-
Membranventil Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Membranventile
zur Regelung von Flüssigkeiten, und zwar nach einer Bauart, bei der der Ventilkörper
eine gerade durchgehende Bohrung aufweist, durch die es möglich ist, diese in einem
Arbeitsgang zu verbohren. Ferner bezieht sich die Erfindung auf solche Membranventile,
bei denen die Membran in der Schließlage des Ventils gegen einen Sitz gedrückt wird,
der über den gesamten Weg entlang eines Querschnittes durch den Ventilkörper von
der einen Seite des festgespannten Membranrandes zu dessen anderer Seite durch einen
entsprechend ausgebildeten Druckkörper angelegt wird, während in der offenen Stellung
der Druckkörper, an dem die Membran befestigt ist, aus der Ventilbohrung zurückgezogen
wird, dabei die Membran mitnimmt und von ihrem Sitz abhebt.
-
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Ventil der vorbeschriebenen
Bauart mit einer im wesentlichen gerade durchgehenden Bohrung von in der Hauptsache
kreisförmigem Querschnitt und mit einem konischen Sitz ausgestattet, dessen Achse
senkrecht zur Ventilbohrung liegt, der sich von einer kreisförmigen Öffnung in den
Seitenwandungen- der Ventilbohrung aus verjüngt und gleichmäßig sowie tangential
in eine kugelförmige Fläche von gleicher Wölbung und gleichem Mittelpunkt wie das
Ventil übergeht: Es versteht sich, daß der Ausdruck konisch in diesem Zusammenhang
nicht auf eine Raumform
beschränkt sein soll, die gerade Mantellinien
aufweist, sondern in gleicher Weise jede entsprechende sich verjüngende Raumform
umfaßt. Dabei sollen dem Druckkörper und der Membran die notwendigen Bewegungen
störungsfrei möglich sein.
-
Die Erfindung weist den Vorteil auf, daß der Dichtungsdruck sich über
eine große Oberfläche verteilt, während gleichzeitig die Vorzüge einer gerade durchgehenden
Bohrung und der Verwendung einer Membran beibehalten werden. Die Erfindung ermöglicht
es weiterhin, die Klemmfläche für den Rand der Membran über die eine Seite der Ventilbohrung
hinaus zu verlagern, die für die Bohrung nötig ist, und auf diese Weise die Bauhöhe
des Ventils auf ein Mindestmaß zu beschränken, ohne gleichzeitig die Höhe der Bohrung
wesentlich auf den Durchmesser das vollen Kreisquerschnittes zu verringern. Ferner
kann -die Grundlinie der Bohrung völlig gerade durchgehen, und es laufen in einem
Querschnitt durch die Achse des ,Sitzes die Seitenflächen derselben gleichmäßig
und tangential in den Kreisquerschnitt der Bohrung über. Auf diese Weise wird der
Querschnitt auf ein Mindestmaß beschränkt, ohne daß er in den vollen Kreisquerschnitt
eingreift. Ein weiterer Vorteil dieser Formgebung für den Sitz liegt darin, daß
die Durchbiegung der Membran während des Öffnens und Schließens des Ventils vermindert
ist, so daß ihre Lebensdauer verlängert wird. In .diesem Zusammenhang soll die Membran
vorzugsweise in ihrem Mittelteil besonders stark sein und in radialen Schnitten
nach dem Rand hin dünn auslaufen.
-
Ferner soll in geöffneter Stellung des Ventils der äußere nicht festgeklemmte
Teil der Membran vorzugsweise eine ringförmige Sicke in Wellenform aufweisen, deren
Ausbauchung der Kappe des Ventils zugewendet ist. Die Verwendung einer Membran mit
dünn auslaufenden Rändern unterstützt die Bildung einer derartigen Kreissicke vom
Beginn der Öffnungsbewegung an.
-
Diese Gesichtspunkte kommen fernerhin ein=er Verminderung der Durchbiegung
zugute und steuern somit zur Erhöhung der Lebensdauer der Membran bei.
-
Eine besonders bevorzugte Form des erfindungsgemäßen Ventils soll
nachstehend im einzelnen unter Bezugnahme auf die beigegebene Zeichnung beschrieben
werden; und zwar zeigt Fig. i einen Querschnitt im Aufriß, gemäß Linie A-B der Fig.
3, bei dem das Ventil in geschlossener Lage wiedergegeben ist, Fig. 2 ist ein Längsschnitt
im Aufriß, aus dem das Ventil in geöffneter Stellung ersichtlich ist, Fig. 3 zeigt
einen waagerechten Schnitt gemäß der Linie C-D der Fig. i, Fig.4 einen senkrechten
Schnitt im Aufriß gemäß Linie A-C in Fig. 3, wobei das Ventil in. geöffneter Stellung
gezeigt ist.
-
Wie aus der Zeichnung ersichtlich, ist der Ventilkörper mit einer
durchgehenden Bohrung 12 versehen, deren Querschnitt an den Enden kreisförmig ist
und der im Längsschnitt eine gerade Grundlinie 13 zeigt, während die Kopflinie 14
sehr leicht von den Flanschenenden 16, 17 nach der Mitte zu abwärts geneigt ist
und auf diese Weise den Kreisquerschnitt leicht vermindert, der jedoch im wesentlichen
kreisförmig bleibt. Diese Querschnittsverminderung erstreckt sich bis zur Kreisöffnung
io in der Wandung der Gehäusebohrung, die von einem Flansch i 7 umgeben ist, auf
dem wiederum unter Zwischenlage des Randes einer Membran i8 der'Bodenflansch i9
einer Ventilkappe 21 ruht. Die Flanschendes Gehäusekörpers und der Kappe und die
Membran sind untereinander durch übliche Schrauben und Muttern 22 miteinander verbunden.
-
Die Ventilkappe trägt eine Ventilspindel 23, die aus der Kappe nach
außen vorsteht und dort ein übliches Organ zur Bedienung des Ventils, z. B. einen
Handgriff oder ein Handrad 24, aufnimmt. Auf der Innenseite .der Kappe ist die Ventilspindel
mit einem Bund 25 ausgestattet, wobei ein Längsdruck-Kugellager 26 zwischen diesen
Bund und das Ende der Ventilkappe so eingeschaltet ist, daß die Ventilspindel sich
frei drehen kann, indessen daran gehindert ist, sich gegenüber der Gehäusekappe
in Längsrichtung zu verschieben. Das andere Ende der Ventilspindel ist mit einem
Gewinde versehen und mit einer Vierkantmutter 27 verbunden, die ihrerseits in losem
Gleitsitz in einer unterschnittenen Quernut 28 beweglich ist, die wiederum am Ende
eines zentrischen Stempels 29 eines konischen Druckkörpers 31 vorgesehen ist. Der
Querschnitt .der Nut 28 ist so ausgebildet, daß sie die Vierkantmutter 27 daran
hindert, eine Drehbewegung oder eine Längsverschiebung gegenüber dem Druckkörper
31 auszuführen, wobei indessen der Druckkörper in soweit freigegeben ist, daß er
sich selbst frei zentrieren kann. Der Stempel hat eine zentrische Böhrung 32 zur
Aufnahme des mit Gewinde versehenen Endes der Ventilspindel in ,geöffneter Stellung
des Ventils. Der Druckkörper 31 ist an seinem schmalen Ende 33 flach, um
die Verbindung des Mittelpunktes der Membran mittels eines Gewindebolzens 34 zu
erleichtern, dessen Kopf entsprechend geformt und in die Membran einvulkanisiert
ist, die in ihrer Mitte vorzugsweise verstärkt ist, wie das bei dem Bezugszeichen
35 wiedergegeben ist. Die Membran weist eine der Schließlage des Ventils entsprechende
Form auf, sie ist in ihrem mittleren Teil, der mit dem Druckkörper verbunden ist,
dicker und verdünnt sich leicht nach dem Rande zu, der zwischen dem Ventilgehäuse
und der Kappe eingespannt ist.
-
Entsprechend dem Druckkörper 31 hat .die Ventilbohrung einen konischen
Sitz 36, der sich von der Kreisöffnung io der Wandung der Gehäusebohrung erstreckt
und tangential in eine Kugelfläche 40 von gleichem Halbmesser übergeht, die den
gleichen Mittelpunkt wie die Ventilbohrung aufweist. Die Form .dieses Sitzes ergibt
sich klar aus dem Querschnitt gemäß den Fig. i und .4. An der Durchbiegung zwischen
dem konischen Sitz und der zylindrischen Ventilbohrung, die in Fig. 2 mit 37 bezeichnet
ist, sind die Kanten abgerundet, um scharfe Ecken im Grenzbereich des Mittelteils
der
Membran zu vermeiden. Mit dieser Form des Sitzes und des Druckkörpers
findet beim Öffnen oder Schließen des Ventils eine größtmögliche Durchbiegung der
Membran in der Nähe ihres festgespannten Randes statt, während der mittlere Teil
<der Membran in Berührung mit dem Druckkörper bleibt, wie dies aus den Fig. 2
und 4 ersichtlich ist.
-
Bei geöffnetem Ventil bildet der äußere, nicht eingeklemmte Teil der
Membran eine Ringsicke 38, die nach der Ventilkappe zu ausgebaucht ist.
-
An der am Druckkörper anliegenden Fläche möge die ?Membran mit Rippen
39 ausgestattet sein., welche die Dichtung in diesem Teil erhöhen, ohne indessen
die Membran werkstoffmäßig zu versteifen. Die Innenseite der Ventilkappe ist mit
Führungsleisten 41 versehen, die mit gekrümmten Stirnflächen 42 ausgestattet sind.
Diese unterstützen die Rinigsicke der Membran in geöffneter Stellung und sind so
ausgebildet, .daß sie in Längsschlitze 44 eingreifen, die im Druckkörper vorgesehen
sind, um dessen Drehung zu verhindern. Es können vier solcher Führungsleisten 41
und Schlitze 44 jeweils unter 45° gegenüber der Hauptachse des Ventils vorgesehen
sein und der Druckkörper kann Finger 43 aufweisen, die, von seinem konischen Teil
nach oben reichend, sich über die Gesamtlänge des Stempels 29 auf jeder Seite zweier
einander diametral gegenüberliegender Leisten 41 erstrecken, während der Schlitz
28 für die Mutter unter einem rechten Winkel gegenüber diesen Fingern 43 liegt.