DE2546393A1

DE2546393A1 - Ventil mit aufweitbarer ringmembran

Info

Publication number: DE2546393A1
Application number: DE19752546393
Authority: DE
Inventors: Richard S Brumm; Gary D Parola
Original assignee: Grove Valve and Regulator Co
Current assignee: Grove Valve and Regulator Co
Priority date: 1974-10-21
Filing date: 1975-10-16
Publication date: 1976-04-29
Also published as: GB1479413A; FR2289001A1; JPS5165423A; JPS5515492U; FR2289001B1; IT1047837B; CA1019715A; DE2546393C2; US3942756A

Description

As/F

Grove Talve and Regulator Company, 6529 Hollis Street, Oakland, Gal. (V.St.A.)

Ventil mit aufweitbarer Ringmembran

Die Erfindung bezieht sich auf ein Ventil mit aufweitbarer Ringmembran. Ventile dieses Typs, wie sie in den TJS-PSen 3 272 470, 3 371 677 und 3 306 569 beschrieben sind, haben sich weitgehend durchgesetzt, insbesondere wo es sich um ihre Anwendung im Druckregelbetrieb handelt. Derartige Ventile weisen eine Kernhiilse, mit Einlaß*- und Auslaßschlitzen auf, zwischen denen eine Querwand angeordnet ist. Um die Trennwand herum ist eine aufweitbare Ringmembran aufgezogen, die normalerweise die Ein- und Auslaßschlitze dichtend voneinander trennt. Die Kernhülse und die aufweitbare Ringmembran sind innerhalb eines Gehäuses getragen, und die Außenfläche der aufweitbaren Membran ist normalerweise mit dem Druck eines Mediums in einem mantelförmigen Steuerhohlraum beaufschlagt. Bei derartigen Ventilen müssen die Enden der Ringmembran in ihrer Stellung fest verankert sein und dichtend sowohl an der Kernhülse als auch zwischen dem Gehäuse und den stirnseitigen Abschlüssen anliegen. Bei den bekannten Ausbildungen sind die aufweitbaren Ringmembranen mit angeformten Flanschgliedern an den Enden ausgestattet, von denen das eine einwärts und das andere auswärts vorspringt. Da die Abdichtung zwischen den Gehäuseteilen über

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eine verhältnismäßig ausgedehnte Fläche hergestellt werden muß, nämlich innerhalb der ebenen Fläche der Flanschen, muß zwischen den Teilen eine hohe Anfangsklemmkraft geschaffen werden, damit eine flüssigkeitsfeste Abdichtung gewährleistet ist. Dementsprechend ist eine hohe axiale Zugankervorspannung beim Zusammenbau des Ventils erforderlich. Wenn jedoch diese Vorspannung zu groß wird, kann dies zu hohen Spannungen in dem unter Druckverformung stehenden Kautschuk führen und möglicherweise Druckspannungsrisse oder sogar ein Reißen der flexiblen Ringmembran und ihrer dichtenden Teile zur Folge haben. Kurz vor einer solchen Beschädigung könnte die übermäßige Druckverformung der Flansche zu einem Fließen oder Verdrängen des Kautschuks führen, wodurch die Form der elastischen Ringmembran in einer Weise verändert wird, die schwer vorauszusehen und daher auch schwer beim Entwurf zu berücksichtigen ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Ventil mit aufweitbarer Ringraembran zu schaffen, bei dem für die Befestigung und die Dieiitwirkung der aufweitbaren Membran keine individuell an die Ränder der Membran anzuformenden Flansche erforderlich sind.

Die Erfindung schafft demnach ein Ringmembranventil, dessen Ringmembran zur Festlegung und Abdichtung keinen übermäßigen QuetschspannuBgen ausgesetzt zu werden braucht.

Ein Ventil mit aufweitbarer Ringmembran gemäß der Erfindung ermöglicht die Festlegung der Enden der aufweitbaren Membran ohne übermäßige Quetschwirkung.

Gemäß der Erfindung soll ein solches Ventil mit aufweitbarer Ringjnembran sich dadurch auezeichnen, daß die Enden der aufweitbaren Ringmembran abdichtend wirken, oime daß sie über—

mäßigen Quetschkräften ausgesetzt zu werden braucht.

Die aufweitbare Ringmembran eines solchen Ringmembranventils gemäß der Erfindung läßt sich also ohne Quetschen festlegen und ist unter mäßigen Druckkräften dichtfähig.

Gemäß der Erfindung ist bei einem Ventil mit aufweitbarer Ringmembran die letztere auf einer Kernhülse getragen, die derart ausgebildet ist, daß sie das Aufziehen der aufweitbaren Ringmembran erleichtert.

Zur Durchführung der Erfindung ist eine zylindrische Kernhülse mit einer zentralen querliegenden Trennwand und mit je einem Kranz Einlaß- und Auslaß-Strömungsschlitze vorgesehen, die ein Strömen des Mediums unter Umgehung der Trennwand ermöglichen. Die Enden der Kernhülse sitzen in kreisförmigen Aussparungen oder Fassungen in den stirnseitigen Gehäuseabschlüssen, zwischen denen auch.ein rohrförmiger Gehäusemantel eingespannt ist. Von den stirnseitigen Abschlüssen, die die Strömungskanäle durch das Ventil umgeben, springen zylindrische Ansätze einwärts vor, und die flexible, aufweitbare Ringmembran ist auf der Kernhülse und den zylindrischen Ansätzen getragen. Die aufweitbare Ringmembran hat verbreiterte Ränder oder Wülste an ihren Enden, und beim Zusammenbau werden diese Wülste unter mäßiger radialer Druckverformung zwischen den zylindrischen Ansätzen, auf denen sie aufgelagert sind, und dem sie umgebenden rohrförmigen Gehäusemantel eingesetzt. Die kreisförmigen Verstärkungen oder Wulste bilden Dichtungen in der Art von O-Ringen zwischen den etirnseitigen Abschlüssen und dem Gehäusemantel und machen die Konstruktion mediumdicht. Zwei einwärts vorspringende Schultern oder Grate rund um die Innenseite des Gehäusemantels verschließen teilweise die Räume zwischen dem Gehäusemantel und den Aasätzen, wodurch ein ringförmiger Hohlraum oder

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FaIz Tür jede der 0-ringartigen WuIstdichtungen gebildet wird. Diese einwärtsgerichteten Grate dienen den Wulsten als Anschlage in solcher Weise« daß diese gegen Axialbewegung gegen die Trennwand hin gehalten sind, und die einwärts vorspringenden Grate oder Wülste wirken also im Verein als Hemmeinrichtungen für die Enden der flexiblen Ringmembran.

Die Erfindung schafft also ein Ventil mit aufweitbarer Ringmembran mit einem eintritts- und einem austrittsseitigen (stirnseitigen) GehäuseabSchluß und einem dazwischenliegenden allgemein zylindrischen Gehäusemantel. Eine mit Schlitzen versehene Kernhülse oder ein Kernring ist von einer flexiblen fiingmembran umgeben» und an deren Enden angeformte verbreiterte Wülste sind in entsprechend ausgebildeten, ringförmigen Aussparungen aufgenommen. Da die Wülste in dieser Weise eingeschlossen sind, dienen sie als Haiteeinrichtungen für die Membranenden und wirken zugleich als Gehäuseabdichtung, indem sie sich unter mäßigem Druck zwischen zylindrischen Flächen an den stirnseitigen Abschlüssen and der Innenseite des Gehäusemantels befinden.

In der Zeichnung ist eine Ausführungsform der Erfindung beispielsweise dargestellt.

Fig. 1 ist ein fertikalsehnitt durch ein Ventil sit anfweitbarer Ringmembran mit den Merkmalen der Erfindungι

Fig. 2 ist ein vertikaler Teilschnitt durch das Ringmembranventil in geöffnetem Zustand| und

Fig. 3 ist ein Teilschnitt durch ein Ende der aufweitbaren Membran zur Veraneehaulichung der Mittel zu ihrer Abdichtung und Befestigung.

Das Ventil IO mit aufweitsarer Ringmeabran gemäß der Erfindung

weist einen äußeren, allgemein zylindrischen Gehäusemantel 12 auf, der mittels (nicht dargestellter) beliebiger geeigneter Einrichtungen zwischen dem einströmseitigen und ausströmseitigen Stirnabschluß 14 bzw. 16 eingeklemmt ist, in denen sich ein Einströmkanal 18 bzw. ein Ausströmkanal 20 befindet. Xn den stirnseitigen Abschlüssen 14 und 16 sind vorzugsweise Schultern 21 für das Einsetzen des rohrförmi— gen Gehäusemantels 12 gebildet, und von ihren Innenflächen springen kreiförmige Ansätze 22 axial einwärts vor. In den Stirnflächen dieser Ansätze 22 sind kreisförmige Aussparungen 2k gebildet, in die der Kranz von Fingern 26 eingesetzt ist, der von der zentralen Trennwand 28 der zylindrischen Kernhülse 30 nach jeder der beiden Seiten vorspringt.

Die axial vorspringenden Finger 26 der Kernhülse 36 können mit der Trennwand 28 einstückig gebildet sein und sind in

Abständen in der Umfangsrichtung angeordnet, so daß die Ltikken zwischen ihnen Einströmschlitze J2 bzw« Ausströmschlitze 34 bilden. Der Kern kann einstückig spritzgegossen sein, und zur Erleichterung des Ausformens können die Finger 26 der Kernhülse vorzugsweise bei 36, von der zentralen Trennwand 28 aus gegen die Enden hin, die in den Aussparungen 2k sitzen, und auf diese Weise gegen Biegeverformungen nach außen geschützt gehalten sind,einwärts verjüngt sein.

Über die zentrale Trennwand 28 und um diese herum ist eine flexible, aufweitbare Ringmembran kO aufgezogen, deren Enden an den zylindrischen Flächen 38 der Ansätze 22 der stirnseitigen Abschlüsse des Gehäuses getragen sind. Wenn die Ringmembran fest an der Trennwand 28 anliegt, ist der Durchfluß des Me-diums aus den Einlaßschlitzen 32 zu den Auslaßschlitzen 3k gesperrt, und das Ringmembranventil ist gegen Durchtritt des Mediums geschlossen« Wenn hingegen die Ringmembran aufgeweitet und von der Trennwand abgehoben ist,

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kann Medium auf dem in Fig. 2 durch Pfeile angedeuteten Strömungsweg vom Einströmkanal 18 durch die Schlitze 32 zwischen den eintrittsseitigen Fingern26, um den Rand der Trennwand^ herum und durch die ausströmseitigen Finger 26 zum Ausströmkanal 20 strömen.

An den Enden der flexiblen Ringmembran 40 befinden sich verbreiterte Fülste oder »ander 42 von allgemein kreisförmigem Quers-chnitt in der Art einstückig angeformter 0-Ringe. Die Wülste sind um die zylindrischen Flächen 38 an den Ansätzen der stirnseitigen GehäuseabSchlüsse gespannt und stehen unter mäßigem Radialdruck zwischen den zylindrischen Flächen 38 und der inneren zylindrischen Fläche des sie umgebenden rohrförmigen Gehäusemantels 12, so daß quer zu dem Zwischenraum zwischen den Ansätzen 22 und dem Gehäusemantel 12 eine Dichtung gebildet ist. Fenn also, wie durch Pfeile in Fig_e 1 angedeutet, die Ringmembran- 4o mit Druck beaufschlagt wird, wird dieser durch den Kautschuk der kreisförmigen Wülste 42, ähnlich wie bei O-Ringdichtungen, übertragen, so daß zwischen den stirnseitigen Abschlüssen 14 und 16 und dem Gehäusemantel 12 Abdichtungen geschaffen werden und die Konstruktion mediumdicht gemacht wird.

Wie in Fig. 2 gezeigt, wird, wenn der Druck in dem die Ringmembran 40 umgebenden Steuerhohlraum 46 niedriger ist als der einströmseltige Druck, die Ringmembran 40 gegen die Innenfläche 44 des Gehäusemantels 12 hin auswärts aufgeweitet. Dies hat zur Folge» daß die Enden 42 der flexiblen Ringmembran 40 axial einwärts gegen die Trennwand 28 hin gezogen werden. Rund um die Innenseite 44 des Gehäusemantels 12 herum ist jedoch, einwärts jedes der beiden Ringwülste 42, je ein ringförmiger Grat oder eine Innenschulter 48 gebildet, die den Raum zwischen dem Gehäusemantel 12 und den zylindrischen Ansätzen 22 zum Teil verschließt, so daß je

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eine ringförmige Aussparung oder ein Falz 50 gebildet ist, in dem je einer der O-ringförmigen Wülste 42 aufgenommen und eingeschlossen ist. Die Wülste legen sich daher, wenn sie in der in Figo 2 gezeigten Weise axial gegeneinandergezogen werden, an die ringförmigen Grate 48 an, die deren Axialbewegung begrenzen. Auf diese Weise werden die Dichtungswülste 42 an den zylindrischen Ansätzen 22 in Anlage gehalten, und die Dichtwirkung zwischen diesen und dem sie umgebenden Gehäusemantel 12 bleibt erhalten.

Wie in Figo 3 gezeigt, sind die Wülste oder Lippen 42 an den stirnseitigen Rändern der flexiblen Ringmembran von allgemein kreisförmigem Querschnitt und bilden je eine torusförmige O-ringartige Dichtung an den stirnseitigen Rändern der flexiblen Membran 40, die sowohl als Halteeinrichtung als auch als Gehäuseabdichtung wirkt. Beim Zusammenbau wird die Anbringung der flexiblen Ringmembran 40 an der Kernhülse JO durch die Verjüngung 36 an den Außenflächen der Finger 26 weitgehend erleichtert.

Bei Einbau in eine Rohrleitung wird ein Stutzen 54 in dem eingangsseitigen Stirnabschluß 14 durch eine Belastungs-Steuerleitung 52 mit einem zweiten Stutzen 56 in dem Gehäusemantel 12 verbunden. Xn ähnlicher Weise wird dieser Mantelstutzen56 durch eine Entlastungsleitung 58 mit einem Stutzen 60 in dem ausgangsseitigen Stirnabschluß 16 des Gehäuses verbunden. Xn die Beaufschlagungsleitung 52 ist ein Beaufschlagungsventil 62 und in die Entlastungsleitung 58 ein Entlastungsventil 64 eingebaut. Bei normalem Betrieb ist das Entlastungsventil 64 geschlossen und das Belastungsventil 62 geöffnet, so daß der Einströmkanal 18 über die Leitung 52 mit dem Steuerhohlraum 46 verbunden ist und somit der auf die Xnnenseite der flexiblen Ringmembran 40 über die Einström-

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schlitze wirkende Druck ausgeglichen ist. Da die Ringmembran

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unter mäßiger Zugspannung in Richtung des Umfanges um die Trennwand 28 herum aufgezogen ist, bleibt die Dichtwirkung erhalten, solange der Druck in dem Steuerhohlraum und der im Einströmkanal 18 weiterhin im Gleichgewicht sind.

Wenn das Ventil mit flexibler Ringmembran gemäß der Erfindung geöffnet werden soll, wird das Beaufschlagungsventil 62 geschlossen und das Entlastungsventil 64 geöffnet, so daA der Steuerhohlraum 46 über den Stutzen 60 in dem ausgangsseitigen Stirnabschluß 16 des Gehäuses zur Ausströmleitung 20 hin druckentlastet wird. Da nun der Druck in dem Steuerhohlraum 46 gleich dem Ausströmdruck ist, wird er leicht von dem Einströmdruck tiberwunden, der über die Schlitze 32 die flexible Ringmembran 40 beaufschlagt und in die in Fig. 2 gezeigte Stellung aufweitet, so daß durch die Einströmschlitze 32, um die Trennwand 28 herum, durch die Ausströmschlitze 34 und schließlich durch den Ausströmkanal 20 ein Strömungsweg eröffnet wird. Durch die radiale Aufweitung der Ringmembran nach außen besteht das Bestreben, die von den Wülsten gebildeten, stirnseitigen Abdichtungen 42 der Ringmembran unter Überwindung des Innendruckes, der bestrebt ist, sie auswärts zu drängen, axial einwärts zu ziehen. Diese Einwärtsbewegung in axialer Richtung wird jedoch durch die ringförmigen Grate 48 behindert, und die Wülste werden unter mäßigem Druck zwischen den zylindrischen Flächen 38 der Ansätze und der inneren zylindrischen Fläche 44 des Gehäusemantels 12 gehalten. Auf diese Weise bleiben mediumundurchlässige Abdichtungen zwischen den stirnseitigen Abschlüssen 14 und 16 und dem Gehäusemantel 12 erhalten.

Obwohl die Erfindung oben nur im Zusammenhang mit einer bevorzugten Ausführungsform beschrieben wurde, erkennt der Fachmann die Möglichkeit der Abänderung und Abwandlung ohne Abweichen vom Erfindungsgedanken.

Patentansprüche

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Claims

Pat entansprüche

Ventil mit aufweitbarer Ringmembran mit

a) einem eingangsseitigen und einem ausgangsseitigen Gehäusestirnglied mit je einem Strömungskanal;

b) einer zwischen den Gehäusestirngliedern angeordneten aylindrisehen Kernhülse, deren offene Enden mit den Strömungskanälen fluchten;

c) zwei in einem Axialabstand voneinander liegenden Kränzen durchgehender Öffnungen in der Kernhülse für den Mediumeinlaß bzw.-euslaß, einer Trennwand quer zu der Kernhtilse zwischen den beiden Kränzen von Öffnungen und einer rund um die Trennwand umlaufenden Dichtfläche;

d) einer aufweitbaren Ringmembran an der Kernhülse mit einem mittleren Dichtteil, der normalerweise die Dichtfläche der Kernhülse schmiegend umgibt; und

e) einem allgemein zylindrischen Gehäusemantel zwischen den Stirngliedern, der die Kernhülse und die aufweitbare Ringmembran umgibt; gekennzeichnet durch

f) allgemein zylindrische Ansätze an den Gehäusestirngliedern, die die Strömungskanäle umgeben und einwärts gegen die Trennwand hin vorspringen, und

g) verbreiterte Wülste entlang der Ränder der aufweitbaren Ringmembran, die normalerweise zwischen den Ansätzen und dem Gehäusemantel radial zusammengedrückt sind.
2. Ringmembranventil nach Anspruch 1, dadurch

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gekennzeichnet , daß die verbreiterten Wülste von allgemein kreisförmigem Querschnitt sind.

3· Ringmembranventil nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch zwei Innenschultern in dem Gehäusemantel, die von dessen Enden einwärts versetzt sind und eine Ringkammer für die verbreiterten ¥ülste bilden und als Anschläge für die Wülste zur Begrenzung der Einwärtsbewegung derselben gegen die Trennwand, hin und zum Zurückhalten der Wülste an den Ansätzen wirken.

ho Ringmembranventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3> dadurch gekennzeichnet , daß die aufweitbar© Ringmembran aus eine® elastischen Material besteht, so daß an den Wülsten zur Wirkung kommender Mediumdruck durch sie übertragen wird*

5» RingmejDBbranventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch kreisförmige Aussparungen in den Ansätzen, in denen die Enden der KeTnhülse gelagert sind.

6, fiingisembranveJitil nach einem der Ansprüche 1 bis 5» dadurch gekennzeichnet , daß die Xernfaälse tos <l«r IJreanwaBd zu den Stimenöen auf einen kleineren Durchmesser verjüngt ist»

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