DE2457019A1 - Ventil fuer aggressive medien - Google Patents

Description

Ventil für aggressive Medien

Die Erfindung betrifft ein Ventil für aggressive Medien, bestehend aus Ventilantrieb und Ventil als selbstständigen, miteinander verbundenen Bauteilen, die durch ein aus einem säurebeständigen Werkstoff, vorzugsweise aus spritzbarem Fluor-Kunststoff PPA, FEP, TEFZEL oder aus PTFE gesintert, gedreht hergestelltes Biegeröhrchen oder wahlweise eine entsprechende Biegezunge gegeneinander getrennt und hermetisch dicht abgeschlossen sind, wobei der durch das Biegeröhrchen oder wahlweise die Biegezunge abgedichtete Betätigungshebel des Ventilantriebs den Schließkörper des Ventils betätigt.

Die bisher bekanntgewordenen Ventile für aggressive Medien dichten Ventilkörper und Magnetsystem mittels aus einem Elastomer oder PTFE bestehender Faltenbälge oder Membranen gegeneinander ab und öffnen bzw. schließen einen Ventilsitz durch eine axiale Huboder aber schwingende Drehbewegung.

Die membranabgedichteten Hubanker - Magnetventile sind angesichts der im Verhältnis zum Ventilsitzquerschnitt zu großen Fläche der Trennmembrane nur für relativ niedrige Betriebsdrücke einsetzbar.

Der Nachteil der bisher bekanntgewordenen Faltenbalgmagnetventile mit Hubanker besteht darin, daß die Verwendung von Faltenbälgen aus elastomeren Werkstoffen den Einsatz nur bei speziellen aggressiven Medien, darüberhinaus auch nur für begrenzte Betriebsdrücke gestattet. Die bekannten Elastomere sind nicht universell für alle interessierenden aggressiven Medien verwendbar, auf den Faltenbalg wirken in der Hubbewegungsrichtung betriebsdruckabhängige Kräfte,

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die einen Magnetantrieb größerer Leistung bedingen. Die in Magnetventilen verwendeten und in ihrer Längsachse bewegten Faltenbälge aus PTFE weisen eine relativ hohe Feder steifigkeit auf und erfordern gegenüber Ventilen mit Faltenbälgen aus elastomeren Werkstoffen noch höhere Leistungen der Magnetantriebe.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein mit nur einer Abdichtungsausführung bei allen interessierenden aggressiven Medien einsetzbare?, zudem fertig, ungsgerecht geformtes, durch Spritzverfahren oder einfache Zerspanung leicht herstellbares, auch ohne einen größeren und aufwendigeren Ventilantrieb für höhere Betriebsdrücke geeignetes Ventil für aggressive Medien zu schaffen, dessen Bauweise auch eine vorteilhafte Dreiwege-Ausführung ermöglicht.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das die beiden Baugruppen des Ventils trennende Dichtelement als ein aus einem säurebeständigen Werkstoff, vorzugsweise aus spritzbarem Fluor-Kunststoff PFA, FEP, TEFZEL oder aus PTFE gesintert, gedreht hergestellte?, elastisches Biegeröhrchen kreisförmigen Querschnitts ausgebildet ist, das zwischen Ventilantrieb und Ventilgehäuse am Aussenrand des sich auf eine vorzugsweise eben oder auch konkav ausgebildete Platte abstützenden, wahlweise als wellenförmiger oder ebener Membrane ausge. führten elastischen Flansches in einer die durch den Innendruck des Ventils auf das Dichtelement axial wirkenden Kräfte in der Mittelstellung des Biegeröhrchens mittels der durch die Membranwelle gebildeten ringförmigen Stützfläche und im Falle einer Auslenkung des Biegeröhrchens in dem sich auf der inneren Membranwelle bildenden Drehpunkts punktförmig abstützenden Weise eingespannt ist, und daß der in das Biegeröhrchen eingreifende, vorzugsweise als Biegefeder elastisch ausgeführte, im Mittelpunkt des vorzugsweise kugelförmig ausgebildeten Endes des Biegeröhrchens angreifende Betätigungshebel in der Vorzugs-

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weise in der Ebene des Biegeröhrchenflansches befindlichen, als Drehpunkt des Betätigungshebels wirkenden schneidenförmigen Lagerung gelagert ist, und daß das vorzugsweise als Kugelgelenk ausgebildete freie Ende des Biegeröhrchens die Bewegung des Ventilantriebs auf einen in der Ventilsitzachse geführten, aus PTFE oder spritzbarem Fluor-Kunststoff hergestellten und mit seinen Längsrippen in einer Bohrung des Ventilgehäuses gleitenden Schieber mit stirnseitig angeordneten Dichtungssitzen oder auf einen vorzugsweise aus elastomeren, gegen aggressive Medien beständigen Dichtwerkstoff oder aus PTFE oder spritzbarem Fluor-Kunststoff bestehenden und begrenzt pendelnd gelagerten, auf das als vorzugsweise kugelförmigen Lagerzapfen ausgebildete Ende des Biegeröhrchens aufgeknöpften bzw. eingerasteten, gegen Verdrehen in der Achse des Biegeröhrchens durch eine zylindrische Ausbildung des Lagerzapfens oder eine seitliche Anflächung des als Kugelgelenk ausgebildeten Lagerzapfens gesicherten Ventilschließkörper in einer den einen der Ventilsitze schließenden und dabei den anderen der Ventilsitze öffnenden Weise überträgt. Das das Ventilgehäuse zum Ventilantrieb abdichtende biegsame Durchführungselement kann wahlweise als eine aus säurebeständigem Werkstoff, vorzugsweise aus spritzbarem Fluor-Kunststoff PFA, FEP, TEFZEL oder aus PTFE gesintert hergestellte, flache, hohle, elastische Biegezunge vorzugsweise rechteckigen oder ovalen Querschnitts mit einem in sie eingreifenden, als metallischer Blattfeder ausgebildeten, zwischen zwei Schneiden in der Ebene des Dichtflansches schwenkbar gelagerten Bewegungsarm ausgebildet sein. Weitere erfindungsgemäße Lösungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die mit dieser Erfindung erzielten Vorteile bestehen darin, daß der mit aus einem säurebeständigen Werkstoff, vorzugsweise aus PTFE,

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TEFZEL, PFA oder FEP hergestellten Dichtungsitzen versehene Ventilschließkörper nur gegen den auf den Sitzquerschnitt wirkenden Druck betätigt werden muß, während die in axialer Richtung des Biegeröhrchens oder wahlweise der Biegezunge nach oben wirkenden Kräfte vom Biegeröhrchen bzw. der Biegezunge selbst aufgenommen und abgestützt werden; dadurch werden keine axialen Kräfte auf den Betätigungshebel übertragen, sodaß konstruktionsmäßig bei dessen Lagerung nur noch die Aufnahme von Querkräften berücksichtigt zu werden braucht. Ein weiterer Vorteil ist es, daß das abdichtende Biegeröhrchen oder wahlweise die Biegezunge wegen der einfachen Form mit niedrigen Kosten spritztechnisch aus PFA, FEP oder TEFZEL oder auch zerspanend oder gesintert aus PTFE hergestellt

werden können. Damit steht eine universell gegen nahezu alle technisch interessierenden aggressiven Medien einsetzbare Abdichtung zwischen Ventil und Ventilantrieb zur Verfügung.

Weiterhin ist es vorteilhaft, daß durch die in einer Ebene liegenden Drehpunkte des Betätigungshebels und des Biegeröhrchens oder wahlweise der Biegezunge für die Ventilbetätigung nur eine rein drehende Schwenkbewegung und keine zusätzliche, dem überlagerte Parallelverschiebung des Biegeröhrchens oder der Biegezunge erforderlich ist, sodaß das Biegeröhrchen oder wahlweise die Biegezunge bei geringer Drehsteifigkeit eine relativ hohe Quer steifigkeit besitzen dürfen, wodurch das Biegeröhrchen oder wahlweise die Biegezunge in einer Mindestwandstärke von etwa 0, 5 mm ausgeführt werden können und dadurch eine ausreichend hohe Dichtheit und eine problemlose spritztechnische oder zerspanende Herstellung des Biegeröhrchens oder wahlweise der Biegezunge ermöglicht werden.

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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen

Figur 1 einen Längsschnitt des in Drei-Wege Bauweise ausgeführten Ventils,

Figur 2 im Längsschnitt ein Ausführungsbeispiel des Ventils rrit einem Schließkörper, der auf das als kugelförmigen Lagerzapfen mit seitlichen Anflächungen ausgebildete Ende des Biegeröhrchens aufgeknöpft ist.

Figur 3 Schnittbilder der Verbindung des Schließkörpers mit Biegeröhrchen gemäß Figur 2,

Figur 4 eine Ansicht des s ;hieberförmig ausgebildeten Ventilschließkörpers gemäß Figur 1.

Das Ventil gemäß Figur 1 besteht aus den beiden Baugruppen Ventilgehäuse 1 und Ventilantrieb 2, die durch das aus PTFE gesintert oder gedreht oder aus spritzbarem Fluor-Kunststoff PFA, FEP oder TEFZEL hergestellte Biegeröhrchen 3 gegeneinander abgedichtet werden. Der Ventilantrieb 2 , der nicht eigens dargestellt ist, kann als elektromagnetischer, pneumatischer, hydraulischer oder mechanischer Antrieb ausgeführt werden. Er greift über einen in der stützplatte 4 schwenkbar gelagerten Betätigungshebel 5 in das zur Abdichtung dienende Biegeröhrchen 3 so ein, daß dessen als Lagerzapfen kugelig ausgebildetes Ende die schwingende Bewegung des Betätigungshebels auf den Ventilschließkörper 6, der beidseitig mit Dichtungsitzen

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verseilen ist, überträgt, wodurch einer der Ventilsitze 7 geschlossen und der andere geöffnet wird. Das abdichtende Biegeröhrchen 3 ist an seinem Flansch eingespannt und abgedichtet, wobei es gegen den Druck des Mediums auf der Stützplatte 4 wie folgt abgestützt wird: In seiner Mittelstellung bildet sich an dem wellenförmigen Übergang 8 zum Einspannflansch 9 eine ringförmige Abstützfläche; bei der Auslenkung aus der Mittelstellung ergibt sich eine punktförmige Abstützung 10 in dem sich auf der inneren Membranwelle bildenden Drehpunkt. Somit überträgt das Biegeröhrchen 3 in allen Ventilstellungen die axialen Kräfte des Medium druckes auf die .Stützplatte 4, es werden keine axialen Kräfte von ihm auf den Betätigungshebel 5 des Ventilantriebes 2 übertragen und eine axiale Lagerung des Betätigungshebels 5 ist nicht erforderlich. Die schneidenförmige Lagerung des Betätigungshebels 5 in der Stützplatte 4 liegt in der gleichen Ebene wie der Drehpunkt des Biegeröhrchens 3, das daher infolge der vom Betätigungshebel 5 im Lagerzapfenmittelpunkt auf es ausgeübten Stellkraft nur eine reine Schwenkbewegung um den Lagerpunkt des Betätigungshebels 5 ausführen muß und nicht aus seiner Mittelstellung heraus parallel verschoben zu werden braucht. Da eine relativ hohe Quersteifigkeit mit einer für die Ventilbetätigung ausreichend niedrigen Drehsteifigkeit des Biegeröhrchens 3 zugelassen werden kann, kann es mit einer für die spritztechnische Herstellung und für die Dichtfunktion ausreichenden Wandstärke ausgeführt werden. Das Ventilgehäuse 1, in Figur 1 als Drei-Wege-Ventil dargestellt, ist mit den Anschlußgewinden versehen. Die Ventilsitze 7 sind durch radiale Lippendichtungen 11 abgedichtet und in ihrer Längsachse über ein Schraubgewinde justierbar ausgeführt. Der Ventilschließkörper 7 wird - wie in Figur 4 näher dargestellt durch seine drei Längsrippen 15 in der Bohrung des Ventilgehäuses 1 geführt, wobei die freien Querschnitte zwischen den Längsrippen 15

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des Schließkörpers 6 den erforderlichen Durchflußquer schnitt zwischen den Gewindeanschlüssen des Ventilgehäuses 1 bilden. Die Führung des Schließkörpers 6 in der Ventilgehäusebohrung durch dessen drei Längsrippen sichert einen zentrischen Einlauf des an den Dichtflächen mit axialen Dichtlippen ausgebildeten Schließkörpers 6 in die Ventilsitze 7.

In dem Ausführungsbeispiel des Ventils gemäß Figuren 2 und 3 ist der Schließkörper 13 auf das als kugelförmigen Lagerzapfen mit seitlichen Anflächungen ausgebildete Ende des Biegeröhrchens 3 aufgeknöpft. Der htilsenförmige Lagereinsatz 14, aus PTFE gesintert oder aus spritzbarem Fluor-Kunststoff hergestellt, gewährleistet durch seine form gebundene Anpassung an den kugelförmig mit seitlichen Anflächungen versehenen Lagerzapfen des Biegeröhrchens 3 die Verdrehsicherung des Schließkörpers 13 in der Längsachse des Biegeröhrchens 3 und bewirkt durch den das Biegeröhrchen 3 elastisch umschließenden Kragen des Schließkörpers 13 eine Verdrehsicherung in dessen beiden anderen Hauptachsen. Die planparallelen Stirnflächen der Lagerhülse 14 ermöglichen darüberhinaus zusammen mit der Vorspannung des aufgeknöpften Schließkörpers 13 dessen ebene Dichtflächen und erhöhen dessen tragende Innenfläche. Der Schließkörper 13 ist in Anpassung an den Stellwinkel des Betätigungshebels 5 keilförmig ausgebildet, sodaß für seine Anlage an die Ventilsitze 7 nur eine geringe Pendel, bewegung auf dem Lagerzapfen erforderlich ist; die dafür erforderliche Pendelbarkeit auf dem Lagerzapfen erhält der Schließkörper 13 infolge der Elastizität seines hochgezogenen, das Biegeröhrchen 3.umschließenden Kragens.

Das die beiden Bauteile des Ventils trennende Dichtelement kann statt als Biegeröhrchen wahlweise auch als Biegezunge mit ovaler oder rechteckiger Querschnittsform und dadurch bedingter bevorzugter Bewegungs-

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richtung rechtwinklig zur Längsachse der Querschnittsform ausgebildet sein. Die weiteren Ausführungsformen des Erfindungsgegen-Rtandes ergeben sich im einzelnen aus den Unteransprüchen.

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Claims (5)

Patentansprüche

1. ) Ventil für aggressive Medien» bei dem das Ventil 1 und der Ventilantrieb 2 selbstständige, miteinander verbundene Bauteile bilden, dadurch gekennzeichnet, daß das die beiden Baugruppen des Ventils trennende Dichtelement als ein aus einem säurebeständigen Werkstoff, vorzugsweise aus spritzbarem Fluor-Kunststoff PFA, FEP, TEFZEL oder aus PTFE gesintert, gedreht hergestelltes, elastisches Biegeröhrchen 3 kreisförmigen Querschnitts ausgebildet ist, das zwischen Ventilantrieb 2 und Ventilgehäuse 1 am Aussenrand des sich auf eine vorzugsweise eben oder auch konkav ausgebildete Platte 4 abstützenden, wahlweise als wellenförmiger oder ebener Membrane ausgeführten elastischen Flansches in einer die durch den Innendruck des Ventils auf das Dichtelement axial wirkenden Kräfte in der Mittelstellung des Biegeröhrchens 3 mittels der durch die Membranwelle gebildeten ringförmigen Stützfläche und im Falle einer Auslenkung des Biegeröhrchens 3 in dem sich auf der inneren Membranwelle bildenden Drehpunkt 10 punktförmig abstützenden We ise eingespannt ist, und daß der in das Biegeröhrchen 3 eingreifende, vorzugsweise als Biegefeder elastisch ausgeführte, im Mittelpunkt des vorzugsweise kugelförmig ausgebildeten Endes des Biegeröhrchens 3 angreifende Betätigungshebel 5 in der vorzugsweise in der Ebene des Biegeröhrchenflansches befindlichen, als Drehpunkt des Betätigungshebels 5 wirkenden schneidenförmigen Lagerung gelagert ist, und daß das vorzugsweise als Kugelgelenk ausgebildete freie Ende des Biegeröhrchens 3 die Bewegung des Ventilantriebes auf einen in der Ventilsitzachse geführten, aus PTFE oder spritzbarem Fluor-Kunststoff hergestellten und mit seinen Längs rippen in einer Bohrung des Ventilgehäuses 1 gleitenden Schieber 6 mit stirn-

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seitig angeordneten Dichtungsitzen 12 oder auf einen vorzugsweise aus elastomeren, gegen aggressive Medien beständigen Dichtwerkstoff oder aus PTFE oder spritzbarem Fluor-Kunststoff bestehenden und begrenzt pendelnd gelagerten, auf das als vorzugsweise kugelförmigen Lagerzapfen ausgebildete Ende des Biegeröhrchens 3 aufgeknöpften bzw. eingerasteten, .gegen Verdrehen in der Achse des Biegeröhrchens 3 durch eine zylindrische Ausbildung des Lagerzapfens oder eine seitliche Anflächung des als Kugelgelenk ausgebildeten Lagerzapfens gesicherten Ventilschließkörper 13 in einer den einen der Ventilsitze 7 schließenden und dabei den anderen der Ventilsitze 7 öffnenden Weise überträgt.

2. Ventil für aggressive Medien nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das das Ventilgehäuse 1 zum Ventilantrieb 2 abdichtende biegsame Durchführungselement 3 wahlweise als eine aus säurebeständigem Werkstoff, vorzugsweise aus spritzbarem Fluor-Kunststoff PFA, FEP, TEFZEL oder aus PTFE gesintert hergestellte, flache, hohle, elastische Biegezunge vorzugsweise rechteckigen oder ovalen Querschnitts mit einem in sie eingreifenden, als metallischer Blattfeder ausgebildeten, zwischen zwei Schneiden in der Ebene des Dichtflansches schwenkbar* gelagerten Bewegungsarm ausgebildet ist.

3. Venflfür aggressive Medien nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der in Anpassung an den Stellwdnkel des Betätigungshebels keilförmig ausgebildete Ventilschließkörper 13 mittels einer nur geringen, bei der elastomeren Ausbildung durch die Elastizität des hochgezogenen, das Biegeröhrchen 3 oder die Biegezunge umschließenden Kragens, bei der Herstellung aus PTFE oder spritzbarem Fluor-Kunststoff durch einen angepassten Spalt zwischen dem Innendurchmesser des Schließteil-

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halses und dem Aussendurchmesser des Biegeröhrchens 3 oder der Biegezunge ermöglichten Pendelbewegung des Schließkörpers 13 auf dem Lagerzapfen an die Ventilsitze 7 anlegbar ist.

4. Ventil für aggressive Medien nach Anspruch 1 oder 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Lagerzapfen des Biegeröhrchens 3 oder der Biegezunge und dem elastomeren Schließteil 13 ein hülsenförmiger, zur Montageerleichterung in geschlitzter Form ausgeführter, aus einem gegen aggressive Medien beständigen nicht elastomeren Werkstoff hergestellter, durch seine planparallele Stirnflächen ebene .Stirnflächen des elastomeren Rchließkörpers gewährleistender und die tragende Innenfläche des aufgeknöpften Schließkörpers 13 vergrössernder Lagereinsatz 14 in einer mittels einer in die Innenbohrung des Ventilschließkörpers 13 ragenden Erhöhung den Lagerzapfen gegen die tragende Schulter des Lagereinsatzes 14 verspannenden und dadurch eine spielfreie Lagerung des Ventilschließkörpers 13 auf dem Lagerzapfen ermöglichenden Weise eingespannt ist.

5. Ventil für aggressive Medien nach Anspruch 1 oder 2 und 3,4, dadurch

gekennzeichnet, daß die in das Ventilgehäuse 1 justierbar eingeschraubten, aus PTFE oder spritzbarem Fluor-Kunststoff hergestellten Ventilsitze 7 mit einer oder mehreren radialen, sich beim Einschrauben der Ventilsitze 7 in das Ventilgehäuse 1 gegen den Innendurchmesser der Gehäusebohrung dichtend abstützenden Dichtlippen 11 versehen sind.

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