DE2619004C2

DE2619004C2 - Membranventil

Info

Publication number: DE2619004C2
Application number: DE2619004A
Authority: DE
Inventors: Gabriel J.C. Paris Banon
Original assignee: Industrielle D'etudes Et De Realisations Scientifiques Siers Paris Fr Ste
Current assignee: Industrielle D'etudes Et De Realisations Scientifiques Siers Paris Fr Ste
Priority date: 1975-04-29
Filing date: 1976-04-29
Publication date: 1985-01-03
Also published as: US4072292A; FR2309773A1; DE2619004A1; FR2309773B1; ES447103A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Membranventil gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches.

Ein solches Membranventil ist aus der DE-OS 00114 bekannt. Bei diesem Membranventil ist als Stützwand für die Membran eine elastische, ringförmige Scheibe vorgesehen, die mit ihrem äußeren Rand am Deckel des Ventilgehäuses schwenkbar gelagert ist und mit ihrem inneren Rand zwischen dem zugleich als oberes Anschlagglied dienenden Druckstück und der Membran selbst angeordnet und somit an der Spindel gehalten ist. In der Öffnungsstellung und in der Schließstellung des Ventils ist die Membranstützscheibe jeweils in eine Kalottenform gedrängt. Zur Erhöhung der Steifigkeit der Membranstütze ist vorgesehen, daß anstelle nur einer Scheibe mehrere aufeinanderliegende Scheiben verwendet werden.

Das vorbekannte Membranventil hat den Nachteil, daß beim Verformen der Membranstütze aus ihrer neutralen Lage sowohl in die eine Richtung zum öffnen des Ventils als auch in die andere Richtung zum Schließen des Ventils in der Scheibe Rückstellkräfte auftreten, die in die Membran eingeleitet werden, so daß die Membran einer Belastung ausgesetzt wird, die eine Dehnung der Membran zu Folge haben kann. Außerdem ist bei Verwendung nur einer Stützscheibe nicht gewährleistet, daß der von der Membran auf die Stützscheibe übertragene Fluiddruck nicht zu einer Ausbeulung der elastischen Membranstütze führt, wodurch eine entsprechende Verformung der Membran ermöglicht wird, die mit einer Dehnung der Membran verbunden wäre. Bei Verwendung mehrerer Stützscheiben wird dagegen Verformbarkeit durch Reibung zwischen den einzelnen Scheiben gehemmt so daß die Funktionsfähigkeit des Membranventils in Frage gestellt wird.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, das gattungsgemäße Membranventil so auszubilden, daß die Verformung der Membranstützwand keine Kräfte erfordert welche die Membran übermäßig beanspruchen könnten, und daß unter geringem baulichen Aufwand eine feste Auflage für die Membran geschaffen wird.

Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des kennzeichnenden Teiles des Patentanspruches gelöst

Das erfindungsgemäße Membranventil hat den Vorteil, daß die Membranstützwand ohne einen die Membran beeinflussenden Kraftaufwand verformt werden kann und gleichzeitig für jede Lage der Membran eine steife Unterlage schafft die sowohl in Radialrichtung als auch in Längsrichtung keine Unterbrechungen aufweist die eine Verformung der Membran zuließen. Ferner wird durch den Einsatz des unteren Anschlaggliedes eine direkte Berührung der Membran mit der Membranstützwand an dieser Stelle vermieden, so daß durch die Bewegung der Stützwand an dieser Stelle hervorgerufene Druckspitzen nicht auf die Membran wirken, sondern von dem unteren An^chlagglied aufgenommen werden. Die DE-OS 18 17 659 beschreibt ein Membranventil, bei dem die Membranstützwand aus einer elastisch verformbaren Metallspirale und einer Vielzahl von auf der der Membran abgekehrten Seite der Spirale angeordneten Druckhebeln gebildet ist, die auf der Metallspirale aufliegen, um ihr die nötige Steifigkeit zu verleihen. Die Hebel sind mit ihren einen Enden am Gehäusedeckel schwenkbar gelagert und weisen an ihren anderen Enden drehbare Rollen auf, die in einem mit der Ventilspindel befestigten Teil gelagert sind und eine Radialbewegung relativ zu diesem Teil ermöglichen. Der Nachteil dieses vorbekannten Membranventil besteht darin, daß der Aufbau der Membranstützwand durch die Verwendung einer elastisch verformbaren Metallspirale und der zusätzlichen Stützhebel aufwendig ist und in der Metallspirale bei ihrer Verformung in Axialrichtung Rückstellkräfte auftreten, die in die Membran eingeleitet werden können. Außerdem hat die Metallspirale in radialer Richtung keine geschlossene Auflagefläche, so daß eine Ausbildung von größeren Räumen zwischen den einzelnen Windungen möglich ist, in welche sich die Membran

so hineinwölben kann. Außerdem besteht die Gefahr, daß die Spirale in den Sektoren zwischen den einzelnen Hebeln nach oben ausbeulen kann, da die zur Versteifung der Spirale dienenden Hebel in beträchtlichen Abständen in Umfangsrichtung voneinander angeordnet sind.

Die US-PS 34 14 235 offenbart ein Membranventil, bei dem die Membranstützwand ebenso wie bei dem Membranventil gemäß der DE-OS 18 17 659 im wesentlichen aus zwei Teilen besteht, nämlich einer in Axialrichtung keine ausreichende Steifigkeit aufweisenden Anordnung von konzentrischen Ringen und einem Teil mit steifen Stützarmen, die auf den konzentrischen Ringen aufliegen. Der Nachteil dieses vorbekannten Membranventils besteht ebenfalls darin, daß die Membranstützwand aufgrund ihrer Zweiteilung in ein nicht steifes Teil und ein steifes Teil einen erheblichen baulichen Aufwand erfordert, eine geschlossene Fläche in Radialrichtung nicht vorhanden ist und die Ringe sich zwischen den Stützarmen verbiegen können, da sie in den

Bereichen zwischen den Stützarmen keine Auflagefläche haben.

Die US-PS 5 97 445 offenbart ein Ventil, das zwar auch eine Membran aufweist, diese Membran bildet aber nicht selbst das Ventilglied sondern ist lediglich der Träger für ein Ventilglied. Die Membran ist aus dünnem Blech, wird nicht besonders stark deformiert und benötigt daher keine große Elastizität Zur Abstützung der Membran ist eine Scheibe vorgesehen, die keine Beweglichkeit aufweist Auf diese Stützscheibe kann auch verziehtet werden, denn die Membran hat eine ausreichende Eigenstabilität, um Drücke und die Gefahr einer Dehnung auszuhalten.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnungen beispielsweise näher erläutert Es zeigt

F i g. 1 eine schematische Schnittdarstellung eines Membranventils gemäß der Erfindung in offener Stellung,

F i g. 2 eine der F i g. 1 entsprechende Darstellung, die dasselbe Membranventil in geschlossener Stellung wiedsrgibt, und

Fig.3 eine schematische Schnittdarstellung.welclie einen Teil der beweglichen Membranstützwand gemäß der Erfindung zeigt

Ein Membranventil gemäß der Erfindung weist ein Gehäuse 1 auf, durch das ein Fluidkanal 2 führt, und das durch einen geeigneten Ventildeckel 3 abgeschlossen ist. Zwischen dem Gehäuse 1 und dem Deckel 3 ist der Rand einer elastischen Membran 4 eingespannt, die beispielsweise aus Elastomer-Kunststoff besteht und ein Druckstück 5 umgibt, dessen Form der Form des Ventilsitzes 6 entspricht, der im Innern des Gehäuses im Fluidkanal 2 ausgebildet ist

Das Druckstück 5 ist an einer Spindel 7 befestigt, die im Deckel 3 axial bewegbar angebracht ist Das Druckstück 5 kann daher durch Betätigen irgendeiner, in den Figuren durch das Bezugszeichen 8 angegebenen Bedienungseinrichtung, beispielsweise von Hand, pneumatisch oder hydraulisch betätigt werden, wobei der Fluidkanal 2 geöffr :t oder abgesperrt wird. Die beiden extremen Ventilstellungen sind in den Fig. 1 und 2 jeweils dargestellt

Der Teil der Membran, der das Druckstück 5 umgibt, stellt die Abdichtung in der in F i g. 2 dargestellten Ventilstellung sicher, während der obere Teil oder der Kragen 9 das Membranventil nach außen hin abdichtet und auf diese Weise das Fluid von der Bedienungseinrichtung trennt, was insbesondere bei korrosiven Fluids wichtig ist

Über dem Kragen 9 der Membran 4 ist eine Anzahl beweglicher Sektoren 10 radial und nebeneinander angeordnet D;» Gesamtheit diaser Sektoren 10 bildet eine verformbare, ringförmige Membranstützwand.

Jeder Sektor 10 besitzt ein wulstförmiges, zylindrisches Ende 11, das schwenkbar in einer Lage angebracht ist. welches zwischen der Kappe 3 und einer über dem Rand der Membran 4 liegenden festen Stützscheibe 12 liegt

Die Ausbildung dieser Lagen bzw. dieser Halterungen ist derart gewählt, daß die Sektoren 10, wenn sie eo einmal eingesetzt sind, nicht mehr aus dieser Halterung herausgleiten können.

Das andere Ende der Sektoren 10 ist zwischen einem oberen, mit der Spindel 7 verbundenen Anschlagglied 13 und einem unteren, konischen Anschlagglied 14 ein- t>5 geschlossenen, das axial verschiebbar auf der Spindel 7 angeordnet ist. Bei eine r?xia!cn Bewegung der Spindel 7 bewegen sich die Sektoren 10 um Achsen, die durch die zylindrischen Wülste 11 gebildet werden.

Aufgrund dieser Anordnung wird der Kragen 9 durch den Druck des durch den Fluidkanal 2 im Gehäuse strömenden Fluids immer gegen die bewegliche, aus den Sektoren 10 gebildete Stützwand gedrückt. Da die Stützwand den Bewegungen des Druckstücks 5 folgt, tritt am Kragen 9 der Membran 4 ersichtlich überhaupt keine Spannung oder Beanspruchung auf. Da das sich axial bewegende Anschlagglied 14 vom Kragen 9 der Membran 4 ständig gegen die Sektoren 10 gedrückt wird, kann sich zwischen den Sektoren 10 und dem Anschlagglied 14 kein Zwischenraum bilden, so daß die Membran 4 unter Einfluß des Fluiddruckes nicht verschoben werden kann.

Dies wirkt sich positiv auf die Lebensdauer der Membran 4 aus, und es lassen sich daher auch sehr viele Bewegungsvorgänge mit dem Membranventil durchführen.

Wie in Fig.3 dargestellt ist, sind die Sektoren 10 so ausgebildet, daß sie sich teilweise überlappen oder übereinandergreifen, wobei ihre Form so ,-<ewählt ist, daß zwischen ihnen kein Zwischenraum in ihren beiden extremen Arbeitsstellung^ auftritt, die dem geöffneten bzw. geschlossenen Fluidkanal 2 des Membranventils entsprechen. Auf diese V/eise wird das Dehnen oder VerschieL-jn der Membran 9 auch bei hohem Fluiddruck vermieden.

Das erfindungsgemäße Membranventil eignet sich zur Steuerung des Durchflusses verschiedener Fluids und insbesondere korrosiver Fluids.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

Membranventil mit einem Ventilgehäuse, durch das ein Fluidkanal ausgebildet ist einer elastischen Membran, die mit ihrem Rand zwischen dem Gehäuse und einem Gehäusedeckel eingespannt ist, einem geeignet geformten Druckstück, das an der Membran angreift und an einer am Deckel axial bewegbar angeordneten Ventilspindel befestigt ist mittels der es bewegbar ist um die Membran zwischen einer Stellung, in welcher der Fluidkana! geöffnet ist und einer Stellung, in welcher der Fluidkanal abgesperrt ist zu versetzen, und mit einer verformbaren in radialer Richtung durchgehenden, ringförmigen Membranstützwand, die konzentrisch um die Ventilspindel angeordnet ist mit ihrem äußeren Ende am Deckel schwenkbar gelagert ist und mit ihrem inneren Ende an einem an der Spindel befestigten Anschlagglied anliegt und an der die Membran mit einer Ringflä Jie auf ihrer dem Fluidkanal abgekehrten Sehe ständig anliegt dadurch gekennzeichnet, daß die ringförmige Membranstützwand in eine Vielzahl von Sektoren (10) unterteilt ist, die in Umfangsrichtung nebeneinanderliegen und die mit ihren äußeren Enden (11) am Deckel (3) schwenkbar gelagert sind und mit ihren inneren Enden zwischen dem einen Anschlagglied (13) und einem anderen auf der Spindel (7) axial verschiebbaren Anschlagglied (14) gehalten sind, das von der Membran (4) gegen die Sektoren (10) gedrückt ist und daß die Vektoren (10) sich teilweise überlappen und so geformt sind, daß zwischen ihnen in den extremen Steliungen, die der geöffneten bzw. geschlossenen Stellung des FluidKa-ials (2) entsprechen, kein Zwischenraum auftritt.