DE1550268C - Membranventil zur Steuerung eines Druckmittelstromes - Google Patents

Description

Das Hauptpatent 1291584 geht aus von einem Membranventil zur Steuerung eines Druckmittelstromes mit einem Ventilgehäuse mit. einem Strömungsweg, einem Ventilsitz und einer dem Sitz gegenüberliegenden und durch eine Membran abgedeckten Membranöffnung sowie einer mit der Membran verbundenen Betätigungsvorrichtung zum wahlweisen Anheben und Aufsetzen der Membran in bezug auf den Sitz, wobei zu der Betätigungsvorrichtung ein unmittelbar an diese angeschlossenes, inneres Druckstückmittelstück und wenigstens ein •gegenüber dem Druckstückmittelstück verlagerbares Druckstückaußenstück gehören.

Ein solches Membranventil ist aus dem französischen Patent 1 271 905 bekannt. Bei diesem sind sogar zwei ringförmige Druckaußenstücke vorgesehen, die bei Annäherung 'des Druckstückes an die Schließstellung durch eine Schleppverbindung mit dem Druckmittelstück mitgenommen werden.

Wie in dem Hauptpatent auseinandergesetzt, war aber bei den bekannten Membranventilen die Kennlinie der auf die Bewegung der Betätigungsvorrichtung bezogenen Durchflußmengenänderung ungünstig, und dem Hauptpatent liegt die Aufgäbe zugrunde, die Kennlinie zu einer »Kurve mit gleichbleibendem Prozentsatz« zu machen.

Die durch das Hauptpatent erbrachte Lösung dieser Aufgabe beruht auf dem Gedanken, daß beide Druckstückteile derart .in Antriebsverbindung mit der Betätigungsvorrichtung stehen, daß bei Bewegung der Betätigungsvorrichtung im Ventilöffnungssinn zunächst nur das Druckstückmittelstück und damit der benachbarte innere Bereich der Membran von dem Sitz abgehoben werden, um den.Strömungsweg an dem Sitz teilweise zu öffnen, wohingegen der äußere Membranbereich noch in Anlage an den Sitz gehalten wird, und daß bei weiterer Bewegung der Betätigungsvorrichtung das Druckstückaußenstück und damit der ihm benachbart liegende Membranbereich von dem Sitz abgehoben werden.

Bei dem in dem Hauptpatent beschriebenen Ausführungsbeispiel ist dieser Gedanke in der Weise verwirklicht, daß zwischen das Druckstückaußenstück und die Betätigungsvorrichtung, eine Federnanordnung eingeschaltet ist. Damit wird die erwähnte stufenweise Betätigung des Druckstückmitteistückes und des Druckstückaußenstückes erreicht. '·■■'.'.'■ '■'■·■

Bei der vorliegenden Erfindung wird nun der dem Hauptpatent zugrunde liegende Gedanke erfindungsgemäß derart weitergebildet, daß der an dem Druckstückaußenstück angreifende Teil der Betätigungsvorrichtung unabhängig von dem an dem Druckstückmittelstück angreifenden Teil der Betätigungsvorrichtung im Membranventil abgestützt ist.

Bei einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, bei der das Druckstückaußenstück auch wie bei dem Hauptpatent durch eine Feder in Richtung auf den Sitz gedrückt wird, ist erfindungsgemäß die Anordnung so getroffen, daß die Feder zwischen deii Druckstückaußenstück und der Haube des Membranventiles angeordnet ist. Bei dieser Anordnung braucht auf der das Druckstückmittelstück haltenden Ventilstange keine Mutter vorgesehen zu werden, da sich die Feder ja an der Haube abstützt.

Bei einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, daß ein erstes Handrad zur Betätigung des Druckstückaußenstückes und ein zweites Handrad zur Betätigung des Druckstückmittclstückes vorgesehen sind, wobei das zweite Handrad auf dem dem Druckstückaußenstück zu₇ geordneten Teil der Betätigungsvorrichtung angebracht ist.

Eine weitere Ausfiihrungsform sieht vor, daß das Druckstückaußenstück mittels eines ersten Druckluftkolbens betätigbar ist, während das Druckstückmittelstück mittels eines zweiten Druckluftkolbens betätigbar ist. ' ·

Bei diesen Ausführungsformen kann auf eine Feder verzichtet werden, da jedes der beiden Druckstücke für sich an einem Teil der Betätigungsvorrichtung angeschlossen ist. Beim Schließen wird dabei ein Teil des Druckstückes zunächst gegenüber dem anderen in zurückgezogener Stellung gehalten, bis das Andrücken der Membran an den Sitz beginnt. Alsdann bewegt sich auch der andere Teil des Druckstückes, um den Rest der Membran an den Sitz anzudrücken. '■".·

Weitere Erfindungsmerkmale ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Es folgt die Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung an Hand von Zeichnungen. Es zeigt ' · ■

F ϊ g. 1 eine seitliche Schnittansicht eines Membranventiles, bei welchem sich eine Feder direkt zwischen einem Druckstück und der Haube befindet,

F i g. 2 eine Schnittansicht in Strömungsrichtung einer weiteren Ausführungsform, in welcher keine Federn verwendet werden; die Druckstücke werden durch Handräder verschoben,

Fig. 3 eine der Fig. 2 gleiche Schnittansicht einer anderen Ausführungsform, in welcher keine Federn verwendet Werden, wobei jedes Druckstück durch Druckluft-Kolben in beiden Richtungen bewegbar ist,"

Fig. 4 eine der Fig. 2 ähnliche Schnittansicht einer weiteren Ausführurigsform, in welcher zwei Federn verwendet werden, welche so angeordnet sind, daß das Ventil mit Hilfe von Federkraft geschlossen, jedoch durch einen Bewegungsteil geöffnetwird. ■ ' .'.

In F i g. 1 der Zeichnungen wird ein erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel dargestellt. Bei diesem Ausführungsbeispiel befindet sich eine Druckfeder 300 zwischen, dem Druckstückaußenstück 302 und der Haube 304. Das untere Ende dieser Feder liegt an einer Fläche 302 α des Druckstückaußenstückes an, während das obere Ende dieser Feder gegen die innere Fläche 304 α am Ende der Haube andrückt. Die Feder ist so stark zusammengedrückt, daß, wenn das Druckstückaußenstück 302 in seiner geschlossenen Lage ist, in welcher es den Membranabschnitt 306 α gegen den Sitz 308 hält, die Feder, obwohl sie von der in Fig. 1 dargestellten Lage gestreckt ist, immer noch genügend Ausschlag aufweist, um eine dichte Abdichtung zwischen dem Membranabschnitt 306« und diesem Sitz herzustellen. Durch Drehen des Handrades 310 wird das Druckstückaußenstück in geschlossene Lage bewegt. Das Drehen des Händrades 310 bewirkt ein Drehen der mit einem Innengewinde ausgestalteten Buchse 312, wobei sich die mit einem Außengewinde versehene Ventilstange 314 in Richtung auf den Membransitz 308 vorschiebt. Das Druckstiickmittelstiick 316, welches drehbar am unteren Ende der Ventilstange angebracht ist und das Druckstückaußenstück 302 in der dargestellten,

angehobenen Stellung hält, ermöglicht, daß das Druckstückaußenstück in geschlossene Lage verschoben wird, wenn die Ventilstarige etwas nach unten bewegt wird. Ein weiteres Drehen des Handrades in derselben Richtung setzt die Abwärtsbewegung des Druckstückmittelstückes 316 fort, bis es den Membranabschnitt 306 b gegen den Membransitz 308 andrückt. Das Ventil ist dann vollkommen geschlossen.

In Fig. 2 wird eine weitere Ausführungsform dargestellt, bei welcher keine Feder Verwendung findet. . Statt dessen besitzt das Druckstückaußenstück 320 ein mit einem Außengewinde versehenes Ventilstangengehäuse 320 α in einer Buchse 322, welche in der Haube 324 gelagert und durch ein erstes Handrad 326 in. Umdrehung versetzt wird. Das Drehen des Handrades 326 in geeigneter Richtung hebt das Druckstückaußenstück von der dargestellten, geschlossenen Lage, in welcher es den Membranabschnitt 328 α gegen den Membransitz 330 andrückt, in eine geöffnete Stellung, in welcher sich der Mem- ~ branabschnitt in einer gewissen Entfernung zum ί ) Membransitz befindet. Das Oberende des Ventilstangengehäuses 320 α erstreckt sich über das Handrad 326 und ist mit einer am Umfang, verlaufenden Nut 320 b ausgestattet. In dieser Nut befinden sich die Enden einiger Kopfschrauben 232, welche in der Nabe 334« eines , zweiten Handrades 334 befestigt sind. Mit Hilfe dieser Anordnung ist es möglich, daß sich das Handrad 334 bezüglich des Ventilstangengehäuses 320 α dreht; eine Axialverschiebung gegenüber dem Gehäuse wird jedoch vermieden. Ein Teil 334 b des Handrades 334 ist im Gewindeingriff mit dem oberen Ende einer mit Gewinde versehenen Ventilstange 336, welche sich innerhalb des hohlen Ventilstangengehäuses 320 α befindet. Das untere Ende der Vcntilstange 336 steht mit dem Druckstückmiltelstück 338 in Verbindung. Die Druckstücke 320 und 338 stehen zueinander, zur Membran 328, zum Gehäuse 340 und zur Haube 324 in derselben Beziehung wie in den bereits erwähnten Ausführungsbeispielen.

Die Betriebsweise des in F i g. 2 dargestellten Ven- \ tils ist wie folgt: Wenn sich die Teile in geschlossener Stellung befinden, kann eine Öffnungsart dadurch erreicht werden, daß nur das Handrad 326 gedreht wird. Dadurch werden beide Druckstücke 320 und 338, ohne daß sie ihre Lage zueinander ändern, angehoben, denn die Ventilstange 336 ist am Handrad 334 befestigt, welches seinerseits mit dem Ventilstangengehäuse 320« in Verbindung steht. Dieses wiederum ist mit der Buchse 322 verbunden. Dieses Öffnungsverfahren entspricht dem eines normalen Membranventils, welches nur ein Druckstück aufweist. Das Öffnen kann jedoch auch dadurch geschehen, daß zunächst das Handrad 334, ausgehend von den in Fig. 2 dargestellten, geschlossenen Teilen, in Umdrehung versetzt wird. Die. Drehbewegung des Handrades 334 hebt die Ventilstange 336 bezüglich des Ventilstangengehäuses 320 a; auf diese Weise wird das Druckstückmittelstück 338 vom Ventilsitz abgehoben. Dabei bewegt sich der Mittel- ; teil der Membran vom Ventilsitz weg, während das Druckstückaußenstück 320 weiterhin den äußeren Membranteil 328 λ gegen den Ventilsitz drückt. Wenn durch die Umdrehung des Handrades 334 die Fläche. 338« des Druckstückmittclstiickes an der Fläche 320 c des Driickstiickaußenstiickes anliegt, ist ein weiteres öffnen mit Hilfe des Handrades 334 nicht möglich. Wenn ein weiteres öffnen erwünscht ist, dann wird das Handrad 326 gedreht, so daß sowohl das Druckstückaußenstück als auch das Druckstückmittelsüick in ihrer neuen Lage zueinander ange- - hoben werden. Um nach dieser öffnung das Ventil zu schließen, kann das Handrad 326 zuerst gedreht werden, um das Druckstückaußenstück abzuschließen, wonach das Handrad 334 in Umdrehung

ίο versetzt wird, um das Druckstückmittelstück zu verschließen. Es kann aber auch erst das Handrad 334 und dann das Handrad 326 gedreht werden.

In Fig. 3 wird eine weitere Ausführungsform darr gestellt, in welcher keine Feder verwendet wird und in welcher die Druckstücke 342 und 344 durch Druckluftkolben 346 und 348 bewegt werden. Insbesondere ist die Anordnung dieser Druckstücke zueinander und im Verhältnis zur Membran 350 und zur Haube 352 dieselbe wie in den anderen Ausführungsformen. Das Druckstückmittelstück 342 jedoch ist mit dem unteren Ende einer. Ventilstange 354 verbunden, welche ihrerseits unter gleichzeitiger Abdichtung in einem hohlen Ventilstangengehäuse 344 a verschiebbar ist. Das obere Ende der Ventilstange ist

as an dem Druckluftkolben 346 angebracht. Das Druck-. stückaußenstück 344 ist mit dem Ventilstangengehäuse 344 α verbunden, welches seinerseits unter Abdichtung innerhalb des Lagers 358 am Ende der Haube verschiebbar ist. Das obere Ende ist mit dem Druckluftkolben 348 in Verbindung. Die Membranen 360 und 362 und; die Gehäuseteile 364, 366 und 368 ermöglichen eine. Bewegung der Druckluftkolbcn und unterteilen das Kolbengehäuse in drei Druckluftkammern 370, 372 und 374. Luftanschlüsse 376,377 und 378 an den einzelnen Druckluftkammern führen diesen Luft zu oder saugen sie wieder ab. Das Lager 358 ist in das Ende der Haube eingedreht und dient als Befestigung für den Gehäuseteil 364. Der Gehäuseteil 366 ist mit dem Gehäuseteil 364 mittels der am Umfang verteilten Flansche, zwischen welchen der Rand der Membran 362 eingeklemmt ist, verbunden. Die Gehäuseteile 366 und 368 und die Membran 360 sind entsprechend miteinander verbunden. Die Membranen und die Gehäuseteile sind in der Größe so bemessen, daß der wirksame Bereich des Druckluftkolbens 346 und der Membran 360, auf welcher der Druck in der Kammer 372 einwirkt, kleiner ist als die Wirkfläche des Kolbens 348 und der Membran 362, auf welchen derselbe Druck lastet. Eine Ö-Abdichtung 380 verhindert, daß der Druck in:der Druckluftkammer 374 zwischen dem Ventilstangengehäuse 344 α und; dem Lager 358 am Ende der Haube entweicht. Eine weitere O-Ringabdichtung 382 verhindert, daß der Druck in der Kammer 3.72 zwischen der verschiebbaren Ventilstange 354 und dem Ventilstangengehäuse 344« entweicht. Bei dieser Ausführungsform sei angenommen, daß ein bestimmter Druckluftwert zur Verfügung steht und daß das Leitungssystem

.60 zum Gehäuse¹ das Einleiten dieses Druckes in eine der Kammern, .in zwei öder in alle in einer bestimmten Reihenfolge zuläßt. ^;. .'.-..,.,·,.'." :

In Fig. 4 wird eine weitere Ausführungsform der Erfindung dargestellt; in welcher zwei Federn Verwendung finden, um das Ventil invollkommen geschlossener Lage zu halten,,wenn.alle öffnungskräft; entlastet sind. Eine Feder 384 ist so wie die. Feder 300 in Fig. 1 zwischen dem Druckstückaußenstück

385 und der Haube 386 angeordnet. Wie in den anderen Ausführungsformen ist das DruckstückmiUelslück 387 mit der Membran 388 verbunden und am unteren Ende einer Ventilstange 390 befestigt, welche sich nach oben durch das obere Ende der Haube 386 erstreckt. In der in Fig. 4 dargestellten Lage der Teile halten die beiden Druckstücke das Membran gegen den Ventilsitz 392, so daß sich das Ventil in seiner vollkommen geschlossenen Lage befindet. Die Feder 384 hält das Druckstückaußenstück in geschlossener Lage, da sie vorgespannt, d.h. in der dargestellten Lage etwas eingeflacht ist. Eine zweite Feder 394 befindet sich zwischen dem Haubenende und einem Flansch 390 α auf der Vcntilslange. Auch diese Feder ist in der dargestellten Lage vorgespannt und hält das Druckstückmittelstück 387 in geschlossener Lage. Das obere Ende der Ventilstange 390 steht mit dem Druckkolbcn 396 a eines Drucklufterregers 396 in Verbindung, welcher _: ebenfalls aus einem Paar von Gehäusetcilen 396 b ao und 396 c und aus einer kreisförmigen Membran 396 d besteht. Der Außenrand der Membran ist zwischen den Gehäuseteilen eingeklemmt, während der Irinenteil der Membran mit dem Druckluftkolben verbunden ist. Der untere Gehäuseteil 396 c ist auf der Haube 386 um die öffnung angeordnet, durch welche sich die Ventilstangc erstreckt. Durch einen Anschluß 396/ wird Druckluft unterhalb des Druckluftkolbens in eine Kammer 396 e eingeleitet. Die Kammer 396 g übcrhalb des Druckluftkolbens steht über eine öffnung 396 /1 mit der Außenluft in Verbindung.

Durch Anwendung von zwei auf die Federn 384 und 394 abgestuften Druckwerten lassen sich die beiden Druckstücke getrennt betätigen.

Claims (9)

1. Patentansprüche:.

   . 1. Membranventil zur. Steuerung eines Druckmittelstromcs mit einem Ventilgehäuse mit einem Strömungsweg, einem Ventilsitz und einer dem Sitz gegenüberliegenden und durch eine Membran abgedeckten Mcmbranöffnurig sowie einer mit der Membran verbundenen Betätigungsvorrichtung zum wahlweisen Anheben und Aufsetzen der Membran in'bezug auf den Sitz, wobei zu der Betätigungsvorrichtung ein unmittelbar an diese angeschlossenes, inneres Druckstückmittelstück und wenigstens ein gegenüber dem Druckstückmittelstück vcrlagcrbares Druckstückaußcnstiick gehören und die Anordnung so getroffen ist. daß beide Druckstückteile derart in Antriebsverbindung mit der Betätigungsvorrichtung stehen, daß bei Bewegung der Betätigungsvorrichtung im Ventilöffnungssinne zunächst nur das Druckstückmittelstück und damit der benachbarte innere Bereich.'der-.Membran.·'von dem Sitz abgehoben werden, um den Strömungsweg an'dem Sitz teilweise zu öffnen, wohingegen der äußere Membranbereich noch in Anlage an den Sitz gehalten wird, und daß bei weiterer Bewegung der Betätigungsvorrichtung das Druckstückaußenstück und damit der ihm benachbart liegende Membranbereich von dem Sitz abgehoben werden, nach Patent 1291584. dadurch..-gekennzeichnet, daß der an dem Druck- stückaußcnstiick (302 bzw. 320 bzw. 344 bzw. 385) angreifende Teil (300 bzw. 320 a bzw. 344 α bzw. 384) der Betätigungsvorrichtung unabhängig von dem an dem Dmckstückmittelstück (316 bzw. 338 bzw. 342 bzw. 387) angreifenden Teil (314 bzw. 336 bzw. 354 bzw. 390) der Betätigungsvorrichtung im Membranventil abgestützt ist.
2. 2. Membranventil nach Anspruch 1, bei dem das Druckstückaußenstück durch eine Feder in Richtung auf den Sitz gedruckt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder (300) zwischen dem Druckstückaußenstück (302) und der Haube (304) des Membranvcntiles angeordnet ist. · . . ■
3. 3. Membranventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine weitere an der Haube (386) abgestützte Feder (394) das Druckstückmillclstück in die Schließlage drängt.
4. 4. Membranventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein erstes Handrad (326) zur ■Betätigung des Druckstückaußenstückes (320) und ein zweites Handrad (334) zur Betätigung des Druckstückmittclstückes (338) vorgesehen sind, wobei das zweite Handrad, auf dem dem Druckstückaußenstück zugeordneten Teil (320 a) der Betätigungsvorrichtung angebracht ist. ·
5. 5. Membranventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem ersten Handrad (226) zur Betätigung des Druckstückaußenstückes (320) eine drehbare, an der Haube (324) gelagerte Buchse (322) mit Innengewinde verbunden ist, die bei Drehung ein mit dem Druckstückaußenstück verbundenes, hohles Venlilsiangengehäuse (320 a) betätigt, und daß das zweite Handrad (334) drehbar am oberen Ende des hohlen Ventilstangengchäuses gelagert ist und mit einem Teil (334 ft) in Gewindecingriff mit dem oberen Ende einer mit dem Druckstückmittelstück (338) verbundenen Ventilstangc (336) steht.
6. 6. Membranventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Druckstücke (342, 344) mit je einem Dfuckluftkolben (346, 348) betätigbar sind.
7. 7. Membranventil nach Anspruch 6; dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Druckluftkolben (346 und 348) in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sind und' zwischen sich eine gemeinsame Druckkammer (372) einschließen, wobei der erste Druckluflkolbcn (348) zur Betätigung des Druckstückaußenstückes (344) in der genannten Druckluftkammer (372) eine größere Wirkfläche aufweist als der genannte zweite Druckluftkolben (346).
8. 8. Membranventil nach Anspruch 7, dadurch ·■■ gekennzeichnet, daß der zweite Druckluftkolben

   (346) mit dem DrucksUickmittelstück (342) durch eine .Ventilstange (354) verbunden ist. die sich durch ein mit dem Pruckstückaußenstück

   ■ (344) verbundenes, hohles Ventilstangengehäusc

   ' (344«) erstreckt, an dessen oberem Ende der erstgenannte Druckluftkolben (348) sitzt.
9. 9. Membranventil nach Anspruch 8. dadurch gekennzeichnet¹, daß die Druckluftkolben (348 und 346). am Umfang Membranen (362 bzw.

   . 360) aufweisen, die zwischen Gehäuseteile (364, 366. 368) eingespannt sind. .

   K).Membranventil nach Anspruch 1. 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckstück-

   mittelstück (387) über eine Ventilstange (390) mit einem Druckkolben (396 a) in einem Gehäuse (396 b, 396 c) in Verbindung steht, wobei eine Feder (384) zur Betätigung des Druckstückaußenstückes zwischen diesem und der Haube (386)

   und eine Feder (394) zur Betätigung des Druckstückmittelstückes (387) entgegen der Kraft des Druckkolbens zwischen die Haube und einen Flansch (390a) der Ventilstange eingeschaltet

   Hierzu 2 Blatt Zeichnungen 0 9.70 009 637/187