DE2342202A1

DE2342202A1 - Fernsteuerbares ventil

Info

Publication number: DE2342202A1
Application number: DE19732342202
Authority: DE
Inventors: Georg Dipl-Masch-Techn Hirmann
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1972-08-24
Filing date: 1973-08-21
Publication date: 1974-03-07
Also published as: AU5900473A; FR2197137A1; IL42938A0; IT994631B; AU468563B2; NL7311330A; CA987290A; ATA729773A; JPS4959323A; DD107123A5; PL91613B1; US3881686A; FR2197137B1; NO139361C; AT341849B; NO139361B; GB1431471A; IL42938A; SE394907B

Description

dring. HEINRICH GEITZ Patentanwalt 7300Karlsruhe 1. postfach2708

73454/595

Anmelder: 1. Rudolf Felix Hornberger

CH-8200 Schaffhausen

Breitenaustraße 170

2. Kurt Meyer
CH-4600 Ölten

Bahnhofquai 14

Pernsteuerbares Ventil

Die vorliegende Erfidnung betrifft ein fernsteuerbares Ventil.

Es sind zahlreiche Arten von fernsteuerbaren Ventilen bekannt, welche hydraulich oder pneumatisch gesteuert werden können.

Bei allen diesen Ventilen wird ein Schließkörper durch zusätzliche Krafterzeugerelemente betätigt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mit minimalem technischen Aufwand einerseits beliebig große Durchlaß-

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öffnungen zu steuern, anderseits komplexe Steuerungen für Grosserienprodukte in einem Vorgang und äßerst rationell herzustellen, vergleichbar mit integrierten Schaltkreisen in der Elektronik.

Ferner wird bezweckt, das Ventil dadurch weitgehend zu vereinfachen, daß die Schließ- sowie die Krafterzeugungsfunktion des Schließkörpers in diesem vereint wird.

Das erfindungsgemäße Ventil zeichnet sich dadurch aus, daß zum öffnen und Schließen ein mindestens in Teilen elastischer, hohler Schließkörper dient, welcher dazu vorgesehen ist, mit einem Steuerdruckmedium gefüllt zu werden und dabei seine Form und sein Volumen zu verändern und dadurch die Ventilöffnung freizugeben oder zu verschließen.

Es ist ferner möglich zum Schließen mindestens einer Ventilöffnung einen in der Ruhelage flachen, elastischen Schließkörper vorzusehen, welcher dazu dient, mit einem Steuer-Druck-Medium gefüllt zu werden und dabei seine Form und sein Volumen zu verändern und dadurch die Ventilöffnung freizugeben.

Ein derartiges Ventil unterscheidet sich von allen bekannten Ventilarten in der Konstruktion des gänzlich elastischen Schließ-

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körpers und seiner walkenden Bewegung. Ein derartiger Schließkörper kann durch Schweißen aus zwei Polienschichten hergestellt werden. Dabei hat es sich als zweckmäßig erwiesen, wenn durch Verschweißung von zwei Foligen-Schichten ein mindestens einen Schließteil enthaltender Beutel gebildet wird.

Es ist auch eine vorteilhafte Ausgestaltung in der Weise möglich, daß der Schließkörper des Ventils mit einer aus elastischem Werkstoff bestehenden Membrane verbunden ist, die unter Beauf-

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schlagung mit Steuer- Druck- Medium den Schließkörper anhebt und dadurch den Ventildurchgang frei gibt. Diese Membrane kann gleichzeitig als Ventilsitzdichtung ausgebildet sein. Es ist jedoch auch möglich, den Schließkörper mit einer zusätzlichen Dichtung zu versehen, die beim öffnen des Ventils eine gegenüberliegende öffnung schließt. Diese Ausgestaltung ist insbesondere für Umschaltventile mit Drei_wegefunktion von Bedeutung. Schließlich kann auch ein Teil der Membrane als Rollmembrane ausgebildet sein, welche letztere unter Belastung durch eine äußere Kraft ein öffnen des Ventils bewirkt.

Ein weiteres, wichtiges Ausgestaltungsmerkmal besteht in der Anordnung des mit Steuer-Druck-Medium beaufschlagbaren Steuerdruckraums" unmittelbar unter einem Ventilteller. Nach einem anderen ausgestalteten Merkmal kann sich der Schließkörper zwischen dem Ventilteller und einem Tragkörper, durch den die

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Zuführung des Steuermediums zum Steuerdruckraum erfolgt, befinden.

Schließlich kann bei einer abermals weiteren Ausgestaltung eine Ringdichtung vorgesehen sein, die mit einer sieh quer zur Hubrichtung des Schließkörpers erstreckenden Schließfläche zusammen wirkt beziehungsweise sich auf letztere in der Ventilschließlage auflegt.

Im folgenden werden anhand beiliegender Zeichnungen Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt eines Ventils, in geschlossenem Betriebszustand,

Fig. 2 einen Längsschnitt des Ventils nach Fig. 1, in offenem Betriebszustand,

Fig. 3 einen Schließkörper in Zweifach-Ausführung, in perspektivischer Ansicht,

Fig. 4 ein Zweifach-Rückschlagventil im Längsschnitt, die eine Seite geschlossen, die andere geöffnet, mit Folienschließkörper,

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Fig. 5 einen Folien-Einsatz für Vierfach-Ventil, in Aufsicht,

Fig, 6 eine Schnittzeichnung eines Zweifach-Ventils für Drei-Wege-Funktion .

Fig. 7 einen Längsschnitt eines gesteuerten Rückschlagventils in geschlossener Betriebslage,

Fig. 8 einen Längsschnitt des gesteuerten Rückschlagventils nach Fi.g 7 in geöffnetem Betriebszustand,

Fig. 9 einen Längsschnitt eines gesteuerten Differential-Rückschlagventils, in geschlossenem Betriebszustand,

Fi.g 10 einen Längsschnitt des Ventils nach Fig. 9 in geöffntem Betriebszustand,

Fig. 11 einen Längsschnitt eines Urnschaltventils für Drei-Wege-Funkt i on,

Fig. 12 einen Längsschnitt eines hydromechanisch gesteuerten Rückschlagventils,

Fi.g 13 einen Längsschnitt eines hydromechanisch ferngesteuerten Ventils.

Fig. 1 zeigt ein Ventil bestehend aus einem Gehäuse 1, einem Deckel 2 und einem Schließkörper 3. Der Schließkörper 3 kann eine kreisförmige oder auch längliche Form haben. Der Steueranschluß ist hier beispielsweise mit Steckanschluß k ausgeführt. Die Fig. zeigt das Ventil in geschlossenem Betriebszustand,

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in welchem der Steueranschluß 5 drucklos ist und die ,Strömung von Anschluß 6 zu Anschluß 7 verhindert ist.

Fig. 2 zeigt das in Pig. I abgebildete Ventil in geöffnetem Betriebszustand, in welchem das am Anschluß 5 eingeführte Druckmedium den Schließkörper 3 aufbläst. Die dadurch freigewordene Ringöffnung 9 ermöglicht aen Durchfluß vom Anschluß 6 zum Anschluß 7. Der Ventilkörper ändert beim Öffnen und Schließen des Ventils seine Form, wobei er eine Vialkbewegung ausführt.

Fig. 3 zeigt einen Schließkörper 10 in Zweifach-Ausführung, mit zwei Anschlußnippeln 12 und 13 für zwei getrennte Funktionen. Solche Beutel-Schließkörper können vorteilhaft aus zwei synthetischen Folien geschweißt werden. In der Figur zeigen die Strichlinien 14 und 15 die inneren Konturen der Schweißung. Ein derartiger Schließkörper wird in Ventilen der Bau&rt gemäß Fig. 4 verwendet.

Fig. 4 zeigt ein Ventil mit einem derartigen Doppel-Beutel-Schließkörper 10. Der Beutel-Schließkörper 10 wird hier zwischen Gehäuseteilen 16 und 17 bei der Montage mittig so eingeklemmt, daß die Beutelteile 18 und 19 über Anschlüsse 20 bzw. 21 mit Steuermedium gefüllt werden können. Die Fig.

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zeigt den Beutelteil 18 drucklos und dadurch den Durchgang zwischen den Anschlüssen 22 und 23 geschlossen. Dagegen ist der Beutelteil 19 über den Anschluß 21 gefüllt und dadurch sind die Anschlüsse 24 und 25 geöffnet.

Fig. 5 zeigt einen Vierfach-Beutel-Schließkörper 27, beispielsweise aus zwei Folien geschweißt, mit einem ebenfalls geschweißten Randteil 29 zur Dichtung der Gehäuseteile eines Ventils (s. Fig. 6). Die Innenräume der einzelnen Beutel 31> 33j 35 und 37 sind mit Strichlinien angedeutet. Sie haben Steueranschlußnippel 39, ²Jl₃ ^3 und 45· Diese Schließkörperkombination kann beispielsweise für zwei Drei-Wegefunktionen oder für eine Vier-Wegefunktion angewendet werden.

Fig. 6 zeigt eine Schnittzeichnung eines Drei-Wegeventils mit dem Mehrfach-Beutel-Schließkörper 2^ aus Folien, mit Gehäuseteilen kl und k9. Der Folienrandteil 29 dient gleichzeitig als Dichtung am äußeren Gehäuserand sowie bei dessen innerer Trennwand 51. Der Steueranschluß 53 steht unter Druck, wodurch der Druckanschluß 55 öes Ventils mit dem Verbraucherstutzen 57 verbunden und ein Abflußstutzen 59 geschlossen ist. Nach einer Umsteuerung, bei welcher der Steueranschluß 53 entlastet und dagegen ein Steueranschluß 61 unter Druck gesetzt wird, wird der Zufluß zum Druckanschluß 55 geschlossen und der Abflußstutzen 59 mit dem Verbraucherstutzen 57 verbunden.

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Das Schließen der dargestellten Ventile erfolgt nach der Umsteuerung des Steuermediums auf Auslaß einerseits durch den Strömungswiderstand des Beutels, anderseits durch die im Beutel gespeicherte Deformationsenergie des Schließkörpers. Eine Erhöhung dieser Rückstellkraft kann auch mittels federnder Andruckplatten, Gummibändern oder dgl. erfolgen.

Die Vorteile derartiger Ventile sind die sehr geringen Herstellungskosten, die Kompaktheit, die günstigen Strömungsverhältnisse in der schlitzförmigen öffnung, die Möglichkeit der Herstellung integrierter Steuerkreise in einem Vorgang, sowie die beliebigen Baugrößen. Letztere erstrecken sich zwischen Großventilen der Wasser-Energiewirtschaft und peripheren Elementen von Fluidic-Systemen.

Bei Großventilen werden mit Vorteil schlauchartige Schließkörper verwendet, welche in beliebiger Länge zugeschnitten und an ihren Enden, beispielsweise durch Klemmen, geschlossen werden können.

Das in Fig. 7 dargestellte Rückschlagventil weist einen Ventilteller 71 auf, welcher am Rande fest und dicht mit einer gummi- oder kunststoffelastischen Membrane 72, verbunden ist, die mittels einer Verlängerung 73 in einem Gehäuseteil 7^

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zentrisch und dicht gehalten wird. Zum Ventilgehäuse gehört ein letzteres abschließender Deckel 75· Der mit Steuermedium über eine Steuerleitung 76 beaufschlagbare Stuerdruckraum befindet sich unmittelbar unter dem Ventilteller 71. Im dargestellten Betriebszustand ist die Steuerleitung drucklos. Ein Durchströmen des Mediums von einem Anschluß 77 zum anderen Anschluß 78 wird verhindert. Das Ventil ist geschlossen.

Fig. 8 zeigt dasselbe Rückschlagventil in geöffnetem Betriebszustand, in dem infolge Beaufschlagung des unmittelbar unter dem Ventilteller 71> zwischen letzterem und der Membrane 72, liegenden Steuerdruckraums 80 mit Steuermedium über die Stieuerleitung 76 der Ventilteller bis zu einem Anschlag 82 am Gehäusedeckel 75 angehoben und der Durchfluß von Anschluß 77 zum Anschluß 78 freigegeben ist.

Fig. 9 zeigt ein steuerbares Rückschlagventil mit einer gegenüber dem Ventil-Durchlaßquerschnitt vergrößerten Wirkfläche einer Membrane 87. Dadurch wird ein im Verhältnis zum Druck des Fördermediums geringerer öffnungsdruck des Steuermediums benötigt.

Dieses Ventil ist in geschlossenem Betriebszustand dargestellt Es weist einen Schließkörper-Unterteil 85, einen Dichtring

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86, die Membrane 87j einen Schließkörper-Oberteil 88, einen Tragkörper 89, einen Gehäuse-Unterteil 90 und einen Deckel auf. Dabei bildet der Schließkörper-Oberteil den Ventilteller, und die Schließkörpermembran ist zwischen diesem Ventilteller und dem Tragkörper aufgenommen. Ein Steueranschluß 92, der sich durch den Tragkörper 89 hindurch erstreckt, ist in dfesem Betriebszustand drucklos. Das Ventil ist vermittels der dem Schiießkörper-ünterteil 85 zugeordneten Ringdichtung 86, die auf der sich quer zur Schließkörperhubrichtung erstreckenden Schließfläche aufliegt und den Ventildurchgang stromungsraitteldicht absperrt, geschlossen. Das Durchströmen des Mediums vom Anschluß 93 zum Anschluß 94 ist damit verhindert.

Die Gestaltung mit einem Tragkörper, durch den Steuermedium zum Steuerdruckraum zugeführt wird, und mit dem zwischen dem Tragkörper und dem Ventilteller in Form einer Membrane angeordneten Schließkörper ist nicht auf die in Fig. 9 veranschaulichte Ventilausführung beschränkt. Ebenso kann auch bei anderen Ventilausführungen eine zusätzliche Ringdichtung vorgesehen sein, die sich in der Ventilschließlage auf eine quer zur Hubrichtung des Schließkörpers verlaufende Schließfläche auflegt und dadurch den Ventildurchgang absperrt.

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Fig. 10 jseigt dasselbe Ventil wie Fig. 9, jedoch in geöffnetem Betriebszustand. Hier steht der Steueranschluß 92 unter Druck, wodurch der Sehließkörper 85, 88 bis zu einem Anschlag 95 am Tragkörper 89 angehoben und die Verbindung von Anschluß 93 zu Anschluß 9¹* freigegeben wird.

Fig. 11 zeigt ein Umschaltventil mit einem Ventilteller '96 mit Membrane 97» einem Dichtkörper 98, eingebaut in einem Gehäuse 99 und einem Deckel 100. Im gezeichneten Betriebszustand ist ein Steueranschluß 101 drucklos und ein Druckanschluß 102 mit einem Ausgang I03 verbunden. -Wenn der Steueranschluß 101 unter Druck gesetzt wird, wird der Ventilteller 96 des Ventils angehoben und dadurch der Anschluß 102 mit einem Ausgang 104 verbunden und der Ausgang 103 geschlossen.

Fig. 12 zeigt ein hydromechanisch gesteuertes Rückschlagventil, bei den. eine mit einen· Ventilteller 105 verbundene Membrane IUd eina rollmembran-ähnliche Verlängerung 107 hat. Ein Raum 1Oo ist ir.it Flüssigkeit gefüllt und entlüftet worden. Auf den Rolluembranteil der Verlängerung- 107 wirkt ein Druckknopf 109. Das Gehäuse besteht aus Gehäuseteilen 110 und 111. Zum Öffnen des Ventils wird der Druckknopf 109 gedrückt, worauf der Ventilteller I05 anrehoben und die Druckseite 112 mit der Abfluijseitc-113 verbunden ist.

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Pig. 13 zeigt ein hydromechanisches, ferngesteuertes Rückschlagventil in einer mit der Konstruktion gemäß Fig. 12 artverwandten Ausführung. Hier ist jedoch eine Rollmembrane 114 mit einem Druckknopf 115 nicht im Ventilgehäuse angeordnet. Sie ist mit den Steueranschluß 117 am Ventilgehäuse 118 über eine Leitung 116 verbunden,

Die besonderen Vorteile der dargestellten Ventile sind die außerordnetliche Einfachheit der Konstruktion und der Fertigung, wodurch einerseits die Herstellungskosten gegenüber bekannten Arten wesentlich niedriger liegen, anderseits die Möglichkeit einer rationellen Grosserienfertigung, beispielsweise aus synthetischen Werkstoffen, besteht.

Ein weiterer Vorteil ist der praktisch unbegrenzte Baugrößenbereich zwischen einigen mm und mehreren Metern Tellerdurchmesser. Große Ventilteller können auch aus Beton rationell gefertigt werden.

Durch die Integrierung der Betätigungsfunktion -in den Schließkörper selbst, können diese als Ablaßventile auch direkt an einen dem Durchlaß entsprechend ausgeschnittenen Behälterboden, also ohne Gehäuse angebaut werden.

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Insbesondere im Gebiete der Chemie, Lebensmittelindustrie und in der Medizin bildet die leichte Ausbaumöglichkeit und Reinigungsmöglichkeit des Schließkörpers einen zusätzlichen, wesentlichen Vorteil.

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Claims

Patentansprüche

1.) Pernsteuerbares Ventil, dadurch gekennzeichnet, daß zum öffnen und Schließen ein mindestens in Teilen elastischer, hohler Schließkörper dient, welcher dazu vorgesehen ist, mit einem Steuerdruckmedium gefüllt zu werden und dabei seine Form und sein Volumen zu verändern und dadurch die Ventilöffnung freizugeben oder zu verschließen.

2. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum Sehließen mindestens einer Ventilöffnung ein in der Ruhelage flacher, elastischer Schließkörper vorgesehen ist, welcher dazu vorgesehen ist, mit einem Steuer-Druck-Medium gefüllt zu werden und dabei seine Form und sein Volumen zu verändern und dadurch die Ventilöffnung freizugebea.

3. Ventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schließkörper durch Schweißen aus zwei Folienschichten hergestellt ist.

4. Ventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß aus

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zwei Folienschichten durch Schweißen ein mindestens einen Schließteil enthaltender Beutel gebildet ist.

5. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schließkörper des Ventils mit einer aus elastischem Werkstoff bestehenden Membrane verbunden ist, welche nach Einführen eines Druckmediums den Schließkörper anhebt und dadurch den Durchgang des Ventils öffnet.

6. Ventil nach Anspruch 5_S dadurch gekennzeichnet, daß die Membrane gleichzeitig als Ventilsitzdichtung ausgebildet ist.

7. Ventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Schließkörper mit einer zusätzlichen Dichtung 97 versehen ist, welche beim öffnen des Ventils eine gegenüberliegende öffnung schließt (Pig. 11).

8. Ventil nach Anspruch 5» dadurch.gekennzeichnet, daß ein Teil der Membrane als Rollmembrane ausgebildet ist, Vielehe, durch eine äußere Kraft belastet, ein öffnen des Ventils bewirkt.

9. Ventil nach einem der Ansprüche 1-8, dadurch gekennzeichnet, daß der mit Steuermedium beaufschlagbare Steuerdruckraum sich unmittelbar unter einem Ventilteller befindet.

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10. Ventil nach einen, der Ansprüche 1-S-, ^ekeiinzeichnet euren die Anordnung aes Scnließkörpcrs zwischen dem Ventilteller und einem Tragkörper₃ durch den die Zuführung des Steuer mediums zum Steuerdruckraum erfolgt.

11. Ventil nach einem aer Ansprüche 1-10, dadurch gekennzeichnet _a daß eine Ringdichtung vorgesehen ist, die mit einer sich quer zur Hubrichtung des Schließkörpers erstreckenden Schließfläche zusammenwirkt.

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