DE4444782A1 - Diaphragm valve for aggressive media - Google Patents
Diaphragm valve for aggressive mediaInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Membranventil mit einem Ge häuse mit Zulauf und Ablauf, einer Membran, einem Ventil sitz und einem mit diesem zusammenwirkenden Dichtelement.The invention relates to a diaphragm valve with a Ge housing with inlet and outlet, a membrane, a valve seat and a sealing element interacting with this.
Bei den bekannten druckbetätigten Membranventilen werden mehrere Dichtelemente eingesetzt, um den Antriebsraum vom Fluid-umspülten Raum zu trennen. Diese Dichtelemente sind teuer, insbesondere dann, wenn die Ventile für aggres sive Medien eingesetzt werden.In the known pressure-operated diaphragm valves several sealing elements used to the drive room separate from the fluid-flushed room. These sealing elements are expensive, especially when the valves for aggres sive media are used.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Membran ventil der eingangs genannten Art so weiterzubilden, daß es konstruktiv einfacher aufgebaut ist und weitgehend auf Dich tungselemente verzichtet werden kann.The invention is therefore based on the object of a membrane Valve of the type mentioned so that it is structurally simpler and largely on you tion elements can be dispensed with.
Nach der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß die Membran eine Hartmembran ist, durch welche das Dichtelement be tätigbar ist.According to the invention, this is achieved in that the membrane is a hard membrane through which the sealing element be is operable.
Die Membran besteht vorzugsweise aus einem chemisch und thermisch resistenten Kunststoff. Nach einer anderen Ausführungsform besteht die Membran aus einem metallischen Material, z. B. einem Blechmaterial, das längs seines Außenrandes mit Kunststoff umspritzt ist.The membrane preferably consists of a chemical and thermal resistant plastic. According to another embodiment the membrane consists of a metallic material, e.g. B. one Sheet material, which along its outer edge with plastic is encapsulated.
Die Membran ist vorzugsweise längs ihres Umfanges mit dem Gehäuse des Ventiles ultraschallverschweißt.The membrane is preferably along its circumference with the Housing of the valve is ultrasonically welded.
Das elastomere Dichtelement kann direkt an der Membran ange ordnet und an ihr befestigt sein oder nach einer anderen Aus führungsform ist im Gehäuse ein Ventilschieber angeordnet, der durch die Membran beaufschlagbar ist, und an dem das elastomere Dichtelement gehalten ist. The elastomeric sealing element can be attached directly to the membrane arranges and be attached to it or after another Aus a valve slide is arranged in the housing, which can be acted upon by the membrane, and on which the elastomeric sealing element is held.
Vorzugsweise kann die Membran mittels einer Rückstell feder in ihre Ausgangsposition rückgestellt werden, die Membran kann aber auch selbst elastisch federnd ausge bildet sein, so daß sie sich selbst wieder in ihre Ausgangs position rückstellt.The membrane can preferably be reset be returned to their original position, the Membrane can also be elastic resilient itself be educated so that they return to their starting point position resets.
Vorzugsweise ist der Ventilschieber an einem Ende mit z. B. zwei axialen Armen versehen, die durch die Membran beauf schlagbar sind, während er am anderen Ende einen axialen ringförmigen Bund besitzt, in welchen das Dichtelement ein gesetzt und z. B. mittels Ultraschallverschweißung am Ven tilschieber gehalten ist.Preferably, the valve slide at one end with z. B. two axial arms provided by the membrane are beatable while being axial at the other end has an annular collar in which the sealing element set and z. B. by ultrasonic welding on Ven tilschieber is held.
Beispielsweise Ausführungsformen der Erfindung werden nach folgend anhand der Zeichnung im einzelnen erläutert, in derFor example, embodiments of the invention are described in explained in detail below with reference to the drawing, in which
Fig. 1 im Schnitt ein Membranventil nach dem Stand der Technik zeigt. Fig. 1 shows in section a diaphragm valve according to the prior art.
Fig. 2 zeigt im Schnitt eine bevorzugte Aus führungsform eines erfindungsgemäßen Membranventiles. Fig. 2 shows in section a preferred embodiment of a diaphragm valve according to the invention.
Fig. 3 zeigt im Schnitt eine weitere Ausführungs form des erfindungsgemäßen Membranventiles. Fig. 3 shows in section a further embodiment of the diaphragm valve according to the invention.
Fig. 4, 4a und 4b zeigen den Ventilschieber. Fig. 4, 4a and 4b show the valve spool.
Fig. 5, 5a, 5b und 5c zeigen Ausführungsformen der Membran. Fig. 5, 5a, 5b and 5c show embodiments of the membrane.
Das zum Stand der Technik gehörende Membranventil 10 nach Fig. 1 ist mit einem Antriebskolben 12 versehen, der durch eine Druckfeder in Schließrichtung des Ventiles ständig be aufschlagt ist. Geöffnet wird das Ventil durch Beaufschlagung des Antriebskolbens mit Druckluft entgegen der Kraft der Fe der.The prior art diaphragm valve 10 shown in FIG. 1 is provided with a drive piston 12 which is continuously opened by a compression spring in the closing direction of the valve. The valve is opened by applying compressed air to the drive piston against the force of the spring.
Der Antriebskolben 12 ist über eine Spindel 14 mit einer ela stomeren Membran 16 verbunden, die den Ventilsitz öffnet und schließt. Die Spindel 14 ist in einer Führungsbüchse 22 geführt.The drive piston 12 is connected via a spindle 14 to an elastic membrane 16 which opens and closes the valve seat. The spindle 14 is guided in a guide bush 22 .
Der Antriebskolben 12 ist gegen das Gehäuse des Ventiles durch einen Lippenring 18 und gegen die Spindel 14 durch ei nen O-Ring 20 abgedichtet. Die Führungsbüchse 22 ist gegen das Ventilgehäuse durch O-Ringe 20 und gegen die Antriebs spindel 14 durch einen Lippenring oder einen Quadring 21 abgedichtet.The drive piston 12 is sealed against the housing of the valve by a lip ring 18 and against the spindle 14 by egg N O-ring 20 . The guide sleeve 22 is sealed against the valve housing by O-rings 20 and against the drive spindle 14 by a lip ring or a quad ring 21 .
Längs ihres Umfanges ist die Membran 16 an der Führungsbüchse 22 befestigt.The membrane 16 is fastened to the guide bushing 22 along its circumference.
Bei diesem bekannten Membranventil werden somit mehrere O- Ringe 20 sowie Lippenringe oder Quadringe 18 und 21 verwendet, was einen hohen Montageaufwand und zahlreiche Dichtstellen zur Folge hat. Die dynamischen Dichtungen sind hohen Reibungs kräften ausgesetzt und verschleißanfällig. Die Trennung von druckbetätigtem Antriebsraum und Fluid-umspültem Raum erfolgt durch die Elastomer-Membran, für die deshalb gewöhnlich ein hochwertiges, gegebenenfalls gewebeverstärktes Material, ver wendet wird.In this known diaphragm valve, several O-rings 20 as well as lip rings or quad rings 18 and 21 are used, which results in a high installation effort and numerous sealing points. The dynamic seals are exposed to high frictional forces and are prone to wear. The separation of the pressure-actuated drive compartment and the fluid-flushed compartment takes place through the elastomer membrane, for which a high-quality, possibly fabric-reinforced material is therefore usually used.
Fig. 2 zeigt ein Membranventil 30 nach der Erfindung. Es hat ein Gehäuseoberteil 32 und ein Gehäuseunterteil 34, die geeignet miteinander verbunden sind. Auf dem Gehäuseoberteil 32 ist ein Pilotventil 36 angebaut, das mit einem Steuer- Druckanschluß versehen ist, der in einen Antriebsraum 40 mündet, über den eine z. B. aus Kunststoff gespritzte Hartmembran 42 beaufschlagbar ist. Fig. 2 shows a diaphragm valve 30 according to the invention. It has an upper housing part 32 and a lower housing part 34 , which are suitably connected to one another. On the upper housing part 32 , a pilot valve 36 is attached, which is provided with a control pressure connection, which opens into a drive chamber 40 , via which a z. B. hard plastic membrane 42 is applied.
Die Membran 42 ist zwischen dem Gehäuseoberteil 32 und dem Gehäuseunterteil 34 eingespannt und längs ihres Umfanges mit den beiden Gehäuseteilen ultraschallverschweißt. Im Gehäuse ist axial verschiebbar ein Ventilschieber 44 ein gebaut, dessen in der Zeichnung oberes Ende durch die Membran 42 beaufschlagbar ist, und dessen unteres Ende in Form eines ringförmigen Bundes ausgebildet ist, in den ein Dichtelement 50 eingesetzt ist, das mit dem Ventilsitz 52 des Ventiles zu sammenwirkt und diesen öffnet oder schließt.The membrane 42 is clamped between the upper housing part 32 and the lower housing part 34 and is ultrasonically welded along its circumference to the two housing parts. In the housing, a valve spool 44 is axially displaceable, the upper end of which in the drawing can be acted upon by the membrane 42 , and the lower end of which is designed in the form of an annular collar into which a sealing element 50 is inserted, which is connected to the valve seat 52 of the Valves cooperate and this opens or closes.
Zwischen einer Schulter des Ventilschiebers 44 und einem in das Gehäuseunterteil 34 eingesetzten Deckel 48 ist eine Druckfeder 46 eingebaut, die eine Rückholfeder für den Ventilschieber 44 bildet.Between a shoulder of the valve slide 44 and a cover 48 inserted into the lower housing part 34 , a compression spring 46 is installed, which forms a return spring for the valve slide 44 .
Der Deckel 48 schließt das Gehäuse an seiner Unterseite ab, und er ist geeignet am Gehäuseunterteil 34 befestigt, z. B. einge preßt oder eingeschraubt.The lid 48 closes the housing on its underside, and it is suitably attached to the lower housing part 34 , e.g. B. pressed or screwed.
Wenn über das Pilotventil 36 Druckluft in den Antriebsraum 40 eingeführt wird, wird die Membran 42 beaufschlagt, und sie drückt den Ventilschieber 44 gegen die Kraft der Rückholfeder 46 nach unten, wodurch das mit dem Ventilschieber 44 verbundene Dichtelement 50 den Ventilsitz 52 öffnet, so daß das Druck fluid vom Druckanschluß 54 zum Arbeitsanschluß 56 strömen kann. Wird die elektrische Versorgung am Pilotventil 36 abgeschaltet, so schaltet dieses um und entlüftet den Antriebsraum 40, wo durch die Membran 42 druckentlastet wird. Die Druckfeder 46 drückt nun den Ventilschieber 44 und mit ihm das Dichtelement 50 in die in Fig. 2 dargestellte Schließstellung des Ventiles zurück, in der der Weg vom Druckanschluß 54 zum Arbeitsanschluß 56 gesperrt ist.When compressed air is introduced into the drive chamber 40 via the pilot valve 36 , the diaphragm 42 is acted upon and presses the valve slide 44 downward against the force of the return spring 46 , as a result of which the sealing element 50 connected to the valve slide 44 opens the valve seat 52 , so that the pressure fluid can flow from the pressure connection 54 to the working connection 56 . If the electrical supply to the pilot valve 36 is switched off, this switches over and vents the drive chamber 40 , where the pressure is released through the membrane 42 . The compression spring 46 now presses the valve slide 44 and with it the sealing element 50 back into the closed position of the valve shown in FIG. 2, in which the path from the pressure connection 54 to the working connection 56 is blocked.
Um die Rückstellung der aus einem chemisch und thermisch resisten ten Kunststoff gespritzten Hartmembran 42 zu erleichtern, kann diese so gestaltet werden, daß sie selbst federnde elastische Eigenschaften aufweist, etwa in der Art einer Tellerfeder. In order to facilitate the resetting of the hard membrane 42 injected from a chemically and thermally resistant plastic, this can be designed so that it itself has resilient elastic properties, for example in the manner of a plate spring.
Die Bewegung der Hauptmembran erfolgt teilweise durch ela stische Verformung ihres Materials und teilweise durch Bie gung im Gelenk zwischen der eigentlichen Membran und ihrem steiferen Umfangsrand.The movement of the main membrane is partly carried out by ela static deformation of their material and partly by bending in the joint between the actual membrane and its stiffer peripheral edge.
Das Ventil nach Fig. 2 benötigt keine Dichtungen, wie z. B. O-Ringe oder Lippenringe. Es eignet sich besonders zum Ein satz für aggressive Fluide.The valve of Fig. 2 does not require seals, such as. B. O-rings or lip rings. It is particularly suitable for use with aggressive fluids.
Fig. 3 zeigt eine weitere Ausführungsform des erfindungsge mäßen Membranventiles 30. Fig. 3 shows a further embodiment of the membrane valve erfindungsge MAESSEN 30th
Zwischen dem Gehäuseoberteil 32 und dem Gehäuseunterteil 34 ist wiederum eine Hartmembran 45 eingespannt und mit den beiden Gehäuseteilen ultraschallverschweißt. Über das Pilotventil 36 kann ebenso wie bei der Ausführungsform nach Fig. 2 Druckluft in den Antriebsraum 40 eingeführt werden.A hard membrane 45 is in turn clamped between the upper housing part 32 and the lower housing part 34 and is ultrasonically welded to the two housing parts. Via the pilot valve 36 may, as in the embodiment of FIG. 2 compressed air into the drive chamber 40 are introduced.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 3 ist nun aber, wie in Fig. 5c im Detail gezeigt, die Membran 45 direkt mit dem Dicht element 50 verbunden.In the embodiment according to FIG. 3, however, the membrane 45 is directly connected to the sealing element 50 , as shown in FIG. 5c in detail.
Bei Beaufschlagung der Membran 45 mittels Druckluft wird die Membran gegen die Kraft der Rückholfeder 46 nach unten-auf den Ventilsitz 52 gepreßt und schließt diesen. Beim Abschalten des Pilotventils 36 wird der Arbeitsraum 40 oberhalb der Membran 45 entlüftet, und die Membran wird durch die Rückholfeder 46 in ihre Ausgangsposition zurückgedrückt, wodurch das Dichtelement 50 vom Ventilsitz 52 abgehoben und der letztere geöffnet wird, womit der Weg vom Druckanschluß 54 zum Arbeitsanschluß 56 frei ist.When the diaphragm 45 is acted upon by compressed air, the diaphragm is pressed downward against the force of the return spring 46 onto the valve seat 52 and closes it. When the pilot valve 36 is switched off, the working space 40 above the diaphragm 45 is vented, and the diaphragm is pushed back into its starting position by the return spring 46 , whereby the sealing element 50 is lifted off the valve seat 52 and the latter is opened, thus moving the path from the pressure connection 54 to the working connection 56 is free.
Auch bei dieser Ausführungsform sind innerhalb des Ventils keine weiteren Dichtungen, wie O-Ringe oder Lippenringe, er forderlich.Also in this embodiment are inside the valve no other seals, such as O-rings or lip rings, he conducive.
Die Fig. 4, 4a und 4b zeigen den Ventilschieber 44 im Schnitt, in Ansicht und in Draufsicht. FIGS. 4, 4a and 4b show the valve spool 44 in section, in elevation and in plan view.
Der Ventilschieber 44 hat eine Bodenplatte 58 mit einer z. B. kreisförmigen Ausnehmung 59. Von der Bodenplatte 58 aus nach oben erstrecken sich z. B. zwei Arme oder Zapfen 60, die ins besondere Kreisquerschnitt haben können, wie Fig. 4b zeigt. Diese Zapfen 60 werden im Betrieb des Membranventiles nach Fig. 2 durch die Membran 42 beaufschlagt und dadurch der Ventilschieber 44 und mit ihm das Dichtelement 50 axial ver schoben. Von der Bodenplatte 58 aus ersteckt sich nach unten (bezogen auf Fig. 4) ein hohlzylindrischer Flansch 64, in welchen das Dichtelement 50 eingesetzt ist. An seiner Ober seite liegt das Dichtelement 50 dabei an einem Rand oder Bund 62 der kreisringförmigen Bodenplatte 58 an, der sich etwas weiter radial einwärts erstreckt als die Innenwand des Flan sches 64.The valve spool 44 has a bottom plate 58 with a z. B. circular recess 59 . From the bottom plate 58 extend upwards, for. B. two arms or pins 60 , which can have a special circular cross section, as shown in Fig. 4b. These pins 60 are acted upon by the membrane 42 in the operation of the diaphragm valve according to FIG. 2 and thereby the valve slide 44 and with it the sealing element 50 are pushed axially ver. A hollow cylindrical flange 64 , in which the sealing element 50 is inserted, extends downward from the base plate 58 (based on FIG. 4). On its upper side, the sealing element 50 rests against an edge or collar 62 of the annular base plate 58 , which extends somewhat further radially inwards than the inner wall of the flange 64 .
Der Außendurchmesser des Flansches 64 ist, wie dargestellt, kleiner als der Außendurchmesser der Bodenplatte 58, so daß zwischen der letzteren und dem Flansch 64 eine ringförmige Schulter 66 gebildet ist, an welcher, wie Fig. 2 zeigt, das obere Ende der Druckfeder 46 anliegt.The outer diameter of the flange 64 is, as shown, smaller than the outer diameter of the base plate 58 , so that an annular shoulder 66 is formed between the latter and the flange 64 , on which, as shown in FIG. 2, the upper end of the compression spring 46 abuts .
Das Dichtelement 50 wird durch einen im Querschnitt L-för migen Haltering 68 am Ventilschieber 44 gehalten, wobei der Haltering 68 mit dem Flansch 64 bei 70 ultraschallverschweißt ist.The sealing element 50 is held by a-shaped in cross-section L-för retaining ring 68 on the valve slide 44, wherein the retaining ring is ultrasonically welded 68 to the flange 64 at the 70th
Die Fig. 5a, 5b und 5c zeigen Ausführungsformen der Membran. Die Membran 42 nach Fig. 5a ist eine Vollkunststoffmembran und z. B. im Spritzgußverfahren hergestellt. Diese Membran wird in der Ausführungsform nach Fig. 2 verwendet.The Fig. 5a, 5b and 5c show embodiments of the membrane. The membrane 42 according to Fig. 5a is an all-plastic membrane and z. B. manufactured by injection molding. This membrane is used in the embodiment according to FIG. 2.
Die Membran 43 nach Fig. 5b besteht aus einem Blech oder einer Folie 72 aus Metall, welche die eigentliche Membran bildet, und die längs ihres Außen- Umfanges einen Kunststoffring 74 auf weist, der um die Folie 72 gespritzt ist.The membrane 43 according to FIG. 5b consists of a metal sheet or foil 72 which forms the actual membrane and which has a plastic ring 74 along its outer circumference, which is injection molded around the foil 72 .
Bei der Membran 54 nach Fig. 5c sind die Membran und das Dichtelement als Einheit ausgebildet, wobei auch hier die Mem bran aus Vollkunststoff besteht und gespritzt ist. In the membrane 54 of Fig. 5c, the membrane and the sealing element are formed as a unit, the membrane here also being made of all-plastic and injection molded.
Sie ist jedoch auf einer ihrer Seiten mit einem ringförmi gen Bund 76 versehen, in den das Dichtelement 50 eingesetzt ist. Mittels eines Halteringes 78, der mit der Membran bei spielsweise ultraschallverschweißt ist, wird das Dichtelement 50 an der Membran gehalten.However, it is provided on one of its sides with a ring-shaped collar 76 in which the sealing element 50 is inserted. The sealing element 50 is held on the membrane by means of a retaining ring 78 , which is ultrasonically welded to the membrane, for example.
Eine Membran dieser Ausführungsform wird in dem Ventil nach Fig. 3 verwendet.A membrane of this embodiment is used in the valve of FIG. 3.
Bei den erfindungsgemäßen Membranventilen fallen der Antriebs kolben und die Dichtringe. Insbesondere durch den Wegfall der dynami schen Dichtungen entfällt auch die Haftreibung und die Gleitreibung, die sich besonders bei tiefen Temperaturen nachteilig aus wirkt. Die Schaltsicherheit des Ventiles verbessert sich dadurch erheblich. Ferner ist das erfindungsgemäße Ventil konstruktiv einfacher aufgebaut, die Zahl der Teile wird reduziert und das Bauvolumen und der Montageaufwand erheblich verringert. Bei dem Ventil nach der Erfindung übernimmt die Membran die Funktion des Antriebs, die Funktion einer Trennmembran, die Funktion der äußeren Abdichtung des Ventils und teilweise oder ganz die Funktion der Ventilfeder. Sie hat gute dynamische Eigen schaften, auch bei tiefen Temperaturen, da die dynamischen Dich tungen entfallen. Durch den Wegfall der Dichtungen entstehen auch weniger potentielle Leckagestellen.In the diaphragm valves according to the invention, the drive falls piston and the sealing rings. In particular through the elimination of the dynami gaskets also eliminate static friction and sliding friction, which are particularly disadvantageous at low temperatures works. This improves the switching reliability of the valve considerably. Furthermore, the valve according to the invention is constructive more simply constructed, the number of parts is reduced and that Construction volume and the assembly effort significantly reduced. In the valve according to the invention, the membrane takes over Function of the drive, the function of a separating membrane, the Function of the external sealing of the valve and partially or completely the function of the valve spring. It has good dynamic properties shafts, even at low temperatures, because the dynamic you ceases to apply. By eliminating the seals also less potential leakage points.
Als Material für die Hartmembran eignet sich beispielsweise Kunststoff mit federnden Eigenschaften, z. B. PEEK (Polyether etherketon) oder Stahl mit federnden Eigenschaften, z. B. Feder stahl.A suitable material for the hard membrane, for example Plastic with resilient properties, e.g. B. PEEK (polyether etherketon) or steel with resilient properties, e.g. B. spring stole.
Claims (10)
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| DE19944444782 DE4444782A1 (en) | 1994-12-15 | 1994-12-15 | Diaphragm valve for aggressive media |
Applications Claiming Priority (1)
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Publications (1)
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| DE4444782A1 true DE4444782A1 (en) | 1996-06-20 |
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Family Applications (1)
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Country Status (1)
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- 1994-12-15 DE DE19944444782 patent/DE4444782A1/en not_active Withdrawn
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