DE2457019C2 - Ventil für aggressive Medien - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Ventil nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

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

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

Der Nachteil der bisher bekanntgewordenen Faltenbaigmagnetventile mit Hubanker besteht darin, daß die Verwendung von FaUenbälgen 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, die einen Magnetantrieb größerer Leistung bedingen. Die in Magnetventilen verwendeten und in ihrer Längsachse bewegten Faltenbälge aus PTFE weisen eine relativ hohe Federsteifigkeit auf und erfordern gegenüber Ventilen mit Faltenbälgen aus elastomeren Werkstoffen noch höhere Leistungen der Magnetantriebe.

Bekannt ist aus der Deutschen Patentschrift 12 47 793 auch die Ausführung eines Ventils für aggressive Medien mit einem aus elastomeren, säurebeständigen Werkstoff bestehendem, das Ventil und den Ventilantrieb voneinander trennenden Biegeröhrchen mit einem in das Biegeröhrchen hineinragenden Betätigungshebel

des Ventilantriebes, der den Schließkörper des Ventils betätigt. For das Biegeröhrchen dieser bekannten Ausführung kommt als Material nur ein elastomerer Werkstoff in Frage, bei der Verwendung von PTFE als Werkstoff dieser bekannten Ausführung des Biegeröhrchens ergibt sich eine sehr hohe Federsteifigkeit des Biegeröhrchens in der Bewegungsrichtung mit einer dadurch entstehenden hohen mechanischen Beanspruchung des Biegeröhrchens und einer dadurch reduzierten Lebensdauer; darüberhinaus wird aufgrund der größeren Materialfestigkeit des PTFE die Sitzdichtheit des Ventils dieser bekannten Ausführung nicht mehr gewährleistet

Das ältere deutsche Patent 24 26 748 beschreibt ein Ventil dieser Art, bei dem die Federsteifigkeit des aus PTFE bestehenden Biegeröhrchens durch die Ausbildung seines Halsteils als Faltenbalg etwas verringert ist

Aufgabe der Erfindung ist es, ein mit nur einer Abdichtungsausführung bei allen interessierenden aggressiven Medien einsetzbares, zu dem fertigungsgerecht geformtes, durch Spritzverfahren oder einfache Zerspanung leicht herstellbares, mit geringer Stell-Leistung auch bei höheren Betriebsdrücken funktionierendes Ventil für aggressive Medien zu schaffen, dessen Abdichtungselement zwischen Ventil und Ventilantrieb eine ausreichende Elastizität in seiner Bewegungsrichtung besitzt und nur geringe axiale Druckkräfte auf den Betätigungsfinger des Antriebes überträgt.

Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 beschriebene Gestaltung des Ventils gelöst.

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 ausgebildet sein. Weitere zweckmäßige Ausbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die mit di ;ser Erfindung erzielten Vorteile bestehen darin, 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 Biegeztinge erforderlich ist, so daß das Biegeröhrchen oder wahlweise die Biegezunge bei geringer Drehsteifigkeit eine relativ hohe Quersteifigkeit besitzen darf, wodurch das Biegerönrchen oder wahlweise die Biegezunge in einer Mindestwandstärke von etwa 0,5 mm ausgeführt werden kann ui.d dadurch eine ausreichend hohe Dichtheit und eine problemlose spritztechnische oder zerspanende Herstellung des Biegeröhrchens oder wahlweise der Biegezunge ermöglicht werden.

Die in axialer Richtung des Biegeröhrchens oder wahlweise der Biegezunge nach oben wirkenden Kräfte werden vom Biegeröhrchen bzw. der Biegezunge selbst aufgenommen und abgestützt, dadurch werden keine axialen Kräfte auf den Betätigungshebel übertragen, so daß 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 μ spritztechnisch aus PFA, FEP oder TEFZEL oder auch zerspanend oder gesinteil aus PTFE hergestellt werden können. Damit steht eine universell gegen nahezu alle technisch interessierenden aggressiven Medien einsetzbare Abdichtung zwischen Ventil und Ventilantrieb zur Verfügung.

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

F i g. 1 einen Längsschnitt des in Drei-Wege-Bauweise ausgeführten Ventils,

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

Fig.3 Schnittbilder der Verbindung des Schließkörpers mit Biegeröhrchen gemäß F i g. 2,

F i g. 4 eine Ansicht des schieberförmig ausgebildeten Ventilschließkörpers gemäß F i g. 1.

Das Ventil gemäß F i g. 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. rSP 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 5 auf den Ventilschließkörper 6, der beidseitig mit Dichtungssitzen versehen 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 \n dem sich auf der inneren Membranwelle bildenden Drehpunkt. Somit überträgt das Biegeröhrchen 3 in allen Ventilstellungen die axialen Kräfte des Mediumdruckes 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 S ausführen muß und nicht aus seiner Mittelstellung heraus parallel verschoben zu werden brajcht. 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 Fig. 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 F i g. 4 näher dargestellt — durch seine drei Längsrippen 15 in der Bohrung des Ventilgehäuses 1 geführt, wobei die freien Querschnitte

zwischen den Längsrippen 15 des Schließkörpers 6 den erforderlichen Durchflußquerschnitt 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 F i g. 2 und 3 ist der Schließkörper 13 auf das als kugelförmigen Lagerzapfen mit seitlichen Anflächungen ausgebildete Ende des Biegeröhrchens 3 aufgeknöpft. Der hülsenförmige Lagereinsatz 14, aus PTFE gesintert oder aus sprii/barem Fluor-Kunststoff hergestellt, gewährleistet durch seine formgebundene Anpassung an den kugel förmig 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, so daß für seine Anlage an die Ventilsitze 7 nur eine geringe Pendelbewegung auf dem Lagerzapfen erforderlich ist; die dafür erforderliche

ίο Pendelbarkeit auf dem Lagerzapfen erhält der Schließ körper 13 infolge der Plastizität seines hochgezogenen, das Biegeröhrchen 3 umschließenden Kragens.

Das die beiden Bauteile des Ventils trennende Dichtclcmcnt kann slatt als Biegeröhrchen wahlweise

ii auch als Biege/.unge mit ovaler oder rechteckiger Querschnittsform und dadurch bedingter bevorzugter Bewegungsrichtung rechtwinklig zur Längsachse der Querschnittsform ausgebildet sein. Die weiteren Ausführungsfornien des Erfindungsgegenstandes ergeben

?n sich im einzelnen aus den Unteransprüchen.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche;

1. Ventil for aggressive Medien, bei dem das Ventil und der Ventilantrieb selbständige, miteinander verbundene Bauteile bilden, wobei die beiden Bauteile durch ein Dichtelement aus elastischem, säurebeständigem Werkstoff getrennt sind, das aus einem Biegeröhrchen und einem sich auf eine Platte am Ventilantrieb abstützenden, am Außenrand zwischen den beiden Bauteilen eingespannten Flansch besteht, und ein in das Biegeröhrchen eingreifender, als Biegefeder elastisch ausgeführter Betätigungsfinger im Mittelpunkt des kugelförmigen, freien Endes des Biegeröhrchens angreift und die Bewegung des Ventilantriebs auf ein aus Fluor-Kunststoff hergestelltes Ventilverschlußteil mit stirnseitig angeordneten Dichtflächen in einer den einen der Ventilsitze schließenden und dabei den anderen der Ventilsitze öffnenden Weise überträgt, dadurch gekennzeichnet, daß der Flansch des Dichteletnents umlaufend wellenförmig (8) gestaltet ist, wobei der durch den Innendruck auf das Dichtelement wirkenden Kraft in der Mittelstellung des Biegeröhrchens (3) an der durch die Membranwelle (8) gebildeten ringförmigen Stützfläche und bei ausgelenktem Biegeröhrchen punktförmig an einem auf der Seite der Auslenkung des Biegeröhrchens sich bildenden Dreh- und Abstützpunkt (10) der Membranweüe (8) entgegengewirkt wird, und daß der Betätigungsfinger (5) in der Einspannebene des Flansches des Dichtelements in einer als Drehpunkt des Betätigungsfingers wirkenden schneideförmigen Lagerung gelagert ist

2. Ventil für aggressive "Medien nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß 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 ausgebildet ist.

3. Ventil für aggressive Medien nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der in Anpassung an den Stellwinkel des Betätigungshebels (5) 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 Schließteilhalses 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 planparallelen Stirnfläche ebene Stirnflächen des elastomeren Schließkörpers gewährleistender und die tragende Innenfläche des aufgeknöpften Schließkörpers (13)

vergrößernder Lagereinsatz (14) in einer mittels einer in die Innenbohrung des Ventilscbließkörpers (13) ragenden Erhöhung den Lagerzapfen gegen die tragende Schulter des Lagereinsatzes (14) verspannenden und dadurch eine spielfreie Lagerung des Ventilschließkörpers (13) auf dam Lagerzapfen ermöglichenden Weise eingespannt ist,

5. Ventil für aggressive Medien nach Anspruch 1 oder 2 und 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, uaß das vorzugsweise als Kugelgelenk ausgebildete freie Ende des Biegeröhrchens (3) die Bewegung des Ventilantriebes (2) auf einen in der Ventilsitzachse geführten, aus PTFE oder spritzbarem Fluor-Kunststoff hergestellten und mit seinen Längsrippen (15) in einer Bohrung des Ventilgehäuses (1) gleitenden Schieber (6) mit stirnseitig angeordneten Dichtungssitzen (12) oder auf einen vorzugsweise aus elastomerem, gegen aggressive Medien beständigem Dichtwerkstoff oder spritzbarem Fluor-Kunststoff bestehenden und begrenzt pendelnd gelagerten, auf das als vorzugsweise kugelförmigen Lagerzapfen ausgebildete Ende des Biegeröhrchens (2) 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.