DE3023515A1

DE3023515A1 - Through flow electromagnetic gas valve - has membranes fitted to operating rod on either side of valve seat

Info

Publication number: DE3023515A1
Application number: DE19803023515
Authority: DE
Inventors: Kurt Ing.(grad.) 7531 Steinegg Stähle
Original assignee: Concordia Fluidtechnik GmbH
Current assignee: Danfoss Fluidtechnik GmbH
Priority date: 1980-06-24
Filing date: 1980-06-24
Publication date: 1982-01-14

Abstract

The valve has a spring-loaded closure element (5) with two identical membranes (9,16) coaxial to the latter positioned on either side of the valve seat (4). The working cross-section (A1,A2) of each membrane (9,16) is equal to the surface dia. of the closure element contacting the valve seat (4). Pref. the closure element comprises a sealing disc (5) cooperating with a flat valve seat (4) between the valve inlet (2) and outlet (3). The sealing disc (5)is positioned between one of the membranes (9) and a shoulder (7) of the valve operating rod (8) with a cylindrical element (10) fitted to the latter to hold the membrane (9) in position and having a screw socket receiving a threaded plunger (12), which fits through the centre of an electromagnetic coil (13). The other membrane (16) is similarly secured to the other end of the operating rod between a shoulder (7) and a cylindrical element (10). The valve is of simpler construction and does not require a double piston arrangement.

Description

PATH NTA N W£ LTF D R. - I NG. H. H. Wl LH E LM - D I P L. - I N G. H. D A U S T E R D-7000 STUTTGART 1 - GYMNASIUMSTRASSE 31B - TELEFON (07 11) 29 11PATH NTA NW £ LTF D R. - I NG. HH Wl LH E LM - DIP L. - IN GH DAUSTER D-7000 STUTTGART 1 - GYMNASIUMSTRASSE 31B - TELEPHONE (07 11) 29 11

Anmelder: -It- D 6005 Applicant: -It- D 6005

Concordia Fluidtechnik GmbH
Talstraße 41Concordia Fluidtechnik GmbH
Talstrasse 41

7000 Stuttgart 17000 Stuttgart 1

DurchflußventilFlow valve

Die Erfindung betrifft ein Durchflußventil, insbesondere ein elektromagnetisch betätigtes Gasventil, mit einem druckent lasteten Verschlußkörper, der mit einem in einem Ventilgehäuse angeordneten Ventilsitz zusammenwirkt.The invention relates to a flow valve, in particular an electromagnetically operated gas valve, loaded with a druckent Closure body which cooperates with a valve seat arranged in a valve housing.

Durchflußventile dieser Art sind bekannt. Die bei ihnen vorgesehene Druckentlastung ist notwendig, weil beispielsweise bei großen Nennweiten schon bei relativ geringen Drücken von einem bar zur Ventilbetätigung große Kräfte notwendig sind, die eine Ventilbetätigung über Elektromagneten, aber audi von Hand, nicht mehr wirtschaftlich ermöglichen. Man hat deshalb Bauarten vorgesehen, bei denen über zwei Kolben und zwei Ventilsitze in der Art von Tandemkolben ein Druckausgleich ermöglicht wird. Diese Bauarten sind aber sehr aufwendig.Flow valves of this type are known. The one intended for them Pressure relief is necessary because, for example, with large nominal sizes, even at relatively low pressures of one bar large forces are necessary for valve actuation, which valve actuation via electromagnets, but also by hand, is not enable more economically. One has therefore provided designs in which two pistons and two valve seats in the Type of tandem piston enables pressure equalization. However, these types of construction are very complex.

Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, den Bauaufwand für ein druckentlastetes Durchflußventil, das insbesondere elektromagnetisch betätigt werden soll, geringer zu halten. Insbesondere soll nach einer Möglichkeit gesucht werden, eine Doppelkolbenanordnung zu vermeiden.In contrast, the invention is based on the object of reducing the cost of construction for a pressure-relieved flow valve, the particular to be operated electromagnetically to keep lower. In particular, a possibility should be looked for, a Avoid double piston arrangement.

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Die Erfindung besteht darin, daß auf beiden Seiten des Ventilsitzes und koaxial zum Verschlußkörper je eine Rollmembran vorgesehen ist, die identisch ausgebildet, aber spiegelsymmetrisch zueinander angeordnet sind und deren wirksamer Querschnitt dem Dichtquerschnitt zwischen Ventilsitz und Verschlußkörper entspricht. Diese Ausgestaltung ermöglicht auf sehr einfache Weise einen Druckausgleich zu erhalten. Das neue Ventil ist rückdrucksicher und auch richtungsunabhängig anzuschließen, was insbesondere für Gasventile notwendig ist. Der Herstellungsaufwand für zwei jeweils mit Toleranzen zu bearbeitende Kolben und die entsprechenden Sitze kann gespart werden. Die Montage der RoIlmembranen ist ebenfalls sehr einfach.The invention consists in that on both sides of the valve seat and a rolling membrane is provided coaxially to the closure body, which is designed identically, but mirror-symmetrically are arranged to each other and whose effective cross-section corresponds to the sealing cross-section between the valve seat and closure body. This refinement makes it possible to achieve pressure equalization in a very simple manner. The new valve is back pressure safe and can also be connected in any direction, which is particularly necessary for gas valves. The manufacturing effort for two pistons, each to be machined with tolerances, and the corresponding seats can be saved. The assembly of the roll membranes is also very easy.

Vorteilhaft kann vorgesehen werden, daß die Rollmembranen an Kolbenansätzen geführt sind, die fest auf einer mit dem Verschlußkörper versehenen Betätigungsstange angeordnet sind. An dieser Betätigungsstange kann dann der Plunger eines Elektromagneten angreifen, so daß auch der Gesamtaufbau einschließlich Magnetteil sehr einfach ist. Die Führung an Kolbenansätzen bringt den Vorteil mit sich, daß eine sichere Führung der Rollmembranen erreicht wird, gleichzeitig aber auch der Innendurchmesser des Rollwulstes eindeutig bestimmt ist, was zu einer im folgenden noch zu erläuternden besonders einfachen Ausführung führen kann.It can advantageously be provided that the rolling diaphragms are guided on piston attachments which are firmly attached to the closure body provided operating rod are arranged. The plunger of an electromagnet can then be attached to this actuating rod attack, so that the overall structure including the magnetic part is very simple. The guide to the piston lugs has the advantage that a secure guidance of the rolling diaphragms is achieved, but at the same time also the inner diameter of the rolling bead is clearly determined, which leads to a particularly simple design to be explained below can lead.

Zweckmäßig ist außerdem, wenn der Verschlußkörper eine auf einer Seite mit Dichtmaterial ausgestatteten Dichtscheibe ist, die zu einem Flachsitzventil führt und in einfacher Weise zwischen einem Kragen der Betätigungsstange und einer an einem Kolbenansatz gehaltenen Rollmembran sitzt.It is also useful if the closure body is a sealing washer equipped on one side with sealing material that closes a flat seat valve and held in a simple manner between a collar of the actuating rod and a piston attachment Rolling membrane sits.

Eine ganz besonders vorteilhaft Ausführung wird erreicht, wenn mindestens eine Rollmembran ein Endanschlag in Form einer der Form des Membranwulstes angepaßten Anschlagrinne zugeordnet wird, die zweckmäßig an ringförmigen Ansätzen angeordnet seinA particularly advantageous embodiment is achieved when at least one rolling diaphragm has an end stop in the form of one of the Shape of the diaphragm bead is assigned to adapted stop channel, which are expediently arranged on annular lugs

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kann, die jeweils die Kolbenansätze mit radialen Spiel umgeben und gleichzeitig zur Einspannung des Außenrandes der Rollmem bran dienen. Diese Ausgestaltung weist zusammen mit der Führung der Rollmembranen an den Kolbenansätzen den Vorteil auf, daß trotz des Einsatzes von Rollmembranen eine Überdrucksicherheit gegeben ist, weil sich die relativ empfindliche Rollmembran bei zu großen Drücken an den entsprechenden Wulst der Anschlagrinne so anlegt, daß sie sicher geführt ist und auch nicht beschädigt wird. Auch der wirksame Durchmesser der Rollmembranen kann durch die Verwendung der ringförmigen Ansätze exakt bestimmt und an den Dichtquerschnitt des Flachventils angepaßt werden. Diese Ausgestaltung weist ferner den Vorteil auf, daß das neue Ventil auch als Überdruckventil verwendet werden kann, weil dann, wenn eine Membran an ihrem Anschlag anliegt, der wirksame Durchmesser des zugeordneten Kolbenteiles kleiner wird, als an der gegenüberliegenden Ventilseite, so daß daß Ventil öffnet. Vorteilhaft ist auch, daß der Betätigungsteil, also der Magnetteil auf beiden Seiten des Ventiles angebracht werden kann, so daß das Ventil in sehr einfacher Weise als ein stromlos offenes oder stromlos geschlossenes Ventil ausgebildet werden kann.can, each surrounding the piston approaches with radial play and at the same time to clamp the outer edge of the Rollmem bran to serve. This configuration, together with the guidance of the rolling diaphragms on the piston lugs, has the advantage that Despite the use of rolling diaphragms, there is overpressure safety because the relatively sensitive rolling diaphragm is too high pressures on the corresponding bead of the stop groove so that it is safely guided and not damaged will. The effective diameter of the rolling diaphragms can also be precisely determined and adapted by using the ring-shaped attachments the sealing cross-section of the flat valve can be adapted. This embodiment also has the advantage that the new valve can also be used as a pressure relief valve, because when a membrane rests against its stop, the effective diameter of the associated piston part is smaller than on the opposite valve side, so that the valve opens. Is beneficial also that the actuating part, so the magnetic part can be attached to both sides of the valve, so that the valve in can be designed very simply as a normally open or normally closed valve.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des neuen Ventiles dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung erläutert.In the drawing, an embodiment of the new valve is shown and explained in the following description.

In der Zeichnung ist ein Längsschnitt durch ein neues Durchflußventil gezeigt, das als elektromagnetisch betätigtes Gasventil eingesetzt werden soll. Das Durchflußventil besteht aus einem Ventilgehäuse 1 mit einem Anschlußstutzen 2 und einem Abflußstutzen 3, wobei zwischen Zu- und Abflußstutzen ein Ventilsitz 4 vorgesehen ist, der als Flachsitz ausgebildet ist und mit einer Dichtscheibe 5 als Verschlußkörper zusammenwirkt, die mit einer Scheibe 6 aus elastisch nachgiebigen Dichtungsmaterial versehen ist. Die Dichtscheibe 5 sitzt zwischen einem Kragen 7 einer Betätigungsstange 8 und einer Rollmembran 9, die durch einen kolbenartigen Ansatz 10 gehalten und an der Betätigungsstange 8In the drawing is a longitudinal section through a new flow valve shown to be used as an electromagnetically operated gas valve. The flow valve consists of one Valve housing 1 with a connection stub 2 and an outlet stub 3, with a valve seat 4 between the inlet and outlet stub is provided, which is designed as a flat seat and cooperates with a sealing washer 5 as a closure body, which with a Disc 6 is provided from resilient sealing material. The sealing washer 5 sits between a collar 7 of an actuating rod 8 and a rolling diaphragm 9, which is held by a piston-like extension 10 and attached to the actuating rod 8

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befestigt ist. In ein Gewinde des kolbenartigen Ansatzes 10 ist schließlich ein Gewindestift- 11 eines Plungers 12 hereingeschraubt, der in Richtung der Achse der Betätigungsstange 8 innerhalb einer schematisch angedeuteten Elektromagnetspule 13 verschiebbar ist. Die Elektromagnetspule 13 ist über einen ringförmigen Ansatz 14 mit dem Ventilgehäuse 1 verbunden, wobei zwischen dem ringförmigen Ansatz 14 und seinem Befestigungsflansch 14a der Außenrand 15 der Rollmembran 9 eingespannt ist.is attached. Finally, a threaded pin 11 of a plunger 12 is screwed into a thread of the piston-like extension 10, that in the direction of the axis of the actuating rod 8 within a schematically indicated electromagnetic coil 13 is movable. The electromagnetic coil 13 is connected to the valve housing 1 via an annular extension 14, wherein between the annular projection 14 and its mounting flange 14a, the outer edge 15 of the rolling diaphragm 9 is clamped.

In gleicher Weise ist dem anderen Ende der Betätigungsstange 8 ein Kragen 7 zugeordnet und ein kolbenförmiger Ansatz 10, der ebenfalls eine Rollmembran 16 führt, deren Außenrand 15 zwischen dem ringförmigen Ansatz 17 und dem Ventilgehäuse 1 eingespannt ist. Die Rollmembran 16 ist zusammen mit ihrem kolbenförmigen Ansatz 10 spiegelsymmetrisch zu der Rollmembran 9 und dem oberen kolbenartigen Ansatz 10 angeordnet. Sie liegt jedoch auf der anderen Seite des Ventilsitzes 4. Ihrem ringförmigen Ansatz 17 ist außerdem auf der Innenseite noch ein Anschlagkragen 18 zugeordnet, der eine innere Anschlagrinne 19 bildet, deren Querschnitt der Form des Rollwulstes 16a der Rollmembran 16 angepaßt ist. Es ist auch denkbar, daß dem oberen ringförmigen Ansatz 14 eine entsprechende Anschlagrinne zugeordnet wird, die aber nur gestrichelt angedeutet ist. Die ringförmigen Ansätze 14 und 17 können auch identisch zueinander ausgebildet sein.In the same way, the other end of the actuating rod 8 is assigned a collar 7 and a piston-shaped extension 10, the also a rolling membrane 16 leads, the outer edge 15 between the annular extension 17 and the valve housing 1 is clamped. The rolling diaphragm 16 is together with its piston-shaped extension 10 arranged mirror-symmetrically to the rolling diaphragm 9 and the upper piston-like extension 10. However, it lies on the the other side of the valve seat 4. Your annular extension 17 is also assigned a stop collar 18 on the inside, which forms an inner stop channel 19, the cross section of which is adapted to the shape of the rolling bead 16a of the rolling membrane 16 is. It is also conceivable that the upper annular extension 14 is assigned a corresponding stop groove, which but is only indicated by dashed lines. The annular lugs 14 and 17 can also be designed to be identical to one another.

Diese Anschlagrinne 19 bewirkt dann, wenn vom Anschlußstutzeη 2 her ein sehr hoher Druck auf das Ventilinnere wirkt, daß sich der Wulst 16a der Rollmembran 16 formgerecht anlegen kann und damit gegen eine Zerstörung geschützt ist. Mit dem Anlegen tritt der Effekt auf, daß sich der wirksame Querschnitt der Rollmembran 16, der im Ausführungsbeispiel durch den wirksamen Durchmesser A~ gegeben ist, auf den Durchmesser des Kolbenansatzes 10 verkleinert, so daß in diesem Moment kein Kräftegleichgewicht mehr besteht, zwischen den auf die Dichtscheibe 5 wirkenden Kräften, so daß das Ventil öffnet und die Funktion eines Überdruckventils einnimmt.This stop channel 19 causes when from the connecting piece η 2 here a very high pressure acts on the inside of the valve so that the bead 16a of the rolling diaphragm 16 can fit properly and so that it is protected against destruction. With the application, the effect occurs that the effective cross-section of the rolling diaphragm 16, which is given in the exemplary embodiment by the effective diameter A ~, reduced to the diameter of the piston attachment 10, so that at this moment there is no longer an equilibrium of forces, between the forces acting on the sealing disk 5, so that the valve opens and assumes the function of a pressure relief valve.

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So-lang der Wulst 16a der Rollmembran 16 noch nicht anliegt, besteht deshalb Gleichgewicht, weil der Innendurchmesser des Ventilsitzes 4A genauso groß gewählt ist wie der wirksame Durchmesser A~ der Rollmembran 16 und ebensogroß gewählt ist wie der wirksame Durchmesser A₁ der Rollmembran 9. Das gesamte Ventil ist damit in jeder Lage druckentlastet, solange der Rollwulst 16a der Rollmembran 16 nicht an der Anschlagrinne 19 anliegt. Das Ventil kann daher stets sehr leicht durch Betätigen des Elektromagnets geöffnet und geschlossen werden. Große Reibungskräfte sind ebenfalls nicht zu überwinden. Die Ausgestaltung wird jeweils so getroffen, daß zwischen den kolbenartigen Ansätzen 10 und den sie umgebenden Teilen, wie beispielsweise der Flansch 18, genügend Spiel besteht. Das gesamte Ventil weist daher keinerlei nachteilige Reibungserscheinungen auf und läßt sich leicht verstellen. Trotzdem ist die Gewähr für dichten Verschluß gegeben.As long as the bead 16a is not in contact with the rolling diaphragm 16, there is equilibrium because the inside diameter of the valve seat 4A is selected to be the same size as the effective diameter A ~ of the rolling diaphragm 16 and is selected to be the same as the effective diameter A _{1 of} the rolling diaphragm 9. The entire valve is thus relieved of pressure in every position as long as the rolling bead 16a of the rolling diaphragm 16 does not lie against the stop channel 19. The valve can therefore always be opened and closed very easily by actuating the electromagnet. Large frictional forces cannot be overcome either. The design is made in such a way that there is sufficient play between the piston-like projections 10 and the parts surrounding them, such as the flange 18, for example. The entire valve therefore does not show any disadvantageous friction phenomena and can be easily adjusted. Nevertheless, there is a guarantee for a tight seal.

Die Ausgestaltung ermöglicht es auch, den Betätigungsteil, nämlich den Elektromagnet 13 der anderen Ventilseite zuzuordnen, wenn das gewünscht ist. Nicht gezeigt ist eine auf den Plunger 12 wirkende Rückstellfeder, die im gezeigten Ausführungsbeispiel diesen von oben nach unten drückt, wenn das Ventil stromlos ist. Im stromlosen Zustand ist das gezeigte Ventil daher geschlossen. Wird der Elektromagnet daher der anderen Seite zugeordnet, so entsteht ein stromlos offenes Ventil. Das in der Zeichnung gezeigte Ventil kann auch, wie schon erwähnt, gleichzeitig als Überdruckventil eingesetzt werden.The design also makes it possible for the actuating part, namely to assign the electromagnet 13 to the other valve side, if that's what you want. A return spring acting on the plunger 12, which is not shown in the exemplary embodiment shown pushes this from top to bottom when the valve is de-energized. In the de-energized state, the valve shown is therefore closed. If the electromagnet is therefore assigned to the other side, a normally open valve is created. That in the The valve shown in the drawing can also, as already mentioned, be used at the same time as a pressure relief valve.

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Claims

Patent and protection claims

Flow valve, in particular an electromagnetically operated gas valve, with a pressure-relieved closure body which cooperates with a valve seat arranged in a valve housing, characterized in that a rolling membrane (9, 16) is provided on both sides of the valve seat (4) and coaxially to the closure body (5) which are of identical design but are arranged symmetrically to each other and whose effective cross-section (A ₁ , A ₂ ) corresponds to the sealing cross-section (A) between the valve seat (4) and the closure body (5).

2. Flow valve according to claim 1, characterized in that that the rolling diaphragms (9, 16) are guided on piston lugs (10) which are firmly attached to one with the closure body (5) provided actuating rod (8) are arranged.

3. Flow valve according to claims 1 and 2, characterized in that that the plunger (12) of an electromagnet (13) acts on the actuating rod (8).

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ORIGINAL INSPECTED

3Q23S15

4. Flow valve according to one of claims 1 to 3, characterized in that the closure body one on one Side is equipped with sealing material (6) sealing washer (5).

5. Flow valve according to claim 4, characterized in that that the sealing washer (5) between a collar (7) of the fastening rod (8) and a rolling diaphragm (9) held on a piston attachment (10).

6. Flow valve according to one of claims 1 to 5, characterized characterized in that at least one rolling diaphragm (16) is a End stop in the form of one of the form of the membrane bead (16a) adapted stop channel (19) is assigned.

7. Flow valve according to claim 6, characterized in that the stop channel (19) on an annular extension (17) is arranged, which surrounds the piston shoulder (10) with radial play.

8. Flow valve according to claim 7, characterized in that that the one or more annular lugs (17, 14) with the valve housing (1) are connected, for example screwed, and between them and the valve housing the outer edge Clamp (15) of the rolling diaphragms (9, 16).

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