DE1526237A1 - Membranventil - Google Patents

Membranventil

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DE1526237A1
DE1526237A1 DE19661526237 DE1526237A DE1526237A1 DE 1526237 A1 DE1526237 A1 DE 1526237A1 DE 19661526237 DE19661526237 DE 19661526237 DE 1526237 A DE1526237 A DE 1526237A DE 1526237 A1 DE1526237 A1 DE 1526237A1
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auxiliary
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DE19661526237
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Grayson Richard Davis
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    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05DSYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D23/00Control of temperature
    • G05D23/01Control of temperature without auxiliary power
    • G05D23/12Control of temperature without auxiliary power with sensing element responsive to pressure or volume changes in a confined fluid
    • G05D23/125Control of temperature without auxiliary power with sensing element responsive to pressure or volume changes in a confined fluid the sensing element being placed outside a regulating fluid flow
    • G05D23/126Control of temperature without auxiliary power with sensing element responsive to pressure or volume changes in a confined fluid the sensing element being placed outside a regulating fluid flow using a capillary tube
    • G05D23/127Control of temperature without auxiliary power with sensing element responsive to pressure or volume changes in a confined fluid the sensing element being placed outside a regulating fluid flow using a capillary tube to control a gaseous fluid circulation
    • G05D23/128Control of temperature without auxiliary power with sensing element responsive to pressure or volume changes in a confined fluid the sensing element being placed outside a regulating fluid flow using a capillary tube to control a gaseous fluid circulation the fluid being combustible
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05DSYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D16/00Control of fluid pressure
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Description

  • Membranventil Die Priorität der Anmeldung Nr. 426 263 -vom 18.Januar 1965 in den Vereinigten Staaten von Amerika ist in Anspruch genommen Die Erfindung betrifft ein Membranventil, insbesondere für die geregelte Zufuhr von gasförmigen oder flüssigen I;edien. zu einer Brennkammer, mit einer durch einen Temperaturfühler beaufschlagten Steuerventilanordnung, durch die ein Hauptventil geöffnet oder geschlossen wird. Gesteuerte Membranventile, bei denen ein Steuerventil durch einen temperaturabhängigen Betätigungsmechanismus gesteuert wird, um ein Hauptventil zum Zwecke geregelten Durchflusses eines bestimmten Iiediums zu öffnen oder zu schliessen, sind bekannt. Ebenso ist es bekannt, den Druck des Mediums mittels des aus der Membrankammer des Ventiles ausströmenden Flusses zu regeln. Diese bekannten Systeme haben jedoch den Nachteil, dass eine einem geringen Durchfluss entsprechende Stellung des Ventiles nicht auftreten kann, weil das Ventil durch den temperaturabhängigen Betätigungsmechanismus immer nur von der vollständig geschlossenen Stellung in die vollständig geöffnete Stellung und umgekehrt gesteuert wird. Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, die Nachteile der bekannten Ausführungen zu vermeiden und ein gesteuertes Membranventil zu schaffen, das in eine vollständig geschlossene Stellung, eine einem geringen Durchfluss entsprechende Stellung und eine # voll s-tgndig geöffnete Stellung eingestellt werden kann. Erfindungsgemäss wird dies dadurch erreicht, dass zwei aufeinanderfolgend betätigbare Hilfsventile vorgesehen sind, von denen das eine Hilfsventil die den Durchfluss steuernde Membran von der vollständig geschlossenen Stellung in eine einem geringen Durchfluss entsprechende Stellung steuert und bei weiterer Beaufschlagung des Temperaturfühlers das andere Hilfsventil die LIembran von der einem geringen Durchfluss entsprechenden Stellung in die vollständig geöffnete Stellung steuert. Gemäss einer Ausbildung der Erfindung ist jedem Hilfsüentil ein Druckregler zugeordnet, der den Druck des liediums bei der einem geringen Durchfluss entsprechenden Stellung bzw. bei der vollständig geöffneten Stellung regelt. Gemäss einer weiteren Ausbildung der Erfindung werden beide Hilfsventile von einem gemeinsamen Temperaturfühler über einen temperaturabhgngigen Betätigungsmechanismus gesteuert. Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, eines der Hilfsventile mit einer Einstellschraube zu versehen, mit der wahlweise die Temperatur, bei der das Hilfsventil öffnen soll, eingestellt werden kann. Nach einer-weiteren Ausbildung der Erfindung weist mindestens eines der Hilfsventile eine dauermagnetische Haltung der ihm zugeordneten Steuerventilplatte auf, durch die die Steuerventilplatte mit einer Schnapp-Bewegung öffnet oder schliesst. Das Membranventil nach der Erfindung weist verschiedene Vorteile auf. Es stellt z.B. ein wirtschaftlich zu fertigendes und äusserst zuverlässiges. Ventil dar. Ein solches Ventil wird vorzugsweise dort verwendet, wo die Zufuhr eines brennbaren Mediums zu eine-. Brenner entsprechend der Umgebungstemperatur eines Thermometergefässes geregelt werden soll, so z.B, bei Raumheizungsanlagen. Das ;embranventil nach der Erfindung reagiert auch auf geringe Temperaturänderungen in der Nähe des Temperaturfühlers.
  • Die Erfindung wird anhand einer Zeichnung beschrieben. In der 'Zeichnung ist ein Ventilkörper dargestellt, der aus zwei miteinander verbundenen Gehäuseteilen 1 und 2 besteht. Das untere Gehäuseteil 1 ist mit einer Einlassöffnung 4 und einer Auslassöffnung 5 versehen. Zwischen der Ein?--#:@:;öffnung 4 und der Auslassöffnung 5 befindet sich eine zylinderförmige Kammer 6, deren obere Abschlusskante einen erhabenen Ventilsitz 7 für eine Ventilplatte 8 bildet, die durch eine bewegliche Membran 3 gehalten wird. Die Membran 3 ist zwischen dem unteren und dem oberen Gehäuseteil 1 und 2 eingespannt. Die Ventilplatte 8 wird normalerweise in der in der Zeichnung gezeigten geschlossenen Stellung gehalten. Durch die Betätigung eines ersten Hilfsventiles 9 wird die Ventilplatte 8 in eine erste oder einem geringen Durchfluss entsprechende geöffnete Stellung gebracht und durch die Betätigung eines zweiten Hilfsventiles 10 wird die Ventilplatte '8 weiter bis zu einer zweiten oder einem grossen Durchfluss entsprechenden Stellung geöffnet. Der Betrag des Offnens der Ventilplatte 8 in die erste oder zweite geöffnete Stellung wird durch den Hilfsventilen 9 und 10 jeweils zugeordnete Druckregler 11 und 12 gesteuert, die den Druck an der Auslasöffnung 5 regeln. Die Betätigung der Ventilplatte 8 in ihre beiden geöffneten Stellungen und die Betätigung der Hilfsventile 9 und 10 sowie die Arbeitsweise der Druckregler 11 und 12 werden im folgenden erklärt. Zwei Druckreglergehäüse 13 und 14 sind auf beiden Seiten des oberen Gehäuseteiles 2 angeordnet und mit diesem verbunden. An der Verbindungsstelle ist jeweils eine entsprechende Druckreglermembran 15 und 16 eingespannt. Die Membranen 15 und 16 weisen jeweils eine scheibenförmige Wembranplatte 19 und 20 auf, an denen jeweils ein Ventilstempel 17 und 18 zentral befestigt ist. Das nach unten ragende Ende der Ventilstempel 17 und 18 ist jeweils mit einem Ventilkegel 21 und 22 versehen. Die Ventilstempel 17 und 18 werden normalerweise durch die auf die Lembranplatten 19 und 20 wirkenden Druckfedern 23 und 24 nach unten gedrückt, so dass die Ventilkegel 21 und 22 ihren Ventilsitz nicht schliessen. Die Spannung der Federn 23 und 24 ist durch Einstellschrauben 25 , und 26 veränderbar. Die Hilfsventile 9 und 10 sind mit den zugeordnetdn Druckreglern 11 und 12 verbunden. Die Öffnungen 27 und 28 dieser Hilfsventile 9 und 10 werden wahlweise durch die Steuerventilplatten 29 und 30 geöffnet und geschlossen, die normalerweise durch die Druckfedern 31 und 32 dicht schliessend angedrückt werden. Die Federn 31 und 32 sind zwischen den Ventilplatten 29 bzw. 30 und einer gemeinsamen starren Halteplatte 33, die sich zwischen den Seitenwänd en des oberen Gehäuseteiles 2 erstreckt, angeordnet. Die Spannung der Feder 32 ist durch eine in die Halteplatte 33 eingeschraubte Einstellschraube 34 veränderbar. Die Halteplatte 33 dient ebenfalls als Halterung für eine Feder 52, die die Membran 3 und die Ventilplatte 8 in die dargestellte geschlossene Stellung drückt. Die Steuerventilplatten 29 und 30 sind als längliche rechteckige Plättchen ausgebildet, die jeweils mit Sicken 35 und 36 versehen sind, die mit den zugeordneten Lagerpunkten 37 und 38 einen Drehpunkt bilden. Die den Ventilöffnungen 27 und 28 entgegengesetzten Enden der Steuerventilplatten 29 und 30 ragen über eine kreisförmige gemeinsame Betätigungsscheibe 39 und stehen mit dieser in kraftschlüssiger Verbindung. Diese Verbindung wird durch eine von der Halteplatte 33 getragene Feder 40, die auf die Unterseite der Betätigungsscheibe 39 drückt, bewirkt. Die Oberseite der Betätigungsscheibe 39 berührt die äussere Membran 41 einer Kapselfeder 43 an einem Punkt. Die Kapselfeder 43 ist mit einem hohlen Schaft 44 fest verbunden, der durch einen Temperatureinstellknopf 46 mittels einer in einem Ansatz 47 des oberen Gehäuseteiles 2 gelagerten Gewindespindel 45 axial bewegt werden kann. Ein Kapillarrohr 48 verbindet die durch die beiden Membranen 41 und 42@gebildete Kapselfederkammer mit einem Thermometergefäss 49. Die Kapselfeder 43, das Kapillarrohr 48 und das Thermometergefäss 49 sind vollständig mit einer sich durch Wärme ausdehnenden Flüssigkeit gefüllt und dicht verschlossen. Ein Dauermagnet 50 ist so am oberen Gehäuseteil 2 befestigt, dass er magnetisch mit einem Anker 51 zusammenarbeitet, der auf der Steuerventilplatte 29 zwischen der Öffnung 27 des Hilfsventiles 9 und dem Lagerpunkt 37 angeordnet isst. Der Anker 51 ist einstellbar in die Steuerventilplatte 29 eingeschraubt. Der beschriebene Aufbau ergibt eine über der Membran 3 liegende Hauptkammer 53, eine unter der Druckreglermembran 15 liegende erste Hilfskammer 54 und eine unter der Druckreglermembran 16 liegende zweite Hilfskammer 55. Die über den Druckreglermembranen 15 und 16 liegenden Kammern sind durch Bohrungen 56 und 57 mit der Aussenluft verbunden. Ein Kanal 58 mit einer Verengung 59 verbindet die Einlassöffnung 4 mit der Hauptkammer 53; ein gemeinsamer Kanal 60 verbindet die beiden Hilfskammern 54 und 55 und ein weiterer Kanal 61 führt von der Hilfskammer 54 zu der Auslassöffnung 5. Im folgenden wird beschrieben, wie das erfindungsgemässe Ventil arbeitet, d.h. wie es auf Temperaturänderungen reagiert. Es wird zunächst vorausgesettty dass die Umgebungstemperatur des Thermometergefässes 49 die mit .dem Einstellknopf 46 vorher eingestellte Temperatur übersteigt. Unter den vorausgesetzten Bedingungen ist das gasförmige oder flüssige Medium von der Einlassöffnung 4 durch den Kanal 58 und die Verengung 59 in die Hauptkammer 53 gelangt. Da beide Seiten der Membran 3 mit dem gleichen Druck, d.h. mit dem an der Einlassöffnung, beaufschlagt . werden, entsteht kein Druckunterschied an der Membran 3, so dass die Feder 52 die Ventilplatte 8 gegen den Ventilsitz 7 drückt und das Medium nicht zu der Auslassöffnung 5 fliessen kann. Wenn jedoch die Umgebungstemperatur des Thermometergefässes 49 fällt, zieht sich die Thermometerflüssigkeit zusammen und die bewegliche Membran 41 der Kapselfeder 43 kann sich unter dem Druck der Feder 40, die mittels der Betätigungsscheibe 39 auf die Kapselfeder drückt, gegen die Membran 42 bewegen. Gleichzeitig wird . auch die Betätigungsscheibe 39 nach oben bewegt. Bei dieser Aufwärtsbewegung drückt die Betätigungsscheibe 39 gegen die überlappenden-Enden der Steuerventilplatten 29 und 30. Einer Bewegung der Steu erventilplatte 29 um ihren Lagerpunkt 37 wirkt die Anzugskraft des Dauermagneten 50 auf den Anker 51 und die Druckfeder 31 entgegen, während einer Bewegung der Steuerventil,f..-".atte 30 um ihren Lagerpunkt 38 die Druckfeder 32 entgegenwirkt. Die Druckfeder 32 setzt der Bewegung ihrer zugeordneten Steuerventilplatte 30 einen grösseren Widerstand entgegen als die Anzugskraft des Dauermagneten 50 und der Federdruck der Feder 31 der Bewegung der Steuerventilplatte 29. Dadurch überwindet die Kraft der Feder 40, sobald sie durch die Membran 41 freigegeben wird, die Anzugskraft des Dauermagneten 50 und die Kraft der Druckfeder 31. Die Steueeventilplatte 29 dreht sich plötzlich um ihren Lagerpunkt 37 und gibt die Öffnung 27 mit einer Schnapp-Bewegung frei. Gleichzeitig nimmt die Betätigungsscheibe 39 in der Richtung des Uhrzeigers eine geneigte Lage ein. Das in der,Hauptkammer 53 be$ ndliche Medium dringt durch die Öffnung 27 in die Hilfskammer 5¢ ein, die durch den Kanal 61 mit der Auslassöffnung 5 verbunden ist. Dadurch fällt der Druck in der Hauptkammer 53 gemäss der eingestellten Federspannung der Druckfeder 23 des ersten Druckreglers 11. Der reduzierte Druck in der Hauptkammer 53 bewirkt einen Druckunterschied an der Membran 3, der die Ventilplatte 8 abhebt, so dw s das Medium von der Einlaseöffnung 4 zur Auslassöffnung 5 fliessen kann. Die Membran 15 des Druckreglers 11 steuert die Stellung des Ventilstempels 17 in seinem Sitz und regelt dadurch den Druck an der Auslassöffnung 5. Die Feder 23 ist so eingestellt, dass die Ventilplatte 8 nur geringfügig öffnet und nur einer kleinen Menge des Mediums den Durchflugs von der Einlassöffnung 4 zu der Auslassöffnung 5 gestattet. Wenn der geringe Fluss durch die Auslassöffnung 5 ausreicht, um die Umgebungstemperatur - z.B. mittels einer Verbrennungskammer -wieder ansteigen zu lassen, bewirkt die sich ausdehnende Flüssig-` keit im Thermometergefäss 49 eine Abwärtsbewegung der Membran 41 der Kapselfeder und ein Zurückgehen der Betätigungsscheibe 39 in die dargestellte Zage. Gleichzeitig schliesst die Steuerventilplate 29 die Öffnung 27 unter der Wirkung der Feder 31 und des-Dauermagneten 50 auf den Anker 51, so dass die Steuerventilplatte 29 wieder in die dargestellte Zage geschwenkt@wird. Das Schliessen der Öffnung 27 führt einen Ausgleich der auf die Membran 3 wirkenden Drücke herbei, wodurch die Ventilplatte B wieder unter dem Druck der Feder 52 dichtschliessend gegen den Ventilsitz 7 gedrückt 'wird. Wenn der geringe Fluss durch die Auslassöffnung 5 andererseits nicht ausreicht, eine Erhöhung der Umgebungstemperatur des Thermometergefässes 49 herbeizuführen, dauert dieser Fluss wie beschrieben so lange an, bis die Umgebungstemperatur der eingestellten Temperatur entspricht. Wenn die Umgebungstemperatur (:;es Thermometergefässes 49 weiter abfällt, bewegt sich die Membran 41 weiter aufwärts, und die Kraft der Feder 40 auf die geneigte Betätigungsscheibe 39 überwindet die Kraft der Feder 32, wobei die Steuerventilplatte 30 um ihren Lagerpunkt 38 gedreht wird und sith die Öffnung 28 des Hilfsventiles 10 öffnet. Gleichzeitig stellt sich die Betätigungs-Scheibe 39 Waagerecht und beide Steuerventilplatten 29 und 30 sind betätigt. Der Druckregler 12 ist so_eingestellt, dass er einen höheren Druck in der Auslassöffnung 5 erlaubt und dadurch einen grösseren Druckunterschied an der Membran 3 hervorruft als der durch den Druckregler 11 bewirkte. Dadurch wird die Ventilplatte 8 längere Zeit von ihrem Ventilsitz 7 abgehoben und. gestattet einer grossen Durchflussmenge des Mediums den Durchgang zur Auslassöffnung 5. Wenn die Umgebungstemperatur des Thermametergefässes 49 der mit dem Temperatureinstellknopf 46 eingestellten Temperatur genau entspricht, wird die Betätigungsscheibe 39 in ihre normale Zage zurückgeführt uhd die Steuerventilplatten 29 und 30 schliessen ihre zugeordneten Öffnunga727und 28. Gleichzeitig wird an der Membran 3 das Druckgleichgewicht wieder hergestellt, so dass die Ventilplatte 8 auf ihrem Ventilsitz 7 aufliegt und den Durchfluss---zwi.-sehen der Einlassöffnung 4 und der Auslassöffnung 5 beendet. Es wurde ein Membranventil beschrieben, das zwischen einer geschlossenen, einer geringfügig geöffneten und einer ganz offenen Stellung arbeitet. Diese Stellungen erreicht man durch die Steuerung durch zwei getrennte Hilfsventile 9 und 10 mit zugeordneten Reglern 11 und 12, die von einem gemeinsamen Temperaturfühler beaufschlagt werden. Obwohl es nicht näher ausgeführt wurde, kann man die Anordnung auch so treffen, dass die Gewindespindel 45 des Temperatureinstellknopfes 46 unmittelbar auf die Betätigungsscheibe 39 wirkt, In diesem Fall wirkt die Gewindespindel 45 neben einem zusätzlichen Drehpunkt auf die Scheibe 39, während die Kapselfeder des Thermometers auf die andere Seite des zusätzlichen Drehpunktes der Betätigungsscheibe 39 wirkt. Man erhält mittels einer solchen Betätigungsscheibe eine Vierpunkt-Kippanordnung.

Claims (5)

  1. Patentansprüche 1Q Membranventil, insbesondere für die geregelte Zufuhr von gasförmigen oder flüssigen Medien zu einer Brennkammer, mit einer durch einen Temperaturfühler beaufschlagten Steuerventilanordnung, durch die ein Hauptventil geöffnet oder geschlossen wird, dadurch gekennzeichnet, dass zwei aufeinanderfolgend betätig bare Hilfsventile (9 und 10) vorgesehen sind, von denen das eine Hilfsventil (9) die den Durchfluss steuernde Membran (3) von der vollständig geschlossenen Stellung in eine einem geringen Durchfluss entsprechende Stellung steuert und bei weiterer Beaufsehlqgung des Temperaturfühlers (49, 43) das andere Hilfsventil (10) die Membran (3) von der einem geringen Durchfluss entsprechenden Stellung in die vollständig geöffnete Stellung steuert.
  2. 2. Membranventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jedem Hilfsventil (9 bzw. 10) ein Druckregler (11 bzw. 12) zugeordnet ist, der den Druck des Mediums bei der einem geringen Durchfluss entsprechenden Stellung'bzw. bei der vollständig geöffneten Stellung regelt.
  3. 3. Membranventil nach .Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass beide Hilfsventile (9 und 10) von einem &e meinsamen Temperaturfühler (49, 43) über einen temperaturabhßngigen Betätigungsmechanismus gesteuert werden.
  4. 4. Membranventil nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Hilfsventil (10) mit einer Einstellschraube (34) versehen ist-, mit der wahlweise die Temperatur bei der das Hilfsventil (10) öffnen soll, eingestellt werden kann.
  5. 5. Lilembranventil nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eines der Hilfsventile (z.B. 9) eine dauermagnetische Haltung der ihm zugeordneten Steuerventilplatte (z.B. 29) aufweist, durch die die Steuerventilplatte (z.B. 29) mit einer Schnapp-Bewegung öffnet oder schliesst. Verzeichnis der verwendeten Bezeichnungen Bezugs- Urspnrngssproche D/E Viersetzung E/D -zeichen 1 lower casing unteres Gehäuseteil 2 upper casing oberes Gehäuseteil 3 diaphragm Membran 4 inlet opening Einlassöffnung 5 outlet opening Auslassöffnung 6 partition Kammer 7 valve seat Ventilsitz 8 valve closure member Ventilplatte 9 , auixiliary valve Hilfsventil 10 11 pressure regulator Druckregler 12 11 n n 13 Pressure regulator casing Druckreglergehäuse 14 11 n n n 15 Pressure regulating dia- Drucireglerme mbran phragm 16 @i n n a 17 valve stein Ventilstempel 18 11 n n 19 diaphragm plate Membranpiatte 20 " x n 21 valve seat Ventilkegel 22 23 spring Druckfeder 24 " n 25 adjustment screw Einstellschraube 26 n tt a 27 Port- Öffnung 28 @@
    29 Pilot valve closure Steuerventilplatte 30 u n n n 31 spring - Druckfeder 32 19 33 retaining plate Halteplatte 34 - adjusting screw Einstellschraube 35 socket Sicke 36 ei 91 37 pivot point Lagerpunkt 11 38 11 39 actuator disc Betätigungsscheibe 40 spring Feder 41 diaphragm Membran 42 " 43 dual-diaphragmed sensing Kapselfeder head 44 shaft Schaft 45 shaft Gewindespindel 46 dial Einstellknopf 47 flange Ansatz 48 capilliary tube Kapillarrohr 49 thermal bulb Thermometergefäss 50 permanent magnet - Dauermagnet 51 araature Anker 52 spring Feder 53 main chamber Hauptkammer 54 firnt auxiliary chamber erste Hilfskammer 55 second " " zweite " 56 Port Bohrung 57 11 11 58 passabeway Kanal 59 restriction Verengung 60 passageway Kanal 61 extension Kanal
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CH (1) CH445224A (de)
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