DE1500140C - Membranventil - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft ein Membranventil mit einer ständig fortsetzt, ist mit einer solchen Führung der

zwischen Ventilgehäuseunterteil und Gehäuseoberteil konzentrischen Ringe nicht erzielbar,

eingespannten, in ihrer Mitte über ein Druckstück Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, der

mit der Ventilspindel verbundenen Membran, mit am Membran eine einwandfreie, materialschonende und

Gehäuseoberteil vorgesehenen, radial ins Innere der- 5 vor allem auch oberflächenschonende Führung zu

selben ragenden, feststehenden Rippen und am geben bei Stützung derselben während der gesamten

Druckstück vorgesehenen, auf Lücke zu den festen Phase des Schließ- und öflnungshubes bei geringstem

Rippen .stehenden Armen, wobei die der Membran technischen Aufwand.

zugewandten Kanten der Rippen konkav geformte, Die Erfindung besteht darin, daß zwischen den

zur Spindelachse aufsteigende Druckflächen darstel- io korrespondierend miteinander arbeitenden Druck-

len, während die korrespondierenden Kanten Arme und Anlageflächen der Rippen und Arme einerseits

am Druckstück konvex zur Spindelachse absteigende und der Membran andererseits an sich bekannte

Anlageflächen bilden. konzentrische Ringe angeordnet sind, die sich von

Derartige Membranventile sind an sich bekannt. der Innenwand des Gehäuseoberteiles bis zum Schaft Sie haben den wesentlichen Übelstand, daß bei Ver- 15 des Druckstückes erstrecken, wobei die benachbarten Schiebung des Ventilkörpers ein Bewegungsablauf der Ringe unabhängig voneinander axial bewegbar sind. Membran erzwungen wird, der durch die Winkel- Damit ist eine Kombination erzielt, die außerordentverlagerung der Teile zueinander bestimmt ist. Dabei lieh vorteilhaft ist, und zwar einerseits arbeiten die liegt die Membran direkt auf den sich überschneiden- sternförmigen Rippen und Arme derart zueinander, den, stumpfwinklig zueinander stehenden Kurven, 20 daß die Membran zwangläufig in ganz bestimmter wodurch sich eine Verklemmung der Membranober- Art und Weise, nämlich wellenlinienartig geführt fläche praktisch nicht vermeiden läßt. Dabei muß wird, während die zwischen Membran und sternförman berücksichtigen, daß die Membran aus Gummi migen Rippen und Armen angeordneten konzentri- bzw. einem gummielastischen Material besteht und sehen Führungsringe die Walk- und Scherkräfte abständig der Bewegung der sich überschneidenden 25 fangen, die Membran in jeder Phase stützen, vor Linien der konkaven und konvexen Führungsteile, Klemmung bewahren und daher außerordentlich die einen stumpfen Winkel bilden, ausgesetzt ist, wo- schonen.

bei dieser Winkel, insbesondere bei höheren Drücken, Ausführungsbeispiele der Erfindung sind an Hand

insbesondere beim Schließvorgang scherenartig wirkt der Zeichnung nachfolgend beschrieben. Die Zeich-

und praktisch als Schneidwinkel arbeitet. Die Ober- 30 nungen zeigen in

fläche der empfindlichen Membran wird dadurch Fig. 1 ein Teilstück eines der konzentrischen

leicht beschädigt. Ringe,

Weiterhin sind Membranventile bekannt mit kon- Fig. 2 die Draufsicht auf ein Ringsystem,

zentrischer Ringanordnung, wobei die Ringe in er- Fig. 3 einen Schnitt nach der Linie 3-3 der Fig2,

heblichem axialen Spiel zueinander stehen. Bei den 35 Fig. 4 einen Schnitt durch das Ventilgehäuseober-

vorbekannten Vorrichtungen dieser Art werden die teil,

Ringe aber rückseitig nicht kontinuierlich entspre- Fig. 5 einen Schnitt nach der Linie 5-5 der Fig. 4,

chend der Bewegung der Membran vorgedruckt, Fig. 6 das Druckstück des Membranventils,

sondern setzen sich bei einem größten Teil der Fig. 7 eine Draufsicht auf das Druckstück,

Vorrichtungen praktisch einzeln auf, wenn der 4° Fig. 8 die gesamte Stützeinrichtung der Membran

Ventilkörper vorgedrückt wird. Sie kommen daher im Schnitt nach der Linie 8-8 der Fig. 9 in geöfl-

erst nacheinander zur Wirkung, so daß keine neter Position,

einwandfreie Stützung der Membran in den Be- Fig. 9 und 10 zwei Darstellungen im Schnitt nach

wegungszwischenphasen des Membranventils erzielt der Linie 9-9 der Fig. 8, einmal in halboffener

wird. 45 Position bzw. in vollkommen geschlossener Stellung,

Es sind zwar schon Vorrichtungen bekannt, bei Fig. 11 einen Schnitt in vergrößertem Maßstab denen eine Führung der Ringe in allen Bewegungs- durch die Verbindung zwischen der Membran und phasen erzwungen wird durch Anordnung von radial einem der Ringe als Ausführungsbeispiel,
zur Ventilspindel stehenden, in ihrer Winkelstellung Fig. 12 ein weiteres Ausführungsbeispiel im haiveränderbaren starren Walzen, die durch die konzen- 5° ben Axialschnitt in geschlossener Stellung.
Irisch zueinander stehenden Ringe hindurchlaufen. Das erfindungsgemäße Membranventil besteht aus wobei diese starren Walzen in jedem konzentrischen dem Ventilgehäuseunterteil mit dem Ventilsitz b und Ring in einem Kugelabschnittring gelagert und ge- dem Ventilgehäuseoberteil b', wobei zwischen dem führt werden müssen. Der erhebliche Nachteil einer Ventilgehäuseunterteil und dem Ventilgehäuseobersolchen Vorrichtung bestellt einerseits darin, daß 55 teil die Membran α in an sich bekannter Weise einaußerordentlich viele, exakt gearbeitete Pendellager geklemmt ist.

erstellt werden müssen, und zwar für jede radial zur Das Ventilgehäuseoberteil b' weist radial nach

Ventilspindel stehende starre Walze in der Anzahl innen stehende Rippen/1 auf, wie sie in den Fig. 4

der konzentrisch zueinander stehenden Ringe, was und 5 deutlich ersichtlich sind, wobei die der Mem-

außerordcntlicli teuer ist und die praktische F.insetz- 60 bran zugewandten Kanten 11 der Rippen // konkav

barkeit eines solchen Membranventil durch die er- geformte, zur Spindelachse ansteigende Druckflächen

lieblichen Kosten verhindert und andererseits darin. darstellen. Im Inneren des Ventilgeliäuseoberteiles

daß der Membran eine ungünstige und schlechte Füll- angeordnet, axial verschiebbar gelagert, befindet sich

rung mil Streckung des Memhianmateriais bzw. das Druckstiick c, das auf Lücke zu dun feststehenden

.Stauchung desselben, je nach Bewegungsrichtung, <>5 Rippen /1 gesetzte Arme ο aufweist, die ebenfalls

gegeben wird. Die vorteilhafte Führung der Membran radial stellen, und zwar sternförmig jeweils /.wischen

in einer Bewegung in einer Wellenlinie von innen die Rippen/1 greifen, wok'i diese Arme ο konvex zur

nach außen bzw. von außen nach innen, die sich Spiiidelachse absteigende Aiilagdliicheii o' bilden.

Zwischen den korrespondierend miteinander arbeitenden Druck- und Anlageflächen n' und o' der Rippen η und der Arme ο einerseits und der Membran a andererseits befinden sich an sich bekannte konzentrische Ringe d bis /, die sich von der Innenwand des Gehäuseoberteiles b' bis zum Schaft des Druckstückes c erstrecken. Diese konzentrischen Ringe sind unabhängig voneinander axial bewegbar, wobei die Ringe d bis i jedoch miteinander durch hakenartige Zapfen r und Zapflöcher 5 verbunden sind. Diese Zapfen r und Zapflöcher .y ermöglichen ein begrenztes axiales Spiel der Ringe im Verhältnis zueinander. Der Außenring d weist ein oder mehrere Anschläge k, k' auf, die sich gegen einen festen Teil, beispielsweise das Ventiloberteil b' abstützen. Die Richtung des Flüssigkeitsdurchlaufes kann in einem Absperrventil sowohl von rechts nach links als auch von links nach rechts erfolgen und der Druck kann positiv oder negativ sein. Demzufolge sind auf dem Außenring d diese zwei Anschläge k und k' vorgesehen, die diametral sich gegenüberliegend angeordnet sind und auf jeden Fall eine Kippbewegung des Druckstückes c verhindern, und zwar insbesondere bei der Schließbewegung des Ventils.

Beim Ausführungsbeispiel der Fig. 12 weist der Außenring w einen Kragen m auf, der als Anschlag für die Anlageflächen o' der Arme ο des Druckstükkes c in der Schließstellung der Membran dient. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist der Außenring »v unabhängig vom Spiel der zusammenhängenden Ringe d bis ι angeordnet und liegt zwischen Gehäuseoberteil b' und der Membran α eingeklemmt und ragt in das Innere der Vorrichtung hinein.

Die übrigen konzentrischen Ringe liegen aber mit Spiel zwischen der Membran α und den gegeneinander arbeitenden Druckflächen«' und Anlageflächen o', wobei je nach Stellung des Ventils die sich überschneidenden Linien der beiden Teile im Verhältnis zueinander die Stellung der konzentrischen Ringe bestimmen.

Jeder Ring weist bei dem dargestellten Ausfünrungsbeispiel an seiner der Membran α abgekehrten Seite mindestens zwei fensterartige Aufsätze auf, die in ihrem Inneren ein Zapfenloch s tragen und ferner mindestens zwei hochragende hakenartige Zapfen r, deren abgekantete Enden in die Zapfenlöchern eingreifen, wobei die abgekanteten Enden in der Breite etwa die Breite der Zapfenlöcher s aufweisen, aber in der Höhe ein gewisses Spiel in den Zapfenlöchern s haben, so daß eine begrenzte Axialverschiebung der Ringe im Verhältnis zueinander ermöglicht ist.

Der innere Ring /' weist bei den dargestellten Ausführungsbeispielen eine nach innen gerichtete Abkantung auf, die als Stützfläche für das Druckstück c dient. Diese nach innen gerichtete Abkantung des inneren Ringes i arbeitet mit einem Stützring χ zusammen, der seinerseits eingeklemmt ist zwischen einem Federring und der Membran α und im näheren Bereich des Druckstückes die Anlagefläche bilden soll.

Wie aus den Figuren ersichtlich, sind die konzentrischen Ringe d bis / auf der Seite, wo sie die Membran abstützen mit einem gerundeten Profil ρ versehen, während sie auf der gegenüberliegenden Seite ein Profil q mit schmaler Oberkante haben, das ihnen das bestmögliche Aufstützen auf die Druckflächen n' und die Anlagefliiclicn o' ermöglicht, nämlich eine exakte Führung.

Die Gesamtkonstruktion erlaubt somit ein begrenztes axiales Spiel der Ringe im Verhältnis zueinander, die Ringe können aber nicht gedreht oder im Verhältnis zur Achse des Membranventils bewegt werden.

Durch Bewegung des Ventils erfolgt die exakt gesteuerte, vorteilhafte, membranschonende Bewegung der Membran, und zwar bildet die Gesamtheit der Ringe eine Kopiervorrichtung der Stellung der Druck flächen η und der Anlageflächen υ' im Verhältnis zueinander mit ständig verändernden Kurven, wobei die Kurven der Druck- und· Anlageflächen die vorteilhafte Bewegung der Membran vorzeichnen, während die Ringe diese Bewegung auf der gesamten 'Fläche erzwingen und stützen ohne Ausdehnungsgefahr des

Membranmaterials, Stauchung desselben oder Strekkung. Der Stützeffekt wird erzielt mit vorteilhafter Führung der Membran, bei der sich die Bewegung des Ventils in der Membran in einer Wellenlinie zeigt, die sich von innen nach außen oder von außen nach innen bewegt.

Fig. 11 zeigt die Möglichkeit, die Ringe d bis i mechanisch an der Membran α zu verankern. Dazu weisen die Ringe d bis i Ausnehmungen ν auf, die in Richtung auf die Membran α liegen und in die druckknopfartig ein Befestigungsteil u einschnappend eindrückbar ist, welches seinerseits in die Masse des Membrankörpers α eingebettet ist und hier eine Verankerung ί umgreift. Derartige Befestigungspunkte können gleichmäßig auf den Umfang der Ringe verteilt sein und ein leichtes Spiel zwischen den Ringen d bis / und der Membran α zulassen.

Die Druckflächen n', die konkav geformt sind und die Unterflächen der Rippen /1 bilden und die Anlageflächen o' der sternförmig zwischen die Rippen η greifenden Arme ο weisen Krümmungslinien auf, daß die zur Spindel verlängerten Krümmungslinien in der Offenstellung des Druckstückes c sich auf der Spindelachse treffen. In dieser Position tragen die konkav geformten Druckflächen n' allein den Andruck der Ringe d bis /.

Claims (11)

Patentansprüche:

1. Membranventil mit einer zwischen Ventilgehäuseunterteil und Gehäuseoberteil eingespannten, mit ihrer Mitte über ein Druckstück mit der Ventilspindel verbundenen Membran, mit am Gehäuseoberteil vorgesehenen, radial ins Innere derselben ragenden, feststehenden Rippen und am Druckstück vorgesehenen, auf Lücke zu den festen Rippen stehenden Armen, wobei die der Membran zugewandten Kanten der Rippen konkav geformte, zur Spindelachse aufsteigende Druckflächen darstellen, während die korrespondierenden Kanten der Arme am Druckstück konvex zur Spindelachse absteigende Anlageflächen bilden, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den korrespondierend miteinander arbeitenden Druck- und Anlageflächen (n\ o') der Rippen (n) und Anne (o) einerseits und der Membran (a) andererseits an sich bekannte konzentrische Ringe (J bis i) angeordnet sind, die sich von der Innenwand des Gehäuseoberteiles (/>') bis /um Schaft des Druckstückes (<·) erstrecken, wobei die benachbarten Hinge unabhängig voneinander atinl bewegbar sind.

2. Membranventil nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, dall die Hinge (1/ bis /') inilein-

ander durch hakenartige Zapfen (r) und Zapfenlöcher (λ) derart verbunden sind, daß ein begrenztes axiales Spiel der Ringe im Verhältnis zueinander ermöglicht ist.

3. Membranventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Außenring (d) ein oder mehrere Anschläge (k, k') aufweist, die sich gegen einen festen Teil, beispielsweise das Ventiloberteil (&'). abstützen.

4. Membranventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Außenring (u) einen Kragen (m) als Anschlag für die Anlageflächen (o') der Arme (o) des Druckstückes (c) in der Schließstellung aufweist.

5. Membranventil nach Anspruch 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Außenring (m) unabhängig vom Spiel der zusammenhängenden Ringe (d bis 1) liegt und zwischen Gehäuseoberteil (&') und der Membran (α) eingeklemmt ist, jedoch in das Innere der Vorrichtung hineinragt.

6. Membranventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Ring an seiner der Membran abgekehrten Seite mindestens zwei fensterartige Aufsätze aufweist, die in ihrem Inneren ein Zapfloch (s) tragen und ferner mindestens zwei hochragende hakenartige Zapfen (r) trägt, deren abgekantete Enden in die Zapflöcher (5) eingreifen, wobei die abgekanteten Enden in der Breite etwa die Breite der Zapfenlöcher (5) aufweisen, aber in der Höhe ein gewisses Spiel in den Zapfenlöchern (5) haben, so daß eine Axialverschiebung der Ringe im Verhältnis zueinander ermöglicht ist.

7. Membranventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der innere Ring (/) eine nach innen gerichtete Abkantung als Stützfläche für das Druckstück (r) aufweist.

8. Membranventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringe (if bis /) auf ihrer in Berührung mit der Membran (α) liegenden Seite abgerundet ausgebildet sind, radial zueinander geringes Spiel und axial zueinander großes Spiel haben.

9. Membranventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringe {ei bis /) mechanisch an der Membran (α) verankert sind.

10. Membranventil nach Anspruch 1 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringe (d bis i) Ausnehmungen (v) aufweisen, die in Richtung auf die Membran (α) liegen und in die druckknopf artig ein Befestigungsteil («) einschnappend eindrückbar ist, welches seinerseits in die Masse des Membrankörpers (α) eingebettete Verankerungen (0 umgreift, wobei derartige Befestigungspunkte gleichmäßig wirkend auf den Umfang der Ringe verteilt sind und ein leichtes Spiel zwischen den Ringen und der Membran (α) zulassen.

11. Membranventil nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß die zur Spindel \ Jngerten Krümmungslinien der Druck- und Anlageflächen (n^r, o') in der Offenstellung des Druckstückes (c) sich auf der Spindelachse treffen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen