DE2211701A1 - Elektromechanisch gesteuertes Ventil - Google Patents

Description

DH. ING. Γ. WUESTHOFF j, . / _{n o} -,,, DR. E. τ. PECHMANN" TA-HU Oj5U

DR. ING. D. BEHRENS DIPL. ING. R. GOETZ

PATENTANWALTS

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Beschreibung zu der Patentanmeldung

F. Hoffmann-La Roche & Co. Aktiengesellschaft,I Basel/Schweiz

betreffend

Elektromechanisch gesteuertes Ventil

Die Erfindung betrifft ein elektromechanisch gesteuertes Ventil, bei dem alle mit der durchströmenden Substanz in Berührung kommenden Teile aus chemisch beständigem Material bestehen·

Bei Ventilen zur Steuerung des Durchflusses von agressiven Substanzen sollten alle mit den Substanzen in Berührung kommenden Teile aus chemisch absolut inertem Material bestehen. Ein in dieser Hinsicht besonders günstiges Material ist das bekarnte Polytetra-

fluoräthylen. Dieses ist jedoch wegen seiner mechanischen Eigenschaften zur Herstellung von Ventilen bekannter Konstruktion weniger gut geeignet.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde ein Ventil bereitzustellen, dessen Konstraktion es ermöglicht, dass

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alle mit den durchströmenden Substanzen in Berührung kommenden Teile aus einem chemisch beständigen Polymer, insbesondere Polytetrafluoräthylen bestehen.

Erfindungsgemäss wird dies erreicht durch einen ■Ventilkörper mit zwei im wesentlichen parallelen Stirnflächen, einer zentralen, zu den Stirnflächen senkrechten, durchgehenden Bohrung, einer die zentrale Bohrung mit der seitlichen Begrenzung des Yentilkörpers verbindenden Bohrung, je einer ringförmig um die zentrale Bohrung verlaufenden Rinne in jeder der beiden Stirnflächen, wobei die inneren, die Bohrung begrenzenden Ränder der Rinne tiefer liegen als die äusseren, durch die Stirnflächen gebildeten Ränder, mindestens je einer die Rinnen mit der seitlichen Begrenzung des Ventilkörper3 verbindenden Bohrung, einen in der zentralen Bohrung angeordneten Kolben mit eckigem Querschnitt und einer Länge, die gleich dem Abstand vom inneren Rand einer Rinne bis zur gegenüberliegenden Stirnfläche ist, je eine, im wesentlichen flach auf den Stirnflächen aufliegende und die Rinnen abschliessende Membrane sowie einen die Membrane wahlweise an einer der beiden inneren Ränder andrückenden Betätigungsmechanismus. .

Im folgenden ist anhand der beiliegenden Zeichnungen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher beschrieben. In den Zeichnungen zeigen

Pig. I eine Seitenansicht eines durch einen bistabilen Magneten betätigten Dreiwegventils, teilweise im Schnitt,
Pig. 2 eine Ansicht des Ventilkörpers in axialer

Richtung
Fig. 3 einen Schnitt durch den Ventilkörper entlang

der Linie AA der Pig. 2

Pig. 4 einen Schnitt durch den Ventilkörper entlang der Linie BB der Pig. 2. 209838/0914

Der Ventilkörper 10 "besteht aus einem flach zylindrischen Polytetrafluoräthylen-Block mit parallelen Stirnflächen. Eine axiale durchgehende Bohrung 11 bildet eine- Verbindung zwischen zwei konzentrischen Vertiefungen 12,13 in den Stirnflächen. Die Vertiefungen 12,13 haben die Form von ring- . förmigen Rinnen, deren innere' Ränder die Bohrung begrenzen und tiefer liegen als die von den Stirnflächen gebildeten äusseren Ränder. Eine in der Mitte zwischen den Stirnflächen senkrecht zur Achse angeordnete Bohrung 14, die die axiale Bohrung mit der Seitenfläche verbindet, dient als Flüssigkeitseinlass. Sie besitzt in ihrem äusseren Teil eine konische Aufweitung zur Aufnahme eines Anschlussrohres mit G-lasschliff etc. Zwei weitere Bohrungen 15,16 dienen als Flüssigkeitsauslass und verbinden die ringförmigen Rinnen mit den Seitenflächen. Sie sind gegeneinander und gegen die zur Achse senkrechte Bohrung um 120° versetzt, führen von den Rinnen bis zur Mitte zwischen den Stirnflächen in achsenparalleler Richtung und setzen sich senkrecht zur Achse nach aussen fort. Sie sind ebenfalls mit einem Konus zur Aufnahme von Glasschliffen etc. versehen. Schliesslich sind, gleichmässig über einen konzentrischen Kreis verteilt, sechs achsenparallele durchgehende Bohrungen 37 für die- Verschraubung vorgesehen.

In der axialen Bohrung befindet sich ein Kolben 17- aus Polytetrafluoräthylen mit sechseckigem Querschnitt dessen Länge gleich dem Abstand zwischen dem inneren Rand einer Rinne und der gegenüberliegenden Stirnfläche ist.

Die beiden Stirnflächen sind mit kreisförmigen Membranen 18, 19 aus Polytetrafluoräthylen bedeckt. Auf den Membranen liegen Zwischenringe 20 aus Gummi auf. Ventilkörper, Membranen und Zwischenringe besitzen denselben Aussendurchmesser. Der Innendurchmesser der Zwischenringe ist etwa so gross wie der äussere Durchmesser der Rinnen.

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Der Ventilblock ist von einem Metallring 21 umgeben, der das Pliessen des Polytetrafluoräthylens, das unter Druckeinwirkung auftritt, verhindert.

Die gesamte Anordnung aus Ventilblock, Metallring, Membranen und Zwischenringen sitzt zwischen zwei Flanschen 22,23 iind ist mit diesen verschraubt» Durch die Verschraubung werden die Membranen 18,19 auf die Stirnflächen gepresst, so dass die ringförmigen Rinnen an ihren äusseren Rändern dicht abgeschlossen sind.

Das Antriebsorgan für das Ventil ist ein im Handel erhältlicher sog. bistabiler Magnet 24 dessen Welle 25 zwei stabile Endlagen besitzt. Dieser Magnet wird durch Stromstösse von einer Endlage in die andere geschaltet und benötigt in den Endlagen keinen Strom.

Der bistabile Magnet ist so auf einem Plansch 22 aufgeschraubt, dass seine Welle 25 mit dem Ventilkörper 10 koaxial verläuft. Dabei ragt einer der beiden vorstehenden Teile der Welle in den inneren Hohlraum des Flansches 22 hinein. Auf diesen Teil ist eine mit einem äusseren Gewinde versehene Hülse 26 aufgeklebt. Auf das Gewinde ist eine Schraubkappe aufgeschraubt, die durch eine Kontermutter 28 fixiert werden kann. Auf der Stirnfläche der Schraubkappe 27 ist eine als Puffer wirkende Gummischeibe 29 befestigt. Mit der verstellbaren Schraubkappe 27 wird vor dem Zusammenbau der Weg der Gummischeibe 29 in axialer Richtung so justiert, dass diese in der einen Endlage der Welle die Membrane 18 gerade frei gibt und in der anderen Endlage die Membrane 18 auf den inneren Rand der Rinne presst.

Der zweite Flansch 23 besitzt auf der dem Ventilkörper abgewandten Seite einen konzentrischen Gewindeansatz, der

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der Befestigung der gesamten Anordnung dient und zu diesem Zweck mit einer geeigneten Mutter 31 versehen ist. Eine koaxiale Bohrung dient zur Aufnahme eines mit einer Gummischeibe 32 versehenen Stempels 33, der durch eine Feder 34 gegen die zweite Membrane 19 gedruckt wird. Das Widerlager für die Feder bildet eine Stellschraube 35, für die ein Teil der Bohrung mit einem Gewinde versehen ist. Mit der Stellschraube wird der Feder-, druck so eingestellt, dass in der einen Richtung die Kraft des Magneten gerade zu seiner üeberwindung ausreicht, während in der anderen Richtung die Membrane fest auf den inneren Rand der Rinne gepresst werden soll. Der Fixierung der Stellschraube dient eine Kontermutter 36.

Die Arbeitsweise des Ventils beruht auf folgendem Prinzip: Die Flüssigkeit tritt durch die Einlassbohrung 14 in die zentrale Bohrung 12 und gelangt je nach der Stellung des Magneten, in eine der beiden von den Membranen 18,19 abgeschlossenen Rinnen und von dort in die entsprechende Auslassbohrung 15 oder 16. In einer Stellung des Magneten wird die Membrane 18 auf den inneren Rand der Rinne 12 gepresst, so dass die Flüssigkeit nicht in diese Rinne 12 strömen kann. Gleichzeitig wird durch den Kolben 17 entgegen dem Federdruck die Membrane 19 vom inneren Rand der Rinne 13 weggedrückt. Dadurch wird für die Flüssigkeit der Weg durch die Rinne 13 in die Auslassbohrung 16 frei. In der anderen Stellung des Magneten wird die Membrane 18 von der Gummischeibe 29 freigegeben und hebt sich vom inneren Rand der Rinne 12 ab. Gleichzeitig ist der Kolben vom Druck durch den Magneten entlastet und die Membrane 19 wird von der Feder gegen den inneren Rand der Rinne gepresst. In dieser Stellung ist also für die Flüssigkeit nur der Weg durch die Rinne 12 in die Ausblassbohrung 15 geöffnet.

Die Erfindung ist selbstverständlich nicht auf das beschriebene Dreiwegventil beschränkt, sondern es sind auf dem

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gleichen Prinzip beruhend auch andere Ventilanordnungen denkbar.

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Claims (8)

Patentansprüche

1. Elektromechanisch gesteuertes Ventil, gekennzeichnet durch einen Ventilkörper (10) mit zwei im wesentlichen parallelen Stirnflächen, einer zentralen, zu den Stirnflächen senkrechten, durchgehenden Bohrung (11), einer die zentrale Bohrung mit der seitlichen Begrenzung des Ventilkörpers verbindenden Bohrung (14), je einer ringförmig um die zentrale Bohrung verlaufenden Rinne (12,15) in "jeder der beiden Stirnflächen, wobei die inneren, die Bohrung begrenzenden Ränder der Rinne tiefer liegen als die äusseren, durch die Stirnflächen gebildeten Ränder, mindestens je einer die Rinnen mit der seitlichen Begrenzung des Ventilkörpers verbindenden Bohrung (15,16), einen in der zentralen Bohrung angeordneten Kolben (17) mit eckigem Querschnitt und einer länge, die gleich dem Abstand vom inneren Rand einer Rinne bis zur gegenüberliegenden Stirnfläche ist, je eine im wesentlichen flach auf den Stirnflächen aufliegende und die Rinnen abdeckende Membrane (18,19), sowie einen die Membrane wahlweise an die inneren Ränder der Rinnen andrückenden Betätigungsmechanismus (24, 26-29, 32-56).

2. Ventil nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkörper, der Kolben und die Membranen aus Polytetrafluoräthylen bestehen.

3. Ventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Betätigungsmechanismus aus zwei an den gegenüberliegenden Seiten des Ventilkörpers angeordneten Teilen besteht, wovon der eine Teil ein Stossmagnet (24) ist.

4. Ventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite ^rJ?ei3. des Betätigungsmechanismus eine Druckfeder (34) ist.

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5. Ventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Teil des Betätigungsmechanismus ein Stossmagnet ist«

6. Ventil nach einem der Ansprüche 3, 4 und 5> dadurch gekennzeichnet, dass die Stossmagneten bistabile Stossmagneten sind.

7. Ventil nach einem der Ansprüche 3» 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Wellen der Magneten mit Puffern (29), aus einem elastischen Material versehen sind, durch die in einem Schaltzustand die eine Membrane a\if dem inneren Rand der entsprechenden Rinne gepresst wird.

8. Ventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckfeder mit einem Puffer (32) aus elastischem Material versehen ist, durch die in einem der beiden Schaltzustände des bistabilen Magneten die auf der Seite der Feder liegende Membran gegen den inneren Rand der entsprechenden Rinne gepresst wird.

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