Druckentlastetes Membranventil Bekanntlich werden Ventile für hohe Drücke mit Druckentlastung ausgeführt, um mit kleinen Betäti gungskräften auskommen zu können. Zu diesem Zweck wird bekanntlich bei Doppelsitzventilen der Durchgangsquerschnitt in zwei sich kräftemässig aus gleichende Teilquerschnitte unterteilt. Derartige Ven tile haben jedoch den Nachteil, dass bereits geringe, nicht vermeidbare Massdifferenzen zwischen dem Ventilsitzabstand und dem Ventiltellerabstand die Entlastung unwirksam machen und eine empfindliche Störung des angestrebten Gleichgewichtes hervorrufen, und zwar auch dann, wenn elastische Dichtungsele mente solche Massdifferenzen auffangen.
Des weiteren ist es bekannt, die Ventilstangen als Entlastungskolben auszubilden oder mit solchen zu versehen. Derartige Ventile müssen jedoch auf beiden Kolbenseiten entsprechend abgedichtet sein. Dadurch entsteht eine hohe Haftreibung, insbesondere nach längeren Stillstandzeiten. Bei gasförmigen Druck medien muss ein entsprechender Dichtungsdruck vor handen sein. Die Haftreibung ist ausserdem abhängig von dem Differenzdruck auf beiden Seiten der Dich tungselemente.
Bei Membranventilen lässt sich das Entlastungs prinzip nicht ohne weiteres durchführen. Solche Ventile besitzen im allgemeinen eine relativ kleine Nennweite, so dass eine Entlastungsmembrane not wendigerweise mit relativ kleinem Durchmesser ein gespannt werden muss. Durch die erforderlichen Hubbewegungen werden dann aber so hohe Verfor mungen notwendig, dass die aufzuwendenden Kräfte zu hoch werden und eine Überbeanspruchung der Membrane auftritt, die über kurz oder lang zu deren Zerstörung führt.
Der Durchbiegewiderstand der Membrane steigt ausserdem mit wachsendem Hub sehr rasch an, so dass die Entlastung nicht mehr stimmt. Der -Gegenstand der Erfindung bezieht sich nun auf ein druckentlastetes Membranventil, das im Gegensatz zu den bekannten Ausführungen mit zwei Entlastungsmembranen versehen ist, die eine funk tionelle Einheit bilden.
Sie sind so angeordnet, dass die wirksame Fläche der einen Entlastungsmembrane um die Querschnittsfläche der Ventilöffnung grösser ist als die wirksame Fläche der anderen Entlastungsmembrane und dass die Aussendurchmesser der beiden Ent lastungsmembranen unabhängig von der Querschnitts- fläche der Ventilöffnung bemessen sind. Des weiteren heben sich die Drücke auf die Entlastungsmembranen gegenseitig so auf, dass nur ihre der Querschnittsfläche der Ventilöffnung entsprechende Differenzfläche zur Entlastung des Ventilverschlusses benötigt wird.
Dies alles bedeutet, dass die Entlastungsmem branen nach rein konstruktiven Gesichtspunkten bemessen werden können, denn ihre Einspanndurch- messer sind weder von dem Ventilquerschnitt noch von der sonstigen Ausführung des Ventils noch von dem Mediumdruck abhängig. Sie können also so gross gewählt werden, dass ihre Beanspruchung in den zu lässigen Grenzen bleibt. Hohe Verformungen durch die Hubbewegungen treten somit nicht mehr auf, und eine Überbeanspruchung der Membranen wird ver mieden.
Auch der Durchbiegewiderstand der Mein- branen lässt sich dadurch konstant halten, so dass eine vollkommene Entlastung erhalten wird, die dauernd aufrechterhalten bleibt. Ausserdem lässt sich dadurch die Lebensdauer des Membranventils nach der Erfindung wesentlich erhöhen.
Die funktionelle Einheit der beiden Entlastungs- meinbranen wird bei einer bevorzugten Ausführung konstruktiv dadurch erreicht, dass sie parallel zu einander angeordnet und einander räumlich benach bart sind, wobei die einander zugekehrten Seiten der beiden Entlastungsmembranen zwischen sich einen Entlastungsraum einschliessen. Dieser ist über einen Verbindungskanal mit dem Ventilauslassraum ver bunden.
Die einander abgekehrten Seiten der beiden Entlastungsinembranen stehen dagegen mit dem Ventileinlassraum in Verbindung, und zwar bezüglich der einen Entlastungsmembrane unmittelbar und bezüglich der anderen Entlastungsmembrane mittelbar über einen entsprechend angeordneten Verbindungs kanal. Die auf die Entlastungsmembranen einwirken den Drücke heben sich somit gegenseitig bis auf den der Differenzfläche und damit der Ventilöffnung ent sprechenden Druck auf.
Auf der Zeichnung ist ein Ausführbeispiel des Gegenstandes der Erfindung schematisch im Schnitt dargestellt.
An Stelle des abgebildeten direkt wirkenden Ventils kann selbstverständlich auch eine indirekt wirkende Bauart gewählt werden. Ferner ist es gleich gültig, ob es sich um Durchgangsventile oder Zwei wege- oder Mehrwegeventile handelt. Ebenso können auch Servoventile nach dem gleichen Prinzip gebaut werden. Der Gegenstand der Erfindung ist ferner von der Antriebsart des Ventils unabhängig. Die Bauart des Ventils kann also eine ganz beliebige sein.
Bei dem Ausführungsbeispiel wird das Ventil gehäuse<B>1</B> von dem Abschlusskörper 2 nach aussen verschlossen, der mittels einer Befestigungsscheibe<B>3</B> oder auf beliebige andere Weise mit dem Ventil gehäuse verbunden ist. Ausserdem ist eine Führungs hülse 4 vorgesehen, in welcher der Führungskörper<B>5</B> geführt ist, der ein Plunger oder ein Magnetanker sein kann. Der Führungskörper<B>5</B> wird von der Ventil stange<B>6</B> durchsetzt oder besteht mit dieser aus einem Stück. Die letztere trägt den Ventilteller<B>7,</B> der die Ventilöffnung<B>8</B> verschliesst und öffnet.
In üblicher Weise weist ferner das Ventil den Einlass <B>13</B> mit dem Einlassraum 14 sowie den Auslass <B>15</B> mit dem Auslass- raum <B>16</B> auf.
Erfindungsgemäss sind nun in dem Abschluss- körper 2 zwei Entlastungsmembranen eingebaut und mit ihren äusseren Umfangsrändern darin eingespannt, nämlich die innere Entlastungsinembrane <B>9</B> und die äussere Entlastungsmembrane<B>10,</B> die beide von der Ventilstange<B>6</B> durchsetzt und daran befestigt sind. Beide Membranen<B>9</B> und<B>10</B> liegen parallel zueinander und sind räumlich einander benachbart, so dass zwischen ihnen ein Entlastungsraum<B>18</B> entsteht.
Über der Entlastungsinembrane <B>10</B> befindet sich der Ausgleichsraum<B>17,</B> der mittels eines Verbindungs- kanales <B>11</B> in dem Abschlusskörper 2 mit dem Einlass- raum 14 verbunden ist. Ferner ist der Entlastungsraum <B>18</B> durch einen Verbindungskanal 12 in der Ventil stange<B>6</B> mit dem Auslassraum <B>16</B> verbunden, welcher Kanal im übrigen auch in dem Abschlusskörper 2 untergebracht sein kann.
Beide Membranen<B>9</B> und<B>10</B> stehen somit auf ihren einen Seiten mit dem Einlass- raum 14 und auf ihren anderen Seiten mit dem Aus- lassraum <B>16</B> in Verbindung. Die innere Entlastungs membrane<B>9</B> begrenzt dabei den Einlassraum 14 oder auch den Auslassraum <B>16,</B> wenn, was ohne weiteres möglich ist, die Verbindungskanäle<B>11</B> und 12 in sinngemässer Weise miteinander vertauscht werden.
Die innere Entlastungsmembrane<B>9</B> besitzt einen grösseren Einspanndurchmesser als die äussere Ent lastungsmembrane<B>10.</B> Die Anordnung ist dabei so getroffen, dass die wirksame Einspannfläche F, der Entlastungsmembrane<B>9</B> um die Querschnittsfläche F, der Ventilöffnung<B>8</B> grösser ist als die Einspannfläche F, der Entlastungsmembrane<B>10.</B>
Die sich hieraus ergebende Bedingung nach der Formel F,=F,+F, <I>oder</I> Fl=F,-F, lässt sich leicht einhalten, so dass eine vollkommene Entlastung oder im Bedarfsfälle auch eine genau bestimmbare teilweise Entlastung eintritt, die unabhängig ist von dem Druck des Mediums, von der sonstigen Bauart des Ventils und von dessen Antrieb. Die genannte Formel zeigt ausserdem, dass die Aussendurchmesser der beiden Ent lastungsmembranen<B>9</B> und<B>10</B> unabhängig von der Ventilöffnung<B>8</B> nach den günstigsten Herstellungs bedingungen gewählt werden können, wobei sie sich lediglich nur durch die Grösse F, voneinander unter scheiden.
Bei geschlossenem Ventil liegt der Druck des flüssigen oder gasförmigen Mediums von unten auf der Fläche F, und über den Verbindungskanal<B>11</B> von oben auf der Fläche F3. Da die Hülse 4 in üblicher Weise an ihrem oberen, nicht gezeichneten Ende nach aussen verschlossen ist, kann sich der Druck von oben auf die Fläche F, nur entsprechend der Differenzfläche der Membranen, also entsprechend der Formel F,<B><I>=</I></B><I> F,<B>-</B></I> F3 auswirken.
Sollte von dem Auslass <B>15</B> her ein Gegen druck auftreten, wirkt dieser von unten auf die Fläche F, und über den Verbindungskanal 12 von unten auf die Fläche F., sowie von oben auf die Fläche <I>F,</I> In bezug auf die Membranen<B>9</B> und<B>10</B> heben sich also die Drücke auf die Flächen F, und F, auf.
Bei geöffnetem Ventil wirkt der sich einstellende Druck auf beide Membranen<B>9</B> und<B>10</B> gleichzeitig auf beide Seiten derselben, so dass sich die gleiche Diffe renzwirkung nach der genannten Formel ergibt. Dies bedeutet, dass in jedem einzelnen Falle, also in jeder Betriebsstellung des Ventils nach der Erfindung eine vollkommene Druckentlastung unabhängig von dem Druck des Mediums und von einem etwa auftretenden Gegendruck vorhanden ist.
Ein weiterer wesentlicher Vorteil des Gegenstandes der Erfindung besteht darin, dass die Membranen<B>9</B> und<B>10,</B> der Abschlusskörper 2, der Ventilteller<B>7,</B> die Ventilstange<B>6</B> und die Betätigungsorgane des Ventils in eine geschlossene konstruktive Einheit zusammen- gefasst sind, die jederzeit ein- oder ausgebaut werden kann, ohne das Ventilgehäuse<B>1</B> und die Ventil anschlüsse lösen zu müssen.
Alle beweglichen Teile sind somit im Innern des Ventils untergebracht. Die Montage des Ventils lässt sich schnell und leicht durchführen. Das Ventilgehäuse selbst weist die üblichen Abmessungen auf. Eine Sonderausführung ist daher nicht erforderlich, und der Platzbedarf wird nicht grösser. Sollte eine der beiden Membranen undicht werden, kann das Druckmedium nicht nach aussen entweichen, denn das Ventil ist nach aussen vollkommen abgeschlossen.