DE2406530A1 - Restrictor valve with elastic valve tube - has varying wall thickness of tube to produce uniform bending stress - Google Patents
Restrictor valve with elastic valve tube - has varying wall thickness of tube to produce uniform bending stressInfo
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Abstract
Description
Patentingenieur 11.2.1974Patent engineer February 11, 1974
6 9 01 NußjJLCJi 6 9 01 nut jJLCJi
Odenwaldstr. 4 2A06530Odenwaldstrasse 4 2A06530
Apparate-Spezial-Technik GmbH & Co. 69OO HeidelbergApparate-Spezial-Technik GmbH & Co. 69OO Heidelberg
Quetsch - VentilPinch valve
Gegenstand der Erfindung ist ein Quetsch-Ventil. Als Quetsch-Ventil bezeichnet man Ventile, deren Durchflußöffnung durch Zusammenpressen der ¥andung gesperrt wird. Solche Ventile bestehen in der Regel aus einem Außenmantel aus Stahl oder einem anderen Metall und einem Einsatzrohr aus Gummi oder einem ähnlichen elastischen Stoff. Das Einsatzrohr ist so in den Außenmantel eingesetzt, daß zwischen den beiden Hohlraum verbleibt. Dieser Hohlraum ist durch eine Leitung, in die ein Absperrhahn eingebaut ist, mit einer Druckluftquelle verbunden. Der Absperrhahn ist als Dreiweghahn ausgebildet, sodaß der Hohlraum zwischen Außenmantel und Einsät zrohr je nach der Stellung des Hahns mit der Außenluft oder mit der Druckluftquelle verbunden ist. Anstelle von Druckluft kann auch unter Druck stehendes Öl oder Wasser als Druckmittel benutzt werden. Quetsch-Ventile werden hauptsächlich in der chemischen Industrie und in der Nahrungsmittelindustrie verwandt, wo man eine Berührung der durchgeleiteten Flüssigkeit mit komplizierten Armaturen vermeiden will.The invention relates to a pinch valve. as Pinch valve is the name given to valves whose flow opening is locked by pressing the andung together. Such valves usually consist of an outer jacket made of steel or another metal and an insert tube made of rubber or a similar elastic material. That Insert tube is inserted into the outer jacket in such a way that a cavity remains between the two. This cavity is through a Line in which a shut-off valve is installed, with a compressed air source tied together. The shut-off valve is designed as a three-way valve, so that the cavity between the outer casing and the seed zrohr is connected to the outside air or to the compressed air source, depending on the position of the tap. Instead of compressed air can pressurized oil or water can also be used as a pressure medium. Pinch valves are mainly used in the chemical industry and related in the food industry, where there is a touch of the flowing liquid want to avoid having complicated fittings.
Um eine dichte und zugleich, feste Verbindung des elastischen Einsatzrohres mit dem starren Außenmantel zu erhalten, ist die Innenseite der Endflansche des Außenmantels allmählich erweitert und mit Rillen versehen. Auf den Endflansch ist ein Gegenflansch aufgesetzt mit einem, nach dem Innern des Ventils zu vorspringenden Rohransatz, dessen Außenmantel nach innen zu abgeschrägt ist. Diese Gestaltung des Einsatzrohres und seiner Verbindung mit dem Außenmantel erwies sich bei Drücken bis etwa zwei bis drei atü als vollkommen ausreichend. Bei höheren Drücken wurde jedoch das Einsatzrohr um dieTo a tight and at the same time, firm connection of the elastic To obtain insert tube with the rigid outer jacket, the inside of the end flanges of the outer jacket is gradually expanded and grooved. A mating flange is placed on the end flange with one facing the inside of the valve projecting pipe socket, the outer jacket of which is tapered inwards. This design of the insert tube and its connection with the outer jacket proved to be completely sufficient at pressures of up to about two to three atmospheres. at However, the insert tube was at higher pressures
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verhältnismäßig scharfe Kante des Rohransatzes des Gegenflansches herumgedrückt und abgeschert.relatively sharp edge of the pipe socket of the counter flange pushed around and sheared off.
Bei der Erfindung wurde von der Aufgabe ausgegangen, die Endstücke des elastischen Einsatzrohres und seine Verbindung mit dem starren Außenmantel des Ventils so zu gestalten, daß das. Einsatzrohr auch bei höheren Drücken, z.B. 4 bis 6 atü, nicht abreißt und die dichte Verbindung mit dem Außenmantel auch bei diesen Drücken erhalten bleibt.The invention was based on the task of the end pieces of the elastic insert tube and its connection with the rigid outer jacket of the valve in such a way that the insert tube can also be used at higher pressures, e.g. 4 to 6 atmospheres, does not tear off and the tight connection with the outer jacket is maintained even at these pressures.
Nach der Erfindung wird bei einem Quetsch-Ventil, das aus einem starren Außenmantel und einem Einsatzrohr aus Gummi oder einem äquivalenten Stoff besteht, das Einsatzrohr so ausgestaltet, daß es an beiden Enden zunehmend verdickt ist.According to the invention is in a pinch valve, which consists of a rigid outer jacket and an insert tube made of rubber or an equivalent material, the insert tube is designed so, that it is increasingly thickened at both ends.
Durch die Verdickung der Enden des elastischen Einsatzrohres werden die beim Abbiegen der Wandung nach innen zu auftretenden Elastizitätsspannungen so groß, daß auch höhere Preßluftdrücke nicht ausreichen, um eine gefährliche Verformung des Endstückes zu bewirken. Auch bei Verwendung eines dem seither üblichen ähnlinen Gegenflansches mit innerem Rohransatz ist daher kein Abquetschen oder Abreißen des elastischen Einsatzrohres zu befürchten.Due to the thickening of the ends of the elastic insert tube, the inwardly occurring when the wall is bent Elasticity stresses so great that even higher compressed air pressures are not sufficient to cause dangerous deformation of the end piece to effect. Even when using a counterflange similar to the one that has been customary since then with an internal pipe attachment, there is therefore no There is a risk of squeezing or tearing off the elastic insert tube.
Der Übergang vom zylindrischen, inneren Teil des Einsatzrohres zur Endfläche kann auf verschiedene Weise erfolgen. So ist es beispielsweise möglich bei gleichbleibendem Innendurchmesser den Außendurchmesser des Einsatzrohres nach dem Ende zu stufenweise zu vergrößern. Man wird hierbei zweckmäßigerweise den Übergang von einer Stufe zur nächsten jeweils abrunden, damit an diesen Stellen keine Rißbildungen auftreten können.The transition from the cylindrical, inner part of the insert tube to the end face can take place in various ways. That's the way it is For example, it is possible, with the internal diameter remaining the same, to gradually increase the external diameter of the insert tube after the end to enlarge. The transition from one level to the next is appropriately rounded off so that no cracks can occur at these points.
Noch günstiger dürfte eine Form sein, bei welcher das Endstück die Form eines Hohlkegels annimmt. Hier nimmt der Querschnitt des verdickten Teiles stetig zu und paßt sich so dem nach dem eingespannten Ende zu immer größer werdenden Biegungsmoment an,A shape in which the end piece assumes the shape of a hollow cone should be even more favorable. Here the cross section takes of the thickened part steadily and adapts to the bending moment that increases after the clamped end,
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wodurch die Biegungsspannungen in allen Querschnitten senkrecht zur Achse einen annähernd gleichbleibenden Wert annehmen.thereby reducing the bending stresses in all cross-sections assume an approximately constant value perpendicular to the axis.
Man kann diese Werte auch für einzelne Querschnitte vom Beginn der Verdickung bis zu ihrem Ende berechnen und erhält dann für die äußere Mantellinie der Verdickung etwa die Form eines Parabelabschnittes.You can also use these values for individual cross-sections from Calculate the beginning of the thickening to the end and then get roughly the shape for the outer surface line of the thickening of a parabola section.
Die Stärke der Verdickung am äußersten Ende ist abhängig von der Biegespannung, die man im verdickten Ende zulassen will. Als günstiger Wert wird das drei- bis vierfache der Wandstärke in der Mitte vorgeschlagen.The strength of the thickening at the extreme end depends on the bending stress that is to be allowed in the thickened end. Three to four times the wall thickness in the middle is suggested as a favorable value.
Nach dem Innern des Ventils zu sollte die Verdickung soweit reichen, daß ein Umbiegen des gedehnten zylindrischen Teils zu einer Rille nicht möglich ist. Nach dem Vorschlag des Erfinders läßt sich diese Bedingung dann erfüllen, wenn die Verdickung eines Endstückes sich über mindestens ein Drittel der halben Mantellänge erstreckt.Towards the inside of the valve, the thickening should extend so far that the stretched cylindrical part can be bent over to a groove is not possible. According to the inventor's proposal, this condition can be met if the Thickening of an end piece extends over at least a third of half the length of the jacket.
Bei hohlkegelförmxger Verdickung läßt sich diese Bedingung auch dann erfüllen, wenn die Mantellinie der Verdickung mit der verlängerten Mantellinie des zylindrischen Teils einen Winkel von etwa .15° bildet.In the case of a hollow cone-shaped thickening, this condition can also be met if the surface line of the thickening coincides with the extended surface line of the cylindrical part forms an angle of about .15 °.
Die Verbindung des elastischen Einsatzrohres mit dem starren Außenmantel des Ventils kann in der herkömmlichen Weise ausgeführt werden. Die Ausdrehung des Endflansches des Außenmantels wird hierbei der Außenseite der Verdickung angepaßt und mit Rillen versehen. Über die Verdickung wird dann ein Gegenflansch geschoben, der das Ende der Verdickung in einer Ausdrehung aufnimmt und gleichzeitig mit einem Rohransatz hinter die Innenseite der Verdickung greift. Auf diese Weise wird einerseits das Ende der Verdickung in die Ausdrehung des Gegenflan.sch.es, andererseits die Verdickung selbst gegen die Rillen des Endflansclies angedrückt, Bei der Konstruktion ist darauf zu achten,, daß die durch den Rohransatz des Gegenflansches bedingteThe connection of the elastic insert tube to the rigid outer casing of the valve can be carried out in the conventional manner will. The turning of the end flange of the outer jacket is adapted to the outside of the thickening and with it Provided with grooves. A counter-flange is then pushed over the thickening, which receives the end of the thickening in a recess and at the same time grips behind the inside of the thickening with a pipe attachment. In this way, the one hand the end of the thickening in the recess of the counter flange, on the other hand, the thickening itself against the grooves of the end flange pressed, when designing it is important to that caused by the pipe socket of the counter flange
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Querschnittsverminderung der Verdickung durch entsprechende Zugabe an der Außenseite ausgeglichen wird.Reduction in cross-section of the thickening is compensated for by adding an appropriate amount on the outside.
Eine einfachere und sehr haltbare Verbindung der Verdickung des Einsatzrohres mit dem Endflansch des Außenmantels erhält man, nach einem weiteren Gedanken der Erfindung, wenn das Einsatzrohr im Längsschnitt so ausgebildet wird, daß die Verdickung in einen Ringflansch ausläuft. Hier ist ein Herausrutschen der Verdickung aus ihrer Halterung praktisch ausgeschlossen, insbesondere dann, wenn in den Ringflansch noch ein Stahlring eingebettet ist.A simpler and very durable connection of the thickening of the insert tube with the end flange of the outer jacket is obtained one, according to a further idea of the invention, when the insert tube is formed in longitudinal section so that the Thickening runs out into an annular flange. Slipping out of the thickening from its holder is practically impossible here, especially when a steel ring is embedded in the ring flange.
Ein besonderer Vorteil der Quetsch-Ventile ist darin zu sehen, daß Ansätze, die sich auf der Innenwand des Ventilkörpers ablagern, durch die Verformungen des Einsatzrohres beim Öffnen und Schließen zum Abplatzen gebracht und dann von der durchströmenden Flüssigkeit fortgeschwemmt werden. Dieser Vorteil kann sich indessen auch nachteilig auswirken, wenn Flüssigkeiten durch das Ventil gefördert werden sollen, die den elastischen Innenkörper aus Gummi oder einem gummiähnlichen Stoff angreifen, und der Innenkörper deshalb mit einer Schutzschicht versehen werden soll. Als sehr gutes Mittel für eine Beschichtung zum Schutz gegen verschiedene Säuren hat sich Teflon erwiesen.A particular advantage of the pinch valves can be seen in the fact that that approaches that are deposited on the inner wall of the valve body, due to the deformation of the insert tube The opening and closing are made to flake off and then washed away by the liquid flowing through. This Advantage can, however, also have a detrimental effect if liquids are to be conveyed through the valve which the elastic inner body made of rubber or a rubber-like one Attack the fabric, and the inner body should therefore be provided with a protective layer. As a very good tool for one Teflon has proven to be a coating to protect against various acids.
In den Abbildungen sind mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Es zeigen:Several exemplary embodiments of the invention are shown in the figures. Show it:
Figur 1 einen Längsschnitt durch ein Quetsch-VentilFigure 1 is a longitudinal section through a pinch valve
mit der zur Zeit üblichen Verbindung zwischen Einsatzrohr und Gehäuse;with the currently usual connection between insert tube and housing;
Figur 2 einen Längsschnitt durch ein Endstück desFigure 2 is a longitudinal section through an end piece of the
Einsatzrohres mit stufenweiser Vergrößerung des Querschnittes und seiner Verbindung mit dem Gehäuse;Insert tube with gradual enlargement of the cross section and its connection with the housing;
Figur 3 einen Längsschnitt durch das Endstück eines Einsatzrohres mit kegelförmiger Verdickung und anschließendem Gehäuseteil;FIG. 3 shows a longitudinal section through the end piece of an insert tube with a conical thickening and subsequent housing part;
Figur h einen Längsschnitt durch ein Endstück des Einsatzrohres mit parabelähnlichem Verlauf der Außenmantellinien und anschließendem Gehäuseteil.Figure h shows a longitudinal section through an end piece of the insert tube with a parabolic course of the outer surface lines and subsequent housing part.
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Das Ventil besteht im wesentliehen aus einem Gehäuse 1 aus Stahl oder einem ähnlichen starren Werkstoff und einem elastischen Einsatzrohr 2. Das Einsatzrohr wird aus Gummi oder einem äquivalenten Material hergestellt. Gehäuse und Einsatzrohr sind so ausgebildet, daß sie zwischen sich einen Hohlraum 3 freilassen. Dieser Hohlraum ist durch eine Druckluftleitung k an eine Druckluftquelle angeschlossen. Das Einsatzrohr läuft an seinen Enden in Endstücke 12 und 22 aus, deren Gestaltung im wesentlichen den Inhalt der Erfindung bildet. Das Gehäuse ist an beiden Enden mit Ringflanschen 11, 21 versehen. Die Verbindung des Rohreinsatzes mit dem Gehäuse wird durch Gegenflansche 5 und 6 bewirkt, welche durch Verbindungsschrauben 7 bzw. 17 gegen die Endflansche 11 und 21 gedrückt werden und dabei die Endstücke 12 und 22 des Einsatzrohres 2 zwischen sich festklemmen.The valve consists essentially of a housing 1 made of steel or a similar rigid material and an elastic insert tube 2. The insert tube is made of rubber or an equivalent material. Housing and insert tube are designed so that they leave a cavity 3 between them. This cavity is connected to a compressed air source by a compressed air line k. The insert tube terminates at its ends in end pieces 12 and 22, the design of which essentially forms the content of the invention. The housing is provided with ring flanges 11, 21 at both ends. The connection of the pipe insert to the housing is effected by counter flanges 5 and 6, which are pressed against the end flanges 11 and 21 by connecting screws 7 and 17 and thereby clamp the end pieces 12 and 22 of the insert pipe 2 between them.
Um ein Herausrutschen der .Endstücke 12 und 22 aus ihren Halterungen zu verhindern, sind bei der Ausführung nach Figur 2 der Endflansch des Gehäuses und der Gegenflansch, bei der Ausführung nach Figur k der Übergang vom Gehäuse in den Endflansch mit Rillen versehen. Dem gleichen Zweck dienen die Rohransätze 15 und 16 an den Gegenflanschen, die die Endstücke des Einsatzrohres in die Flanschausdrehungen 25,26 (Fig. 1 u. 3) bzw. gegen die Innenwand des Gehäuses drücken (Fig. k)·In order to prevent the end pieces 12 and 22 from slipping out of their holders, the end flange of the housing and the counter flange in the embodiment according to FIG. 2 and the transition from the housing to the end flange in the embodiment according to FIG. K are grooved. The pipe attachments 15 and 16 on the mating flanges serve the same purpose and press the end pieces of the insert pipe into the flange recesses 25, 26 (Fig. 1 and 3) or against the inner wall of the housing (Fig. K) .
Eine andere Form der Verbindung ist in den Figuren 2 und 3 wiedergegeben. In beiden Fällen geht das verdickte Endstück in einen Endflansch 8 über. Der Flansch 8 legt sich in Ausdrehungen des Endflansches 21 einerseits und des Gegenflansches andererseits und wird dort durch Zusammenpressen der beiden Flansche gehalten. Das Ausweichen nach innen wird in beiden Fällen schon dadurch praktisch unmöglich gemacht, daß sich an den Flanschring nach innen zu ein Ring von großer Dicke anschließt, der bei den üblichen Drücken nicht zusammengedrückt werden kann. Das Widerstandsmoment wird bei Figur 3 noch verstärkt durch eine Stahlringeinlage 18 und durch den Rohransatz des Gegenflansches, gegen den sich das Endstück abstützt.Another form of connection is shown in FIGS reproduced. In both cases, the thickened end piece merges into an end flange 8. The flange 8 lies in recesses of the end flange 21 on the one hand and the counter flange on the other hand and is there by pressing the two together Flanges held. In both cases, the evasion inward is made practically impossible by the fact that at the flange ring connects to the inside to form a ring of great thickness, which is not compressed under the usual pressures can be. The moment of resistance is increased in Figure 3 by a steel ring insert 18 and by the pipe attachment of the counter flange against which the end piece is supported.
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Das Endstück 22 des Einsatzrohres d.h. der übergang von dem dünnen zylindrischen Teil 13 in den Endflansch 8 bzw. in die Endfläche kann in verschiedener ¥eise gestaltet werden. So nimmt bei Figur 2 der Ringquerschnitt des Endstückes 22 stufenweise zu. Die Stufen sind mit 9 bezeichnet. Der Übergang von einer Stufe zur nächsten ist dabei abgerundet, um ein Einreißen beim Abbiegen des oberen Teiles des Endstückes nach innen zu zu verhindern. Bei der Ausführung nach Figur 3 nimmt der Ringquerschnitt stetig zu, d.h. das Endstück ist in Form eines Hohlkegels ausgebildet. Die Mantellinie des kegeligen Teils 22 bildet hierbei mit der verlängerten Mantellinie des zylindrischen Stückes 13 einen Winkel 14, von etwa 15 · Wieder eine andere Form zeigt Figur 4, bei welcher die Mantellinien des Endstückes annähernd in Form einer Parabel verlaufen.The end piece 22 of the insert tube i.e. the transition from the thin cylindrical part 13 in the end flange 8 or in the The end face can be designed in various ways. Thus, in FIG. 2, the ring cross-section of the end piece 22 increases in steps to. The stages are labeled 9. The transition from one step to the next is rounded to avoid tearing To prevent bending of the upper part of the end piece inward. In the embodiment according to FIG. 3, the ring cross-section increases steadily, i.e. the end piece is designed in the form of a hollow cone. The surface line of the conical part 22 forms Here, with the extended surface line of the cylindrical piece 13, an angle 14, of about 15 · Again another Figure 4 shows the shape, in which the surface lines of the end piece run approximately in the form of a parabola.
Bei allen Querschnittsformen des Endstückes nimmt das Widerstandsmoment nach dem Ende zu zu. Dadurch, vermindert sich die Durchbiegung und man erhält einen stetigen Übergang zu dem mittleren zylindrischen Teil, an dem sich die Wände des Einsatzrohres bei geschlossenem Ventil gegen einander abstützen.With all cross-sectional shapes of the end piece, the section modulus increases after the end too. This reduces the deflection and you get a steady transition to that central cylindrical part on which the walls of the insert tube are supported against each other when the valve is closed.
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