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M e m b r a n a n t r i e b s v o r r i c h t u n g f ü r p n e u
m a t i s c h e M e m b r a n -v e n t i l e o d . d g l .
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Die Erfindung betrifft ein. Membranantriebsvorrichtung für pneumatisch
betätigte Membranventile, Regelventile oder ähnliche Geräte wie Ventilschieber,
Klappenventile od. dgl., die mit einem Elektrokompressor zur Erzeugung des auf die
Antriebsmembran wirkenden pneumatischen Druckes ausgerüstet ist.
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J?ur den Membranantrieb solcher Geräte wird im allgemeinen eine scheiben-
oder ringförmige Arbeitsmembran verwendet, deren äußerer Umfangsrand in einem Membrangehäuse
eingespannt ist und deren mittlerer Teil mit einem starren Membranteller verbunden
ist bzw. aus einem solchen besteht. Als Arbeitsmembran soll Jedoch auch ein Pederrohrbalg
mit einem dem Membranteller entsprechenden starren Balgboden oder ein sonstiger
Arbeitskolben verstanden werden. Der Begriff "Elektrokompressor" soll jedes zur
Erzeugung von pneumatisches Druck, insbesondere von Druckluft geeignete Gerät umfassen,
vor allem also Ereiselverdichter oder Kolbenverdichter, Turbogebläse od. dgl. mit
elektrischem Antriebsmotor.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine besonders einfach
auagebildete und in der Herstellung billige Xembranantriebsvorrichtung mit Elektrokompressor
zu schafen, welche außerdem wesentliche Vorteile im Betrieb hinsichtlich ihrer Steuerung
und Einstellung bietet.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß in erster Linie dadurch gelöst,
daß der Elektrokompreseor unmittelbar der bntriebsmembran sugeordnet und auf oder
an dem Meibranteller derselben angebracht ist.
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Dadurch wird erreicht, daß der Elektrokompressor raumsparend im Inneren
des Membrangehäuses untergebracht und zugleich durch dieses Gehäuse geschützt ist,
daß keine besonderen Träger oder Halterungen außerhalb des Membranventils erforderlich
sind, und daß keine besonderen Druckleitungen zur Verbindung des Kompressors mit
der Membrandruckkammer benötigt werden. Demgegenüber läßt sich der elektrische Strom
zur Speisung des elektrischen Antriebsmotors des Kompressors baulich einfacher mittels
flexibler Stromzuleitungen einfuhren.
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Zur Steuerung der Membranantriebsvorrichtung gemäß der Erfindung
können ein oder mehrere zusätzliche Drosselöffnungen und/oder Aus daß bzw. Einlaßventile
wie insbesondere Magnetventile in der Membrankammer vorgesehen sein. Durch Ein-
und Ausschaltung des Kompressormotors und gegebenenfalls Öffnung und Schließung
des oder der Ventile können dann alle gewunschten Betriebszustände leicht eingestellt
und gesteuert werden Wenn z.B. neben. dem Elektrokompressor eine Drosselöffnung
im Membranteller vorgesehen ist, so drückt der Kompressor nach seiner Ingangsetzung
zwar.
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sogleich Druckluft in die Xembrandruckkammer und bewirkt
dadurch
eine Stellbewegung der Arbeitsmembran und deren Antriebastange oder -spindel in
einer Richtung, aber gleichzeitig geht ein Teil der Druckluft durch die irosselöffnung
dauernd verloren. Solange der Elektrokompressor arbeitet, spielt dies keine Rolle.
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Wird der kompressor aber abgeschaltet, eo sinkt der Druck in der Membrandruckkammer
allmählich ab, weil die DruckluSt weiter durch die Drosselöffnung nach außen entweicht.
Die Arbeitsmembran und die damit verbundenen Antriebsorgane werden dann von einer
Gegenkraft, im allgemeinen von der in üblicher Weise auf den Membranteller wirkenden
Rdekstellfeder, in umgekehrter Richtung bewegt.
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Wenn z.B. neben dem Elektrokompressor ein eine Durchlassöffnung im
Membranteller öffnendes oder schließendes Magnetventil vorgesehen ist, so kann der
Antrieb durch Ingangsetzung des Elektrokompressors in der einen Richtung bewegt
werden, solange das kagnetventil geschlossen ist und der Druck in der Membrandruckkammer
aufgebaut wird. Um die Antriebsorgane in einer bestimmten Stellung festzuhal ten,
braucht nur der Kompressor stillgesetzt werden, wobei das Magnetventil geschlossen
bleiben muß. Wird aber bei ausgeschaltetem Elektrokompressor das Magnetventil geöffnet,
so
entweicht die Druckluft aus der Membrandruckkammer, und die Rückstellkraft bewirkt
die Berwegung der Antriebsorgane in der entgegengesetzten Richtung.
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Wenn z.B. außer einem Magnetventil im Membranteller auch noch die
Ausblasöffnung des Elektrokonpressors mit einem Magnetventil versehen wird, so besteht
die Möglichkeit, den Elektrokompressor ständig in Betrieb zu halten. Wird bei dieser
Anordnung das Magnetventil im Membranteller geschlossen und das Magnetventil der
Kompressorausblasöffnung geöffnet, so drückt der Kompressor Luft in die Membrandruckkammer
und bewirkt eine Bewegung der Antriebs organe in der einen Richtung. Wenn das Magnetventil
der Ausblasöffnung geschlossen wird, so tritt keine weitere Drucksteigerung, aber
auch keine Druckminderung in der Membrandruckkammer ein. Infolgedessen bleiben die
Antriebsorgane in ihrer in diesem Augenblick erreichten Stellung stehen. Um eine
Rtickftihrung der Antriebsorgane in umgekehrter Richtung herbeizuführen, genügt
es, das Magnetventil im Membranteller zu öffnen, so daß der vorhandene Luftdruck
durch diese Ventilöffnung nach außen entweicht und die Rtickstellkraft zur Wirkung
kommt. Eine Überlastung oder Schädigung des Elektrokompressors durch seine dauernde
Einschaltung kann durch geeignete Maßnahmen vermieden werden, beispielsweise
durch
eine Einrichtung, welche bewirkt, daß der Elektrokompressor einfach stehen bleibt,
wenn der Luftdruck in ihm eine bestimmte Höhe erreicht.
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Eine besonders vorteilhafte weitere Ausgestaltung der Erfindung wird
darin erblickt, daß der der Membrandruckkammer gegenüberliegende Raum der Antriebsvorrichtung
durch ein zusätiiches Gehäuse gegen die äußere AtmosphEre abgeschlossen wird und
die Ansaugöffnung des Elektrokompressors in diesen abgeschlossenen Raum mündet.
Der Kompressor saugt dann die Luft aus dem Gegenraum und drückt sie in die Membrandruckkammer.
Diese Zuluft gelangt dann nach Stillsetzung des Kompressors oder nach Schließung
der Ausblasöffnung desselben durch das geöffnete Magnetventil wieder zurück in den
Gegenraum, so daß die Betätigungsluft nur innerhalb des Membran- und Antriebsgehäuses
zirkuliert.
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Dadurch wird u.a. erreicht, daß keine besondere Tuftfiltereinrichtung
für den pneumatischen Antrieb benötigt wird, wenn sich das Membranventil in einer
Umgebung mit verschmutzter Luft, mit aggressiven Gasen, mit Feuchtigkeit usw. befindet,
wti dies z.B. in chemischen Industrieanlagen oft vorkommen kann. Ein Absinken des
Druckes in diesem Gegenraum unter den Atmosphärendruck kann durch Einbau einer Rückschlagklappe
od. dgl. verhindert werden.
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In der Zeichnung ist die Erfindung in einer Ausführungsform beispielsweise
veranschaulicht, und zwar zeigt die einzige Pigur der Zeichnung in einem schematischen,
vertikalen Längsschnitt ein Membranventil mit einer Membranantriebsvorrichtung gemäß
der Erfindung.
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Die den Antrieb umfassende Baugruppe des dargestellten Membranventils
ist mit 1 und die das eigentliche Ventil mit Ventilgehäuse und Ventilkegel umfassende
Baugruppe st mit 2 bezeichnet. Diese beiden Baugruppen 1 und 2 sind durch Stehbolzen
3 und eine Spindelkupplung 4 miteinander verbunden.
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Die Arbeitsmembran 5 ist an ihrem äußeren Umfangsrand zwischen einem
Flansch des unteren Antriebs-oder Gegenraumgehäuses 6 und einem Flansch des oberen
Membrangehäuses 7 eingespannt. Der Innenrand der ringförmigen Arbeitamembran 5 ist
mittels eines Halteringes 8 feat und luftdicht mit einem starren Membranteller 9
verbunden. Mit dem Membranteller 9 ist eine Antriebsapindel 10 fest verbundene welche
unter Einfügung einer Dichtung 11 luftdicht durch den Boden des Gegenraumgehäuses
6 hindurchgeführt und außen durch die SL,indelkupplung 4 mit der den Ventilkegel
tragenden Ventilspindel 12 verbunden ist.
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In dem von dem unteren Gegenraumgehäuse 6 um gebenen Gegenraum oder
Unterdruckraum 14 ist eine auf den Membranteller 9 wirkende Rückstellfeder 15 unteren
gebracht. In dem von dem Membrangehäuse 7 umgebenen oberen Gehäuseraum, der Membrandruckkammer
13, ist auf dei Membranteller 9 ein kleiner Elektrokompressor 16 angeordnet. Ferner
befindet sich auf oder an dem Membranteller 9 ein Magnetventil 17, welches eine
Durchlaßöffnung 20 steuert, die in dem Zekbranteller 9 vorgesehen ist und bei geöffnetem
Magnetventil 17 die Membrandruckkammer 13 mit dem Gegen- oder Unterdruckraum 14
verbindet. Die in der Zeichnung nicht näher dargestellten elektrischen Stromleitungen,
welche dem Motor des Elektrokompressors 16 den Strom zuführen, sind druckdicht durch
das Membrangehäuse 7 in die Druckkammer 13 eingeführt und dort flexibel bzw.
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elastisch beweglich an die Klemmen des Eompressormotore herangeführt,
so daß die die Bewegungen der Arbeitsmembran 5 und des Membrantellers 9 nicht behindern.
Die Ansaugöffnung des Kompressors 16 besteht aus einer Bohrung 18, die in den Gegen-
oder Unterdruckraum 14 mündet, während die Ausblasöffnung 19 des Kompressors 16
in den Druckraum 13 mündet.
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Wenn der Elektrokompressor 16 eingeschaltet und das Magnetventil
17 geschlossen ist, saugt der
Elektrokompressor 16 Luft aus dem
Gegenraum 14 durch die Öffnung 18 an und drückt sie in die Membrandruckkammer 13.
Dadurch wird dort ein ueberdruck aufgebaut, welcher auf die Arbeitamembran 5 und
den Membranteller 9 wirkt und diese Teile nebst der Antriebsspindel 10 und der Ventilspindel
12 entgegen der Wirkung der Rückstellfeder 15 abwärts bewegt, so daß der Ventilkegel
in seine Schließstellung gebracht wird. Wenn mm der Elektrokompressor 16 abgeschaltet
wird und das Magnetventil 17 geschlossen bleibt, hört die Bewegung der Antriebsorgane
auf, und der Ventilkegel bleibt in seiner erreichten Stellung stehen. Wird dann
das Magnetventil 17 geöffnet, während der Kompressor abgeschaltet bleibt, so gleicht
sich der Luftdruck in den Räumen 13 und 14 aus, und die Feder 15 bewegt die Antriebsorgane
wieder aufwärts, so daß der Ventilkegel des Ventils 2 in seine Öffnungsstellung
gebracht wird. Der absolute Druck in den Räumen 13 und 14 spielt für das Arbeiten
des Ventilantriebs keine Rolle, da ee nur auf den Druckunterschied in den Räumen
13 und 14 ankommt.
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Das untere Gegenraum- oder Antriebsgehäuse 6 ist zweckmäßig att einer
nach außen führenden Durchlaßöffnung 21 versehen, die durch eine federnde RUckschlagklappe
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abgeschlossen ist. Diese Rückschlagklappe verhindert den Austritt von Luft aus dem
Gegenraum 14 in's Freie, gestattet aber den Eintritt von Außenluft in den Raum 14,
so daß in diesem Raum niemals ein Unterdruck auftreten kann. Durch die Öffnung 21
kann somit auch Luft, die durch Undichtigkeiten aus dem Gehäuse entwidhen sein könnte,
wieder ergänzt werden.
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Selbstverständlich beschränkt sich die Erfindung nicht auf das vorstehend
bes-chriebene und in der Zeichnung veranschaulichte Ausführungsbeispiel, -sondern
sie umfaßt alle Varianten im Rahmen der wesentlichen Erfindungsmerkmale.
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Oatentansprüche