DE2050942B2 - Druckmittelbetätigtes Membranventil - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein druckmittelbetätigtes Membranventil mit einem im wesentlichen hohlzylindrischen Ventilgehäuse und zwei koni- sehen, an ihren verjüngten Enden aneinanderliegenden Ventilsitzkörpern, die auf ihrem Umfang mit Durchflußöffnungen versehen und im Bereich der Durchflußöffnungen von der ihrer Form angepaßten Membran umgeben sind.

Derartige druckmittelbetätigte Membranventile sind beispielsweise aus der US-PS 9 94 167 bekannt Auf Grund der konischen Ausbildung der Ventilsitzkörper und ihrer Anordnung zueinander erfährt das durch das Membranventil fließende Medium nur eine geringfügige Umlenkung, so daß nur geringfügige Strömungsverluste auftreten. Nachteilhaft ist dagegen der komplizierte Aufbau derartiger bekannter Membranventile, der die Wartung und Reparatur sehr erschwert. Darüber hinaus sind derartige bekannte Membranventile nur bei Rohrleitungen relativ kleinen Durchmessers einsetzbar, da die Befestigungsflansche der Rohrleitungen zum Ausbau der Membranventile auseinanderbewegt werden müssen, was bei Befestigungsflanschen von Rohrleitungen großen Durchmessers nicht möglich ist.

Zwar ist bereits aus der britischen Patentschrift 1041 358 ein druckmittelbetätigtes Membranventil bekannt, bei dem zum Ausbau des Ventils die Befestigungsflansche der Rohrleitung nicht auseinanderbe- &° wegt werden müssen. Die bekannte Ventilkonstruktion ist aber auf Grund der starken, zweimaligen Umlenkung des Durchflußmediums in strömungstechnischer Hinsicht stark verlustbehaftet. Darüber hinaus erschwert der relativ komplizierte Aufbau mit seiner ⁶S Vielzahl von unterschiedlichen Einzelteilen den Zusammenbau, die Reparatur und die Wartung.

Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, ein druckmit

telbetätigtes Membranventil der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, daß es unter Beibehaltung seiner strömungstechnischen Vorteile auf einfache Weise zusammengebaut gewartet und ohne Schwierigkeiten in Rohrleitungen, insbesondere großen Durchmessers, eingebaut werden kann.

Dieses Ziel wird erfindungsgemäß dadurch erreicht daß das Ventilgehäuse auf der inneren Mantelfläche im Bereich seiner Stirnflächen mit Ringstegen versehen ist welche in entsprechende Ringnuten der Membran eingreifen, und daß die beiden Ventilsitzkörper mit Flanschen versehen sind, die einerseits mit den Stirnflächen der Membran und des Ventilgehäuses und andererseits mit den Rohrleitungsflanschen zusammen- wirkea

Durch die erfindungsgemäßen Merkmale ist ein Membranventil geschaffen, das strömungsgünstig aufgebaut ist und auf einfache Weise in Rohrleitungen jeden Durchmessers eingebaut werden kann, da hierfür der Abstand der Befestigungsflansche einer Rohrlei tung nicht verändert zu werden braucht. Ein wesenth eher Vorteil eines erfindungsgemäß ausgebildeten Menbranventils ist darüber hinaus der einfache Auf bau. Zum Zusammenbau müssen lediglich nach dem Einschieben der Membrane in das iiohlzylindrische Ventilgehäuse die Ventilsitzkörper in die Stirnöffnungen des Ventilgehäuses und der Membran eingeschoben werden. Die Anordnung eines zusätzlichen Gehäu ses mit Befestigungsschrauben u. dgl. ist nicht notwendig. Zur Vereinfachung der Montage ist es lediglich zweckmäßig, die beiden Ventilkörper nach dem Einschieben mittels eines zentrisch angeordneten Gewindebolzens min Mutter miteinander zu verbinden.

Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel sind die beiden Ventilsitzkörper gleich ausgebildet. Damit bekommt das Ventil einen vollkommen symmetrischen Aufbau. Verwechslungen beim Zusammenbau sind daher vollkommen ausgeschlossen. Derartige Ventile können daher jederzeit von angelernten Kräften ohne besondere Einarbeitungszeit zusammengebaut, gewar tet oder ausgetauscht werden. Hierfür ist es lediglich notwendig due Verbindungsbolzen der Rohrleitungsflansche zu entfernen bzw. wieder einzusetzen. Spezialwerkzeuge oder Vorrichtungen sind hierfür nicht not wendig.

Im folgenden ist zur weiteren Erläuterung und zum besseren Verständnis ein Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben und erläutert.

In der Figur ist ein Ventil 10 dargestellt, das in eine Rohrleitung 11a und 116 eingeschaltet ist. Das Ventil 10 besteht aus einem zylindrischen Ventilgehäuse 12, einem Paar im wesentlichen gleicher Ventilsitzkörper 13 und 14 sowie einer Membrane 15, die um die Ventilsitzkörper 13 und 14 angeordnet ist. Eine Verteilereinrichtung 16 umschließt die äußere Umfangsfläche des Ventilgehäuses 12 Die Ventilsitzkörper 13 und 14 werden mittels eines Gewindebolzens 17 und einer Mutter 18 zusammengehalten. Ein O-Ring 19 dient auf der Austrittsseite des Ventils als Dichtung.

Die beiden Ventilsitzkörper 13 und 14 sind weitgehend gleich aufgebaut. Sie enthalten ein ringförmiges Öffnungsteil, welches im Falle des Ventilsitzkörpers 13 als Eingangsöl'fnung 22a und im Falle des Ventilsitzkörpers 14 als Ausgangsöffnung 226 dient. Diese öffnung erweitert sich nach außen hin in einen abgestumpften Kegelteil 23a bzw. 236, der eine größere Anzahl länglicher Schlitze 24a bzw. 246 und Rippen 25a bzw. 256

enthält Die Teile 23a bzw. 236 schließen mit Flächen 26a bzw. 266 ab. welche bei 26 aneinanderstoßen, wie dies in der Figur zu erkennen ist. Die Ventilsitzkörper sind an den Kanten der Flächen 26a bzw. 266 hinterschnitten, wodurch eine ringförmige Aussparung 27 gebildet wird. Dieser Aufbau gleicht gewisse Unterschiede bei der Herstellung in Form von geringfügigen Exzentrizitäten aus. Auf der den Flächen 26a bzw. 266 gegenüberliegenden Seiten ist jeweils ein festes Stegteil 28a bzw. 286 in Form eines Konus vorhanden, durch welchen der Gewindebolzen 17 hindurchgeht, der die Ventilsitzkörper 13 und 14 miteinander befestigt und auf diese Weise eine Käfigeinheit bildet

Das Ventilgehäuse 12 weist Ringstege 30. 31 und 88 mit Schultern 32 und 33 auf. Die Enden der Membrane 15 besitzen vorstehende Ränder 34 und 35, welche zwischen den Schultern 32 und 33 und L-förmigen Ausnehmungen 36 und 37 an dem Umfang der Ventilsitzkörper 13 und 14 angeordnet sind. Die VentilsitzLörper enthalten ferner je ein Flanschtet"! 39, weiches an die L-förmigen Ausnehmungen anschließt und mit dem Ventilgehäuse 12 abschließt Auf diese Weise werden die Ventil sitzkörper 13 und 14, das Ventilgehäuse 12 und die Membrane 15 durch den Gewindebolzen 17 und die Mutter 18 zu einer festen Einheit zusammengehalten. Die Flüssigkeit in der Eingangsöffnung 22a des Ventilsitzkörpers 13 kann nicht zu der Ausgangsöffnung 226 strömen, sofern sich die Membrane 15 in der dargestellten Lage befindet, da die innere Räche der Membrane 15 alle Schlitze 24a dichtend abdeckt Dehnt sich jedoch die Membrane radial nach außen aus, so kann die Flüssigkeit von der Eintrittsöffnung 22a durch die Schlitze 24a durch den ringförmigen Raum, welcher sich zwischen der inneren Fläche der Membrane und der Außenseite der Ventilsitzkörper ausbildet, über die Schlitze 246 zu der Ausgangsöffnung 226, und damit in die Flüssigkeitsleitung 116 hinter dem Ventil gelangen.

Das Ventil 10 ist zwischen Rohrleitungsflanschen 46 und 47 der Flüssigkeitsleitungen 11a und 116 angeordnet. Die Abdichtung erfolgt durch Dichtringe 48 und 49. Mehrere Schrauben, wie beispielsweise die Schraube 50, durchdringen die Flansche 46 und 47 an verschiedenen Stellen und halten das Ventil zusammen. Die Aniidnung des Ventils zwischen den Flanschen erzeugt lediglich eine Druckkraft auf das Ventil.

Die Ventilkö'-per 13 und 14 enthalten Durchflußöffnungen 52a und 526, die mit den entsprechenden Eintrittsöffnungen und der Verteilereinrichtung 16 in Verbindung stehen. Die Verteilereinrichtung 16 besitzt die Form eines Blockes 54 mit einem Rand 55 im Bereich ihres Bodens. Der Rand 55 steht mit der iußeren Fläche des Ventilgehäuses 12 dichtend in Eingriff, wodurch eine abgedichtete Kammer 56 gebildet wird. Die Kammer 56 steht durch Durchflußöffnungen 57 und 58 mit einer ringförmigen Steuerkammer 59 in Verbindung, die durch die äußere Umfangsfläche der Membrane 15 und die innere Wandung des Ventilgchäuses 12 gebildet wird. Die Verteilereinrichtung 16 enthält eine Öffnung 61, die mit der Kammer 56 in Verbindung steht, und weitere öffnungen 62 und 63, die durch Buchsen 64 und 65 mit den Durchflußöffnungen 52a und 526 in Verbindung stehen. Die Buchsen 64 und 65 sind durch O-Ringe 67 und 68 abgedichtet Sie dienen zur Einstellung der Durchflußöffnungen 52a uiid 526 in bezug auf die Verteilereinrichtung 16 und sorgen für eine Verbindung mit den öffnungen 62 und 63.

Aus den vorhergehenden Ausführungen ergibt sich, daß die öffnung 62 mit der Eintrittsöffnung 22a des Ventils durch die Durchflußöffnungen 52a und die Buchse 64 in Verbindung steht Die öffnung 63 wiederum steht mit der Austrittsöffnung 226 durch die Durchflußöffnung 526 und die Buchse 65 in Verbindung. Der Aufbau des erfindungsgemäßen Ventils ist somit symmetrisch und jedes der Enden kann als Eintrittsöffnung verwendet werden.

Die Membrane 15 besteht aus einem geeigneten elastischen Material, wie beispielsweise Gummi od. dgl. Ihr Durchmesser ist kleiner als der Umfang der Ventilsitzkörper 13 und 14, die sie umgibt Eine auf diese Weise ausgebildete Membrane steht unter Spannung und sperrt normalerweise das Ventil. Es ist daher ein die Buchse ausdehnender Druck in der Steuerkammer 59 notwendig, um das Ventil zu öffnen. Dieser Druck kann durch eine externe Steuerung entsprechend eingespeist werden.

Eine Vielzahl von Rippen 85 ist an dem Umfang der Membrane 15 vorgesehen. Wenn die Membrane 15 sich ausdehnt, berühren diese Rippen 85 die innere Oberfläche des Ventilgehäuses 12, so daß Ausströmungskanäle für das Druckmittel verbleiben.

Die Schlitze 24a und 246 verjüngen sich jeweils an den Enden 80. Sie sind sonst im wesentlichen parallel. Die Anordnung sich verjüngender Schlitze ermöglicht eine Erhöhung der Durchströmfläche, andererseits brauchen die Schlitze und damit die Käfige nicht länger zu sein, um für eine ausreichende Strömungsfläche zu sorgen. Die Dicke der Rippen 25 und die Breite der Schlitze 24 sind etwa gleich groß.

Die besondere, kegelstumpfförmige Ausbildung der Ventilsitzkörper ergibt einen verbesserten Strömungsverlauf, wie dies durch die unterbrochene Linie 90 in dem Rohr 116 hinter dem Ventil dargestellt ist. Dieses Strömungsprofil am Ausgang der Leitung 116 hinter dem Ventil entspricht etwa dem endgültigen Strömungsprofil weiter strömungsabwärts in der Leitung. Dieses Strömungsprofil wird bei einem minimalen Aufprall und bei einer minimalen Ablenkung des Strömungsmittels erreicht. Dies trägt zu einer hohen Druckrückgewinnung, einem niedrigen Rauschen und zu einem geringen Leitungsabrieb bei.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Druckmittelbetäügtes Membranventil mit einem im wesentlichen hohlzylindrischen Ventilgefcäuse und zwei konischen, an ihren verjüngten Enden aneinanderliegenden Ventilsitzkörpern, die auf iirem Umfang mit Durchflußöffnungen versehen and im Bereich der Durchflußöffnungen von der ihrer Form angepaßten Membran umgeben sind, da- durch gekennzeichnet, daß das Ventilgehäuse (12).auf der inneren Alantelfläche im Bereich seiner Stirnflächen tmir Ringstegen (30. 31,88) versehen ist welche in entsprechende Ringnuten der Membran (15) eingreifen, und daß die beiden Ventilsitzkörper (13.14) mit Flanschen versehen sind, die einerseits rait den Stirnflächen der Membran (15) «nd des Ventilgehäuses (12) und andererseits mit den Rohrleitungsflanschen (46. 47) zusammenwirken.

2. Membranventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß die beiden Ventilsitzkörper (13, 14) gleich ausgebildet sind.

3. Membranventil nach Anspruch 1 oder 2. dadurch gekennzeichnet daß die beiden Ventilsitzkör- per (13, 14) mittels eines zentrisch angeordneten Gewindebolzens (17) und einer Mutter (18) verbindbar sind.