DE1550506B2 - Membran als Ventilverschlußstück für Membranabsperr- bzw. Regulierventile - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Membran als Ventilverschlußstück für Membranabsperr- bzw. Regulierventile mit geradlinigem Gehäusedurchgang und mit einem vom Ventiloberteil aus in die zylindrische Gehäuseinnenwand tangential übergehenden konischen Ventilsitz, deren Mittelteil in der Schließstellung eine dem Sitz entsprechende kegelige Gestalt mit kugelförmiger Spitze sowie einen ebenen Flansch zur Einspannung zwischen Gehäuse und Ventiloberteil hat und die an ihrer dem Strömungsmedium abgewandten Seite einander diametral gegenüberliegende, radial verlaufende, vorspringende Rippen aufweist, deren Höhe vom Einspannflansch in Richtung zur Spitze der Membran bis zu einem Maximum zunimmt.

Eine derartige Membran ist aus der DT-AS 1 104 777 bekannt, wobei das Öffnen eines mit einer solchen Membran versehenen Ventils durch Umstülpen der Membran geschieht. Dieses Umstülpen geschieht bei jedem öffnen und Schließen des Ventils, so daß durch die ständig in der Richtung wechselnde Biege- bzw. Knickbeanspruchung die Membran einer Dauerbruchgefahr ausgesetzt ist. Zwar sind an der Rückseite der Membran radiale Rippen mit rechteckigem Querschnitt zur Verstärkung angebracht, jedoch erschweren diese das Umstülpen der Membran erheblich. Um dies auszugleichen, muß die Membran extra mit einer besonderen Klemmrandausbildung versehen sein, so daß beim Einspannen des Membranklemmrandes in der Membran eine Vorspannung erzeugt wird, die in Öffnungsrichtung der Membran wirkt.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine leicht herstellbare und dauerbelastbare Membran zu schaffen, die einerseits durch Rippen verstärkt ist, die aber andererseits trotzdem nur eine so niedrige Formsteifigkeit aufweist, daß zum Öffnen, das heißt zum Umstülpen der Membran nur ein geringer Kraftaufwand erforderlich ist.

Diese Aufgabe wird durch eine Membran den eingangs genannten Art gelöst, die dadurch gekennzeichnet ist, daß die Rippen am Grund des halbkugelförmigen Membranteils auch ihre maximale Fußbreite haben, die in Richtung radial nach außen stetig abnimmt.
Insbesondere können die Rippen einen trapezförmigen Querschnitt mit nach innen gewölbten Seitenflächen haben, die am Rippenfuß stufenlos sanft in die Membraninnenoberfläche übergehen.

Zweckmäßigerweise besitzt die Oberseite jeder Rippe über deren ganze Länge im wesentlichen die gleiche Breite.

Dadurch, daß die Rippen einer so ausgebildeten Membran vom Membranzentrum radial nach außen nicht nur in der Rippenhöhe stetig abnehmen, sondern auch in der Rippenfußbreite, läßt sich ein Ventil mit einer solchen Membran besonders leicht öffnen. Insbesondere wird das Umstülpen der Membran mit Rippen mit trapezförmigem Querschnitt noch wesentlich begünstigt, weil das größere Widerstandsmoment bei der Durchbiegung der trapezförmigen Rippen am breiten Rippenfuß liegt und von dort zum schmalen Rippenscheitel ständig abnimmt und weil diese ferner nach innen durchgewölbt sind und am Rippenfuß stufenlos sanft in die Membraninnenoberfläche übergehen und keine schroffen«Querschnittsunterschiede zwischen den Rippen und den übrigen Membranteilen vorhanden sind. Das kontinuierliche Anwachsen der Fußbreite der Rippen von außen nach innen trägt dem Biegemomentenverlauf der Rippen besonders Rechnung, so daß die Membran eine hohe und lang andauernde hin- und hergehende Wechselbeanspruchung aushält, während ein vor allem bei niedrigen Leitungsdrücken wichtiger geringer Öffnungswiderstand erhalten wird. Diese Membrane sind auch herstellungsmäßig günstig, da der erhaltene Ausschußanteil gering ist, was wohl auf die nunmehrige Querschnittsform der Rippen zurückzuführen ist.

In bezug auf die Abdichtung ergibt eine derartige Membran einen ähnlichen Effekt wie eine schmale Rippe außen an einer Membran, wobei letztere jedoch den Nachteil hat, daß sie anfällig gegen Beschädigungen durch ätzende Medien ist.

Aus Gründen der Wirtschaftlichkeit der Herstellung ist es bisher unmöglich gewesen, dem Druckglied eines eine solche Membran verwendenden Ventils eine dem abgerundeten Übergang von der Membranklemmfläche des Ventilgehäuses zum Ventilsitz entsprechende Form zu geben und daher hat das Druckglied gerade Seiten.

Das Ergebnis ist das Fehlen von unmittelbarem Druck auf die Membran im Bereich des abgerundeten Überganges bei geschlossenem Ventil, und die größte Neigung zur Undichtigkeit besteht in diesem Bereich.

Es sind verschiedene Vorschläge für die Lösung dieses Problems gemacht worden, jedoch hat bis vor kurzem der einzige praktisch gangbare Weg darin bestanden, die Membran so zu dimensionieren, daß ihre axiale Länge trotz des Gießens in einer der Schließstellung des Ventils entsprechenden Form ein wenig kurz ist, sodaß die Membran beim Schließen des Ventils unter axiale Spannung kommt, die die Membran hinreichend stramm über der abgerundeten Verbindung hält, um einen dichten Verschluß zu erreichen, ohne Notwendigkeit, einen übermäßigen Druck auf den Teil der Mem-

bran auszuüben, gegen welchen das Druckglicd drückt. Die erfindungsgemäße Membran ist vorzugsweise in bezug auf ihre axiale Länge ähnlich dimensioniert.

In den Zeichnungen ist eine beispielsweise Ausführungsform einer Membran gemäß der Erfindung veranschaulicht.

F i g. 1 ist ein Querschnitt durch die Membran,
F i g. 2 ist eine Draufsicht nach F i g. 1 und
F i g.3 ist ein Teilschnitt entlang der Linie III-lll der F i g. 1. ■

Die dargestellte Membran enthält einen konischen Teil 12, der an seinem Kopf in einen halbkugeligen, der Querschnittsform des unteren Teiles der Ventilbohrung entsprechenden Teil 13 endet. An der Rückseite der Membran ist der Mittelteil durch eine Querfläche 14 begrenzt. Die auf diese Weise geformte Materialmasse ergibt Material für die Einbettung des Kopfes 15 eines Gewindebolzens 16, durch welchen die Befestigung an der Membran erfolgt. Am Rand hat die Membran eine sanft auslaufende Kurve 24, die sich vom konischen Teil 12 zur Membrankante erstreckt. Bei dieser besonderen Ausführungsform ist eine entlang des Umfangs verlaufende Rippe 25 vorgesehen, die dazu beiträgt, eine feste Abdichtung zu ergeben, wenn die Membran ins Ventil eingeklemmt ist.

An der Rückseite der Membran sind zwei einander radial gegenüberliegende Rippen 26 vorgesehen, die von einer maximalen Höhe und Fußbreite beim Flansch 14 konisch auslaufen bis sie am Klemmrand ganz verschwinden. Wie aus F i g. 3 zu ersehen ist, haben diese Rippen trapezförmigen Querschnitt, wobei jedoch die Seiten nach innen gekrümmt sind, die oberen Ecken sind gut abgerundet, und eine gute Kehle verbindet jede Seite am Fuß mit der übrigen Membran.

Aus der Verteilung der Bolzenlöcher gemäß F i g. 2 ist zu erkennen, daß die Membran nur in zwei um 180° gegeneinander versetzten Stellungen in das Ventil eingesetzt werden kann, wodurch gewährleistet ist, daß die Rippen an die Seite kommen. Bei ausgedehnteren Größen ist es üblich, die Membran kreisförmig zu gestalten mit einer größeren Anzahl von Bolzenlöchern.

Eine genaue Anordnung kann durch leicht ungleiche Abstände zwischen den Bolzenlöchern oder durch ähnliche Mittel erreicht werden.

In der Zeichnung ist keine Verstärkung gezeigt, jedoch versteht es sich, daß die Membran mit eingebettetem Stoff verstärkt ist (welcher den Schraubenbolzen 16 erfassen kann), wie es an sich bekannt ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Membran als Ventilschlußstück für Membranabsperr- bzw. Regulierventile mit geradlinigem Gehäusedurchgang und mit einem vom Ventiloberteil aus in die zylindrische Gehäuseinnenwand tangential übergehenden konischen Ventilsitz, deren Mittelteil in der Schließstellung eine dem Sitz entsprechende kegelige Gestalt mit kugelförmiger Spitze sowie einen ebenen Flansch zur Einspannung zwischen Gehäuse und Ventiloberteil hat und die an ihrer dem Strömungsmedium abgewandten Seite einander diametral gegenüberliegende, radial verlaufende, vorspringende Rippen aufweist, deren Höhe vom Einspannflansch in Richtung zur Spitze der Membran bis zu einem Maximum zunimmt, dadurch gekennzeichnet, daß die Rippen (26) am Grund (14) des halbkugelförmigen Membranteils (13) auch ihre maximale Fußbreite haben, die in Richtung radial nach außen stetig abnimmt.

2. Membran nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rippen (26) einen trapezförmigen Querschnitt mit nach innen gewölbten Seitenflächen haben, die am Rippenfuß stufenlos sanft in die Membraninnenoberfläche übergehen.

3. Membran nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberseite jeder Rippe (26) über deren ganze Länge im wesentlichen die gleiche Breite hat.