DE1922237B2 - Druckmittelbetätigtes Schlauchmembranventil - Google Patents

Description

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Di·.· Erfindung bezieht sich auf ein druckmittelbetätigtcs Schlauchmcmbranventil mit einer zu einer Durchflußzone koaxialen Druckkammer, in die eine Druckmittcllcitung einmündet, die mit einem zu der Durcliflußzone koaxialen Ringkanal in der als Anschlagflächc für die Schlauchmembran fungierenden Wand der Druckkammer verbunden ist.

Ein derartiges Schlauchmembranventil ist bereits bekannt (USA.-Patentschrift 3 306 569). Die Wirkung der Schlauchmembran ist durch ein Druckmittel steuerbar, das über die Druckmittelleitung in die Druckkammer fließt und dort einen mehr oder weniger großen Druck auf die Schlauchmembran ausübt, so daß ein mehr oder weniger großer Gegendruck des abgesperrten Mediums erforderlich ist, um die Schlauchmembran vom Ventilsitz abzuheben, an dessen Mantelfläche sie sich in der Schließstellung dicht anlegt. Es hat sich jedoch gezeigt, daß ein derartiges Schlauchmembranventil insbesondere dann nicht befriedigt, wenn das Ventil mit großer Geschwindigkeit öffnen und schließen soll. Befindet sich die Schlauchmembran in der voll geöffneten Stellung in Anlage an der Druckkammer-Außenwand, dann strömt das Druckmittel zuerst lediglich im Bereich einer axial verlaufenden Verbindungsrille zwischen der Druckmittelleitung und dem Ringkanal in die Druckkammer ein, da die Schlauchmembran den Ringkanal praktisch voll verschlossen hat. Die Beaufschlagung der Schlauchmembran in dieser ersten Phase der Druckmitteleinlekung ist daher asymmetrisch und nicht gleichmäßig über den Umfang verteilt. Umgekehrt wird das öffnen des Ventils dadurch behindert, daß das Druckmittel wegen des verhältnismäßig kleinen Durchlasses, nämlich der Axialrille, zwischen Druckkammer und Druckmittelleitung nicht genügend rasch hindurchgedrückt werden kann. Selbst wenn es gelänge, den betreffenden Schlauchabschnitt schnell aufzuweiten, besteht die Gefahr, daß dieser insbesondere im Bereich des Übergangs von der Axialrille zum Ringkanal beschädigt wird, so daß die Schlauchmembran bereits nach kurzer Gebrauchszeit ausgetauscht werden muß. Außerdem wird infolge der hohen Strömungsgeschwindigkeit des Druckmittels durch die Axialrille ein Bereich niedrigen Drukkes geschaffen, in dem die Gefahr besteht, den Schlauchabschnitt in diese Axialrille einzusaugen.

Auch der Versuch, das Druckmittel um den Umfang besser verteilt in die Druckkammer einzuführen, konnte derartige Schwierigkeiten noch nicht gänzlich beseitigen. So ist es bekannt (USA.-Patentschrift 3 272470), die Außenwand der Druckkammer mit einer Vielzahl von Löchern zu versehen, die in eine koaxial um die Druckkammer angeordnete Druckmittelausgleichskammer münden. Insbesondere auch der konstruktive Aufwand ist hierbei unerwünscht groß.

Die Erfindung bezweckt die Vermeidung derartiger Nachteile. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Schlauchmembranventil der eingangs genannten Gattung dahingeheud zu verbessern, daß es sich trotz hoher Schaltfrequenz durch geringeren Verschleiß auszeichnet. Mit anderen Worten soll vermieden werden, daß die Schlauchmembran bei schnell arbeitenden Ventilen dieser Gattung rasch verschleißt bzw. daß die Betätigungsgeschwindigkeit des Ventils vergrößert werden kann.

Die Erfindung besteht darin, daß der Auslrittsquerschnitt des Ringkanals durch einen mit seiner Innenwand mit der Anschlagfläclic für das Schlauchventil bündig angeordneten oder eine Teilfläche derselben bildenden Ringkörper auf die Breite eines umlaufenden Ringspalts verkleinert ist.

Das Druckmittel strömt praktisch gleichmäßig über den gesamten Umfang verteilt durch den Ringkanal und nicht nur durch eine Axialrillc wie bei dem

•naanss genannten Stand der Technik in die Drucktammer ein. Dadurch ist ein schnelleres Arbeiten des VpntÜs möglich. Darüber hinaus besteht nicht die rvfahr daß die Schlauchmembran beispielsweise T!L_h Hinehsaugen in den Ringkanal beschädigt

■la da diener gemäß der Erfindung mit Hilfe des nwlcSroers auf die Breite eines umlaufenden Ring-Sff&emert ist. Die Ringspaltbreite ist selbst-Ständlich wesentlich geringer als die Ringkanal-Ke Bei anderen druckmittelgesteuerten Ventilen, Γ." Verschlußstück aus einer Membran besteht, ist

fan sich bekannt (deutsche Ausleeeschrift f_I99?75 und französische Patentschrift *90 748), Ii Ein- bzw. Austrittskanal für das Strömungsme-& mittels eines Einsatzes als Ringspalt auszubil-

Sofern der Ringkörper beim erfindungsgemäBen Sciauchmembranventil in den nutenförmigen Ring-LaI eingesetzt ist und einen demgegenüber kleineren Querschnitt aufweist, empfiehlt es sich, den Rmekörper mit einer auf den radial ausgerichteten Spalt konisch zulaufenden Außenfläche zu ver-X um die Druckmittelzufuhr und -abfuhr strößi zu begünstigen. Eine solche konische des Ringkörpers empfiehlt sich auch bei licht den Wiedereintritt des Mediums m das Inner der Hülse 18 in Strömungsrichtung hinter der speirwand 24. Das Medium strömt dann aus dem veni 10 durch die austrittsseitige Strömungsottnung jw

heraus, die in einem Abschlußglied 32 geDiiaei u, , das mittels Schrauben 34 am Ventilgehäuse ^ «£{*■ stigt ist. In dichtender Anlage an der äußeren jjiwi fläche 36 der Sperrwand 24 befindet^ s.ch m der Sperrstellung unter geringfügiger Υ°^Γ5Ρ™^

Umfangsrichtung die elastische

Schlauchmembran 38, die einen einwärts S^ew Flansch 38« am Eintrittsende sowie einen auswärts gewendeten Flansch 38 b am Austattsende aufweiÄ. Der Flansch 38 α ist zwischen ™ Schulter 20 α am

„ ^n^igen Anbaurmg ^^18» ^

klemmt, so daß er Sickerverluste des Mediums verhindert. Der Flansch Xb KdrtemjsDghwng ^ sehen einer Schulter 12 ft ac vennig _üed

einer kreisnngformigen Rippe 32 α am adsuu g

32. Qrhl -uchmembran

Beim Zusammenbau ^^f^STSaß der ccrart an der Hülse M »gebracht wem einwärts gewendete, stromaufwarte liegenae 38 a über der Schulter 2Oe hegt. .Dann wir

es Sie, _bei vie,e„

ΖΆΪΖ ΑΓΑ= teten Ringspalts mit dem Ventilgehäuse verbunden ist. Diese Ausführungsform ist besonders dann zu empfehlen, wenn Schlauchmembranventile üblicher £iart in erfindungsgemäßer Weise umgestaltet werden sollen, um die bisher üblichen, obengenannten

^H£ff S5ÄI einige bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Darin zeigt

Fig. 1 einen Vertikalschnitt durch ein Ventil mit aufweitbarer Schlauchmembran,

Fig.2 einen Teilschnitt in größerem Maßstab zur Veranschaulichung einer Ausführungsform der Er- ?»sSiS- « - Ventil

Em Anschlußstuck 40 irn A^a ^ ^_

hauses 12 *ent am A«scnmB ^ _{lexible

stellte DruckmittelqueHe^ so α _{kkammer 16}

Schlauchmembr.n » ™|^ _{werden kann}. Das ^^^ betrieben werden, in-

wird, der

^J _Strö.

^¹ \J _infolge eines in der Leitung der ein-"^ Höhe erreicht, die in der Schlauchmembran

ΪΪ3 eine ausschnittsweise S.rnansieht des Ringkörpersund
_F ^gi_g.4^P 5,6 und7 Teilschnitte von anderen Aus-

führungsformen. . . . ,

Das Schlauchmembranventil 10 weist e,n insbe-

sondere gegossenes, im allgemeinen ^njehes Ventilgehäuse 12 auf, das eine Ein ntteoffnung für das Medium sowie eine zwischen ihren Enden erweiterte Anschlagfläche 15 aufweist^ die eine Druckkammer 16 von verbreitertem Quenchnm nach außen begrenzt. Konzentrisch innerha b des Ventilgehäuses 12 befindet sich ein Käfig oder emc Hülse 18 mit Anbauringen 20,22 an deren E.nlritts- bzw. Jet zu überwinden, wird die Schlauchmembran stet, zuiibe ^

' _Hw nirhtnäche 36 abgehoben. Bei dieser hsetrieob der Dichtfläche J₆ g ^ ^^^rer

^^η 38 als Ventilkörper in besonderer cn _{Riickdruckrege}lun_g durch Druckentia-J^ wr Druckanstieg in der Leitung

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ständig um ihren ganzen Umfang herum voll aufgeweitet werden, da die Druckmittclleitung 43 in einen kreisförmigen Ringkanal 44 mündet, der sich vollständig um die Anschlagflächc 15 des Vcntilgchäuscs 12 herum erstreckt. In diesen Ringkanal 44 ist ein Ringkörper 46 eingeschweißt oder auf andere Weise befestigt, dessen im allgemeinen zylindrische Innenfläche 48 eine Fortsetzung der das Maß der Aufweitung begrenzenden Anschlagfläche 15 bildet und dessen konische bzw. kegelförmige Außenfläche 49 innerhalb des Ringkanals 44 zur Bildung eines rund um die Schlauchmembran 38 herumlaufenden freien Strömungskanals eine genügende Querschnittsfläche freiläßt. Der Ringkörper 46 hat in axialer Richtung eine solche Länge, daß in der Nähe der gegenüberliegenden Kante der Aussparung ein schmaler, kreisförmiger Ringspalt 50 freigelassen ist, der sich rings um die Schlauchmembran 38 erstreckt. Der Ringkörper 46 sammelt das Druckmittel aus dem ganzen Bereich um die Schlauchmembran 38 herum bzw. verteilt es über diesen ganzen Bereich, selbst wenn sich die Schlauchmembran 38 in dichter Anlage an der Anschlagsfläche 15 (F i g. 2) befindet. Wenn also der steuerbare Druck des Druckmittels erhöht wird und den Leitungsdruck überschreitet, kommt der Druckmitteldruck gegen die gesamte Mantelfläche der Schlauchmembran 38 zur Wirkung, so daß diese in einer über den ganzen Umfang gleichmäßigen Weise vnm stromabwärts üccnden Ende der Hülse 18 zu der dazwischenliegenden Dichtfläche 36 hin fortschreitend zusammengedrückt bzw. zusammengezogen wird. Wenn umgekehrt die Schlauchmembran 38 aufgeweitet wird, geschieht dies von der Dichtfläche 36 beginnend gegen das stromabwärts liegende Ende hin gleichmäßig in dem Maß, in dem sich der Druckim Ringkanal 44 vermindert, ohne daß dabei irgendwelche Lufteinschlüsse auftreten können, die im Umfangsbereich örtlich die Funktionsweise behindern könnten.

Gemäß F i g. 3 kann der Ringkörper 46 in Segmente unterteilt sein, was sein Einsetzen von der Öffnung des Ventilgehäuses 12 her in den Ringkanal 44 erleichtert, in den er an der Schweißstelle 51 eingeschweißt wird.

Gemäß F i g. 4 ist der Ringkörper 46 α mit einem kreisförmigen Außenbund 52 ausgestattet, der in eine entsprechende Aussparung in der Innenwand des Ringkanals 44 eingepaßt ist und sicherstellt, daß sich der Ringkörper 46 a beim Einschweißen nicht verdreht oder verwindet. Bei der Ausführungsform gemäß F i g. 2 kann nämlich der Ringkörper 46 das Bestreben haben, sich um die obere rechte Ecke zu drehen und dabei den Ringkanal 44 teilweise sperren. Außerdem kann eine Drehung dazu führen, daß sein kleinster zulässiger Innendurchmesser unterschritten wird und daß dann erst eine maschinelle Bearbeitung erforderlich wird, um das Einsetzen der Hülse 18 und der Schlauchmcmbran 38 zu ermöglichen.

Gemäß Fig. 5 wird der Ringkörper von einer dünnwandigen Hülse 56 gebildet, die in das offene Ende des Ventilgehäuses 12 derart eingesetzt ist, daß sie sich in der Nähe und gegenüber der stromaufwärts liegenden Begrenzungswand 58 a des Ringka-

nals 58 einwärts erstreckt. Die Hülse 56 braucht nicht in Segmente unterteilt zu sein. Die stromabwärts liegende Wand 58 b des Ringkanals 58 ist kurzer als die stromaufwärts liegende Wand 58 α ausgebildet, so daß auch die Hülse 56 eine Fortsetzung der

is das Maß der Aufweitung begrenzenden Anschlagfläche 15 bildet.

In ähnlicher Weise ist gemäß F i g. 6 die Hülse 60 vom Austrittsende des Ventilgehäuses 12 her mittels Kopfschrauben 62 in Stellung gebracht, die durch

so einen Radialflansch 64 an der Hülse 60 hindurchgesteckt sind. Sie kann auch einfach mittels des Abschlußgliedes 32 eingeklemmt sein. Bei dieser Ausführungsform dient ein O-Ring 66 als Dichtung, um ein Aussickern von Druckmittel entlang des Randes

as der Hüise 60 und zwischen dem Ventilgehäuse 12 und dem Abschlußglied 32 nach außen zu verhindern. Auch hier endet die Stirnwand 60 a der Hülse 60 in der Nähe der Wand 68« des Ringkanals 44. um den schmalen kreisförmigen Ringspalt 70 zu be-

grenzen. Wie bei den anderen Ausführungsformen hat der Ringspall 70 vorzugsweise eine Breite, die diejenige der Schlitze 26,28 der Hülse 18 nicht überschreitet.

Gemäß Fi g. 7 ist der Ringkanal 72 im Ringkörper

74 selbst gebildet, dessen Außendurchmesser am stromaufwärts liegenden Ende 76 um ein geringfügiges Maß verringert ist, so daß wiederum ein Ringspalt 78 als kreisringförmiger Durchlaß für das Druckmittel geschaffen ist. Wie bei den anderen Ausführungsbeispielen ist der Ringkörper 74 an der Innenfläche derart bearbeitet, daß er gewissermaßen eine Fortsetzung der die Aufweitung der Schlauchmembran 38 begrenzenden Anschlagfläche 15 a bildet. Daher ist bei dieser Ausführungsform die Innen-

fläche 80 nach außen zu kegelig ausgebildet. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel eines Vcr'ils ist der Ringkörper 80 allerdings weiter stromaufwärts verlegt und stärker verjüngt als bei den anderen Ausführungsformen. Auf diese Weise ist ein Profil ge-

schaffen, das beim Betrieb mit Gas gemäß der eingangs geschilderten bekannten Ausbildung das Auftreten von Schwingungen mit hoher Frequenz verhindert. Auch hier ist der Ringkörper 74 in Segmente unterteilt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

-ct.

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Claims (8)

Patentansprüche:

1. Druckmittelbetätigtes Schlauchmembranventil mit einer zu einer Durchflußzone koaxialen Druckkammer, in welche eine Druckmittelleitung einmündet, die mit einem zu der Durchflußzone koaxialen Ringkanal in der als Anschlagfläche für die Schlauchmembran fungierenden Wand der Druckkammer verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Austrittsquerschnitt des Ringkanals (44; 58; 68; 72) durch einen mit seiner Innenwand mit der Anschlagfläche (15; 15 a) für die Schlauchmembran (38) bündig angeordneten oder eine Teilfläche derselben bilderc'en Ringkörper (46; 46a; 56; 60; 74) auf die Breite eines umlaufenden Ringspaltes (50; 70; 78) verkleinert ist.

2. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringkörper (46; 46 α) in den nutenförmigen Ringkanal (44) eingesetzt ist und einen gegenüber diesem kleineren Querschnitt aufweist.

3. Ventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringkörper (46; 46 α) eine auf den radial ausgerichteten Ringspalt (50) konisch zulaufende < · ußenfläche (49) aufweist.

4. Ventil nach Anspruch⁰ oder3, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringkörper (46 a) mittels eines Außenbundes (52) in r^:ner komplementären Nut des Ringkanals (44) zentriert ist.

5. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringkanal (72) in dem Ringkörper (74) ausgeformt ist, welcher unter Bildung des axial ausgerichteten Ringspaltes (78) mit dem Ventilgehäuse (12) verbunden ist.

6. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Ringkanal (58; 68) auf der Auslaßseite der Durchflußzone in einer Zentrierbohrung des Ventilgehäuses (12) fortsetzt, in welche eine mit diesem verbundene Hülse (56; 60) eingefügt ist, deren als Ringkörper fungierendes gehäuseinneres Ende den radial ausgerichteten Ringspalt (70) begrenzt.

7. Ventil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringkanal (58; 68) einen bezüglich der Zentrierbohrung gleichen oder größeren Durchmesser aufweist.

8. Ventil nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß das gehäuseinnere Ende der Hülse (60) eine in dem Ringkanal (68) auf den radial ausgerichteten Ringspalt (70) konisch zulaufende Außenfläche aufweist.