DE3000510A1

DE3000510A1 - Membranventil

Info

Publication number: DE3000510A1
Application number: DE19803000510
Authority: DE
Inventors: Glyn Cocking
Original assignee: Saunders Valve Co Ltd
Current assignee: Crane Process Flow Technologies Ltd
Priority date: 1979-01-24
Filing date: 1980-01-09
Publication date: 1980-08-07
Also published as: NO800162L; BE881246A; NL8000070A; ES487933A0; SE8000516L; IT1127573B; ZA8071B; AU5490580A; ES8202414A1; DK28180A; IT8047663A0; JPS55100475A; FR2447504A1

Description

NFAOKGEREiCHT j

BESCHREIBUNG

Die Erfindung betrifft Strömungsregelventile für Fluide, sie bezieht sich insbesondere auf Membranventile.

Ein Membranventil enthält eine flexible Membran,die durch ein Druckelement gegen einen Sitz gepreßt wird, um die Fluidströmung durch das Ventil hindurchjzu stoppen. Die Membran ist mittels einer Kupplung mit dem Druckelement derart gekoppelt, daß die Membran wirksam vom Sitz weg bewegt wird, wenn das Druckelement vom Sitz wegbewegt wird, um das Ventil für Fluidströmung zu öffnen. Wenn die Membran aus Gummi besteht, der möglicherweise eine Texti!verstärkung enthält, muß die Kupplung einfach in der Lage sein, den Membrankörper vom Sitz wegzuziehen. Wenn die Membran eine mit Polytetrafluoräthylen belegte Membran ist, wird die Kupplung so ausgelegt, daß sie ein bestimmtes Maß an totem Gang zwischen dem Druckelement und dem Belag besitzt und z.B. einen Bajonettstutzen gemäß dem britischen Patent 901 185 enthält.

Bisher war es üblich, daß jede Kupplung nur mit einem bestimmten Typ eines komplementären Druckelements zusammen paßte, und es war nicht möglich, eine Membran

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mit einer bestimmten Kupplungsart mit einem Druckelement zu verwenden, das für eine andere Kupplungsart bestimmt war. Dies ist insoweit nachteilig, als es beim Austauschen einer mit Polytetrafluoräthyien belegten Membran durch eine Gummimembran oder umgekehrt innerhalb eines bestimmten Ventils notwendig ist, das Ventil mit einem neuen Druckelement zu bestücken, welches mit der neuen Membranart kompatibel ist. Da jedes Druckelement individuell auf die Membranart abgestimmt ist, mit der zusammen es verwendet werden soll, muß der Ventilhersteller darüber hinaus mehrere verschiedene Typen von Druckelementen herstellen, die mit verschiedenen Membran-Typen zusammenpassen. Dies erhöht die Herstellungskosten.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Membranventil angegeben, das enthält: einen Ventilkörper, der einen Ventilsitz festlegt, eine am Ventilkörper befestigte Schließmembran, ein an die Membran angekoppeltes Druckelement, um die Membran zum Schließen des Ventils für die Fluidströmung gegen den Ventilsitz, bzw. vom Ventilsitz weg zu bewegen, um das Ventil für Fluidströmung zu öffnen, wobei das Druckelement an einen Bajonettanschluß auf einer beschichteten Membran und an einen von einer Gummimembran abstehenden Stutzen anschließbar ist, die sich an entsprechende bekannte Druckelemente ankoppeln lassen, welche ihrerseits nicht gleichermaßen an Bajonettanschlüsse als auch an Stutzen angekoppelt werden können.

Der Begriff "Gummimembran" wird in dieser Beschreibung zur Bezeichnung jeder beliebigen flexiblen elastomeren Membran mit im wesentlichen gleichförmiger Zusammen-

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Setzung verwendet, die in Membranventilen eingesetzt sind, unabhängig davon, ob die Membran aus Naturgummi, synthetischem Gummi oder Kunststoffmaterial hergestellt ist, und abhängig davon, ob sie mit Verstärkungsmaterialien versehen ist. Als "beschichtete Membran" wird jede in einem Membranventil verwendete Membran bezeichnet, die einen Körperteil und eine Arbeitssehicht oder Belag aus einem vom Körperteil verschiedenen Material besitzt. Der Arbeitsbelag besteht üblicherweise aus Polytetrafluoräthylen (PTFE), er kann jedoch aus irgendeinem geeigneten beliebigen Material bestehen.

Die Erfindung ermöglicht eine beträchtliche Beweglichkeit bei der Kombinierung von Membranen und Druckelementen. Wenn z.B. eine erfindungsgemäße Ausführungsform des Ventils mit einer PTFE-beschichteten Membran mit Bajonettanschluß bestückt ist, kann diese Membran durch eine bekannte Gummimembran ersetzt werden, ohne daß das Druckelement des Ventils abgeändert oder ausgetauscht werden muß. Die bekannte Membran paßt natürlich mit einem bekannten Standard-Druckelement zusammen, das ein Schraubgewinde enthält. Ferner können auf Lager gehaltene Gummimembrane und PTFE-beschichtete Membrane, die zur Ventil-Wartung auf Lager gehalten werden, erfindungsgemäß für die Wartung bestehender bekannter Ventile eingesetzt werden, welche Druckelemente aufweisen, die nur entweder mit Gummimembranen oder mit PTFE-beschichteten Membranen arbeiten können. Die Bedeutung der Erfindung liegt darin, daß der Hersteller, welcher neue Ventile erzeugt, nur Druckelemente eines Typs zur Verwendung beider Membran-Typen herstellen braucht, und daß die als Ersatzteile für die neuen Druckelemente gelagerten Membrane auch in schon vorhandenen Ventilen verwendbar sind.

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Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 u. 2 teilweise im Schnitt,

Teile bekannter Gummi- und PTFE-beschichteter Membrane und deren zugehörige bekannte Druckelemente;

Fig. 3 u. 4 einen Vertikalschnitt und eine

Bodenansicht einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Membranventil-Druckelements ;

Fig. 5 einen Teil einer PTFE-beschichteten Membran zur Verwendung mit dem Druckelement der Fig. 3 und 4;

Fig. 6 eine perspektivische Ansicht, teilweise im Schnitt, einer zweiten Ausführungsform des Druckelements des Membranventils nach der Erfindung;

Fig. 7 eine perspektivische Ansicht einer

PTFE-beschichteten Membran und einen Adapter zur Verwendung mit dem Druckelement nach Fig. 6;

Fig. 8 eine Ansicht einer Gumm,imembran zur Verwendung mit dem Druckelement der Fig. 6, in verringertem Maßstab; und

Fig. 9 eine Seitenansicht der Membran nach Fig. 8.

Fig. 1 zeigt den zentralen Bereich einer bekannten Membran 1, die einen Körper 2 aus mit Textilmaterial bewehrten Gummi und einen mit einem Gewinde versehenen Kupplungsstutzen 3 enthält. Der Stutzen 3 enthält einen mit Gewinde versehenen oberen Teil 4 und einen Kopf 5. Der Kopf ist im Körper eingegossen, um den Stutzen im Körper zu befestigen, und der Gewindeabschnitt 4 erstreckt sich vom Körper weg zur Erzeugung einer Schraubverbindung mit einer axialen Gewinde-

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bohrung 6, die im Druckelement 7 vorgesehen ist. Wenn der Stutzen 3 vollständig in die axiale Gewindebohrung 6 eingeschraubt ist, wird ein Vorsprung 8 auf dem Membrankörper in einer Paß-Ausnehmung 9 innerhalb des Druckelements aufgenommen.

Fig. 2 zeigt eine Membran 10 mit einem Körper 11, der einen Schlitzteil 12 aus Gummi und einen Arbeitsbelag 13 aus Polytetrafluoräthylen (PTFE) enthält. Ein Stutzen 14 enthält einen Kopf 15, der innerhalb des PTFE des Arbeitsbelags 13 eingelassen ist, und einen Schaftabschnitt 16, der sich vom Kopf 15 durch die Gummischicht 12 hindurch von der Membran nach außen erstreckt. Das freie Ende des Schaftabschnitts 16 trägt einen Querstift 17, der mit dem Druckelement 18 eine Bajonettkupplung bildet. Das Druckelement 18 enthält eine axiale Bohrung 19, die den Schaftabschnitt 16 aufnimmt, und eine verbreiterte Gegenbohrung 20, welche den Querstift 17 aufnimmt. Die axiale Bohrung 19 ist mit zwei axial verlaufenden Schlitzen (nicht dargestellt) versehen, durch welche die Enden des Querstifts 17 laufen können. Um die Membran 10 mit dem Druckelement 18 zu verbinden, wird daher der Querstift 17 mit den sich axial erstreckenden Schlitzen in der Bohrung 19 fluchtend ausgerichtet, anschließend wird der Schaftabschnitt 16 des Stutzens 14 durch die Bohrung 19 hindurchgedrückt, bis der Querstift innerhalb der Gegenbohrung 20 liegt. Das Druckelelement 18 und die Membran 10 werden dann relativ zueinander um 90° gedreht, um den Querstift 17 aus der Deckung mit den axial verlaufenden Schlitzen der Bohrung 19 zu bringen, und um dadurch eine Trennung der Membran vom Druckelement verhindern. Diese Bajonettkupplung besitzt den

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wünschenswerten Totgang zwischen der Membran 10 und dem Druckelement 18.

Ein Vergleich der Figuren 1 und 2 macht deutlich, daß die Membran 1 nicht an das Druckelement 18 angekuppelt werden kann, und daß die Membran 10 nicht an das Druckelement 7 angekuppelt werden kann. Wenn daher ein bestimmtes Ventil von einer Gummimembran auf eine PTFE-beschichtete Membran umgerüstet werden soll, muß nicht nur eine neue Membran, sondern auch ein neues Druckelement eingesetzt werden, welches mit der neuen Membran kompatibel ist.

In den Figuren 3 und 4 ist ein Druckelement 20 mit einer modifizierten Kupplungsanordnung dargestellt, die eine Gewindebohrung 21 mit einer vergrößerten Senkbohrung 22 und zwei axial verlaufende Schlitze 23 enthält. Das Gewinde der Bohrung 21 ist identisch mit dem Gewinde der Bohrung 6 des bekannten Druckelements 7, vergl. Fig. 1. Mit dem Druckelement 20 läßt sich daher eine bekannte Standard-Gummimembran gemäß Fig. 1 in genau derselben Weise verbinden, wie das anhand Fig. 1 erläutert wurde.

In Fig. 5 ist eine abgeänderte PTFE-beschichtete Membran 24 dargestellt, die mit der bekannten Membran 10, vergl. Fig. 2, identisch ist, bis auf die Tatsache, daß der Durchmesser des Schaftabschnitts 25 des Stutzens 26 der Membran der Fig. 5 im Vergleich zu dem Durchmesser des Schaftabschnitts 16 des Stutzens 14 der Fig. 2 reduziert ist. Der Durchmesser des Schaftabschnitts 25 ist geringfügig kleiner als der Innendurchmesser des Gewindes der Bohrung 21, so daß der Schaftabschnitt 25 eine Gleitpassung in der Bohrung 21 bildet und eine Bajonettkupplung zwischen der Membran 24 und dem Druck-

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element 20 ermöglicht. Das Druckelement 20 kann Standard-Gumiuimembrane und die gemäß Fig. 5 geänderten PTFE-beschichteten Membrane aufnehmen. Die mit einen Druckelement nach den Fig. 3 und 4 versehenen neuen Ventile können daher wahlweise entweder mit einer Gummimembran oder PTFE-beschichteter Membran ausgestattet werden, und wenn es während des Betriebs erwünscht ist, die Gummimembran durch eine PTFE-beschichtete Membran auszutauschen, so läßt sich dies ohne eine Veränderung des Druckelements durchführen. Da das Druckelement 20 die bekannten Standard-Gummimembrane aufnehmen kann, kann ein Vorrat an Gummimembranen verwendet werden, um sowohl die mit den Druckelementen 20 ausgestatteten neuen Ventile als auch die mit den Druckelementen gemäß Fig. 1 ausgestatteten Ventile zu warten. Da die Länge des Querstifts 17a der Membran 24 gemäß Fig. 5 dieselbe ist wie die Länge des Querstifts 17 der Membran 10 nach Fig. 2, können auf Lager gehaltene PTFE-beschichtete Membrane zur Wartung von mit dem Druckelement 20 ausgestatteten Ventilen auch zur Wartung von schon vorhandenen Ventilen verwendet werden, welche ein Druckelement gemäß Fig. 2 besitzen.

Fig. 6 zeigt einen Teil einer zweiten Ausführungsform der Erfindung. Das Druckelement 41 der Fig. 6 stellt ein einstückiges Metallgußstück dar mit einer axial verlaufenden Öffnung 42 zur Aufnahme einer Kupplungsanordnung, mit der eine Membran mit dem Druckelement verbunden wird. Während der Verwendung ist das Druckelement innerhalb der Haube des Membranventils angeordnet und axial durch einen geeigneten Betätigungsmechanismus beweglich. Um eine Drehung des Druckelements 41 relativ zur Haube und damit zum Ventilkörper zu verhindern, wird das Druckelement mit einander diametral gegenüber-

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liegenden Ansätzen 43 versehen, die in entsprechende Nuten in der Haube eingreifen.

Die Öffnung 42 besitzt eine Mündung 42A und besitzt ein Gewinde über einen der Mündung 42A benachbart liegenden Abschnitt der Länge der Öffnung. Im Anschluß an den Gewindeabschnitt nimmt der Durchmesser der Öffnung an einer Schulter 45 zu, um einen vergrößerten Abschnitt 46 der Öffnung zu bilden.

Bei der Verwendung kann das Druckelement 41 an eine herkömmliche, PTFE-beschichtete Membran 1OA (vergl. Fig. 7) oder an die mit textilem Material bewehrte Gummimembran 48 der Fig. 8 und 9 angekuppelt werden.

Die mit PTFE-beschichtete Membran 1OA entspricht im wesentlichen der Membran 10 der Fig. 2, lediglich ihre Gestalt weicht hiervon geringfügig ab wegen der geringeren Abmessung des Ventils, bei dem die Membran eingesetzt werden soll. Um die Membran 1OA mit dem Druckelement 41 zu verbinden, wird ein Adapter 51 auf den Stutzen 14 gesetzt. Der Adapter 51 enthält einen Gewindeabschnitt 52, der mit dem Gewinde 44 des Druckelements zusammenwirkt, er enthält ferner eine Nut zur Aufnahme des Stutzens 14. Wenn der Adapter 51 richtig auf den Stutzen 14 gesetzt ist, werden die Schultern 54 des Adapters durch die Elastizität der Gummistützschicht der Membran 1OA leicht gegen den Querstift 17 des Bajonettanschlusses gedrückt. Der Adapter und die Membran werden dann dadurch am Druckelement 41 befestigt, daß der Adapter in den Gewindeabschnitt, der Öffnung 42 eingeschraubt wird, bis das Ende 55 eines nach oben gerichteten Ansatzes 56 des Adapters die Endwand der Öffnung 42 berührt. Bei dieser

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Ausführungsform ist ein totes Spiel zwischen der Membran und dem Druckelement dadurch vorhanden, daß während des Schließvorganges des Ventils die Gummistützschicht der Membran zusammengedrückt werden kann, um den Querstift 17 von den Schultern 54 abzuheben, wodurch eine unerwünschte Beanspruchung der PTFE-Beschichtung der Membran verhindert wird.

Die Membran 48 nach den Figuren 8 und 9 besteht aus bewehrtem, elastischen Gummi und enthält ein knopfförmiges Kupplungselement 58. Das Kupplungselement 58 besitzt einen Kopf 60 und einen Halsabschnitt 61 mit einem kleineren Durchmesser als der Kopf 60. Derartige Membrane sind bekannt und werden bisher lediglich an solchen Druckelementen befestigt, die für eine Verwendung mit diesem Membrantyp ausgebildet sind.

Um die Membran 48 am Druckelement 41 zu befestigen, wird ein geeignetes Schmiermittel (sofern erwünscht) am Kupplungselement 58 angebracht, und das Kupplungselement 58 wird dann in die öffnung 42 des Druckelements gedrückt. Der Kopf 60 des Kupplungselements 58 wird zusammengedrückt, während er durch den Gewindeabschnitt der Öffnung 42 hindurchläuft, und der Kopf dehnt sich in dem vergrößerten, hinterschnittenen Abschnitt 46 aus. Anschließend lagert die an der Verbindungsstelle zwischen Kopf 60 und dem Halsabschnitt 61 gebildete Schulter 62 des Kupplungselements 58 auf der entsprechenden Schulter 45 des Druckelements, um ein Lösen des Kopfs 60 aus dem hinterschnittenen Abschnitt 46 der öffnung 42 zu verhindern.

Das Druckelement 41 läßt sich somit zusammen mit gängigen PTFE-beschichteten Membranen (durch Verwendung des Adapters 51) und mit gängigen Gummimembranen verwen-

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den, welche knopfartige Kupplungselemente besitzen. Die Notwendigkeit, zum Verbinden der beiden Membrantypen unterschiedliche Druckelemente einzusetzen, wird dadurch beseitigt, und die Herstellungskosten der Ventile und die Kosten und Komplexität bei der Lagerhaltung von Wartungsteilen wird beträchtlich verringert. Darüber hinaus lassen sich die zur Wartung schon vorhandener Ventile auf Lager gehaltenen Ersatzteile auch verwenden, um neue Ventile zu warten, die mit dem neuen Druckelement-Typ ausgestattet sind, und umgekehrt.

Zusammengefaßt betrifft die Erfindung ein Membranventil, das ein Druckelement mit einer axialen Gewindebohrung

(21) besitzt, die zu einer Gegenbohrung oder Senkbohrung

(22) führt. In der Bohrung 21 sind diametral entgegengesetzte Schlitze (23) vorgesehen, und eine mit PTFE-beschichtete Membran mit Bajonett-Querzapfenkupplung kann am Druckelement befestigt werden. Ferner kann eine Gummimembran mit einer Gewindestutzenkupplung am Druckelement bei Verwendung der Gewindebohrung.21 befestigt werden. Beide Membrantypen lassen sich weiterhin verwenden, um schon vorhandene Ventile zu warten, bei denen das Druckelement nur für einen Membrantyp paßt.

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Claims

Saunders Valve Company Limited, Grange Road, Cwmbran, Gwent NP44 3XX, Wales, Großbritannien Membr anvent i1 ANSPRÜCHE

1./ Membranventil mit einem einen Ventilsitz festlegenden Ventilkörper, einer am Ventilkörper befestigten Schließmembran, einem an die Membran angekoppelten Druckelement, um die Membran gegen den Ventilsitz zu drücken und das Ventil für Fluidströmung zu schließen, und um die Membran vom Ventilsitz wegzubewegen und das Ventil für Fluidströmung zu offenen, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckelement (20) an einen Bajonettanschluß (26) auf einer beschichteten Membran (24) und auch an einen Stutzen (3) auf einer Gummimembran (1) ankoppelbar ist, welche an entsprechende bekannte Druckelemente (18, 7)

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TELEFON (04 21) *7 20 48 · EDUARD-GRUNOW-STRASSE 27 · D 2800 BREMEN 1 TELEGRAMMEFERROPAT · TELEX 02 44 020 FEPAT · BREMER BANK 100 9072 ■ POSTSCHECK HAMBURG 25 57 67-209

ankoppelbar sind, die sich nicht sowohl an Bajonettanschlüsse (26) als auch an Stutzen (3) ankoppeln lassen.

2. Membranventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckelement (20) mit einer axialen Gewindebohrung (21) versehen ist, die auf eine mit Gewinde versehenen Stutzen (3) aufschraubbar ist, der sich von einer Gummimembran (1) weg erstreckt.

3. Membranventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Gewindebohrung (21) mit diametral gegenüberliegenden Schlitzen (23) versehen ist , die in eine Senkbohrung (22) laufen, und daß ein Bajonettanschluß (26) einen Schaft (25) und einen Querstift (17A) enthält, und am Druckelement (20) dadurch befestigbar ist, daß der Querstift (17A) mit den Schlitzen (23) fluchtend ausgerichtet wird und der Schaft (25) in die Gewindebohrung (21) gedrückt wird, bis der Querstift (17A) sich in der Senkbohrung (22) befindet, und daß der Bajonettanschluß (26) relativ zum Druckelement (20) um 90 gedreht wird.

4. Membranventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaft (25) eine enge Gleitpassung mit der axialen Bohrung (21) bildet.

5. Membranventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckelement (41) eine Öffnung (42) mit einer Mündung (42) der Membran benachbart, einen Gewindeabschnitt (44) der Mündung (42A) benachbart, und einen Abschnitt (46) mit relativ großem Durchmesser auf der Seite des Gewindeabschnitts (44) enthält, die von der Mündung (42A) entfernt liegt, und daß eine Gummi-

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membran (48) einen integral eingegossenen, mit Hals versehenen Stutzen (58) enthält, der an dem Druckelement (41) dadurch befestigbar ist, daß der Stutzen (58) in die Öffnung (42) eingedrückt wird, bis der Kopf (60) des Stutzens (58) in dem Abschnitt (46) mit relativ großem Durchmesser liegt und der Hals (61) des Stutzens (58) im Gewindeabschnitt (42) liegt.

6. Membranventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein Bajonettanschluß (14) am Druckelement (41) mittels eines Adapters (51) befestigbar ist, der eine Totgang-Kupplung mit dem Bajonettanschluß (14) bildet und in Schraubgänge des Gewindeabschnitts (44) eingeschraubt ist.

7. Membranventil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnung (42) blind ist und der Adapter (51) einen Abschnitt (55) enthält, welcher in das blinde Ende der Öffnung (42) eingreift, um diejenige Strecke zu begrenzen, die der Adapter (51). in die öffnung einschraubbar ist.

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