DE805474C - Membranventil mit Spindelantrieb - Google Patents

Description

• Membranventil mit Spindelantrieb Die Erfindung betrifft ein Ventil mit Anstellspindel und Verschlußmembran in neuartiger Ausführung.
• Erfindungsgemäß ist das Ventil in an sich bekannter Weise stopfbüchsenlos in der Weise ausgebildet, daß die elastische _NTembran die Öffnung und Schließung der Durchflußleitung betätigt, während die Ventilspindel ganz außerhalb der durch die erwähnte Membran nach außen luftdicht abgeschlossenen Ventilkammer sich befindet. Die Ventilspindel kann infolgedessen ohne Stopfbüchse in einem einfachen Gewinde der Ventilkappe geführt werden.
• Als wesentliche erfinderische Ausgestaltung kommt hinzu, daß die die Membran auf ihrem Ringsitz festhaltende Grundfläche der Verschlußkappe erheblich größere Breite als der Membransitz erhält. Infolgedessen wird bei geöffnetem Ventil die Membranfläche auf der Seite des unter Druck stehenden Fluidums in voller Ausdehnung beaufschlagt, während auf der Außenseite die Membran sich mit dem größten Teil ihrer Fläche gegen die verbreiterte ringförmige Grundfläche der Verschlußkappe legt. Außerdem wird die Membran noch in der Mitte durch das Ende der Ventilspindel oder durch den zwischen Ventilspindel und Membran geschalteten Druckkörper abgestützt. Auf diese Weise wird ohne Beeinträchtigung der elastischen Wirkung der Membran beim Verschließen und Öffnen der Durchflußleitung die Membran weitgehend entlastet, so daß die Gleichmäßigkeit und Sicherheit der Funktion des Ventils dauernd gewährleistet ist.
• Dabei können die Ausbildung und Anordnung der Durchflußleitung und ihre Öffnung, die konstruktive Ausführung des Ventilsitzes, der Verschlußkappe und der Ventilspindel mannigfach variiert werden. Es können z. B. die Membransitzfläche am Gehäuse und der Ventilsitz in einer Ebene oder auch in verschiedenen Ebenen liegen. Die Verschlußkappe kann z. B. mit Gewinde versehen oder auch mit einem Bajonettverschluß ausgestattet sein. Die Ventilspindel kann unmittelbar oder mit Hilfe eines Zwischenkörpers auf die Membran einwirken usw.
• Auch hinsichtlich des verwandten Materials sind Variationen möglich. Für die Membran lassen sich elastische Werkstoffe verschieden-er Art, Kautschuk, synthetischer Gummi, Kunststoffe u. dgl., gegebenenfalls mit Metall- oder Faserstoffeinlagen, benutzen. Bei Verwendung des Ventils in Heißdampfleitungen können z. B. auch Metallmembranen zweckmäßig sein. Für Leitungen, die zum Durchfluß von Milch, Säuren, Laugen u. dgl. dienen, werden nicht nur die Leitungen selbst, sondern zweckmäßig auch Membran und Verschlußkappe in einem gegen Korrosion durch die betreffenden Flüssigkeiten widerstandsfähigen Material ausgeführt. Insbesondere hat sich in solchen Fällen die Verwendung von Verschlußkappen aus Kunstharzkompositionen bewährt.
• In der Zeichnung sind zwei Ausführungsmöglichkeiten der Erfindung in Anwendung bei einem Eckventil dargestellt.
• Fig. i und 2 zeigen eine Ausführungsform eines Eckventils; Fig. 3 veranschaulicht eine abgeänderte Konstruktion; Fig. 4 zeigt eine besondere Ausbildung der Ventildruckplatte; Fig.5 stellt ein Durchlaßventil im Schnitt dar. Gemäß Fig. i bis 3 liegt die mit i bezeichnete Membran auf der am Ventilgehäuse 2 angeordneten ringförmigen Sitzfläche 3 auf und wird in dieser Lage durch die Kappe 4, die mit Gewinde 5 in die Öffnung des Gehäuses 2 geschraubt ist, festgeklemmt. Die Ventilkammer ist also durch die Membran i nach außen hin luftdicht abgeschlossen. Durch die Abschlußkappe 4 ist die Spindel 6 mit Gewinde 7 hindurchgeführt. Die Spindel 6 Jiegt mit einer z. B. konisch oder kugelsegmentartig gestalteten Druckplatte 8 auf der Membran i auf. Die die Membran i festklemmende Ringfläche 9 der Abschlußkappe 4 dient der Membran im geöffneten Zustand des Ventils als Rast. Sie ist so breit, daß die Membran, obwohl sie auf der ganzen Innenfläche von dem Druck der aufströmenden Flüssigkeit beaufschlagt wird, weitgehend entlastet wird. Wichtig ist, daß der verbreiterte, ringförmige Fuß der Verschlußkappe 4 an der Umrandung der Druckplatte 8 dicht anliegt. Die Druckplatte wird zweckmäßig mit ganz geringem Spiel in die mittlere Ausnehmung der Verschlußkappe eingepaßt, so daß sie in dieser genau geführt ist. Auf diese Weise wird der größte Teil der auf die Membran entfallenden Druckbeanspruchungen durch die Kappe 4 und durch die Spindel 7 aufgenommen und auf die Gewinde dieser Teile übertragen. Andererseits vermag die Membran mit ihrer großen, innenwärts gelegenen Fläche sich frei und elastisch allen Erfordernissen beim Schließen und Öffnen des Ventils anzupassen, ohne daß die Gefahr besteht, daß sie in die Aussparung der Verschlußkappe zwischen der Druckplatte und der Verschlußkappenwand hineingepreßt wird.
• Bei den Ausführungsformen nach Fig. i und 2 liegt die Sitzfläche 3 des Ventilgehäuses in einer Ebene, die in einem gewissen Abstand vom Ventilsitz io läuft. Dagegen liegt bei der Ausführungsform nach Fig. 3 die Membran in einer Ebene eingeklemmt, die mit der Ebene des Ventilsitzes ro zusammenfällt. Im letzteren Fall ist die durch die Kappe 4 gebildete Rastfläche i i für die Membran gewölbt gestaltet, so daß die Membran i in der Öffnungsstellung sich gegen diese Fläche anlegt. Eine Verformung der an sich ebenen Membran erfolgt also bei der Ausbildung des Ventils nach Fig. i und 2 nur in der Schließstellung gemäß Fig. 2, bei der Ausbildung nach Fig. 3 nur in der Öffnungsstellung, also jeweils nur in einer Richtung, ein Umstand, der für die Lebensdauer der DZembran günstig ist.
• Praktische Versuche zeigten, daß ein erfindungsgemäß gestaltetes Wasserventil sich noch bei 6o bis 65 atü einwandfrei betätigen ließ, während ein normales Wasserventil sich bei 16 atü übersteigenden Drücken nicht mehr von Hand bewegen läßt. Es zeigt sich ferner beim erfindungsgemäß ausgebildeten Ventil, daß erst bei 45o atü eine Beschädigung der Membran eintrat, indem der Gummi in den 3/"o mm breiten Schlitz zwischen Druckplatte und Führungswandung der Verschlußkappe eingepreßt wurde.
• In Fig. 4 ist eine besondere Ausbildungsform der Druckplatte 8 gezeigt, die hier mit einer ihre mittlere Wölbung 12 umgebenden ringförmigen, nach außen abgefaßten Randwölbung 13 versehen ist. Infolge dieser Ausbildung der Druckkappe wird die unter Druck stehende Membran i etwa in der in Fig. 4 dargestellten Weise verformt, indem sie der ringförmigen Vertiefung zwischen dem Pilz 12 und dem aufgewölbten Rand 13 sich anschmiegt. In dem Durchlaufventil nach Fig. 5 bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche Teile wie in den übrigen Figuren. Der Zulauf des strömenden Fluidums erfolgt hier durch den Anschlußstutzen 14, der Ablauf durch den Stutzen 15.
• Von besonderer Bedeutung ist die Ausbildung des Ventils mit gleichbleibendem Strömungsquerschnitt. Zweckmäßig werden der Abstand der Membransitzebene vom Ventilsitz, die Membrandicke und die Wölbung der Rastfläche der Verschlußkappe, gegen welche die Membran in der Öffnungsstellung des Ventils sich anlegt, so bemessen, daß bei voller Öffnung der kürzere Abstand zwischen der verformten Membraninnenfläche und dem Ventilsitz der Ausflußöffnung etwa gleich dem 4. Teil des Durchmessers D der Zuflußöffnung, also gleich D : 4 wird. Kennt man die Membranstärke d, so gilt die praktische Regel, daß die vorstehende Bedingung für die Bemessung des Durchflußquersc'hnitts erfüllt wird, wenn man bei ebener Membranrastfläche des Verschlußkappenrandes den Abstand zwischen der Membransitzebene und dem Ventilsitz gleich D/8 + () macht. Bei gewölbter Gestaltung der Membratirastfläche des Randes der Verschlußkappe kann dieser Abstand etwas kleiner, etwa mit D/8 -I- 8/2 bemessen werden.
• Bei Einhaltung der vorstehenden Bemessungsvorschriften erhält man ein Ventil mit nahezu gleichbleibendem Strömungsquerschnitt in Zuleitung, Abflußleitung und Ventilkammer.
• Die beschriebene Einrichtung läßt sich mannigfach im Rahmen der wesentlichen Erfindungsgedanken abändern und ausgestalten.
• Eine Anwendung ist nicht nur für handbetätigte Ventile, sondern auch bei motorisch angetriebenen Getrieben möglich und vorteilhaft. Auch die Einzelteile des Ventils lassen sich mannigfach ausgestalten. Insbesondere kann die Membran sowohl mit gleichmäßiger Dicke wie auch z. B. in der Mitte gewölbt, nach der Umrandung hin abgefast gestaltet sein. Sie kann auch mit aufgenieteten oder aufvulkanisierten Druckflächen oder mit Verstärkungen versehen werden.

Claims (6)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Membranventil mit Spindelantrieb, dadurch gekennzeichnet, daß in dem in an sich bekannter Weise stopfbüchsenlos ausgebildeten, von Hand betätigten oder motorisch angetriebenen Ventil die die Ventilkammer abschließende elastische Membran auf den Ringsitz am Ventilgehäuse durch die untere Ringfläche der Verschlußkappe, die sehr viel breiter ist als die Klemmfläche, festgeklemmt und durch diese Ringfläche sowie durch die auf der Außenseite der Membran mittelbar oder unmittelbar angreifende Ventilspindel von den auf die Innenseite der Membran entfallenden Druckbeanspruchungen nahezu voll entlastet wird.
2. 2. Membranventil nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die an der Membran anliegende Druckplatte der Ventilspindel in die mittlere Ausnehmung der Verschlußkappe eingepaßt ist.
3. 3. Membranventil nach Ansprüchen i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die pilzförmig gestaltete Druckplatte der Ventilspindel an ihrer Umrandung mit einer nach außen abgefaßten Aufwölbung versehen ist.
4. 4. Membranventil nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilsitz und die Membran bei geschlossenem Ventil in einer Ebene liegen und die die Membran haltende Ringfläche der Verschlußkappe gewölbt ausgestaltet ist.
5. 5. Membranventil nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand der Membransitzebene vom Ventilsitz, die Membrandicke und die Wölbung der unteren Ringfläche der Verschlußkappe so bemessen werden, daß bei voller Öffnung des Ventils sich ein kürzester Abstand zwischen der Innenfläche der Membran und dem Ventilsitz ergibt, der gleich einem Viertel des lichten Durchmessers am Ventilsitz (Zuflußquerschnitt) ist.
6. 6. Membranventil nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß bei ebener unterer Ringfläche der Ventilschlußkappe der Abstand zwischen der Membransitzebene und dem Ventilsitz mit einem Achtel des lichten Durchmessers am Ventilsitz (Zuflußquerschnitt) zuzüglich der Wandstärke der Membran, bei gewölbter unterer Ringfläche der Verschlußkappe mit einem Achtel des lichten Durchmessers am Ventilsitz zuzüglich der halben Wandstärke der Membran bemessen wird.