DE7334025U - Ventil mit pneumatischer oder hydraulischer Betätigung - Google Patents

Description

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Commissariat ä 1*Energie Atomique in Paris/Frankreich Ventil mit pneumatischer oder hydraulischer Betätigung.

Die Neuerung betrifft ein pneumatisch oder hydraulisch betätigtes Ventil» dessen Verschlußelement au ssiner Betätigung keinerlei bcV6yt£5 iücChSiiiSCzIeS Teil ΒοΰαβΓϊϊ xiUi" die VGxPöJrüiMÜy eixieS ίϊιΐή—

~ destens teilweise elastischen Elements erfordert.

Es sind bereits pneumatisch betätigte Ventile bekannt, bei denen die Verformung eines elastischen Elements je nach der gewählten Konstruktion oder Anordnung das öffnen oder Schließen eines durch das Ventilgehäuse führenden Durchlasses £ür den Durchfluß eines gewünschten flüssigen oder fließfähigen pulverförmiger! Produkts bewirkt. Bin Beispiel für ein solches bekanntes Ventil ist in der FR-PS 1 538 453 des Anmelders beschrieben, wo zur Betätigung des Verschlußelements oder Hahnes eines üblichen Ventils zwei Schlaiich« abscLnitte benutzt werden, von denen mindestens einer in sich eine bestimmte Verdrillung aufweist und die Einleitung eines unter Druck stehenden Mediums in diesem Schlauchabschnitt eine begrenzte Drehsang desselben bewirkt, wodurch über eine entsprechende mechanische anlenkung das Verschlußelement des Ventils betätigt verden Kann.

Durch die Neuerung soll nun ein verbessertes Ventil geschaffen werden, bei dem das Verschlußelement selbst ohne Mithilfe eines Übertr-ägüügäueuuöniäjüuä in bestimmter weise varformt wird, wobei das Ventil nach Wahl normalerweise offen oder normalerweise geschlossen sein kann» Das Ventil gemäß der Neuerung ist besonders, jedoch nicht ausschließlich verwendbar in Anlagen, wo ein pulverförmiges Produkt allein durch Schwerkraft oder durch ein Hilfsmedium beschleunigt zwischen zwei auf verschiedenen Höhen angeordneten Behältern fließt, wobei sich der untere Behälter aus dem oberer durch eine Leitung füllt, in der ein solches Ventil angeordnet ist, und selbst eine mit einem zweiten Ventil des gleichen Typs versehene Abführusgsleitung aufweist. Bei solchen Anlag«! kann es erforderlich sein, daB der untere Behälter stets füllbereit ist, wenn ein Unfall und besonders ein Energieausfall das Steuerungssystem der benutzten Ventile beeinträchtigt. In diesem Fall muß das zwischen der beiden behältern angeordnete Ventil normalerweise offen sein, während das in der Abführungsleitung des unteren Behälters liegende Ventil normalerweise geschlossen sein muß.

Durch die Neuerung soll nun ein pneumatisch oder hydraulisch betätigtes Ventil dieser Art von sehr einfachem Aufbau geschaffen werden« das besonders betriebssicher und praktisch wartungsfrei ist·

Diese Aufgabe wird gemäß der Neuerung durch ein pneumatisch oder hydraulisch betätigtes Ventil gelöst, das ein Ventilgehäuse aufweist, welches um eise Achse rotationssymmetrisch ist, die mit den Zuleitungen und Ableitungen für den Durchfluß eines Produkts in einem durch das Ventilgehäuse führenden Durchlaß zusammenfällt, wobei

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das Ventil gemäß der Neuerung dadurch gekennzeichnet ist, daß es iia Inneren des Ventil gehäuses ein Verschlußelement für den Produktdurchlaß enthält, das aus einer Membran aus einem geformten Elastomer besteht, die mit Verstärkungselementen versehen ist und die Form eines zum Ventilgehäuse gleichachsigen Diabolos hat und zwischen ihrer Außenfläche und dem Ventilgehäuse einen Ringraum begrenzt, in dem ein bestimmter Überdruck erzeugt werden kann, der eine Verformung der Membran bewirkt, und das mit dem Ventilgehäuse ein zentraler Kern verbunden und längs seiner Achse angeordnet ist, der mit der Innenseite der Membran zusammenwirkt, um den Durchlaß für das Produkt entsprechend den Bedingungen des im Ringraum erzeugten Überdrucks zu verschließen.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Neuerung weist die wie ein Diabolo gefcrsite Membran in Abwesenheit von Überdruck im Ring— raum ein Profil in einer durch die Rotationsachse gel.enden Schnittebene auf, das aus zwei identischen Kegelstümpfen besteht, deren kleine Grundseiten durch einen den Mittelkern umgebenden zylindrischen Abschnitt verbunden und deren gegenüber in parallelen Ebenen liegende große Grundseiten mit kreisförmigen Kragen zur Befestigung der Membran ar. Bndflanschen de«; Ventilgehäuses versehen si^d.

Bei einer ersten abgewandelten Ausführungsforni der Neuerung, welche einem bei Abwesenheit von Überdruck im Ringraum normalerweise geschlossenen Ventil entspricht, berührt der zylindrische Teil der Membran den Mittelkern, und die Verstärku^gselemente bestehen aus schmaler Bändern, die regelmäßig rings um die Rotationsachse in durch diese Achse gehenden Ebenen verteilt sind. Die Verstärkungständer können aus ebenen Litzen eines nicht dehnbaren Kunststoffmaterials bestehen, die in /Las El£3tomem»aterial der Membrane ein-

gebettet oder an diesem bei einer vor dem Formen vorgenommenen Arbeitsgang angebracht und durch darübergeformtes Elastomer abgedeckt sind. Stattdessen können die Verstärkungseiemente aus auf die Membran aufgeformten Rippen aus Elastomermaterial bestehen.

Bei einer anderen Abwandlung, welche einem in Abwesenheit von Überdruck im Ringraum normalerweise offenen Ventil entspricht_f ist der dem Mittelkern gleichachsige zylindrische Teil der Membran von diesem Kern durch einen Ringraum für den Durchfluß des Produkts getrennt, und die Verstärkungselemente bestehen aus schmalen rings umlaufenden Bändern, die in zur Rotationsachse senkrechten Ebenen verteilt sind.

Gemäß einem vorteilhaften Merkmal der Neuerung, das gegebenenfalls in Verbindung mit einem oder mehreren der vorgenannten Ausbildungen benutzt werden kann, kann der Mittelkern eine axiale Bohrung aufweisen, die mit einer Fluidquelle verbunden ist, um das durch das Ventilgehäuse strömende Produkt zu beschleunigen oder zu fluidisieren. Als Abwandlung kann die axiale Bohrung des Mittelkerns das Einführen eines zweiten Produkts oder Entnahmen des ersten Produkts ermöglichen. Schließlich kann der Mittelkern als Halter für Drtick- oder Durchflußfühler oder für Meßfühler zur Anzeige von festen Stoffen im Inneren des Gehäuses und der Zu- und Ableitungen dienen.

Die Neuerung wird mit weiteren Einzelheiten und Vorteilen erläutert durch die folgende Beschreibung mehrerer nur als Beispiele angegebener Ausführungsformen. Die Beschreibung bezieht sich auf die beigefügten Zeichnungen. Hierin zeigen:

die Figuren 1 und 2 schematische axiale Schnitte einer ersten Ausfuhrungsform des Ventils, wobei die verformbare Membran in der Schließstellung und Öffnungsstellung des Ventils gezeigt ist;

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Pig· 3 eine Ansicht einer abgewandelten AusführungsforEi der verformbarem Membranι

Fig. 4 einen axialen Schnitt einer anderen Ausführungsform des Ventils.

In den Figuren 1 und 2 ist das Ventil im axialen Schnitt gezeigt. Es besteht aus einem rotationssymmetrischen Ventilgehäuse 1, das von einem zylindrischen Ring 2 als Seitenwand und z£*ai Endflanschen 3 und 4 gebildet wird. Jeder dieser Flanschen weist eine Bohrung in der Achse des Gehäuses 1 auf, die sieb, in einer Leitung 5 bzw. 6 fortsetzt« welche in der Achse des Gehäuses 1 und in einer Richtung liegen. Der Stutzen des Flansches, mit dem dia Leitung 5 bzw. 5 verbunden ist, weist eine Querschulter 7 bzw. 8 auf, wodurch das Gehäuse 1 an einer Anlage befestigt werden kann, in der besonders ein pulverförmiges Produkt zwischen zvei nicht gezeigten Behältern, die oberhalb bzw. unterhalb des Ventilgehäuses 1 angeordnet sind, durch Schwerkraft fließen kann, Mit dem oberen Flansch 3 ist ein Mittelkern 10 durch rings um ihn regelmäßig verteilte Befestigungsstege 11 fest verbunden· Der Mittelkern ist in der Achse der Durchlaiiöffnung 9 angeordnet, die im Gehäuse 1 von den Leitungen 5 und 6 begrenzt wird, und trägt an seinem unteren Ende Zentrierflügel 12.

Gemäß der Heuerung enthält das Ventilgehäuse 1 eine Durchlaßverschlußvorrichtung, die aus einer aus einem geeigneten natürlichen oder synthetischen Elastomeren hergestellten verformbaren Membraa 13 besteht. Diese Membran 13 hat die Form eines Diabolos, der aus zwei Kegelstumpfen 14 und 15 besteht, die mit ihren Spitzen einander zugewandt und an ihren kleinen Qrundlinien durch einen zylindrischen Abschnitt 16 verbunden sind. An den entgegengesetzten

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Seiten tragen die großen Grundlinien der Kegelstümpfe 14 und 15 kreisringförmige Kragen 17 bzw. 18, die im Gehäuse 1 zwischen dem Ring 2 und den Planschen 3 und 4 eingespannt werden können, um die Membran im Ventilgehäuse zu befestigen.

Bei der in den Figuren iund 2 gezeigten Ausführungsform ist die Membran 13 so ausgebildet, daß nach ihren» Einbau im Ventilgehäuse ihr zylindrischer Teil 16 von Natur aus die Außenfläche des Mittelkerns 10 berührt und so den durch das Ventilgehäuse gehenden Durchlaß 9 verschließt. Diese Membran 13 begrenzt so zwischen ihrer Außenfläche und der Innenfläche des Ringes 2 einen Ringraum 19, der durch eine- im Ring 2 vorgesehene Bohrung 20 mit einer Quelle eines beliebigen Druckmediums in Verbindung gebracht werder kann, um iif Ringraum einen überdruck zu erzeugen, der die Membran 13 verformt und so, wie im folgenden erläutert, den Durchlaß 9 durch das Ventil öffnet.

Wie die Figuren 1 und 2 zeigen, ist .in Abwe ^nheit von überdruck im Ringraum 19 (Fig. 1) dieser Durchlaß 9 normalerweise durch Anliegen des zylindrischen Teils 16 der Membran 13 gegen den Mittelkern 10 geschlossen. Dagegen verformt sich die Membran 13 bei einem in der Kammer 19 herrschenden überdruck und nimmt die in Fig. im Profil gezeigte Gestalt an, wodurch zwischen der Membran und dem Mittelkern 10 ein genügender Ringspalt fur den Durchfluß ies pulverförmigen Produkts durch den Durchlaß 9 gebildet wird.

Um eine Verformung der Membt/ran 13 in der Veise zu bewirken, daß rings um den Mittelkern 10 eine genügend große Ringöffnung entsteht, nuß die Länge des Profils der Membran, das heißt die Länge ihres Querschnitts in einer axialen Ebene bei einer entsprechenden Vergrößerung des Volumens des Ringravms 19 im wesentlichen konstant

bltiben. Anders gesagt darf die Verformung der Membran nicht isotrop sein, d.h. die Ringfasern dieser Membran müssen sich bei Einwirkung des Drucks um die Rotationsachse ausdehnen, während die in Richtung auf die Achse konvergierenden oder zj dieser parallelen Fasern sich nur verformen, jedoca nicht verlängern.

Zu diesem Zweck i£t es wichtig, daß die aus Elastomermaterial bestehende Membran 13 mit Verstärkungselementen 21 zusammenwirkt _t die in verschiedener Weise ausgebildet sein können. Bei einer AusführungsforJR (Fig. 1 und 2) umspannen die Verstärkungselemente 21 die Membran und bestahen aus Flachlitzen aus einem nicht dehnbaren Kunststoffmaterial, wie Polyamid oder Nylon, die in das Elastomermaterial der Membran beim Formen derselben eingebettet oder an einer oder beiden Seiten derselben bei einer Vorformung aufgebracht und dann mit darüber geformtem Elastomer abgedeckt wurden. Diese Litzen sind voneinander unabhängig und in genügender ZaIxI um die Rotationsachse des Mittelkerns 10 in durch diese Achse gehenden Ebenen verteilt.

Fig- 3 zeigt eine Abwandlung der erwähnten Verstärkungselemente, die in diesem Fall *us Rippen 22 bestehen, die unmittelbar beim Formen des Elastomers der Membran 13 erhalten wurden und von der Rotationsachse in gleicher Weise wie die ^wNylon"-Litzen der ersten Ausführungsform ausstrahlen. Diese Rippen verstärken die Membran in gleicher Weise wie die Litzen, sind jedoch weniger starr, was bei einer)! gleichen Betriebsdruck zu einer kleineren Ringöffnung der Membran führt.

Bei einer anderen Ausführungsform des Ventils gemäß der Neuerung, die besonders in Fig. 4 gezeigt ist, ist die Membran 13 so ausgebildet» daß sie in Abwesenheit von Überdruck in dem zwischen ihr

und dein Ring 2 liegenden äußeren Ringrauin 19 normalerweise offen und nicht wie im oben angegebenen Beispiel normalerweise geschlossen ist. Zu diesem Zweck ist die Membran 13 ursprünglich so geformt, daß sie in Abwesenheit von Überdruck einen Ringx-aüm um den Mittelkern 10 freiläßt. Dabei ist sie jedoch ebenfalls mit Verstärkungseleraenten in Form von Nylonlitzen oder Reliefrippen versehen, welche in diesem Fall jedoch nicht in durch die Rotationsachse gehenden Ebenen sondern in zu dieser Achse senkrechten Ebenen angeordnet sind, wo sie ringförmig verlaufen. Die linke Hälfte der Fig* 4 zeigt das Profil der Membran in Abwesenheit von Überdruck und die rechte Hälfte der Fig. 4 bei Einwirkung eines Überdrucks in der Ringkammer 19, wobei dieser Überdruck den Mittelteil 16 der- Membran gegen den Mittelkern 10 drückt und so den Durchlaß 9 verschließt.

Fig. 4 zeigt ebenfalls als abgewandelte Ausführungsform eine Zusatzvorrichtung, die unabhängig von der Art der benutzten Membran bei einem normalerweise offenen oder normalerweise geschlossenen Ventil benutzt werden kann. Wie in dieser Figur gezeigt, ist die Schulter 7 des oberen Flansches 3 mit einem Anschlußrohr 24 mit Durchlaßöffnungen 25 für die Einleitung des pulverförmigen Produkts in die Leitung 5 verbunden, während dieses Ansehlußrohr 24 selbst durch eine Kappe 26 mit einer axialen öffnung 27 verschlossen ist. In dieser axialen Öffnung 27 ist dicht ein durch das Ventilgehäuse reichendes und als Mittelkern 10 wirkendes Rohrelement 28 gehalten, das mit dem Mittelteil 16 der Membran in der bereits erläuterten VTeise zusammenwirkt* Bei dieser Abwandlung weist das Rohrelement 28 eine axiale Bohrung 29 auf, durch, die das Ventil gehäuse 1 mit einer nicht gezeigten äußeren Quelle für ein Medium verbunden werden kann, das zum Beschleunigen oder Fluidisieren

(Verwirbeln) des durch das Ventilgehäuse gehenden pulverförmigen Produkts oder zum Heraustreiben der in den Leitungen nach Schließen des Ventils verbliebenen festen Teilchen dienen kann. Dieses Rohrels&snt hsnn 2.VLCh. dszu. d.i€5ne?ii in das VsntilcrshMiase eiia anderes Produkt einzuführen, um eine Mischung zu erhalten, oder auch dazu, eine Entnahme von Produkt zu ermöglichen. Das Ventil wird damit zu einem Dreiwegeventil. Schließlich kann der Mittelkern unabhängig von seiner Ausftthrungäbrm als Halter für Druck- oder DurchflußmeßfUhler oder für Meßfühler zur Anzeige von festen Stoffen im Ventil und in den stromaufwärts und stromabwärts von ihm liegenden Leitungen dienen.

Claims (8)

1· Ventil mit pneumatischer oder hydraulischer Betätigung, welches als Ventilgehäuse einen Rotationskörper um eine mit den Zu- und Ableitungen für den Durchlauf eines Produkts in einem durch das Ventilgehäuse gehenden Durchlaß zusammenfallende Achse aufweist, dadurch gekennzeichnet» daß es im Inneren des Ventilgehäuses (1) ein Verschlußelement für den Produktdurchlaß (9) enthält, welches aus einer Membran (13) aus geformtem Elastomermaterial besteht, die mit Verstärkungselementen (21) versehen ist und die Form eines zum Ventilgehäuse (1) gleichachsigen Diabolos hat und zwischen ihr*r Außenfläche und de© Ventilgehäuse einen Ringraum (19) begrenzt, in dem ein eine Verformung der Membran bewirkender gesteuerter überdruck eingestellt Trerden kann, sowie ferner gekennzeichnet durch einen Mittellcern (10), der mit dem Ventilgehäuse verbunden und in dessen Achse angeordnet ist und bei überdruck im Ringraum (19) mit der Innenseite der Membran (13) zusammenwirkt, um den Produktdurchlaß (9) zu verschließen.

2· Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran (13) in Form eines Diabolos in Abwesenheit von Überdruck im Ringraum (19) ein Profil in einer durch die Drehachse gehenden Schnittebene besitzt, das aus zwei gleichen Kegelstumpfen besteht, deren kleine Grundlinien durch einen den Mittelkern (10) umgebenden zylindrischen Teil (16) verbunden sind und deren entgegengesetzte großen Grundlinien in parallelen Ebenen liegen und mit ringförmigen Kragen (21) zur Befestigung der Membran (13) an Endflanschen (3,4) des Ventilgehäuses (1) versehen sind.

3. Ventil nach Anspruch 1 oder 2, das im Ruhezustand (in Abwesenheit von überdruck im Ringraum 19) geschlossen ist, dadurch gekenn-

zeiclmet, daß der zylindrische Teil (16) der Membran (13) im Ruhezustand den Mittelkern (10) berührt und daß die Verstärkungselemente aus schmalen .Streifen (21) bestehen, die gleichmäßig rings um die Drehachse in durch diese gehenden Ebenen verteilt sind.

4. Ventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, da/3 die Verstärkungsstreifen (21) aus fliehen Litzen oder Fäden eines nicht dehnbaren Kunststoffmaterials bestehen, die in das Elastomermaterial der Membran (13) eingebettet oc°r an diesem box einem Vorformungsschritt angebracht und durch ein darüber geformtes Slastomermaterial abgedeckt sind.

5. Ventil nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkungselemente aus auf die Membran (13) aufgeformten Rippen (22) aus Elastomermaterial bestehen.

6. Ventil nach Anspruch 1 oder 2, das in Ririiestellung (bei Abwesenheit von überdruck im Ringraum 19) offen ist, dadurch ge~ kennzeichnet, daß der zum Mittelkern (10) gleichachsige zylindrische Teil (16) der Membran (13) in der Ruhestellung vom Kern (1O) durch einen Ringraum (9) £ilr dan Durchfluß des Produkts getrennt ist und daß die Verstärkungselemente, die gegebenenfalls aus schmalen in Umfangsrichtung verlaufenden Streifen (23) bestehen, in zu.? Drehachse senkrechten Ebnnen verteilt sind.

7. Ventil nach einem der Ansprüche " bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Mittelkern (10) eine axiale Bohrviag (29) aufweist, die mit einer Pluidquelle verbunden ist, um das durch das Ventilgehäuse strömende Produkt zu beschleunigen oder fließfähiger zu machen (zu fluidisieren) oder das Ventilgehäuse und die Leitungen (5,6) zu reinigen«

8. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Mittelkern (10) als Halter für Druckfühler, Durchflußmeßfühler oder Meßfühler für feste Stoffe im Inneren des Ventilgehäuses und der Zu- und Ableitungen dient.