DE3933153A1 - Druckmittelbetaetiges membranventil - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein druckmittelbetätigtes Membranventil mit einer im we­ sentlichen scheibenförmigen Membran, die entlang ihrem Außenrand in einem Ventilgehäuse eingespannt ist, im Schließzustand an einem Stützkörper dichtend anliegt und mittels eines in das Ventil in einer Richtung eintretenden Volumen­ stromes von dem Stützkörper abhebbar ist.

Bei einem bekannten Membranventil dieser Art (DE-PS 34 44 865) ist als Stütz­ körper ein Stützring mit einer zentralen Einlauföffnung und darum radial außen in Umfangsrichtung verteilten Auslaßöffnungen vorgesehen. Der Stützkörper weist eine zwischen der Einlaßöffnung und den Auslaßöffnungen liegende Dicht­ kante auf. Die Membran bildet eine geschlossene Scheibe, die in ihrem mittleren Teil auf der von dem Stützkörper abgewendeten Seite ein Federwiderlager trägt. Zwischen letzterem und einem Gehäuseteil ist eine Druckfeder abgestützt, wel­ che die Membran in Dichteingriff mit der Dichtkante zu halten sucht. Von der Einlaufseite aus zuströmendes Druckmittel bewirkt eine Dehnung der Membran sowie ein Abheben derselben von der Dichtung entgegen der Rückstellkraft der Membran und der Anpreßkraft der Druckfeder. Der Volumenstrom tritt zwi­ schen der Membran und der Dichtkante durch, wobei er an der Membran radial nach außen und dann wieder zurück in eine der Einlaufrichtung entgegengesetzte Auslaufrichtung umgelenkt wird. Das bekannte Ventil erfordert relativ kompli­ ziert gestaltete Bauteile, und es führt zwangsläufig zu einer erheblichen Drosse­ lung des durchtretenden Volumenstromes.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein als Rückflußverhinderer geeigne­ tes, druckmittelbetätigtes Membranventil zu schaffen, das sich aus besonders we­ nigen, einfach gestalteten Bauteilen aufbauen läßt.

Diese Aufgabe wird ausgehend von einem druckmittelbetätigten Membranventil der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß als Stützkörper eine flache Lochplatte vorgesehen ist und die Membran als Ringscheibe mit nichteingespanntem Innenrand ausgebildet ist, die bei Umkehr der Strömungs­ richtung von dem Volumenstrom gegen die Lochplatte dichtend angepreßt wird.

Bei dem Membranventil nach der Erfindung wird die mit Ausnahme ihres einge­ spannten Außenrandes frei bewegliche, ringscheibenförmige Membran durch einen in der Durchlaßrichtung fließenden Volumenstrom mehr oder minder ke­ gelig ausgelenkt, wodurch die Durchtrittsöffnungen der Lochplatte freigegeben werden. Der Volumenstrom kann von der der Einlaufseite gegenüberliegenden Seite der Lochplatte im wesentlichen ungehindert abströmen. Bei einer Rich­ tungsumkehr des Volumenstromes preßt letzterer jedoch die Membran gegen die auslaufseitige Stirnfläche der flachen Lochplatte an. Dadurch wird ein Rückstrom sicher verhindert. Bei dem erfindungsgemäßen Ventil ist die Anzahl der erfor­ derlichen Bauteile klein gehalten. Außer der Membran selbst ist kein weiteres bewegbares Bauteil notwendig. Sämtliche Bauteile können eine vergleichsweise einfache Form erhalten.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann das Ventilgehäuse ein Einlauf- und ein Auslaufgehäuseteil aufweisen, zwischen denen die Lochplatte mindestens nä­ herungsweise senkrecht zu dem das Ventilgehäuse in der einen Richtung im we­ sentlichen umlenkungsfrei durchlaufenden Volumenstrom sitzt. Die Einlauf- und die Auslaufseite des Ventilgehäuses können mindestens näherungsweise spiegel­ symmetrisch zueinander ausgebildet sein, wobei die Lochplatte in der Symme­ trieebene liegen kann.

Um jede unerwünschte Drosselung des durchtretenden Volumenstromes zu ver­ meiden, ist vorzugsweise dafür gesorgt, daß sich die Strömungsquerschnitte des Ventilgehäuses von dem einlauf- und auslaufseitigen Anschlußquerschnitt jeweils in Richtung auf die Lochplatte vergrößern und der Gesamtdurchlaßquerschnitt der Lochplatte mindestens gleich den Anschlußquerschnitten ist.

Die Lochplatte kann in einem von Durchtrittsöffnungen freien Mittelabschnitt mit einem Zentrierstück versehen sein, um das sich die Membran in der Schließ­ stellung mit ihrem Innenrand herumlegt. Dadurch wird die Membran zusätzlich geführt. Die Schließfunktion des Ventils wird weiter verbessert.

Ausführungsbeispiele des Membranventils nach der Erfindung sind nachstehend anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen Teillängsschnitt durch ein erfindungsgemäßes Membran­ rückschlagventil im geschlossenen Zustand,

Fig. 2 einen Teillängsschnitt des Ventils nach Fig. 1 im offenen Zu­ stand,

Fig. 3 einen Teillängsschnitt durch eine abgewandelte Ausführungs­ form eines Membranrückschlagventils im Schließzustand,

Fig. 4 eine Stirnansicht des Membranrückschlagventils nach Fig. 3, und

Fig. 5 einen Teillängsschnitt durch eine weiter abgewandelte Ausfüh­ rungsform eines Membranrückschlagventils.

Das in den Fig. 1 und 2 veranschaulichte Membranrückschlagventil weist ein Einlaufgehäuseteil 1 und ein Auslaufgehäuseteil 2 auf, zwischen denen eine fla­ che Lochplatte 3 sitzt. Eine ringscheibenförmige Membran 4 ist mit ihrem Außenrand 5 zwischen einem Verbindungsflansch 6 des Auslaufgehäuseteils 2 und der dem Auslaufgehäuseteil 2 zugewendeten Stirnseite der Lochplatte 3 ein­ gespannt. Zwischen der anderen Seite der Lochplatte 3 und einem Verbindungs­ flansch 7 des Einlaufgehäuseteils 1 sitzt eine beispielsweise als O-Ring ausgebil­ dete Dichtung 8. Die Gehäuseteile 1, 2 und die Lochplatte 3 werden über Ver­ schraubungen 9 zusammengehalten, die entland den Verbindungsflanschen 6 und 7 in Umfangsrichtung verteilt angeordnet sind. Die Lochplatte 3 weist eine Mehr­ zahl von Durchtrittsöffnungen 10 auf. Ein Zentrierstück 11 sitzt auf der dem Auslaufgehäuseteil 2 zugewendeten Stirnseite der Lochplatte 3 in einem von Durchtrittsöffnungen 10 freien Mittelabschnitt 12 der Lochplatte. In der Schließ­ stellung des Ventils (Fig. 1) legt sich die Membran 4 mit ihrem nichteingespann­ ten Innenrand 13 um das Zentrierstück 11 herum. Ein Volumenstrom kann das Ventil in der in den Fig. 1 und 2 mittels des Pfeiles 14 angedeuteten Richtung im wesentlichen ohne Umlenkung durchlaufen, wobei die Lochplatte 3 senkrecht zu dieser Durchtrittsrichtung steht und die Achsen der Durchtrittsöffnungen 10 pa­ rallel zu der Durchtrittsrichtung verlaufen.

Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 1 und 2 sind das Einlaufgehäuseteil 1 und das Auslaufgehäuseteil 2 mindestens näherungsweise spiegelsymmetrisch zueinander ausgebildet. Die Lochplatte 3 liegt dabei in der Symmetrieebene. Der Strömungsquerschnitt des Einlaufgehäuseteils 1 vergrößert sich von einem ein­ laßseitigen Anschlußquerschnitt 15 in Richtung auf die Lochplatte 3, und der Strömungsquerschnitt des Auslaufgehäuseteils 2 nimmt entsprechend von der Lochplatte 3 in Richtung auf den auslaßseitigen Anschlußquerschnitt 16 ab. Die Anzahl und der Querschnitt der Durchtrittsöffnungen 10 sind so gewählt, daß der Gesamtdurchlaßquerschnitt der Lochplatte 3 mindestens gleich den Auslaßquer­ schnitten 15, 16 und vorzugsweise größer als diese Anschlußquerschnitte ist.

Die Auswahl der für die verschiedenen Komponenten des Systems verwendeten Werkstoffe richtet sich nach den jeweiligen Medienanforderungen. Für die Ge­ häuseteile 1, 2 kommt insbesondere Gußeisen in Betracht, wenn das Membran­ rückschlagventil als Rückflußverhinderer in Wasserleitungssystemen eingesetzt wird. Bei Anwendungen in der Chemie-Industrie können die Gehäuseteile aus Edelstahl bestehen. Die Lochplatte 3 kann gleichfalls in Abhängigkeit von den Medienanforderungen und zusätzlich auch von den auftretenden Drücken aus ei­ nem mehr oder weniger hochwertigen Stahl gefertigt sein.

Im Betrieb sucht sich die Membran 4 stets so klein wie möglich in den Volumen­ strom zu stellen. Im drucklosen Zustand und bei einer Volumenstrombeaufschla­ gung entgegen der Pfeilrichtung 14 legt sich die Membran 4 entsprechend Fig. 1 gegen die auslaufseitige Stirnfläche der flachen Lochplatte 3 an und versperrt damit den Durchtritt durch das Ventil. Bei einem Volumenstrom in Richtung des Pfeils 14 wird die nur einseitig eingespannte, ringscheibenförmige Membran 4 in der in Fig. 2 angedeuteten Weise im Bereich der Durchtrittsöffnung 10 von der Lochplatte 3 abgehoben und mehr oder minder weit in das Auslaufgehäuseteil 2 hinein ausgelenkt. Weil der Gesamtdurchlaßquerschnitt der Lochplatte 3 minde­ stens gleich den Anschlußquerschnitten 15 bzw. 16 ist, erfolgt keine Drosselung des das Ventil in der Durchlaßrichtung 14 durchlaufenden Volumenstromes. Im Vergleich zu Klappenventilen wird ein besonders ruhiger, druckstoßfreier Betrieb gewährleistet. Den Volumenstrom fördernde Pumpen werden auf diese Weise geschont.

Während das Membranventil in den Fig. 1 und 2 als Flanschventil ausgebildet ist, zeigen die Fig. 3 und 4 eine Ausführungsform in Gestalt eines Zwischen­ klemmventils mit axial besonders kurz bemessenen Gehäuseteilen 1′, 2′. Im übri­ gen entsprechen Aufbau und Funktionsweise des Ventils derjenigen gemäß den Fig. 1 und 2.

Im Falle der weiter abgewandelten Ausführungsform der Fig. 5 ist das Membran­ ventil als Fußventil ausgebildet, bei dem an das Auslaufgehäuseteil 2 auf der von der Lochplatte 3 abliegenden Seite ein Siebkorb 17 angeflanscht ist. Auch dabei sind im übrigen Aufbau und Funktionsweise mit denen des Ventils nach den Fig. 1 und 2 vergleichbar.

Claims (5)

1. Druckmittelbetätigtes Membranventil mit einer im wesentlichen scheiben­ förmigen Membran, die entlang ihrem Außenrand in einem Ventilgehäuse eingespannt ist, im Schließzustand an einem Stützkörper dichtend anliegt und mittels eines in das Ventil in einer Richtung eintretenden Volumenstromes von dem Stützkörper abhebbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß als Stützkör­ per eine flache Lochplatte (3) vorgesehen ist und die Membran (4) als Ring­ scheibe mit nichteingespanntem Innenrand (13) ausgebildet ist, die bei Um­ kehr der Strömungsrichtung von dem Volumenstrom gegen die Lochplatte dichtend angepreßt wird.

2. Membranventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilge­ häuse ein Einlauf- und ein Auslaufgehäuseteil (1, 2) aufweist, zwischen denen die Lochplatte (3) mindestens näherungsweise senkrecht zu dem das Ventil­ gehäuse in der einen Richtung im wesentlichen umlenkungsfrei durchlaufen­ den Volumenstrom sitzt.

3. Membranventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlauf- und die Auslaufseite des Ventilgehäuses (1, 2) mindestens nähe­ rungsweise spiegelsymmetrisch zueinander ausgebildet sind und die Loch­ platte (3) in der Symmetrieebene liegt.

4. Membranventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß sich die Strömungsquerschnitte des Ventilgehäuses (1, 2) von dem einlaß- und auslaßseitigen Anschlußquerschnitt (15, 16) jeweils in Rich­ tung auf die Lochplatte (3) vergrößern und der Gesamtdurchlaßquerschnitt der Lochplatte (3) mindestens gleich den Anschlußquerschnitten ist.

5. Membranventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Lochplatte (3) in einem von Durchtrittsöffnungen (10) freien Mittelabschnitt (12) mit einem Zentrierstück (11) versehen ist, um das sich die Membran (4) in der Schließstellung mit ihrem Innenrand (13) herumlegt.