DE1209377B

DE1209377B - Ventil mit ueber eine Membran betaetigtem Verschlussstueck

Info

Publication number: DE1209377B
Application number: DED35669A
Authority: DE
Inventors: Knud Alfred Rasmussen
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1961-03-16
Filing date: 1961-03-16
Publication date: 1966-01-20
Also published as: CH401615A; GB1001553A

Description

Ventil mit über eine Membran betätigtem Verschlußstück Die Erfindung bezieht sich auf ein Ventil mit einem vom Durchflußmedium über eine Membran betätigten Verschlußstück, wobei die Membran auf ihrer dem Sitz des Verschlußstückes entgegengesetzten Seite durch eine federnde Scheibe abgestützt ist. Für die Membranhalterung sind zwei Bauarten bekannt.
Erstens kann die Membran am Rand frei schwebend gehalten sein. Sie spricht dann auf relativ kleine Steuerkräfte an und ist am Rand nur geringfügigen Belastungen unterworfen. Es bereitet aber Schwierigkeiten, den Raum oberhalb der Membran von dem Raum unterhalb der Membran am Rand einwandfrei abzudichten. Außerdem wird die Membran bei einer zu starken Belastung einfach aus der Führung, in der sie frei schwebend gehalten ist, herausgezogen.
Zweitens können Membranen am Rand fest eingespannt sein. Diese Konstruktionen dichten zwar am Rand gut ab, haben aber den Nachteil, daß sie etwas größere Steuerkräfte für die Betätigung benötigen. Außerdem sind sie im Bereich der Einspannstelle Beanspruchungen ausgesetzt, die leicht zu einer Materialschädigung führen können. Bei starken Belastungen ist ein Durchbeulen und Reißen der Membran zu befürchten.
Es ist zwar bekannt, eine übermäßige Durchbiegung der Membran durch Anschlag-Formflächen zu verhindern. Die starke Beanspruchung im Bereich der Randeinspannung wird hierdurch aber nicht wesentlich beeinflußt.
Es ist ferner ein Ventil mit einem vom Durchflußmedium über eine Membran betätigten Verschlußstück bekannt, wobei die Membran auf ihrer dem Sitz des Verschlußstückes entgegengesetzten Seite durch eine federnde Scheibe abgestützt ist. Diese federnde Scheibe ist mit der Membran zusammen am Rand eingespannt und außerdem mit ihr in der Mitte verbunden. Hierdurch kann einer übermäßigen Durchbiegung der Membran bei starker Belastung entgegengewirkt werden. Die Anordnung ist aber relativ steif und bedarf größerer Steuerkräfte für die Betätigung. Außerdem ist die Membran im Bereich der Randeinspannung nach wie vor stark belastet.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Halterung und Abstützung einer Membran für ein Ventil der eingangs genannten Art so auszuführen, daß einerseits die Membran aus weichem Werkstoff herstellbar ist, um schon auf geringe Steuerkräfte anzusprechen, andererseits zur Erzielung einer langen Lebensdauer am Rand keinen übermäßigen Beanspruchungen unterliegt, auch bei starker Belastung nicht aus ihrer Halterung herausgezogen oder zu stark verformt wird, und daß schließlich das Ventil schnell geschlossen wird.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Membran und die federnde Scheibe lediglich in der Mitte fest zusammengespannt sind, an ihrem Rande jedoch ohne Befestigung in eine Ringnut zwischen Ventilgehäuse und Deckel ragen.
Membran und Federscheibe sind unabhängig voneinander beweglich. Man kann so auslegen, daß sich die Membran erst nach einem gewissen Hub an der Federscheibe abstützt. Zuvor spricht die Membran - wie man es von einer frei schwebend gehaltenen Membran gewöhnt ist - auf kleinste Steuerkräfte an; danach erreicht man eine von der Kraft der Federscheibe abhängige Aussteifung der Membran. Die Federscheibe bildet am Rand eine Sperre, die das Herausrutschen der Membran aus der Haltenut verhindert. Die Federkraft der Scheibe kann bis zum Rand der Membran wirksam sein, und hierdurch eine verstärkte Abdichtung bewirken. Umgekehrt kann die frei schwebend gehaltene Membran, da sie am Rand nicht fest eingespannt ist, einer örtlichen Belastung durch den Federscheibenrand leicht ausweichen.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform kann die federnde Scheibe am Rand von der Membran weggebogen sein. Auf diese Weise können die Federfinger dauernd am Anschlag anliegen; trotzdem ist sichergestellt, daß die Membran in der Ruhestellung unbelastet ist. Die Kante des Scheibenrandes kann die Membran unter gar keinen Umständen beschädigen. Ein großer Teil der Höhe der Ringnut wird für die Membranbewegung frei gehalten.
Des weiteren ist es zweckmäßig, wenn die Membran in der Mitte zwischen der Platte der federnden Scheiben und einem auch das Verschlußstück bildenden elastischen Scheibe eingespannt ist.
Die elastische Scheibe kann das Verschlußstück des Ventils bilden und unterstützt die Wirkung der federnden Scheibe insofern, als sie in der Mitte der Membran eine Gegenabstützung auf die Membran ausübt. Darüber hinaus kann man die Membran unabhängig von den Dichteigenschaften des elastischen Elements auswählen.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend an Hand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt F i g.1 einen Längsschnitt durch ein Ventil gemäß der Erfindung, links im geschlossenen, rechts im geöffneten Zustand, F i g. 2 eine Ansicht des beweglichen Teils des Ventils von unten, F i g. 3 eine Draufsicht auf die federnde Scheibe und F i g. 4 einen Schnitt durch die federnde Scheibe. Das Gehäuse 1 hat einen Einlaßstutzen 2 und einen Auslaßstutzen 3 und trägt den Ventilsitz 4. Ein Dekkel 5 hält die Führung 6 für den Ventilschaft 7, der von Hand, mittels eines Elektromagneten oder eines hydraulischen Servomotor betätigt werden kann.
Der bewegliche Teil des Ventils besteht aus einer Stützplatte 8, der federnden Scheibe 9, der Membran 10, der als Verschlußstück dienenden elastischen Scheibe 11 und der Verstärkungsplatte 12, die alle durch den Körper 13 der Steuerdüse 14 zusammengehalten werden.
Die Membran 10 ist hier frei schwebend, d. h. ohne Befestigung, in einer Ringnut 15 gehalten, die von Gehäuse 1 und Deckel 5 gebildet wird. In Anpassung an die Form der Membran im ausgebogenen Zustand ist die obere Begrenzung des Ringkanals durch eine kegelige Schulter 16 gebildet. In der Ringnut ist ferner noch eine Fangvorrichtung 17 gehalten, die ein übermäßiges Durchbiegen der Membran in ihrer Ruhestellung verhindert.
Wie sich aus F i g. 3 ergibt, besteht die federnde Scheibe 9 aus einer Platte 18, an die sich radial nach außen stehende federnde Arme 19 anschließen. Die Arme sind an ihren Enden 20 etwas aus der Ebene der Platte abgebogen. Die Abmessungen sind derart getroffen, daß die abgebogenen Enden über den Umfang der Stützplatte 8 hinausreichen und bis in die Ringnut 15 ragen, wo sie auch im Ruhezustand der Membran anliegen.
Auf der linken Seite der F i g. 1 ist der Ruhezustand der Membran veranschaulicht. Die federnde Scheibe 9 übt keinerlei Kräfte auf die Membran aus. Sobald die Membran ausgebogen wird, finden die Arme 19 an der Schulter 16 Halt. Weil die Enden 20 aufgebogen sind, muß die Membran erst ein gewisses Stück ihres Weges zurücklegen, ehe die Entlastungswirkung der federnden Scheibe 9 in Erscheinung tritt. Je weiter die Membran jedoch ausgebogen wird, um so stärker werden die federnden Arme 19 verformt, so daß sich gerade im Zustand der stärksten Ausbiegung, also gerade im Augenblick der größten Gefahr einer dauernden Verformung, auch die stärkste Entlastung durch die federnde Scheibe 9 ergibt.
Für den Fall, daß die federnden Arme 19 hinderlich sein könnten, den an sich bekannten Nebenschluß durch die Membran hindurch zu bewerkstelligen, kann in der Stützplatte 8 eine Rinne 21 vorgesehen sein, so daß es nichts ausmacht, wenn die Löcher 22 genau einem Federarm gegenüber angeordnet sind.
Selbstverständlich ist das Vorhandensein einer Steuerdüse keine zwingende Voraussetzung.

Claims

Patentansprüche: 1. Ventil mit einem vom Durchflußmedium über eine Membran betätigten Verschlußstück, wobei die Membran auf ihrer dem Sitz des Verschlußstückes entgegengesetzten Seite durch eine federnde Scheibe abgestützt ist, d a d u r c h g e -kennzeichnet, daß die Membran (10) und die federnde Scheibe (9) lediglich in der Mitte fest zusammengespannt sind, an ihrem Rande jedoch ohne Befestigung in eine Ringnut (15) zwischen Ventilgehäuse (1) und Deckel (5) ragen.
2. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die federnde Scheibe (9) am Rand von der Membran (10) weggebogen ist.
3. Ventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die vom Deckel (5) gebildete Begrenzungsfläche (16) der Ringnut (15) keglig ausgebildet ist.
4. Ventil nach den Ansprüchen 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß der abgebogene Rand der federnden Scheibe (9) bei Beginn der öffnungsbewegung der Membran die keglige Fläche (16) berührt.
5. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die federnde Scheibe (9) aus einer Platte (18) mit nach außen gehenden federnden Armen (19) besteht.
6. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran (10) in der Mitte zwischen der Platte (18) der federnden Scheibe (9) und einem auch das Verschlußstück bildenden elastischen Scheibe (11) eingespannt ist. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr.1002 579, 1043 738, 1086 097; schweizerische Patentschriften Nr. 239 080, 351465; französische Patentschrift Nr. 1026 735; USA.-Patentschriften Nr.1783 646, 2 389 720, 2917070.