DE1283054B

DE1283054B - Kombiniertes UEber- und Unterdruckventil

Info

Publication number: DE1283054B
Application number: DEP34351A
Authority: DE
Inventors: Carolan Raymond Jerome
Original assignee: Puritan Compressed Gas Corp
Current assignee: Puritan Compressed Gas Corp
Priority date: 1963-05-31
Filing date: 1968-05-29
Publication date: 1969-11-20
Also published as: GB1028457A; US3150683A

Description

Gegenstand der Erfindung ist ein kombiniertes Überdruck- und Unterdruckventil, bei dem das Verschlußstück aus einer ringförmigen, elastischen und an ihrem Außenumfang im Ventilgehäuse eingespannten Membran besteht, die mit einem zentralen, senkrecht zu ihrer Mittelebene gehäusefest angeordneten zylindrischen Bauteil zusammenarbeitet, wobei der Außendurchmesser des zylindrischen Bauteils dem Innendurchmesser der Membran entspricht.
Aus dem deutschen Gebrauchsmuster 1722 015 sind Sperrvorrichtungen für Behälter, insbesondere für Wasserbehälter für Tanklöschfahrzeuge bekannt, die aus einem überlaufrohr und einer ringförmigen Membran bestehen, wobei die das überlaufrohr umgebende Membran vorzugsweise am äußeren Umfang eingespannt ist und am gegenüberliegenden Rand auf Grund ihrer Gestalt nach oben oder unten ausbiegt und dadurch einen Ringquerschnitt freigibt.
Es sind auch Ventile bekannt, die bei einer einstellbaren Druckdifferenz schließen und deren Verschlußstücke aus einer elastischen Membran bestehen (deutsche Patentschrift 596 239).
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, ein Ventil der genannten Gattung so auszubilden, daß eine vorausbestimmte maximale Strömungsgeschwindigkeit im Ventil nicht überschritten werden kann.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß dadurch, daß auf einer Seite oder auf beiden Seiten der Membran eine bzw. je eine starre Scheibe parallel zur Mittelebene der Membran im Gehäuse angeordnet ist und daß die Scheiben mit Durchflußöffnungen versehen sind oder diese Öffnungen zusammen mit ringförmigen Erweiterungen des zylindrischen Bauteils bilden, wobei die Öffnungen so angeordnet sind, daß sie bei der maximalen Auslenkung der Memnran von Geren wulstariig verdicktem Innen, rand verschlossen sind.
Hierdurch wird erreicht, daß beim überschreiten einer vorausbestimmten Druckdifferenz zwischen Ventilein- und -auslaß, d. h. also z. B. bei Bruch der abströmseitigen Mediumsleitung, das Ventil schließt und damit ein unkontrolliertes Ausfließen des Mediums verhindert wird.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachstehend an Hand der Zeichnungen näher erläutert.: Es zeigt F i g. 1 eine Aufsicht auf ein Ventil nach der Erfindung, teilweise wegg-.brochen und im Querschnitt, Fig.2 einen vertikalen Querschnitt des Ventils nach Fig. 1, Fig.3 einen vertikalen Querschnitt des Ventils nach F i g. 2 bei über- bzw. Unterdruck und Fig.4 einen vertikalen Querschnitt des Ventils nach F i g. 2 bei maximaler Auslenkung des Verschlußstücks.
Bei der Ausbildungsform der Erfindung nach den Fig. 1 bis 4 hat die Vorrichtung 110 ein Gehäuse 112 mit einem scheibenförmigen Oberteil 114 mit peripher verlaufendem, herabhängendem Flansch 124 und einer Vielzahl von Durchlässen 120 für das Medium, die in Verbindung mit einem Hohlraum 118 stehen.
Ein Unterteil 116 ist genau wie das Oberteil 114, aber spiegelbildlich ausgebildet (F i g. 1). Ein Stützteil 162 ist zwischen den Teilen 114 und 166 (Fig. 2) eingeklemmt. Es besteht aus einem oberen Scheibenteil 164 mit einem peripheren abwärts hängenden Flansch 166 und einem unteren Scheibenteil 168 ähnlich dem Teil 164, aber mit einem aufwärts gerichteten peripheren Flansch 170 mit Widerlagerung gegen den Flansch 166. Die Scheiben 164 und 168 sind so geformt, daß sie eine Ausnehmung 128 bilden, die eine abwärts gekehrte Nut 126 im Teil 164 und eine aufwärts gekehrte Nut 126a im Teil 168 aufweist.
Der Rand 146 einer flexiblen Membran 144 ist in der Ausnehmung 128 angeordnet und zwischen den Teilen 164 und 168 abdichtend festgeklemmt. Wie die Fig. 2 bis 4 zeigen, entspricht die Form des Randes 146 derjenigen des Kanals 128. Im Abstand angeordnete Ringnuten 172 an den Teilen 164 und 168 im Kanal 128 erfassen den Rand 146 der Membran 144, um diese festzuhalten. Ringförmige Rippen 174 und 176 an den Teilen 164 bzw. 168 bilden eine Verengung der Ausrundung 128. In den gekrümmten Außenseiten 178 und 180 der Rippen 174 bzw. 176 sind Nuten 182 auf jeder Seite der Membran 144 untergebracht. Die Membran 144 verjüngt sich nach innen zur Mitte zu und endet in einem wulstartig verdickten Innenrand 184.
Ein zylindrisches Bauteil 138 ragt durch eine von dem Wulst 184 begrenzte Öffnung 148 und erstreckt sich axial zum Gehäuse 112 durch Befestigung der entgegengesetzten Enden in den Teilen 114 und 116 (F i g. 2). Das Bauteil 138 ragt durch die Löcher 186 und 188 in den Scheibenteilen 164 und 168. Das Loch 186 ist beträchtlich größer als das Teil 138 und nimmt eine ringförmige Erweiterung 190 auf, die von dem Scheibenteil 164 nach innen in Abstand angeordnet ist. Ähnlich liegt eine mit dem Teil 138 ein Ganzes bildende ringförmige Erweiterung in dem Loch 188, wobei die Außenseite der Erweiterung 192 im Abstand von dem Scheibenteil 168 angeordnet ist. Auf diese Weise wird zwischen dem Loch 186 und der Erweiterung 190 eine ringförmige Öffnung gebildet, ebenso zwischen dem Loch 188 und der Erweiterung 192.
Die Innenseiten der Scheibenteile 164 und 168 sind verjüngt und bilden zu den Löchern 186 und 188 vergrößerte Querschnittsflächen, wobei die Innenseiten in ringförmige gebogene Schultern 194 und 196 zu den Löchern 186 und 188 auslaufen. Im Unterteil 116 ist eine Vielzahl von Durchlässen 120a und 120 vorgesehen.
Die Membran 144 hat normalerweise die Stellung nach F i g. 2, wobei der Wulst 184 eine mediumsdichte Abdichtung zwischen der Membran 144 und der Außenseite des Bauteils 138 bildet. Bei Eintritt von Medium in das Gehäuse 112 durch die Durchlässe 1201bewirkt der Druck des auf die Oberseite der Membran 144 wirkenden Mediums die Streckung der Membran. Dadurch vergrößert sich die durch den Wulst 184 begrenzte Öffnung 148, so daß die Abdichtung zwischen der Membran 144 und dem Bauteil 138 gelöst wird. Jetzt kann Medium durch den Kanal im Gehäuse 112 und an dem Teil 144 vorbeifließen. Das Medium fließt durch die Öffnung zwischen dem Loch 188 und der Erweiterung 192 und weiter durch die Durchlässe 120 a in den (nicht gezeigten) Mediumsbehälter.
Ist der Druck auf gegenüberliegenden Seiten der Membran 144 gleich, kehrt die Membran 144 in ihre abdichtende Stellung zurück. Wird dann Medium abgezogen, so wird die Membran 144 gebogen, so daß der Durchfluß zwischen dem Wulst 184 und dem Bauteil 138 ermöglicht wird. Durch die besondere Gestaltung der Vorrichtung 110 kann sich die Meinbran 144 nur so weit biegen, wie es das starre Stützteil 162 erlaubt.
Wenn der Wulst 184 der Membran 144 eine extreme Stellung (vgl. F i g. 4) erreicht, wird die Öffnung zwischen dem Loch 186 und der Erweiterung 190 durch den Wulst 184 abgedichtet, um eine weitere Strömung des Mediums zu verhindern. Dies gewährleistet, daß nur eine vorbestimmte maximale Strömungsgeschwindigkeit in der Vorrichtung 110 auftreten kann. Wenn der Druckunterschied auf gegenüberliegenden Seiten der Membran 144 einen Punkt erreicht, der eine Strömungsgeschwindigkeit verursachen würde, die größer als die erwünschte ist, wird die Strömung somit automatisch unterbrochen. Nach F i g. 4 erstreckt sich eine gestrichelt gezeigte axial verlaufende Leitung 198 quer zur Erweiterung 190, damit kleine Mediumsmengen an der Erweiterung 190 vorbei können, selbst wenn sich der Wulst 184 in der veranschaulichten Absperrstellung befindet.
Die Leitung 198 kann dazu dienen, einer kleinen Mediumsmenge den Durchlauf durch die Vorrichtung 110 zu ermöglichen, obwohl der Druckunterschied ausreicht, den Wulst 184 in seine Abdichtstellung zu bewegen. Weiter kann die Leitung 198 auch dazu dienen, den Druck auf jeder Seite der Membran 144 gleichzumachen, nachdem ein (nicht gezeigtes) Auslaßabsperrventil geschlossen worden ist. Dadurch kehrt die Membran 144 wieder in ihre normale mediumsperrende Stellung zurück, wobei der Wulst 184 an der Außenseite des Bauteils 138 anliegt. So wird verhindert, daß die Membran 144 in ihrer Absperrstellung auf der Öffnung zwischen dem Loch 186 und der Erweiterung 190 festgehalten wird, und vermieden, daß die Membran 144 infolge der Andrückung gegen die starre Scheibe 164 und die Erweiterung 190 unter hohen Drücken eine bleibende Verformung erhält. Die krumme Schulter 194 wirkt mit der krummen Außenseite des Wulstes 184 zusammen, um eine glatte Fläche zu bieten, gegen welche der Wulst 184 arbeitet, um die Mediumsabdichtung zu bewirken, wodurch sich der Wirkungsgrad der Abdichtung erhöht und die Lebensdauer der biegsamen Membran 144 verlängert wird.
Die Vorrichtung 110 arbeitet ebenso zur Absperrung der Mediumsströmung, wenn der Druckunterschied einen ausreichenden Wert in der entgegengesetzten Richtung erreicht, um die Membran 144 in Abdichtlage gegen die Öffnung zu drücken, die durch das Loch 188 und die Erweiterung 192 gebildet wird. Die runde Schulter 196 nimmt den Wulst 184 in gleicher Weise auf, wie es eben für die Schulter 194 erläutert wurde.
Die Strömungsregelungseigenschaften der Vorrichtung 110 lassen sich durch die Auswahl des Materials für die Membran 144 bestimmen; je stärker das Material, desto größer der Druckunterschied, der erforderlich ist, die Membran 144 zu biegen und die Mediumsabdichtung zwischen dem Wulst 184 und dem Bauteil 138 zu unterbrechen.
Das kombinierte Über- und Unterdruckventil nach der Erfindung setzt sich nicht in geschlossener Stellung fest und bleibt selbst dann betriebsfähig, wenn es für längere Zeiträume stilliegt. Es spricht auch nach langen Betriebszeiten bei einem bestimmten Über- und Unterdruck an. Infolge seines symmetrischen Baus weist es in beiden Strömungsrichtungen gleich gute Betriebseigenschaften auf.

Claims

Patentansprüche: 1. Kombiniertes Über- und Unterdruckventil, bei dem das Verschlußstück aus einer ringförmigen, elastischen und an ihrem Außenumfang im Ventilgehäuse eingespannten Membran besteht, die mit einem zentralen, senkrecht zu ihrer Mittelebene gehäusefest angeordneten zylindrischen Bauteil zusammenarbeitet, wobei der Außendurchmesser des zylindrischen Bauteils dem Innendurchmesser der Membran entspricht, d a -durch gekennzeichnet, daß auf einer Seite oder auf beiden Seiten der Membran (144) eine bzw. je eine starre Scheibe (164, 168) parallel zur Mittelebene der Membran im Gehäuse (112) angeordnet ist und daß die Scheiben mit Durchflußöffnungen (186, 188) versehen sind oder diese Öffnungen zusammen mit ringförmigen Erweiterungen (190, 192) des zylindrischen Bauteils (138) bilden, wobei die Öffnungen so angeordnet sind, daß sie bei der maximalen Auslenkung der Membran von deren wulstartig verdicktem Innenrand (184) verschlossen sind.
2. Ventil nach Anspruch 1, dadurch g-,kennzeichnet, daß die Scheiben (164, 168) als Anschlag für die Membran (144) ausgebildet sind.
3. Ventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die ringförmigen Erweiterungen (190, 192) des zylindrischen Bauteils (138) bzw. die Scheiben (164, 168) Öffnungen (198) aufweisen, die von der Membran (144) bei deren maximaler Auslenkung nicht abgedeckt sind.