DE20009023U1

DE20009023U1 - Membranventil

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Publication number: DE20009023U1
Application number: DE20009023U
Authority: DE
Original assignee: Gebr Mueller Apparatebau GmbH and Co KG
Current assignee: Gebr Mueller Apparatebau GmbH and Co KG
Priority date: 2000-05-19
Filing date: 2000-05-19
Publication date: 2000-09-07
Anticipated expiration: 2010-05-20

Description

Membranventil

Beschreibung

Die Erfindung befaßt sich mit einem Membranventil, welches einen Antrieb hat, welcher über eine Antriebsspindel und ein hiermit zusammenarbeitendes Druckstück eine Membrane mit vorbestimmter axialer Schließkraft gegen einen Dichtsteg des Membranventils in Schließstellung beaufschlagt.

Es ist bekannt, daß sich bei derartigen Membranventilen die Schließkraft beispielsweise aufgrund von Alterungsprozessen der elastischen Membrane ändern kann, so daß hierdurch bedingt Strömungsleckstellen entstehen können. Zum anderen ist es für eine zuverlässige Funktion eines Membranventils erforderlich, daß die Membrane mit einer vorbestimmbaren Schließkraft gegen den Dichtsteg angedrückt wird, der sich auch von Anwendungsfall zu Anwendungsfall ändern kann, um ein zuverlässiges Schließen des Membranventils sicherzustellen. Um Beschädigungen der Membrane zu vermeiden, sollten auch keine zu hohen Schließkräfte aufgebracht werden, um zu starke Verpressungen der Membrane zu vermeiden. Eine genaue und zuverlässige Einstellung der Schließkraft bereitet bei derartigen Membranventilen bisher unter Einbeziehung aller Einflußparameter Schwierigkeiten.

Die Erfindung zielt daher darauf ab, ein Membranventil der vorstehend beschriebenen Art bereitzustellen, bei welchem die bisherigen Schwierigkeiten insbesondere im Hinblick auf die Aufbringung der axialen Schließkraft überwunden sind. Es soll somit ein Membranventil bereitgestellt werden, welches in zuverlässiger Weise eine vorbestimmbare Schließkraft auf die Membrane ohne die Gefahr einer Beschädigung desselben aufbringt und zwar derart, daß sich auch Abweichungen berücksichtigen und ausgleichen lassen, welche aufgrund von Alterungsprozessen der Membrane während der Betriebszeit auftreten können.

Nach der Erfindung wird hierzu ein Membranventil mit einem Antrieb, welcher über eine Antriebsspindel und ein hiermit zusammenarbeitendes Druckstück eine Membrane mit vorbestimmter axialer Schließkraft gegen einen Dichtsteg in Schließstellung beaufschlagt, bereitgestellt, welches sich dadurch auszeichnet, daß ein Federelement im Kraftübertragungsweg von Druckstück, Antriebsspindel und Antrieb angeordnet ist, welches durch die bei Einwirkung der Schließkraft auf die Membrane erzeugte Gegenkraft beaufschlagt ist, und mit einer Kontaktanordnung zur Erzeugung eines der Gegenkraft entsprechenden Signal zusammenarbeitet.

Beim erfindungsgemäßen Membranventil wird also die bei der Schließkraftbeaufschlagung der Membrane erzeugte Gegenkraft ausgenutzt, welche mit Hilfe des Federelements im Rückübertragungsweg zum Antrieb erfaßt wird und über eine Kontaktanordnung ein der Gegenkraft entsprechendes Signal erzeugt. Das Federelement dient somit als Art Gegenkraft-Aufnehmer, und das von der Kontaktanordnung erzeugte Signal gibt die Gegenkraft wieder und läßt somit Rückschlüsse auf die Schließkraft der Membrane in Schließstellung zu. Wenn beispielsweise die Schließkraft aufgrund von Alterungsprozessen der Membrane geringer wird, so erhält man an der Kontaktanordnung ein entsprechendes Signal und hiervon abhängig läßt sich dann die Schließkraft nachstellen. Zum anderen wird aber auch beispielsweise dann von der Kontaktanordnung ein Signal erzeugt, wenn die auf die Membrane einwirkende Schließkraft unter Berücksichtigung der vorhandenen Gegebenheiten zu groß ist, so daß eine Gefahr der Beschädigung der Membrane durch eine zu starke

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Verpressung gegeben ist. Aufgrund eines solchen Signals kann dann die Schließkraft in entsprechender Weise vermindert werden. Zugleich kann das Membranventil mit der erfindungsgemäßen Auslegung auch als Schließbegrenzung eingesetzt und auf eine vorbestimmte Schließkraft eingestellt werden. Somit gestattet das erfindungsgemäße Membranventil, daß immer eine vorbestimmte Schließkraft beim dem Membranventil in Schließstellung auf zuverlässige Weise eingehalten wird und diese Schließkraft auch zugleich auf konstruktiv einfache Weise eingestellt und verändert werden kann. Zweckmäßigerweise wird das Federelement von einer Tellerfeder gebildet.

Vorzugsweise hat das als Art Kraftaufnehmer dienende Federelement eine definierte Kraft-Weg-Kennlinie. Durch diese vorbestimmte Zuordnung von Weg und Gegenkrafteinwirkung bei dem Federelement erhält man eine zuverlässige Aussage durch die von der Kontaktanordnung erzeugten Signale. Ferner läßt sich in einem solchen Fall auch die Schließkraft einstellen, da der Schaltpunkt der Kontaktanordnung in entsprechender Weise verändert werden kann, so daß über den Schaltpunkt der Kontaktanordnung unmittelbar die Größe der Schließkraft vorgegeben werden kann.

Vorzugsweise weist bei dem Membranventil die Kontaktanordnung eine Schaltzunge auf, welche durch das Federelement beaufschlagt ist, und welche mit einer Schaltereinrichtung zur Signalerzeugung durch Kontaktieren zusammenarbeitet. In Abhängigkeit von dem Bewegungsweg des Federelements wird somit auch die hiermit zusammenarbeitende Schaltzunge bewegt und führt dann zu der entsprechenden Signalerzeugung der Schaltereinrichtung. Auf diese Weise ist eine unmittelbare Übertragung des Federwegs des Federelements auf die Schaltzunge möglich, um einen möglichst teilearmen Aufbau eines solchen Membranventils zu verwirklichen. Zudem ist eine solche Auslegung auch äußerst kompakt und läßt sich ohne Schwierigkeiten auch noch bei vorhandenen Membranventilen nachrüsten.

Die gesamte Anordnung aus Federelement und Kontaktanordnung läßt sich ohne Schwierigkeiten zwischen einem Stellelement des Antriebs und der Antriebsspindel

platzsparend unterbringen. Die Kontaktanordnung wird vorzugsweise an dem Gehäusekörper an einer geeigneten Stelle befestigt.

Um eine möglichst verlustarme sowie reibungsarme Übertragung von Gegenkraft auf das Federelement und die Kontaktanordnung zu erhalten, ist vorzugsweise in der Kontaktanordnung vom Federelement abgewandt eine Gleitscheibe angeordnet.

Vorzugsweise ist die Auslegung derart getroffen, daß der Schaltpunkt der Schaltereinrichtung der Schließkraft der Membrane entspricht. In diesem Fall kann dann in vorbestimmter Weise über die entsprechende Wahl des Schaltpunktes der Schaltereinrichtung die Schließkraft eingestellt und auch gegebenenfalls nachgestellt werden.

Vorzugsweise handelt es sich bei dem Membranventil um ein solches mit einem Handantrieb, bei dem ein Handrad zur Bewegung der Antriebsspindel und des Druckstücks zum Aufbringen der vorbestimmten Schließkraft auf die Membrane genutzt wird. Auch ist es möglich, daß das Membranventil mittels eines fremdgesteuerten Antriebs angetrieben wird.

Zusammenfassend ist es bei der erfindungsgemäßen Auslegung des Membranventils wesentlich, daß man auf zuverlässige und einfache Weise bei einem Membranventil die auf die Membrane wirkende Schließkraft auch veränderbar einstellen kann, und daß man im Falle von Veränderungen entsprechende Signale über eine Kontaktanordnung erhält, aufgrund deren sich dann die entsprechenden Gegenmaßnahmen einleiten lassen, um ein zuverlässiges Arbeiten eines solchen Membranventils auch beim Einsatz eines Handantriebs sicherzustellen. Die Aufnahme der durch die Schließkraft erzeugten Gegenkraft erfolgt im Kraftübertragungsweg von Druckstück, Antriebsspindel und Antrieb mittels eines Federelements und dieses arbeitet mit einer Kontaktanordnung zusammen, die dann ein der Gegenkraft entsprechendes Signal erzeugt. Hierdurch läßt sich die Schließkraft unabhängig von Setzungsprozesses des Elastomermaterials der Membrane immer auf vorbestimmte Weise einstellen und

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man erhält zusätzlich eine Schließbegrenzung, um das Aufbringen von zu großen Schließkräften auf die Membrane zu verhindern, welche zu Beschädigungen der Membrane durch zu starke Verpressungen führen könnten.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand einer bevorzugten Ausführungsform unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher erläutert.

Die einzige Figur 1 der Zeichnung zeigt in einer schematischen Teilaxialschnittansicht ein Beispiel eines Membranventils nach der Erfindung.

Obgleich in der Zeichnung als Beispiel ein Membranventil mit einem Handantrieb dargestellt ist, welcher ein Handrad umfaßt, können natürlich auch andere Antriebe zur Beaufschlagung der Membrane über das Druckstück und eine Antriebsspindel eingesetzt werden.

In Figur 1 ist das Membranventil insgesamt mit 1 bezeichnet. Beim Anwendungsbeispiel handelt es sich beispielsweise um ein Durchgangsventil der Membranventilbauart und im Bereich zwischen den Leitungsabschnitten 2 und 3 des Membranventils 1 ist am Ventilkörper 4 auf übliche Weise ein Dichtsteg 5 angeordnet. Mittels eines Antriebs 6, im vorliegenden Anwendungsfall eines Handantriebs, wird durch Verdrehen eine Antriebsspindel 7 translatorisch bewegt, welche mit einem Druckstück 8 zusammenarbeitet, welches eine Membrane 9, welche vorzugsweise aus elastomerem Material hergestellt ist, gegen den Dichtsteg 5 in der Schließstellung mit einer vorbestimmten Schließkraft drückt. In dieser Schließstellung wird die Membrane 9 unter Einwirkung einer vorbestimmten Schließkraft gegen den Dichtsteg 5 angedrückt gehalten, um das Membranventil 1 zu schließen und die Leitungsabschnitte 2 und 3 so abzusperren, daß sie nicht in kommunizierender Verbindung miteinander sind.

Wird der Antrieb 6 in Gegenrichtung beaufschlagt, so wird die Membrane 9 über das Druckstück 8 und die Antriebsspindel 7 von dem Dichtsteg 5 abgehoben und das Membranventil 1 nimmt seine Offenstellung ein. In der Zeichnung ist nur die Schließ-

stellung verdeutlicht. Eine solche Auslegung eines Membranventils 1 hat wie üblich noch nicht näher dargestellte und erläuterte zusätzliche Einzelteile.

Wenn das Membranventil 1 die in der einzigen Figur gezeigte Schließstellung einnimmt, wird die Membrane 9 durch das Druckstück 8 mit einer vorbestimmten axial wirkenden Schließkraft gegen den Dichtsteg 5 angedrückt. Die aus elastomerem Material bestehende Membrane 9 wird hierbei in vorbestimmter Weise zusammengedrückt, d.h. verpreßt. Durch die Schließkraft wird eine ebenfalls in axialer Richtung wirkende Gegenkraft erzeugt, welche vom oberen Teil des Membranventils 1 aufgenommen wird, d.h. auf dem Kraftübertragungsweg von dem Druckstück 8 über die Antriebsspindel 7 zum Antrieb 6. Diese Gegenkraft steht somit in einer unmittelbaren Wechselbeziehung zu der in der Schließstellung des Membranventils 1 aufgebrachten Schließkraft.

Bei der erfindungsgemäßen Auslegung des Membranventils 1 wird diese Gegenkraft im Kraftübertragungsweg von Druckstück 8, Antriebsspindel 7 und Antrieb 6 mittels eines Federelements 10, wie einer Tellerfeder, erfaßt, welches zweckmäßigerweise eine definierte Kraft-Weg-Kennlinie hat. Somit wird das Federelement 10 nach Maßgabe der Größe der Gegenkraft entsprechend beaufschlagt und mehr oder weniger zusammengedrückt. Dieses Federelement 10 arbeitet mit einer insgesamt mit 11 bezeichneten Kontaktanordnung zusammen, welche eine Schaltzunge 12 umfaßt, welche direkt vom Federelement 10 beaufschlagt wird. Die Schaltzunge 12 arbeitet mit einer Schaltereinrichtung 13 zusammen, die am vom Federelement 10 abgewandten Ende der Schaltzunge 12 angeordnet ist und vorzugsweise am Ventilkörper 4 auf geeignete Weise befestigt ist. Die Schaltzunge 12 kann hierbei die Schaltereinrichtung 13 kontaktieren und entsprechend dem Bewegungsweg des Federelements 10 ein Signal erzeugen. Wenn beispielsweise durch Setzungsprozesse des Elastomermaterials, aus dem die Membrane 9 besteht, die Schließkraft nachläßt, so wird auch die mittels des Federelements 10 erfaßte Gegenkraft geringer und die Schaltereinrichtung 13 erzeugt ein entsprechendes Signal. Aufgrund dieses Signals läßt sich die Schließkraft auf die gewünschte Weise nachstellen. Um ferner

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zu verhindern, daß die Membrane 9 durch die Schließkraftbeaufschlagung zu stark verpreßt wird und hierdurch beschädigt werden kann, liefert die Schaltereinrichtung 13 auch dann ein Signal, wenn die Schließkraft und somit die hierzu gehörende Gegenkraft für den bestimmten Anwendungsfall zu groß ist. Es können dann entsprechende Nachstellungen über den Antrieb 6, durch Betätigen des Handrads 6a beispielsweise, vorgenommen werden.

Bei der Anordnung aus Federelement 10 zur Aufnahme der durch die Schließkraft erzeugten Gegenkraft und die Kontaktanordnung 11 können auch einstellbare und veränderbare Schaltpunkte durch die Schaltereinrichtung 13 eingestellt werden, um eine genaue Schließkrafteinstellung zu erreichen. In diesem Fall ist dann die Schaltereinrichtung 13 einstellbar ausgelegt. An der Schaltereinrichtung 13 erhält man dann einen Signalausgang, wenn der entsprechend eingestellte Schaltpunkt erreicht ist, welcher der gewünschten aufzubringenden Schließkraft in der Schließstellung des Membranventils 1 entspricht. Somit gestattet die erfindungsgemäße Auslegung des Membranventils 1 auch eine einstellbare Schließbegrenzung für die Bewegung der Membrane 9 des Membranventils 1.

Um eine möglichst verlustarme Erfassung der Gegenkraft mit Hilfe des Federelements 10 im Zusammenwirken mit der Schaltzunge 12 zu erreichen, umfaßt die Kontaktanordnung 11 vorzugsweise an einer vom Federelement 10 abgewandt liegenden Stelle eine Gleitscheibe 14 mit geringem Reibungskoeffizienten.

Obgleich voranstehend eine bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Membranventils 1 unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert worden ist, ist die Erfindung natürlich nicht auf die dort beschriebenen und gezeigten Einzelheiten beschränkt, sondern es sind zahlreiche Abänderungen und Modifikationen möglich, die der Fachmann im Bedarfsfall treffen wird. Insbesondere können das Federelement 10 und die Kontaktanordnung 11 auch an einer anderen geeigneten Stelle auf dem Kraftübertragungsweg von Druckstück 8, Antriebsspindel 7 und Antrieb 6 angeordnet werden. Auch kann an Stelle einer Schaltzunge 12 ein anderes Schalt-

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element mit dem Federelement 10 zusammenarbeiten und eine zugeordnete Schaltereinrichtung 13 kontaktieren. Wesentlich vielmehr bei dem Membranventil 1 nach der Erfindung ist es, daß man für die Kontrolle und die Überwachung sowie Einstellung der Schließkraft sowie auch zur Schließbegrenzung auf dem Kraftübertragungsweg der durch die Schließkraft erzeugten Gegenkraft einen entsprechend geeigneten Aufnehmer, wie ein Federelement 10, anordnet, und daß aufgrund dieser hierbei erfaßten Größe der Gegenkraft dann entsprechende Signale über eine Kontaktanordnung 11 erzeugt werden können, die für die Verhältnisse der Schließkraft, welche auf die Membrane 9 wirkt, eine zuverlässige Aussage gestatten.

Bezugszeichenliste

1	Membranventil
2	Leitungsabschnitt
3	Leitungsabschnitt
4	Ventilkörper
5	Dichtsteg
6	Antrieb
6a	Handrad
7	Antriebsspindel
8	Druckstück
9	Membrane
10	Federelement
11	Kontaktanordnung insgesamt
12	Schaltung
13	Schaltereinrichtung
14	Gleitscheibe

Claims

1. Membranventil mit einem Antrieb (6), welcher über eine Antriebsspindel (7) und ein hiermit zusammenarbeitendes Druckstück (8) eine Membrane (9) mit vorbestimmter axialer Schließkraft gegen einen Dichtsteg (5) in Schließstellung beaufschlagt, gekennzeichnet durch ein Federelement (10) im Kraftübertragungsweg von Druckstück (8), Antriebsspindel (7) und Antrieb (6), welches durch die bei Einwirkung der Schließkraft auf die Membrane (9) erzeugte Gegenkraft beaufschlagt ist und mit einer Kontaktanordnung zur Erzeugung eines der Gegenkraft entsprechenden Signals zusammenarbeitet.

2. Membranventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Federelement (10) eine definierte Kraft-Weg-Kennlinie hat.

3. Membranventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Federelement (10) eine Schaltzunge (12) beaufschlagt, welche mit einer Schaltereinrichtung (13) zur Signalerzeugung durch Kontaktieren zusammenarbeitet.

4. Membranventil nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in der Kontaktanordnung (11) vom Federelement (10) abgewandt eine Gleitscheibe (14) angeordnet ist.

5. Membranventil nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaltpunkt der Schaltereinrichtung (13) der Schließkraft der Membrane (9) entspricht.

6. Membranventil nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaltpunkt der Schaltereinrichtung (13) einstellbar ist.

7. Membranventil nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb (6) des Membranventils (1) ein Handantrieb (6a) ist.

8. Membranventil nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Federelement (10) von einer Tellerfeder gebildet wird.

9. Membranventil nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb (6) des Membranventils (1) ein fremdgesteuerter Antrieb ist.