DE2645801A1

DE2645801A1 - Sealingly fitting plastics membrane for a diaphragm valve - has surface configuration complementary to valve seat when not under load

Info

Publication number: DE2645801A1
Application number: DE19762645801
Authority: DE
Inventors: Juergen Ing Grad Kenner; Fritz Mueller
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1976-10-09
Filing date: 1976-10-09
Publication date: 1978-04-13

Abstract

Membrane of elastically deformable material, pref. PTFE, for a diaphragm valve is clamped between two flanges of the valve and is borne sealingly against a valve seat, using a plunger, and again lifted off it. When the membrane is not under load and hence not deformed, its surface configuration is complementary to the valve seat and its immediate surroundings. The membrane may be used under relatively high pressures inside the valve. Its surface configuration is such that reliable seal is achieved despite application of relatively low force to press it against the valve seat.

Description

Membran für ein Membranventil Diaphragm for a diaphragm valve

Die Erfindung betrifft eine als Formteil aus elastisch verformbarem Werkstoff hergestellte Membran für ein Membranventil, die zwischen zwei Flansche des Ventiles einzuspannen ist und durch einen Betätigungsstößel in dichtende Anlage an einen Ventilsitz gebracht bzw. von dem Ventilsitz abgehoben werden kann.The invention relates to a molded part made of elastically deformable Material made diaphragm for a diaphragm valve between two flanges of the valve is to be clamped and by means of an actuating plunger in a sealing system can be brought to a valve seat or lifted from the valve seat.

Problematisch ist bei derartigen Ventilen, daß die Membran relativ stark verformt werden muß und daher relativ fest an den Ventilsitz angepreßt werden muß, um zuverlässig abzudichten. Bei kleinen Drücken können Membranen aus relativ weichem Werkstoff verwendet werden, die sich dem Ventilsitz leicht anpassen. Derartige weiche Membranen können jedoch nur relativ geringen Drücken widerstehen. Membranen aus einem zäheren, härteren Werkstoff reagieren sehr empfindlich auf Oberflächenverformungen, denen sie bei der Bewegung aus der offenen Endlage in die geschlossene Endlage unterliegen.The problem with such valves is that the membrane is relatively must be greatly deformed and therefore pressed relatively firmly against the valve seat must in order to seal reliably. At low pressures, membranes can be made from relatively soft material are used, which easily adapt to the valve seat. Such however, soft membranes can only withstand relatively low pressures. Membranes made of a tougher, harder material are very sensitive to surface deformations, which they are subject to when moving from the open end position to the closed end position.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Membran so zu gestalten, daß sie eine zuverlässige Abdichtung durch satte Anlage am Ventilsitz bei möglichst geringer Anpreßkraft gewährleistet.The object of the present invention is to design a membrane so that that they have a reliable seal through full contact with the valve seat at as possible low contact pressure guaranteed.

Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch, daß die Membran in unbelastetem und daher unverformtem Zustand eine dem Ventilsitz und dessen Umgebung komplementäre Oberflächengestalt aufweist. Die Membran ist daher zwar bei offenem Ventil verformt, sie ist aber bei geschlossenem Ventil unverformt, und es ist daher das Ventil sehr viel leichter dicht zu bekommen, da lediglich einander gleiche Formen aneinanderzupressen sind. Dadurch werden die zur Abdichtung erforderlichen Kräfte, die die Membran belasten, bei einem vorgegebenen Ventilbetriebsdruck wesentlich vermindert. Dadurch wird nicht nur die Beanspruchung der Membran vermindert, sondern es werden dadurch auch geringere Federkräfte und geringere Steuerdrücke benötigt zur Betätigung des Ventiles. Daß die Membran bei geöffnetem Ventil verformt ist und dabei keine exakt definierbare Kontur aufweist, stört nicht.This object is achieved according to the invention in that the membrane in the unloaded and therefore undeformed state one of the valve seat and its surroundings Has complementary surface shape. The membrane is therefore open Valve deformed, but it is undeformed when the valve is closed, and therefore it is the valve is much easier to seal, since only the shapes are the same are to be pressed together. This means that the forces required for sealing are which stress the membrane, significantly at a given valve operating pressure reduced. This not only reduces the stress on the membrane, but also it will this also means lower spring forces and lower control pressures required to operate the valve. That the membrane deforms when the valve is open and does not have an exactly definable contour, does not interfere.

In dieser Hinsicht unterscheidet sich die erfindungsgemäß Membran von den seither üblichen Membranen, die so gestaltet waren, daß sie bei geöffnetem Ventil unverformt waren. Bei Schließen des Ventiles wurden die seither bekannten Membranen verformt, was zu den ein gangs erwähnten Schwierigkeiten führte.The membrane according to the invention differs in this respect of the membranes customary since then, which were designed in such a way that they were opened when the Valve were undeformed. When the valve was closed, the ones known since then became known Deformed membranes, which led to the difficulties mentioned at the beginning.

Häufig werden, insbesondere wenn größere Drücke zu beherrschen sind, die Membranen mit einer Stützmembran versehen. Dabei besteht die Stützmembran aus einem Weichelastomer und befindet sich auf der dem Ventilsitz abgewandten Seite der Membran. Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung beste= hen in an sich bekannter Weise die Stützmembran aus einem weicheren und die Membran aus einem härteren Werke stoff. Die der Membran zugewandte Oberfläche der Stützt membran ist in unverformtem Zustand annähernd ein koms plementäres Abbild des Ventilsitzes. Damit werden für die Stützmembran dieselben Vorteile erzielt, wie sie zuvor für die Membran beschrieben wurdene Zusätzlich ist noch von Vorteil, daß bei dieser Ausführung die harte Membran sehr dünn gestaltet werden kann, weil sie in der Abdichtlage sich zwischen zwei nahezu identischen Konturen befindet. Durch die weiche Stützmembran entsteht ein gleichmäßiger Anpreßdruck, so daß ein guter Dichteffekt erreicht wird Bevorzugt ist ferner die dem Ventilsitz abgewandte Oberfläche der Membran in unverformtem Zustand ein komplementäres Abbild der Oberfläche der Stützmembran. Die Membran ist also einerseits ein Abbild des Ventilsitzes und dessen Umgebung, andererseits auf der anderen Oberfläche ein Abbild der Stützmembran, die bevorzugt ihrerseits wiederum annähernd ein Abbild der Oberfläche des Ventilsitzes und seiner Umgebung ist.Frequently, especially when higher pressures have to be controlled, the membranes are provided with a supporting membrane. The support membrane consists of a soft elastomer and is located on the side facing away from the valve seat the membrane. In a preferred embodiment of the invention, best = hen in an As is known, the support membrane is made from a softer one and the membrane from one harder materials. The surface of the supporting membrane facing the membrane is In the undeformed state, it is almost a complementary image of the valve seat. The same advantages are thus achieved for the support membrane as they were previously for In addition, the membrane described has the advantage that in this case Execution the hard membrane can be made very thin because it is in the sealing layer is located between two almost identical contours. Thanks to the soft support membrane a uniform contact pressure is created so that a good sealing effect is achieved Preferred is also the surface of the membrane facing away from the valve seat in undeformed State a complementary image of the surface of the support membrane. The membrane is so on the one hand an image of the valve seat and its surroundings, on the other hand the other surface is an image of the support membrane, which in turn is preferred is approximately an image of the surface of the valve seat and its surroundings.

Die Erfindung betrifft jedoch nicht nur eine Membran in den zuvor beschriebenen Aus gestaltungen, sondern auch Vorrichtungen zum Herstellen dieser Membranen als Guß-oder Spritzteil. Dabei ist erfindungsgemäß eine derartige Vorrichtung so gestaltet, daß der Forminnenraum auf einer Seite eine Oberfläche aufweist, die mit dem Ventilsitz und dessen Umgebung identisch geformt ist.However, the invention is not only concerned with a membrane in the foregoing From the designs described, but also devices for producing these Diaphragms as cast or injection-molded parts. Such a device is according to the invention designed so that the mold interior has on one side a surface that is shaped identically to the valve seat and its surroundings.

In weiterer Ausgestaltung kann der Forminnenraum auf der gegenüberliegenden Seite eine Oberflächengestalt aufweisen, die einer Stützmembran identisch ist. Oder es weist, zum Herstellen einer Stiitzmembran, der Forminnenraum der Vorrichtung auf einer Seite eine etwa annähernd der Oberfläche des Ventilsitzes und dessen Umgebung identische Oberflächengestalt auf.In a further embodiment, the mold interior can be on the opposite Side have a surface shape that is identical to a support membrane. or it has, for the production of a support membrane, the mold interior of the device on one side approximately approximately the surface of the valve seat and its surroundings identical surface shape.

Weitere Einzelheiten und Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispieles einer Memhrah mit Stützmembran in der unverformten (bicht-) lage.Further details and configurations of the present invention result from the following description of a schematic in the drawing shown Embodiment of a Memhrah with a supporting membrane in the undeformed position.

An einer Stützmembran 1 ist in deren Aenbrum ein retätigungsgewindestift 2 befestigt, insbesondere eingespritzt, der an seinem einem Ventilsitzträger # Eugewandten Ende mit einer Kopfplate 4 versehen ist, die in das Material einer Membran 5 eingebettet ist. Der Ventilsitz 3 ist in dem Ventilsizträger 6 angeordnet, der die Gestalt einer Kugelkalotte mit an deren Rand angeformtem Flansch aufweist. An der konkaven Seite der Kugelkalotte des Ventilsitzträgers # befindet sich der Ventilsitz 3, und es liegt die Membran 5 flächig an dieser konkaven Seite des Teiles , an. Dabei ist die Dicke der Membran 5 annähernd konstant, und es weist daher auch die Stützmembran 1 eine Oberfläche auf der dem Ventilsitzträger 6 zugewandten Seite auf, die ein Abbild der konkaven Oberfläche des Ventilsitzträgers 6 ist. Lediglich im zentralen bereich ist nie Wanddicke der Membran 5 etwas vergrößert, um Raum für die Aufnahme des Kopfes 4 zu schaffen. in der dargestellten Lage nehmen die Stützmembran 1 ebenso wie die Membran 5 ihre unverformte, spannungsfreie Gestalt; ein. Durch geringfügiges Anpressen der Membran und der Stützmembran 1 durch eine entsprechende, in Ächsrichtung des Stiftes 2 wirkende Kraft läßt sich eine satte, dichte Anlage an den Ventilsitz 3 erzielen.A threaded retainer pin is located on a support membrane 1 in its periphery 2 attached, in particular injected, on its one valve seat carrier # Eugewenden The end is provided with a head plate 4 which is embedded in the material of a membrane 5 is. The valve seat 3 is arranged in the Ventilsizträger 6, which has the shape of a Has spherical cap with flange formed on its edge. On the concave side the spherical cap of the valve seat support # is the valve seat 3, and it the membrane 5 lies flat against this concave side of the part. It is the thickness of the membrane 5 is approximately constant, and it therefore also has the support membrane 1 has a surface on the side facing the valve seat support 6, which has a The image of the concave surface of the valve seat support 6 is. Only in the central one area is never the wall thickness of the membrane 5 slightly enlarged to make room for the inclusion of the head 4 to create. in the position shown take the support membrane 1 as well like the membrane 5, its undeformed, stress-free shape; a. By slight Pressing the membrane and the support membrane 1 by a corresponding one in the axial direction of the pin 2 acting force can be a full, tight contact with the valve seat 3 achieve.

Besonders deutlich werden die Vorteile der Erfindung bei einer Membran aus PTFE (Polytetraflnoräthylen), da dieser Werkstoff nicht weichelastisch ist, sondern eine für einen Dichtwerkstoff relativ harte Oberfläche besitzt, die bei den geringsten Unebenheiten keine Abdichtung mehr ergibt. Andererseits ermöglicht dieser Werkstoff auf Grund seiner Beständigkeit gegen aggressive Medien und erhöhte Temperatur den Einsatz von Ventilen in kritischen, besonders schwierigen Anwendungsfällen. Die zu Undichtheiten führenden Unebenheiten treten an der Membran auf, wenn diese verformt werden muß, um in Anlage an den Ventilsitz gebracht zu werden.The advantages of the invention are particularly clear in the case of a membrane made of PTFE (polytetrafluoroethylene), da this material is not flexible is, but has a relatively hard surface for a sealing material that with the slightest unevenness there is no longer a seal. On the other hand, enables this material due to its resistance to aggressive media and increased Temperature, the use of valves in critical, particularly difficult applications. The unevenness leading to leaks occurs on the membrane when it must be deformed in order to be brought into contact with the valve seat.

Diese Verformungen lassen sich nur durch hohe Anpreßdrücke ausgleichen, soweit nicht Nacharbeiten am Ventilkörper erforderlich sind, was zu einer sehr zeitaufwendigen und daher hohe Kosten verursachenden Montage führt.These deformations can only be compensated for by high contact pressures, unless reworking on the valve body is required, which is very time-consuming and therefore leads to high costly assembly.

Der Stift ist in der Membran aus Tetrafluoräthylen eingesintert; er zieht die Membran zwangsweise auf, so daß diese Anordnung auch dann eingesetzt werden kann, wenn das Ventil Medien mit Unterdruck arbeitet bzw. Vakuumanwendungsfälle vorliegen.The pin is sintered into the tetrafluoroethylene membrane; he pulls the membrane open forcibly, so that this arrangement can then also be used can if the valve media works with negative pressure or vacuum applications are present.

Claims

Claims @ As a molded part made of elastically deformable material made diaphragm for a diaphragm valve between two flanges of the valve is to be clamped and by means of an actuating plunger in a sealing system can be brought to a valve seat or lifted from the valve seat, thereby characterized in that it is unloaded and therefore undeformed one of the valve seat (3) and its surroundings have a complementary surface shape.

2. Membrane according to claim 1, on the side facing away from the valve seat a support membrane is provided, characterized in that one of the valve seat (3) facing away from the surface of the membrane (5) in the undeformed state a complementary one Image. the surface of the support membrane (1).

3. membrane with support membrane according to claim 2, characterized in that that in a manner known per se, the support membrane (1) consists of a soft one and the membrane (5) consist of a harder material and the surface facing the membrane (5) of the support membrane (1) in the undeformed state approximately a complementary image the surface of the valve seat (3) or of the valve part having the valve seat (6) is.

4. Membrane according to one of claims 1 to 3, characterized in that that it consists of polytetrafluoroethylene.

5. Device for producing a membrane according to one of the preceding Claims as a cast or injection-molded part, characterized in that the interior of the mold on one side a surface shaped identically to the valve seat and its surroundings having.

6. Apparatus according to claim 5, characterized in that the mold interior on the opposite side a surface shape identical to a support membrane (1) having.

7. Device for producing a support membrane according to claim 3, characterized in that the interior of the mold is approximately approximately on one side the surface of the valve seat (3) and its surroundings have an identical surface shape having.