DE69207473T2 - Durchflussregler - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Durchflußregler zur Anwendung in einem Strömungskanal, beispielsweise von chemischen oder mechanischen Apparaten, bei dem der Strömungskanal durch die flexiblen Eigenbewegungen einer Metallmembrane geöffnet und geschlossen wird.
• Ein Durchflußregler der hier vorausgesetzten Art ist beispielsweise in der japanischen Patentpublikation Sho 63-72984 beschrieben. Der Regler besteht im wesentlichen aus einem Trägerglied für die Membrane, einem Haltemittel in einer Anordnung, die die Anlage an dem Festlegemittel möglich macht und einem Laminat, das aus einer Mehrzahl von Metallmembranen besteht, die an ihren Umfangsrändern zwischen dem Trägerglied und dem Haltemittel gehalten sind. Das Metall-Laminat wird zum Zweck der Strömungsregelung des Fluids wiederholt deformiert. In der DE-A-27 59 257 ist ein anderer Durchflußregler der vorgenannten Gattung beschrieben, der einen Strömungskanal einschließt, der durch in sich federnde Bewegungen einer Mehrzahl von Metallmembranen geöffnet und geschlossen wird, die an ihrem Umfang eingespannt sind, wobei ein reibungsminderndes Material zwischen den Membranen vorgesehen ist. Das reibungsmindernde Material ist das trockenschmierende Molybdändisulphid.
• Die vorliegende Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß das reibungsmindernde Material ein Schmieröl oder eine durch Plattierung zugeordnete Schicht ist. Diese Materialien verringern nicht nur die Reibung, sondern verhindern auch das Rosten.
• In der FR-A-2,180,213 ist eine Kompositmembrane erläutert, die als ein Pumpenkolben wirkt und bei der eine reibungsmindernde Schicht zwischen den Einzelmembranen vorgesehen ist.
• Die Erfindung wird nachfolgend beispielhaft und unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben, in denen
• Fig. 1 einen Durchflußregler in einer ersten Ausführungsform der Erfindung als Mittellängsschnitt und
• Fig. 2,3 wesentliche Teile von Figur 1, jeweils in einer größeren Mittellängsschnittdarstellung und zwei Varianten der Erfindung ist.
• Ein Durchflußregler 1 schließt einen Gehäusegrundkörper 2 mit einem Einlaß 6 an der linken Seite und einem Auslaß 7 an der rechten Seite sowie einer stufenförmigen konkaven Kammer 8, deren offene Seite nach oben gerichtet ist, ein. Der Einlaß 6 und die Kammer 8 im mittleren Bodenbereich stehen durch einen Einlaßströmungskanal 9 miteinander in Verbindung, während die konkave Kammer 8 im Bodenbereich am rechten Ende und der Auslaß 7 durch einen Auslaßströmungskanal 10 miteinander in Verbindung stehen. Ein nach oben weisender ringförmiger Sitz 11 ist an einem Teil des Einlaßkanals 9 gegenüber der konkaven Kammer 8 angeordnet, d.h. im mittleren Bereich des Bodens der konkaven Kammer 8.
• Eine Ventilabdeckung oder Haube 3 ist zur Verbindung mit dem Ventilgrundkörper 2 angeordnet.
• Auf diese Weise ragt die Abdeckung 3 in einen erweiterten Teil der konkaven Kammer 8 hinein und sie ist gegenüber dem oberen Teil des Gehäusegrundkörpers 2 mittels einer Hutmutter 12 festgelegt, die auf diesen oberen Teil des Gehäusegrundkörpers 2 aufgeschraubt ist.
• Mehrere Metallmembrane 4 sind zu einem Laminat zusammengefaßt, das am äußeren Umfangsrand dadurch gehalten und festgelegt ist, daß der Rand zwischen dem Gehäusegrundkörper 2 und der Abdeckung 3 eingespannt ist. Bei dieser Ausführungsform sind drei oder vier Scheiben aus einer Nickellegierung in einer Dicke von etwa 0,1 bis 0,2 mm und einem Außendurchmesser von etwa 25 bis 30 mm vorgesehen, sie stehen im unmittelbaren Kontakt mit dem Ventilsitz 11, weshalb diese Ausführungsform als unmittelbar den Ventilsitz kontaktierender Typ bezeichnet wird.
• Die Metallmembrane 4 sind in dem erweiterten Teil der konkaven Kammer 8 eingelegt und sie sind an ihrem jeweiligen Außenumfang luftdicht mittels der Abdeckung 3 festgelegt. Das Laminat wird betätigt, d.h. elastisch verformt durch einen Betätigungsmechanismus 13.
• Der Betätigungsmechanismus 13 wirkt bei dieser Ausführungsform durch umkehrbare Wirkrichtung mittels eines pneumatischen Betätigungsmittels und schließt einen Kolben 14 ein, der höher verschiebbar in der Abdeckung 3 gelagert ist. Weiter eingeschlossen sind ein Membranhalter 15, der im unteren Teil der Abdeckung 3 angeordnet ist und an den Metallmembranen 4 anliegt, eine Feder 16, zwischen Abdeckung 3 und Kolben 14, mit der der Kolben 14 nach unten gedrückt wird und ein pneumatisches Betätigungsmittel 17 zum Anheben des Kolbens 14 durch pneumatischen Druck, wie beispielsweise einen durch Luft aufgebrachten Druck, entgegen der Wirkung der Feder 16, wobei das Betätigungsmittel 17 dem oberen Teil der Abdeckung 3 zugeordnet ist. Das pneumatische Betätigungsmittel 17 besteht im wesentlichen aus einem Gehäuse 18, einer Kappe 19, einem Kolben 20, einer Gegenplatte 21 und einer Gasein- und-auslaßöffnung 22.
• Das die Gleitbewegung federnde, vergleichmäßigende und die Reibung mindernde Material 5 ist zwischen den Metallmembranen 4 angeordnet und so ausgelegt, daß deren Gleitbewegungen relativ zueinander vergleichmäßigt und erleichtert werden und dieses Material ist im Hinblick auf diesen Zweck ein Schmierteil 23 und als solches zum Schmieren zwischen den Metallmembranen 4 angeordnet und den einander berührenden Flächen der Metallmembran zugeordnet.
• Nahfolgend wird die Arbeitsweise beschrieben.
• In Fig. 1 bis 3 ist die Einrichtung im Schließzustand dargestellt, in dem die Fluidströmung vom Einlaß 6 im Bereich des Ventilsitzes gesperrt ist. In diesem Betriebszustand drückt die Kraft der Feder 16 den Kolben 14 und den Membranhalter 15 nach unten und die Metallmembrane 4 werden in ihren mittleren Bereichen nach unten durchgebogen, um am Sitz 11 anzuliegen.
• Wird dem Betätigungsmittel 17 Druckgas zugeführt, so werden Kolben 14 und Membranhalter 15 entgegen der Federkraft der Feder 16 nach oben verstellt und die Metallmembrane 4 werden nach oben durchgebogen, indem sie unter dem Einfluß der in ihnen gespeicherten eigenen Federkraft nach oben zurückfedern, was von dem Fluid aus dem Einlaß 6 unterstützt wird und wodurch das Metallmembranpaket vom Sitz 11 abgehoben wird.
• Demzufolge kann das Fluid vom Einlaß 6 durch den Einlaßkanal 9, die konkave Kammer 8, den Auslaßkanal 10 und den Auslaß 7 abströmen, wodurch die Offenstellung des Durchflußreglers bestimmt ist. Wird die Zuströmung von Druckgas zum pneumatischen Betätigungsmittel 17 unterbrochen, so schließt die Feder 16 das Ventil, wie es oben beschrieben worden ist.
• Da die Metallmembrane 4 an ihren äußeren Umfangskanten zwischen dem Grundkörper 2 und der Abdeckung 3 fluiddicht gehalten und festgelegt sind, wird das in die konkave Kammer 8 gelangende Fluid nicht nach außen absickern.
• Während der Steuerung der Fluidströmung werden die Metallmembrane 4 wiederholt relativ zueinander verformt, die aufeinanderfolgenden Membrane führen relativ zueinander Gleitbewegungen aus; das zwischen ihnen vorgesehene Schmieröl 23 bewirkt, daß diese Gleitbewegungen ohne Reibungsverluste bewirkt werden können.
• Demzufolge ist verhindert, daß die aufeinanderfolgenden Membrane 4 zu sehr aufeinander drücken, aneinander haften oder vorzeitig brechen, weil jeder Reibkontakt verhindert ist. Die Lebensdauer der Membrane kann durch die Erfindung um das 1,5- bis 2-fache verlängert werden.
• Eine zweite Ausführungsform dieser Erfindung ist in Fig. 3 dargestellt.
• Diese zweite Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform dadurch, daß das reibungsmindernde, eine Gleitbewegung zulassende und vergleichmäßigende Material 5 eine aufgetragene Schicht 24 aus beispielsweise einer Silberauflage zwischen jeweils zwei Metallmembranen 4 ist.
• Bei der zweiten Ausführungsform ist die Plattierung 24 beider Flächen, also der Vorderseite und der Rückseite jeder Metallmembrane 4 zugeordnet.
• Das Fixierglied 2 und das Dichtungsglied 3 entsprechen dem Gehäusegrundkörper und der Abdeckung der vorher erläuterten Ausführungsform, obwohl das nicht zwingend ist.
• Die Metallmembrane 4 sind auch bei dieser zweiten Ausführungsform direkt wirkend, indem sie mit dem Ventilsitz unmittelbar zusammenwirken, obwohl auch das nicht zwingend ist und die Metallmembrane nur mittelbar wirken können, indem sie auf eine separate Ventilplatte einwirken, die ihrerseits mit dem Ventilsitz zusammenwirkt, wie es in der japanischen Patentpublikation Sho 63-72984 erläutert ist.
• Bei beiden Ausführungsformen arbeitet der Betätigungsmechanismus pneumatisch, obwohl auch andere Arbeitsweisen einschließlich manueller Betätigung möglich sind.
• Der Betätigungsmechanismus weist bei beiden Ausführungsformen ein in zwei Gegenrichtungen translatorisch verstellbares Stellglied auf, obwohl auch hier andere Möglichkeiten zur Anwendung kommen können, wie sie als Verstellmittel an sich bekannt sind.
• Durch die Verwendung von Schmieröl oder einer entsprechend wirkenden Plattierung ist außer den bereits genannten Vorteilen der weitere Vorteil der Verringerung der Gefahr des Rostens der Metellmembrane gegeben.

Claims (3)

1. Durchflußregler mit einem Strömungskanal (9,10), der durch flexible Eigenbewegungen einer Mehrzahl von Metallmembranen (4) verschlossen und freigegeben wird, die an ihrem jeweiligen Umfangsrand festgehalten sind und zwischen denen ein reibungsminderndes Material vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß das reibungsmindernde Material schmierendes Öl (23) oder eine durch Plattierung zugeordnete Schicht (24) ist.

2. Durchflußregler gemäß Anspruch 1, bei dem die mehreren Metallmembrane (4) zwischen einem Ventilgehäusegrundkörper (2), der den Strömungskanal (9,10) umgibt, und einer Ventilgehäuseabdeckung eingespannt sind.

3. Durchflußregler wie in Anspruch 1 oder Anspruch 2, bei dem ein Fluiddruckerzeuger (13) die Verschließbewegung der Membrane unter dem Einfluß einer Feder unterstützt.