eine leichte Fältelung an der Unterseite der Membran zu bilden, gerade innerhalb der Begrenzung des Randes, der zwischen den Flächen 13» 17 eingeklemmt ist, d.h. in dem auf dem oben erwähnten Kreisring ruhenden Teil. Wenn das Ventil zuerst geschlossen wird, stellt sich heraus, das es dicht ist, wogegen, nachdem das Ventil einige Male geöffnet und geschlossen worden ist, bei den bekannten Ventilen Undichtigkeiten in diesem Bereich auftraten, und man glaubt, daß dies seinen Grund darin hat, daß die Fältelung beim ersten Schließvorgang glattgezogen wird, sich jedoch beim Öffnen des Ventils wMer bildet und allmählich einen Dauereharakter annimmt.

Bs ist aus Fig. 2 erkennbar, daß bei Anwendung der vorliegenden Erfindung die Innenwandung der Haube in zwei gegenüberliegenden seitlichen Zonen nach innen vorgezogen ist, wobei sie vorzugsweise entlang einer Kreissekante verläuft. Demgemäß ist die wirksame ebene Klemmfläche 17 an der Haube mehr nach innen ausgedehnt" und bei dieser Ausführungsform ist eine kleine weitere Ausdehnung der ebenen Oberfläche dadurch erreicht, daß der Radius der abgerundeten Verbindung in dieser Zone 29 (Fig. l) kleiner

0 .

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ist als der Radius der abgerundeten Verbindung im übrigen Teil des Ringes 31 (Fig· l)· Diese zwei Differenzen können durch Vergleich der Fig. 1 und 3 erkannt werden und auch aus der punktierten Linie 33 in Fig. 1, die den gleichen Schnitt wie den in Fig. 3 gezeigten kennzeichnet.

Die Wirkung der Maßnahme, daß man der Innenwandung der Haube den Verlauf einer Sekante gibt, ist es, die vergrößerte radiale Breite der wirksamen Klemmfläohe 17 an der Haube allmählich abnehmen zu lassen von der Ebene der Fig. 1 aus zu den Enden der Sekkante hin. Verlauf entsprechend einer Sekante, d. h. der gradliniege Verlauf,ist nicht wesentlich. Jede andere geeignete Form, die eine ausreichende Breite der den vergrößerten Klemmbereich ergebenden Zone ergibt, kann gewählt werden, vorausgesetzt, daß sich keine plötzlichen Änderungen ergeben, die die saubere Ausbildung der Fältelung der Membrane behindern oder andere Störungen hervorrufen. Auch let es nicht immer wesentlich, daß der Radius der Verbindung 29 geringer ist in den verbreiterten Zonen als anderswo.

Die nach innen gerichtete Verbreiterung des wirksamen Klemmrandee soll gewährleisten, daß die Pältelung welter nach innen zu an einer Stelle gebildet wird, an der die Streckung über die Rundung 14 besser das Glattziehen der fältelung bei geschlossenem Ventil bewirkt. Bei der dargestellten Aueführungeform schließen' die zwei Sekanten 32 einen Winkel von ungefähr 36? alt der Aohae ein, und dieses ergibt eine geeignet· innere Verbreiterung der Klemafläohe an der Haube, jedoch sind geeignete Abwandlungen

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«5glich\ einer a ei ta ohne Verlust an Dichtigkeit und anderer-" eeita ohne unzulässige Störung der Bildung der Wellung.

Bei der in den Mg. 4» 5 und 6 gezeigten Ausführungsform -_ wird. die. innere Verbreiterung der wirksamen Klemmfläche 34 an. der Bmtbe 35 und der Innenwandung 36 der Haube erhalten. ■ Aua Pig. 4 kann man erkennen, daß die Innenwandung 36 gegen das untere Bnde der Haube zylindrisch ist. Rund um den größten Teil der Peripherie ist die radiale Breite der Klemmfläche 34 geringer als diejenige der ebenen Klemmfläche 37 am Gehäuse 38, bo daB die äußere Begrenzung der Fläche 34 außerhalb der äußeren Begrenzung der Fläche 37 liegt, jedoch über eine Zone 59 ist an jeder Seite in einem Winkelbereich, von ca. 16° der Radlas kleiner, so daß die wirksame Klemmfläche 34 im wesentlichen der Breite der ebenen Fläche 37 gleich ist, wie in Fig· 4 erkennbar ist. Über eine andere Zone 41 ändert sich der Radius der Verbindung zwischen der Fläche 34 und der Wandung 36 allmählich vom Wert, den er im Bereich 39 hat, auf den in Fig. 6 gezeigten Wert, den er rundherum zwischen den Enden der Flächenbereiche 41 hat. Die Bereiche 41 können sich über einen Winkel von 14° erstrecken, jedoch kann die Winkelbreite der Bereiche 39 und 41 beträchtlich von der in diesen Figuren gezeigten abweichen. Der Radius der Verbindung in den Bereichen 39 kann die Hälfte des Radius in den Teilen zwischen den Bereichen 41 sein, jedoch gibt es kein begrenzendes Verhältnis. Die in den Hg. 1-3 gezeigte Konstruktion ist besser geeignet für Ventile ταη größerer Bohrung, z.B. (200 am) aufwärts, und di· Konstruktion gemäß den fig. 4, 5 und 6 für Ventile »it kleinerer Bohrung, 9098 17/00 9 A

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Claims

P H 25 706.8 673 pg 63.78

Ansprüche

1. Membranventil mit einer Membran, die an ihrem Rand zwischen eine Haube geklemmt ist, deren ebene Membranklemraflache über eine Abrundung mit deren Innenwandung verbunden ist, und mit einem Ventilgehäuse mit im wesentlichen gerade durchlaufender Bohrung von im wesentlichen konstantem Querschnittsbereich sowie mit einem Sitz-j der teilweise durch die Oberfläche einer seitlichen Öffnung gebildet ist, die sich von einem unter großem Radius abgerundeten, an die ebene Membranklemmfläche des Ventilgehäuses anschließenden Bereich aus mit wesentlicher Konizität nach innen erstreckt und deren konische Seiten stetig in den Querschnitt der Bohrung übergehen, dadurch den Sitz vervollständigend, wobei die Membran in Schließstellung des Ventils duroh ein sie tragendes Druckglied gegen die innerhalb des abgerundeten Bereichs liegende Sitzfläche gedrückt und im abgerundeten Bereich leicht gestreckt wird und beim öffnen des Ventils durch das Druckglied zurückgezogen wird und innerhalb des eingeklemmten Randes eine sioh nach außen hin die Haube erstreckende Balgfalte bildet, dadurch gekennzeichnet , daß die Haubenklemmflache (17), deren Innenradius größer ist als der Innenradius der Gehäuseklemmflache (13) in zwei schmalen, gegenüberliegenden Bereiohen (32) zum Haubeninneren hin so verbreitert ist, daß in diesen Bereiohen (32) eine größere radiale Breite der Membran festgeklemmt ist, ohne dadurch die richtige Bildung der Balgfalte beim öffnen des Ventils zu stören.

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2. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die verbreiterten Bereiche (32) durch eine Verringerung des Krümmungsradius des abgerundeten Übergangs (29) zwischen Haubenaklemmfläohe und Haubeninnenwandung gebildet sind und daß Übergangsssonen mit allmählioh zunehmendem Krümmungsradius an den Enden der zwei Bereiohe (32) vorgesehen sind.

3. Ventil nach Anspruch 2, daduroh. gekennzeichnet , daS die verbreiterten Bereiche (32) sich über einen Winkel von ungefähr 36° erstrecken, bezogen auf die Aohse der Klemmfläohe, und daß der Krümmungsradius des abgerundeten Übergangs (29) innerhalb dieser zwei Bereiohe (32) ungefähr auf die Hälfte verkleinert ist.

A* Ventil naoh Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die verbreiterten Bereiohe (32) dadurch gebildet sind, daß die Innenwandung der Haube innerhalb dieser zwei Bereiohe (32) naoh

innen vorgezogen ist ohne Bildung abrupter Übergänge in irgendeinen feil des abgerundeten Übergangs (29)·

5. Ventil naoh Anspruoh 4, daduroh gekenn«eiohnet , daß A4· in den zwei verbreiterten Bereichen (32) an der Innenwandung der Haube Ghirtungen von der allgemeinen Querschnitteform der Innenwandung parallel zur Achse der Bohrungen gebildet ■ind.

6. Ventil naoh Anspruch 5, daduroh gekennzeichnet, daß der abgerundete Übergang (29) an der Haube in der Quer* ' schnitt β ebene Uta ein weniges innerhalb der Verbindung Ate

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abgerundeten Gehäusebereiches (H) mit der Klemmfläohe (13)

am Gehäuse liegt» ^:

7. Ventil naoh Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß jede Gurtung sich über einen Winkel von 36° erstreckt, bezogen auf die Achse der Klemmfläohe»

8. Ventil nach den Ansprüchen 4 bis 7, daduroh gekennzeichnet , daS der Radius des abgerundeten Übergange (29) der Haube in den verbreiterten Bereichen (32) geringer ist als an anderen Stellen.

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