DE69601132T2

DE69601132T2 - Gasventil zur bereitstellung eines gasimpulses

Info

Publication number: DE69601132T2
Application number: DE69601132T
Authority: DE
Inventors: Jan Nl-3925 Bd Scherpenzeel Van Der Zee
Original assignee: Asco Controls BV
Current assignee: Asco Controls BV
Priority date: 1995-03-02
Filing date: 1996-03-04
Publication date: 1999-06-10
Anticipated expiration: 2016-03-05
Also published as: PL321964A1; RU2153117C2; AU695118B2; CN1177396A; DE69602594T2; NZ302444A; PL321963A1; AU691734B2; NZ302445A; EP0817934B1; RU2153618C2; MX9706624A; JPH11501107A; ATE180550T1; PL179293B1; WO1996027095A1; EP0817931A1; PL179229B1; CZ9702741A3; EP0817931B1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Gasventil mit einem Ventilgehäuse, das eine Gaseintrittsöffnung und eine Gasaustrittsöffnung aufweist, und mit einem Ventilkörper, der im Gehäuse angeordnet ist und gegen einen Ventilsitz gedrückt werden kann zum Schließen des Gasventils, wobei besagter Ventilkörper eine Membran umfaßt, die im Ventilgehäuse an ihrer Außenkante so befestigt ist, daß eine Steuerkammer auf der einen Seite entfernt vom Ventilsitz gebildet wird, welche Steuerkammer über einen Drosselkanal mit der Gaseintrittsöffnung verbunden ist, wobei wenigstens ein Teil der anderen Seite der Membran mit der Gaseintrittsöffnung in Verbindung steht und wobei Mittel vorgesehen sind, die dem Gas einen Austritt aus der Steuerkammer gestatten zum Öffnen des Gasventils, indem der Gasdruck von der Gaseintrittsöffnung auf besagter anderen Seite der Membran den Ventilkörper vom Ventilsitz wegbewegt, wobei besagter Ventilkörper weiter ein Ventilglied umfaßt, das in Bezug auf besagte Membran zentral positioniert ist und das mit dem Ventilsitz abdichtend in Eingriff steht, und wobei die Dimension des besagten Ventilglieds so bemessen ist, daß der Abstand zwischen dem Teil des Ventilglieds, der mit dem Ventilsitz in Eingriff steht, und dem Teil, der nahe der Membran angeordnet ist, größer ist als der halbe Innendurchmesser der Gaseintrittsöffnung. Ein Gasventil dieser Art kann insbesondere zur Bereitstellung von Gasimpulsen verwendet werden, wozu es notwendig ist, daß sich das Gasventil sehr schnell öffnet, so daß eine relativ große Gasmenge in einer sehr kurzen Zeit passieren kann.
US-A-2,53,568 offenbart ein solches Gasventil, bei dem das Ventilgehäuse ein Ventilglied umfaßt, das in Bezug auf besagte Membran zentral positioniert ist und das mit dem Ventilsitz abdichtend in Eingriff steht, und wobei die Dimension des besagten Ventilglieds so bemessen ist, daß der Abstand zwischen dem Teil des Ventilglieds, der mit dem Ventilsitz in Eingriff steht, und dem Teil, der nahe der Membran angeordnet ist, größer ist als der halbe Innendurchmesser der Gaseintrittsöffnung. Auf diese Weise kann ein niedriger Fließwiderstand im Ventil erreicht werden.
Gasventile dieser Art werden zum Beispiel zum Reinigen von Staubfiltern verwendet, die während ihrer Benutzung mit Staub verstopft werden, so daß sich der Widerstand des Staubfilters erhöht. Ein solcher Staubfilter kann durch Anlagen eines Gasimpulses in einer Richtung, die der normalen Richtung des Gasflusses durch den Staubfilter entgegengesetzt ist, gereinigt werden. Hierbei ist es von Bedeutung, daß ein wirksamer Gasimpuls unter Verwendung einer minimalen Gasmenge erhalten werden kann, wozu ein Gasventil benötigt wird, das in der Lage ist, sehr schnell zu öffnen und eine relativ große Gasmenge in einer sehr kurzen Zeit durchzulassen.
Ein Ziel der Erfindung ist es, ein Gasventil vorzusehen, insbesondere zum Bereitstellen eines Gasimpulses, das zuverlässig und effizient arbeitet und das in der Lage ist, sehr schnell zu öffnen und eine relativ große Gasmenge in einer sehr kurzen Zeit durchzulassen.
Gemäß der Erfindung ist fast das gesamte Ventilglied auf der besagten anderen Seite der Membran angeordnet und besagter Ventilkörper, der besagte Membrane sowie besagtes Ventilglied umfaßt, ist als ein Ganzes aus dem gleichen Material hergestellt. Ein Ventilkörper dieses Typs wird im einzelnen unter Bezugnahme auf eine Zeichnung erläutert.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird der Ventilkörper im wesentlichen stromaufwärts in Bezug auf den Ventilsitz positioniert. Diese Konstruktion macht es möglich, einen maximalen Durchfluß in der geöffneten Stellung zu erreichen, da der gesamte Raum im Ventilkörper für den Gasdurchfluß zur Verfügung steht.
In einer anderen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind Führungsmittel, welche die Bewegung des besagten Ventilglieds führen, nahe des Ventilsitzes vorgesehen. Die besagten Führungsmittel haben in einer bevorzugten Ausführung die Form einer Anzahl von Stäben, z. B. drei, die koaxial mit dem Ventilkörper angeordnet sind und zwischen denen sich der Ventilkörper, wenigstens die Unterseite des Ventilgliedes, bewegen kann. In einer anderen bevorzugten Ausführungsform ist die Membrane wenigstens zum einem Teil im wesentlichen in Gestalt eines Kegels vorgeformt in einer Weise, daß die Membran eine im wesentlichen stabile Form in der Lage aufweist, in der das Ventil geschlossen oder im wesentlichen geschlossen ist. In der Praxis ist es offensichtlich, daß die Membran selbst das Ventilglied führen kann, so daß zusätzliche Führungsmittel nicht erforderlich sind.
In einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist der Rand der Membran mit wenigstens einer Rippe versehen ist, die sich parallel zu besagtem Rand erstreckt, und vorzugsweise mit mehreren Rippen versehen, die sich auf jeder Seite der besagten Membran erstrecken und die sich im Querschnitt in Richtung der Außenseite verjüngen.
Eine weitere Ausführungsform der Erfindung sieht vor, daß besagte Membrane zwischen zwei Teilen des besagten Ventilgehäuses nahe ihrer Außenkante befestigt ist, wobei wenigstens ein Teil des besagten Gehäuses mit einer im wesentlichen kreisförmigen Kante versehen ist, die eine Rille in die Oberfläche der Membran drückt. Vorzugsweise besitzt jeder der beiden Teile eine solche Kante, und beide Kanten sind konzentrisch zueinander angeordnet und haben unterschiedliche Durchmesser.
Das Ergebnis der Fixierung der Membran zwischen besagter Kante oder Kanten anstatt zwischen zwei parallelen Oberflächen besteht darin, daß auf der einen Seite eine angemessene Abdichtung zwischen den Teilen des Ventilgehäuses und der Membran bewirkt wird und andererseits der Druck zwischen den Gehäuseteilen weniger kritisch ist. Gemäß einem anderen bevorzugen Aspekt der Erfindung ist es dadurch möglich, die beiden Teile des Ventilgehäuses mittels einer Klemmverbindung zu verbinden. Wenn eine Klemmverbindung verwendet wird, werden die beiden Gehäuseteile nicht mit einer bestimmten Kraft gegeneinandergedrückt, sondern werden in einem bestimmten Abstand voneinander gehalten. Insbesondere die Verwendung der vorgenannten Kanten, die in die Oberfläche der Membran ragen, macht es ermöglich, eine Verbindung dieses Art zwischen den Teilen des Ventilgehäuses zu vorzusehen.
In einer anderen Ausführungsform der Erfindung kann der eine Teil des Ventilgehäuses eine Anzahl von Segmenten einer nach außen gerichteten kreisförmigen Nut aufweisen, in die eine im wesentlichen kreisförmige Sprungfederklemme eingepaßt ist, während der andere Teil des besagten Ventilgehäuses eine entsprechende Anzahl von Segmenten einer kreisförmigen Kante umfaßt, die hinter die Klemme zwischen den Teilen der Nut eingreifen. Die wird in detaillierterer Form anhand eines Ausführungsbeispiels erläutert.
Weitere bevorzugte Merkmale der Erfindung, die einzeln oder in Kombination verwendet werden können, sind aus der Beschreibung der Figuren erkennbar und in den Ansprüchen definiert.
Im folgenden werden einige Ausführungsbeispiele des Gasventils anhand von Figuren beschrieben. Hierin ist:
Fig. 1 eine Schnittdarstellung des Gasventils;
Fig. 2 eine Seitenansicht des Gasventils;
Fig. 3 eine Draufsicht auf das Gasventils;
Fig. 4 eine Detaildarstellung;
Fig. 5 ein Detail, das in Fig. 1 mit VIII bezeichnet ist;
Fig. 6 eine Schnittdarstellung des Ventilkörpers;
Fig. 7 ein Detail, das in Fig. 6 mit X bezeichnet ist; und
Fig. 8 und 9 perspektivische Darstellungen des Ventilkörpers.
Die Figuren sind lediglich schematische Darstellungen der Ausführungsformen, wobei gleiche Teile in den verschiedenen Figuren die gleiche Numerierung aufweisen.
Fig. 1 zeigt verschiedene Teile des Gasventils im Querschnitt. Das Gasventil umfaßt ein Gehäuse, das aus einem Ventilgehäuse 1 und einer Abdeckung 2 besteht. Das Ventilgehäuse 1 weist eine Gaseintrittsöffnung 3 und eine Gasaustrittsöffnung 4 auf. Beide Öffnungen sind mit Verbindungsmitteln ausgestattet, so daß Gasleitungen angeschlossen werden können.
In der in Fig. 1 dargestellten Position des Gasventils ist dieses geschlossen, wozu ein Ventilglied 5 gegen den Ventilsitz 6 gedrückt wird. Der Ventilsitz 6 ist so geformt, daß der Gaswiderstand bei geöffneten Ventil minimal ist.
Hierzu hat der Ventilsitz vorzugsweise einen relativ großen Radius, und das Ventilglied 5 bildet eine Dichtung derart, daß die ringförmige Anlagefläche zwischen dem Ventilglied 5 und dem Ventilsitz 6 auf einer konischen Flache liegt.
Das Ventilglied 5 ist mit einer Membran 7 verbunden, die an ihrem äußeren Rand zwischen dem Ventilgehäuse 1 und der Abdeckung 2 befestigt ist. Die Membran 7 ist in einem Maße flexibel, daß das Ventilglied 5 vom Ventilsitz 6 abgehoben werden kann, so daß ein freier Gasdurchtritt von der Gaseintrittsöffnung 3 zur Gasaustrittsöffnung 4 erfolgen kann. Das Gehäuse 1 ist mit drei Führungsstäben 8 ausgestattet (von denen nur einer dargestellt ist), die das Ventilglied 5 während seiner Bewegung führen.
In der Ausführungsform nach Fig. 1 steht die Unterseite der Membran 7 in direktem Kontakt mit der Gaseintrittsöffnung 3, so daß der Gaszufuhrdruck auf dieser Seite der Membran vorherrscht. Eine Steuerkammer 9 wird auf der anderen Seite der Membran 7 gebildet, die über einen Drosselkanal 10 mit der Gaseintrittsöffnung verbunden ist. Die Abdeckung 2 ist weiterhin mit einer Verbindungsöffnung 11 ausgestattet, über die besagte Steuerkammer mit einer Steuereinheit (nicht dargestellt) verbunden werden kann. Die Steuereinheit ist in der Lage, die Verbindungsöffnung 11 zu schließen, so daß kein Gas durch die Verbindungsöffnung 11 entweichen kann. Weiterhin ist die Steuereinheit in der Lage, einen Gasaustritt aus der Steuerkammer 9 über die Verbindungsöffnung 11 zu gestatten, um das Gasventil zu öffnen.
Die Arbeitsweise des Gasventils ist folgende: Solange der Durchtritt von Gas durch die Verbindungsöffnung 11 blockiert ist, bleibt das Gasventil geschlossen, da das Ventilglied 5 gegen den Ventilsitz 2 gedrückt wird. Der Gaszufuhrdruck in der Gaseintrittsöffnung 3 ist dabei höher als der Gasdruck in der Gasaustrittsöffnung 4. Der Gaszufuhrdruck herrscht nicht nur in der Gaseintrittsöffnung 3 und auf der Unterseite der Membran 7 vor, sondern auch in der Steuerkammer 9, die mit der Gaseintrittsöffnung durch den Drosselkanal 10 verbunden ist. Solange die Verbindungsöffnung 11 geschlossen ist, ist die Resultierende der auf die Membran und das Ventilglied ausgeübten Kräfte abwärts gerichtet. Dies hat zur Folge, daß das Gasventil geschlossen bleibt. Das Gasventil kann geöffnet werden durch ein Entweichen des Gases aus der Steuerkammer 9 über die Verbindungsöffnung 11, so daß der Gasdruck in der Steuerkammer 9 abfällt. Die Resultierende der auf die Membran und das Ventilglied ausgeübten Kräfte ist dabei aufwärts gerichtet. Die Gasmenge, die über den Drosselkanal 10 zugeführt werden kann, genügt hierbei nicht, um einen ausreichenden Druck in der Steuerkammer 9 aufzubauen, so daß der auf der Unterseite der Membran 7 herrschende Gaszufuhrdruck das Gasventil offen hält, bis das Entweichen von Gas über den Verbindungskanal 11 gestoppt wird, so daß in der Steuerkammer 9 als Ergebnis der Zufuhr von Gas zur Steuerkammer 9 über den Drosselkanal 10 wieder ein Druck aufgebaut wird, der bewirkt, daß das Gasventil geschlossen wird.
Die an die Verbindungsöffnung 11 angeschlossene Steuereinheit kann ein Magnetventil sein, das mit der Verbindungsöffnung 11 direkt verbunden ist. Es ist auch möglich, daß mehrere Gasventile durch eine zentrale Steuereinheit gesteuert werden, so daß eine Gasleitung zu besagter Steuereinheit mit der Verbindungsöffnung 11 verbunden ist.
Fig. 2 ist eine Seitenansicht des Gasventils gemäß Fig. 1, und Fig. 3 ist eine Draufsicht desselben.
Fig. 4 zeigt die Art und Weise, wie die Membran 7 zwischen dem Ventilgehäuse 1 und der Abdeckung 2 befestigt wird. Da die Befestigung nicht in einer flachen Ebene erfolgt, sondern leicht schräg entsprechend der konischen Oberfläche, erhält die Membran eine bestimmte Vorspannung, die das Ventil in seiner geschlossenen Stellung hält, wenn keine Druckdifferenz im Gasventil besteht. Die Fig. 4 zeigt weiterhin, daß die Membran 7 mit einem gewissen Spiel zwischen das Ventilgehäuse 1 und die Abdeckung 2 eingepaßt ist, das heißt, daß die Distanz zwischen dem Ventilgehäuse 1 und der Abdeckung geringfügig größer ist als die Dicke der Membran. Die Befestigung und Abdichtung der Membran erfolgt, indem das Ventilgehäuse 1 eine Kante 13 und die Abdeckung eine Kante 14 aufweisen und diese Kanten leicht in die Oberfläche der Membran 7 eingedrückt werden. In dieser Weise wird eine ausreichende Befestigung und eine ausreichende Abdichtung erhalten in einer vorgegebenen Position der Abdeckung 2 in Bezug auf das Ventilgehäuse 1, ohne daß die Abdeckung 2 und das Ventilgehäuse 1 mit einer bestimmten Kraft zusammengepreßt werden.
Die Abdeckung 2 ist mit dem Ventilgehäuse 1 mittels einer Klemme 15 verbunden, die im wesentlichen aus einem nachgiebigen ringförmigen runden Stab besteht. Die Klemme 15 ist in eine radial nach außen gerichtete Nut 16 am Gehäuse 1 eingepaßt, die drei Segmente eines Kreises aufweist.
In dieser Weise wird die Abdeckung 2 auf dem Ventilkörper 1 einfach und wirksam befestigt. Hierzu wird die Klemme 15 zunächst auf dem Ventilgehäuse 1 montiert, wonach die Abdeckung 2 in Position und zum Einrasten gebracht wird. Des weiteren kann die Abdeckung 2 vom Ventilgehäuse in einfacher Weise gelöst werden durch Entfernen der Klemme 15 mittels eines Schraubenziehers, wonach die Abdeckung 2 vom Ventilgehäuse 1 abgehoben werden kann. Ausnehmungen 18 sind vorgesehen, um ein Entfernen der Klemme 15 zu ermöglichen, indem das Ende eines Schraubenziehers in die Ausnehmungen eingesetzt werden kann.
Wie insbesondere aus Fig. 1 ersichtlich ist, ist es durch Verwendung des Ventilglieds 5 möglich, den Ventilsitz zentral in das Ventilgehäuse an der gewünschten Stelle einzupassen, während die Membran 7 nahe der Abdeckung angeordnet sein kann, um eine Steuerkammer mit einem minimalen Volumen zu erhalten. Die Verwendung des Ventilglieds gestattet es auch, einen optimalen Gasdurchfluß zu erzielen, da ein großer Freiheitsgrad in der Wahl der Form des Ventilsitzes möglich ist.
Der Ventilkörper, der die Membrane 7 sowie das Ventilglied 5 umfaßt, ist einheitlich aus dem gleichen Material hergestellt, vorzugsweise einem Plastikmaterial. Der Teil des Ventilkörpers, der die Membran 7 bildet, ist relativ dünnwandig, um die erforderliche Flexibilität zu erhalten, während der Teil des Ventilkörpers, der das Ventilglied 5 bildet, eine dickere Wandung aufweist und zudem mit Verstärkungsrippen 20 versehen ist.
Die Fig. 5 ist eine Detailansicht, die zeigt, wie die Umfangskante der Membran 7 zwischen dem Ventilgehäuse 1 und der Abdeckung 2 festgeklemmt wird. Hierbei fügt sich der Rand der Membran 7 in eine Kammer ein, die sich zwischen dem Ventilgehäuse 1 und der Abdeckung 2 befindet, wobei vier Rippen 21, von denen sich zwei auf jeder Seite der Membran 7 nahe ihrer Außenkante befinden, leicht deformiert werden, so daß eine angemessene Befestigung der Membran erhalten wird.
Fig. 6 ist eine Schnittdarstellung des Ventilkörpers 5, 7, die zeigt, daß wenigstens ein Teil der Membran 7 in seiner stabilen Form im wesentlichen konisch ist. Da der Ventilkörper 5, 7 diese stabile Form mehr oder weniger im geschlossenen Zustand des Ventils aufweist, wird deutlich, daß keine zusätzlichen Mittel wie Führungsstäbe 8 notwendig sind, um das Ventilglied 5 zu führen. Die Membran 7 selbst stellt die Führung des Ventilglieds 5 während des Schließens des Ventils sicher.
Die Fig. 7 ist eine Darstellung des Randes der Membran 7 und zeigt die Rippen 21, von denen sich zwei auf jeder Seite der Membran befinden. Die Rippen 21 sind vorzugsweise schräg ausgerichtet und verjüngen sich in ihrem Querschnitt. Die Fig. 8 und 9 sind perspektivische Darstellungen des Ventilkörpers 5, 7, worin der Drosselkanal 10 und die Rippen 20 deutlich unterschieden werden können.
Die beschriebenen Ausführungsformen sind als Beispiele zu verstehen. Für denjenigen, der sich mit der Erfindung vertraut gemacht hat, ist es offensichtlich, daß Abwandlungen in der Verwendung der Erfindung im Bereich der sich anschließenden Ansprüche möglich sind.

Claims

1. Ein Gasventil mit einem Ventilgehäuse (1, 2), das eine Gaseintrittsöffnung (3) und eine Gasaustrittsöffnung (4) aufweist, und mit einem Ventilkörper (5, 7), der im Gehäuse (1, 2) angeordnet ist und gegen einen Ventilsitz (6) drückt zum Schließen des Gasventils, wobei besagter Ventilkörper (5, 7) eine Membran (7) umfaßt, die im Ventilgehäuse (1, 2) an dessen Außenkante so befestigt ist, daß eine Steuerkammer auf der einen Seite entfernt vom Ventilsitz (6) gebildet wird, welche Steuerkammer (9) über einen Drosselkanal (10) mit der Gaseintrittsöffnung (3) verbunden ist, wobei wenigstens ein Teil der anderen Seite der Membran (7) mit der Gaseintrittsöffnung (3) in Verbindung steht und wobei Mittel (11) vorgesehen sind, die dem Gas einen Austritt aus der Steuerkammer (9) gestatten zum Öffnen des Gasventils, indem der Gasdruck von der Gaseintrittsöffnung (3) auf besagter anderen Seite der Membran (7) den Ventilkörper (5, 7) vom Ventilsitz (6) wegbewegt, wobei besagter Ventilkörper (5, 7) weiter ein Ventilglied (5) umfaßt, das in Bezug auf besagte Membran (7) zentral positioniert ist und das mit dem Ventilsitz (6) abdichtend in Eingriff steht, und wobei die Dimension des besagten Ventilglieds (5) so bemessen ist, daß der Abstand zwischen dem Teil des Ventilglieds (5), der mit dem Ventilsitz (6) in Eingriff steht, und dem Teil, der nahe der Membran (7) angeordnet ist, größer ist als der halbe Innendurchmesser der Gaseintrittsöffnung (3), gekennzeichnet dadurch, daß fast das gesamte Ventilglied (5) auf der besagten anderen Seite der Membran (7) angeordnet ist und daß besagter Ventilkörper (5, 7), der besagte Membrane (7) umfaßt, sowie besagtes Ventilglied (5) als ein Ganzes aus dem gleichen Material hergestellt ist.

2. Ein Gasventil gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß besagter Ventilkörper (5, 7) im wesentlichen stromaufwärts von besagtem Ventilsitz (6) positioniert ist.

3. Ein Gasventil gemäß einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Führungsmittel (8), welche die Bewegung des besagten Ventilglieds (5) führen, nahe des Ventilsitzes (6) vorgesehen sind.

4. Ein Gasventil gemäß einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß besagte Membrane (7) wenigstens zum einem Teil im wesentlichen in Gestalt eines Konus vorgeformt ist in einer Weise, daß die Membran (7) eine im wesentlichen stabile Form in der Position aufweist, in der das Ventil geschlossen oder im wesentlichen geschlossen ist.

5. Ein Gasventil gemäß einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenkante der besagten Membran (7) mit wenigstens einer Rippe (21) versehen ist, die sich parallel zu besagter Außenkante erstreckt.

6. Ein Gasventil gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Rippe (21) auf beiden Seiten der besagten Membran (7) erstreckt und im Querschnitt gesehen nach der Außenseite verjüngt.

7. Ein Gasventil gemäß einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß besagte Membrane (7) zwischen zwei Teilen (1, 2) des besagten Ventilgehäuses (1, 2) nahe ihrer Außenkante befestigt ist, wobei wenigstens ein Teil des besagten Gehäuses mit einer im wesentlichen kreisförmigen Kante (13, 14) versehen ist, die eine Rille in die Oberfläche der Membran (7) drückt.

8. Ein Gasventil gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß besagte zwei Teile (1, 2) des besagten Ventilgehäuses mittels einer Klemmverbindung (15, 16, 17) verbunden sind.

9. Ein Gasventil gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der besagte eine Teil (1) des besagten Ventilgehäuses eine Anzahl von Segmenten einer nach außen gerichteten kreisförmigen Nut (16) aufweist, in die eine im wesentlichen kreisförmige Sprungfederklemme (15) eingepaßt ist, während der andere Teil (2) des besagten Ventilgehäuses eine entsprechende Anzahl von Segmenten einer kreisförmigen Kante (17) umfaßt, die hinter die Klemme (15) zwischen den Teilen der Nut (16) eingreifen.