DE2759257A1

DE2759257A1 - HIGH PRESSURE DIAPHRAGM VALVE

Info

Publication number: DE2759257A1
Application number: DE19772759257
Authority: DE
Inventors: Harold Eugene Bass
Original assignee: Dresser Industries Inc
Current assignee: Dresser Industries Inc
Priority date: 1977-04-04
Filing date: 1977-12-30
Publication date: 1978-10-05
Also published as: BE865575R; FR2386756A2; LU79360A1; JPS53122927A; IT7848579A0; NL7714475A; IT1156176B

Description

Membranventil für hohe Drücke Zusatz zur Patentanmeldung P 25 58 562.0Diaphragm valve for high pressures Addendum to patent application P 25 58 562.0

Die Erfindung betrifft Membranventile für hohe Drücke und hohe Temperaturen. Die Zuverlässigkeit gegen Undichtigkeiten an Schaft und Deckel bei einem in einer Leitung liegendem Ventil muß zusammen mit Druck und Temperaturbeanspruchung erhöht werden, für die das Ventil verwendet werden soll. Bei Betrieb unter erschwerten Bedingungen in der Größenordnung von 140 kg/cm und 5*7 C wird im allgemeinen entweder eine balgdichte oder eine mehrlagen Membrankonstruktion in Kombination mit der Schaftpackung verwendet, um ein Leck hinter dem Schafthohlraum zu verhindern. Von diesen beiden ist die Balgdichtungekonstruktion gewöhnlich erheblich teurer· Um das Ventil billiger herzustellen, wird gewöhnlich ein verhältnismäßig billiges Ventil mit Kugelkörperanordnung verwendet, die leicht die Hubbeschränkungen bei der Membran aufnehmen kann und vorzugsweise in Y-Porm aufgebaut ist, um die Strömungseigenschaften zu verbessern. Eine Veröffentlichung der zuletzt genannten Konstruktion ist in der US-Patentschrift 3.874.636 enthalten*The invention relates to diaphragm valves for high pressures and high temperatures. Reliability against leaks in the shaft and cover in the case of one lying in a pipe Valve must be increased along with the pressure and temperature stress for which the valve is to be used. When operating under severe conditions on the order of 140 kg / cm and 5 * 7 C, either a bellows-tight or multi-layer diaphragm construction is used in combination with the stem packing to prevent a leak to prevent behind the shaft cavity. Of the two, the bellows seal construction is usually considerably more expensive. To make the valve cheaper to manufacture it is common a relatively inexpensive spherical assembly valve used, which easily removes the stroke restrictions on the diaphragm can accommodate and is preferably constructed in Y-Porm to improve the flow properties. A publication of the latter design is contained in U.S. Patent 3,874,636 *

Während das Membranventil sich eines hohen wirtschaftlichen Erfolges erfreut, ist ein charakteristischer Fehler die verhältnismäßig kurze Lebensdauer unter erschwerten Betriebsbedingungen der Membran für sich in der Größenordnung von 500 bis 3000 öffnungen und Schließungen. Dies wird im allgemeinen auf die Vielfalt von Beanspruchungen zurückgeführt, die unter Druck gegen die Membran im gebogenen Zustand zwischen der offenen und der geschlossenen Ventilstellung wirken. Mit jedem vollständigen Offnunge- und Schließvorgang übernimmt derWhile the diaphragm valve is of high economic value Delighted with success, a characteristic flaw is the relatively short service life under difficult operating conditions of the membrane itself in the order of 500 up to 3000 openings and closings. This is generally attributed to the variety of stresses exerted under pressure against the diaphragm in the bent state between the open and the closed valve position act. With every complete opening and closing process, the

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Mittelteil der Membran eineUmkehrverformbeanspruchung zwischen konvex und konkav, wenn die Ventilscheibe in die Sitzstellung und aus dieser heraus bewegt wird, was eine Abnutzungserscheinung als Knicken, Wellenbilden, Alterung usw. bewirkt. Soll der Ausfall einer Membran festgestellt werden, so muß gewöhnlich der Betrieb unterbrochen werden, damit die Wartung erfolgt oder durchgeführt werden kann, aber wenn der Ausfall nicht festgestellt wird, bleibt nur die Schaftpackung als Verdacht auf ein Leck. Mit dem Vordringen der Nukleartechnik als Ersatz für fossile Brennstoffe zur Energieerzeugung haben die erhöhten Schwierigkeiten bei Betrieb und Wartung es erforderlich gemacht, eine Betriebsunterbrechung so klein wie möglich zu halten. Demnach erfordern die Vorschriften für Ventile für den nuklearen Betrieb, daß jetzt die Membran eine Mindestlebensdauer von 12 000 Betätigungen besitzt. Diese Vorschrift überschreitet die bisherige Fähigkeit bei weitem und trotz Erkenntnis dieses Problems ist bisher keine entsprechende Ausführung bekannt geworden, die diesen Erfordernissen entspricht.Midsection of the membrane a reverse deformation stress between convex and concave when the valve disc is moved into and out of the seated position, causing wear and tear as buckling, corrugation, aging, etc. If the failure of a diaphragm is to be determined, the operation usually has to be interrupted so that maintenance can be carried out occurs or can be performed, but if the failure is not detected, only the stem packing remains as Suspected leak. With the advance of nuclear technology as a substitute for fossil fuels to generate energy the increased difficulties in operation and maintenance made it necessary to have an interruption in operation as small as possible to keep. Accordingly, the regulations for valves for the nuclear operation require that now the diaphragm has a minimum service life of 12,000 actuations. This regulation exceeds the previous capability by far and despite recognition of this problem is not yet one corresponding design has become known that meets these requirements.

Als Stütze zum Verhindern eines Lecks bei Beschädigung der Membran bei diesen Ventilen ist die Packung in der Deckelbasis über dem Ventilschaft zusammengepreßt. Bgi der üblichen Konstruktion zum Erhalt einer angemessenen Fackung sind eine Packungsstopfbüchse, ein Stopfbüchsenflansch, Stopfbüchsenbolzen, Muttern usw. vorgesehen, die in Kombination mit einem geschmiedeten oder gegossenem Deckeljoch verwendet werden. Während die hohen Kosten dieser Kombination seit langem bekannt waren, war es bisher unbekannt, wie die Kosten ohne Aufgabe der Qualität und Zuverlässigkeit dieser Konstruktion erheblich verringert werden können.In these valves, the packing is in the lid base as a support to prevent leakage if the diaphragm is damaged compressed over the valve stem. Bgi of the usual construction to obtain adequate convolution are one Stuffing box, a stuffing box flange, stuffing box bolt, Nuts etc. are provided which are used in combination with a forged or cast cover yoke. While the high cost of this combination has long been known, it was previously unknown how the cost without a task the quality and reliability of this design can be significantly reduced.

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Gleichzeitig ergaben die Membranventile dieser Art, insbesondere in den Größen von 50 mm und größer hinter der Ventilscheibe sehr komplizierte, enge und in vielen dichtungen verlaufende Strömungeformen· Weil der durch Verwenden einer Membran bestimmte Hub verhältnismäßig Hein ist, ist zum Erhalt des notwendigen Strömungsgebiets ein größerer als normaler Sitzdurchmesser erforderlich. Dies bewirkt wiederum, daß die Strömungsbahn eine schärfere Biegung als normal in und um den Sitz herum einnimmt, was einen hohen Druckverlust und damit einen kleineren Strömungskoeffizienten (Cv) als erwünscht ergibt. Sin Ventil mit einer Öffnung von 50 mm dieser Art besitzt gewöhnlich einen Cv im Bereich von etwa 4-0 bis 60. Trotz verschiedener Annäherungen an dieses Problem können diese Ventile im allgemeinen ihre Kapazität nicht weiter über eine obere Grenze von etwa 60 erhöhen.At the same time, the diaphragm valves of this type, especially in sizes of 50 mm and larger behind the Valve disc very complicated, narrow flow shapes running in many seals.Because the stroke determined by the use of a membrane is relatively short, a larger than normal seat diameter is required to maintain the necessary flow area. This, in turn, causes the flow path to bend more sharply than normal in and around the seat, resulting in a high pressure drop and hence a smaller flow coefficient (Cv) than desired. A 50 mm opening valve of this type usually has one Cv in the range of about 4-0 to 60. Despite various approaches to this problem, these valves can generally not exceed their capacity beyond an upper limit increase from about 60.

Die Erfindung bezieht sich auf Ventile mit Membranen in I-Form für hohen Druck, hohe Temperatur und mit besonderen Verbesserungen zum Erhöhen von Herstell- und Kostenfaktoren für diese Ventile. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf verschiedene Verbesserungen, die die Membran für eine längere ^ebendauer einschließt und den laufenden Erfordernissen zum Überwinden der bisherigen Beschränkungen bei Ventilen für ähnliche Zwecke der bisherigen Technik entsprechen. Gleichzeitig begradigt eine besondere Form der Hilfsentlastung im Austrittsströmungsweg den Strömungeweg wesentlich, um die bisherigen Grenzen der niedrigen Koeffizienten zu überschreiten. Weiter ist eine wesentlich billigere Deckel- und Packungskonstruktion vorgesehen, als sie normaler Weise ähnlichen bekannten Ventilen eigen ist.The invention relates to valves with I-shaped diaphragms for high pressure, high temperature and with special Improvements to increase manufacturing and cost factors for these valves. In particular, the invention relates on various improvements made to the diaphragm for a includes extended duration and meet the ongoing needs to overcome previous limitations in valves for similar purposes in the prior art. At the same time, a special form of relief relief straightens in the outlet flow path the flow path is essential in order to exceed the previous limits of the low coefficients. Furthermore, a much cheaper lid and package construction is provided than they normally resemble known valves is inherent.

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Dies geschieht nach der Erfindung mittels einer Lagenkonstruktion mit einer elastisch gehaltenen, mehrlagigen, eingespannten Hülse, die bei einem Ausführungsbeispiel mindestens einige der übereinanderliegenden Lagen aus verschiedenen Metallen mit selektiv verschiedenen Elastizitätsmodulen enthalten. Mindestens die oberste Lage ist regelbar geschlitzt, um die zyklisch auftretende Beanspruchungen zu verteilen, während die das obere Tragfundament tragenden Kanten so elastisch sind, daß scharfe Belastungsungleichheiten an ihnen vermieden werden. Bei einer anderen Ausführung bestehen die jeweiligen Lagen aus einer ähnlichen luetallverbindung, aber mit sich ändernder relativer Dicke und werden so gehalten, daß sich eine geregelte Biegung ergibt.This is done according to the invention by means of a layer construction with an elastically held, multi-layer, clamped sleeve, which in one embodiment at least some of the superimposed layers of different Contain metals with selectively different moduli of elasticity. At least the top layer is adjustable slotted in order to distribute the cyclically occurring stresses while those bearing the upper load-bearing foundation Edges are so elastic that sharp load inequalities on them are avoided. In another version the respective layers consist of a similar aluminum compound, but with changing relative thickness and are held in such a way that a controlled bending results.

Verbesserte Strömungseigenschaften werden durch eine HiIfB-öffnung in dem strömungsabwärts liegenden Austrittsdurchgang neben dem Ventilkopf in Kombination mit einem zugespit2ten und strömungsgerechten Bandweg erzielt, um das Strömungsgebiet zu ändern und dadurch die vorher aufgetretenen Kopfverluste erheblich zu verringern.Improved flow properties are achieved through a HiIfB opening in the downstream outlet passage next to the valve head in combination with a pitted and streamlined tape path to change the flow area and thereby the previously experienced head losses to decrease significantly.

•^urch eine Stopfbüchse mit Mehrzweckpackung, die innen und außen in gleicher V/eise behandelt worden ist, kann der Dekkel aus einem Stangenmaterial hergestellt werden, das die verhältnismäßig kompleren und teueren Anordnung der jetzt verwendeten Teile überflüssig macht.• Through a stuffing box with a multipurpose packing, the inside and has been treated in the same way on the outside, the lid can can be made from a bar stock that has the relatively complex and expensive arrangement of the now makes used parts superfluous.

Es ist deshalb eine Aufgabe der Erfindung, ein Membranventil für hohen Druck und hohe Temperatur und insbesondere dessen Lebensdauer zu verbessern. Es soll der Strömungskoeffizient verbessert werden, so daß das Ventil eine kostengünstigere Deckelkonstruktion verwenden kann, als die bekannten Ventile für ähnliche Zwecke. l>ies geschieht durch ein Ventil mit Y-förmiger Kugelmembran ohne, daß kostspielige Änderungen ein-It is therefore an object of the invention to provide a diaphragm valve for high pressure and high temperature and especially to improve its service life. It should be the flow coefficient can be improved so that the valve can use a cheaper cover construction than the known valves for similar purposes. This is done through a Y-shaped valve Spherical membrane without costly changes

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treten, die die wirtschaftlichen Vorteile aufheben, die diese Ventile in Konkurrenz mit dem Deckeldichtungsventil für vergleichbare Arbeitszustände aufweisen.that outweigh the economic benefits that have these valves in competition with the cover seal valve for comparable working conditions.

Sie Erfindung wird mit Hilfe der Zeichnungen beschrieben. In diesen ist:You invention is described with the help of the drawings. In these is:

Figur 1 ein Schnitt eines Ventile mit Y-förmiger Membran nach der Erfindung;FIG. 1 shows a section of a valve with a Y-shaped membrane according to the invention;

Figur 2 ein Schnitt an der Linie 2-2 der Figur 1; Figur 3 ein Schnitt an den Linien 3-3 der Figur 1; Figur 4 ein Schnitt an den Linien 4—4 der -Figur 1;FIG. 2 is a section on the line 2-2 of FIG. 1; Figure 3 is a section on lines 3-3 of Figure 1; Figure 4 is a section on lines 4-4 of Figure 1;

Figur 5 und 6 sind Schnitte bzw. Aneichten der Strömungsform für Ventilgrößen von 25 mm und kleiner;Figures 5 and 6 are sections and approximation of the flow shape for valve sizes of 25 mm and smaller;

Figur 7 und 8 sind den Figuren 5 und 6 ähnliche Strömungsformen für Ventile der Größen von 25 bis 38 mm und größer;Figures 7 and 8 are flow shapes similar to Figures 5 and 6 for valves of sizes from 25 to 38 mm and greater;

Figur 9 ist ein Teilschnitt des eingekreisten Teils der Figur 1 mit dem Ventil in offener Stellung;Figure 9 is a partial section of the circled portion of Figure 1 with the valve in the open position;

Figur 10 ist ein Teilschnitt des eingekreisten Teils der Figur 1 mit geschlossenem Ventil;Figure 10 is a partial section of the circled portion of Figure 1 with the valve closed;

Figur 11 eine Vergrößerung des eingekreisten Teils der Figur 10;FIG. 11 shows an enlargement of the circled part of FIG. 10;

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Figur 12 eine Teilansicht, gesehen an den Linien 12-12 der Figur 9»Figure 12 is a partial view, seen on the lines 12-12 of Figure 9 »

Figur 13 eine graphische Darstellung des Ventils mit dem beschriebenen Aufbau; undFIG. 13 is a graphic representation of the valve with the structure described; and

Figur 14 eine Vergrößerung des Teilschnitts, ähnlich der Figur 10, für ein anderes Ausführungsbeispiel»FIG. 14 is an enlargement of the partial section, similar to FIG Figure 10, for another embodiment »

1 zeigt ein Kugelventil mit Y-förmiger Membran nach der Erfindung mit einem Körper 10, der den Strömungsdurchgang 12 zwischen Einlaß 14 und Auslaß 16 ergibt und einen Deckel I7 trägt, der mit dem Körper 10 verschraubt ist. An einer Zwischenstelle im öurchgang 12 befindet sich ein ringförmiger Sitz 18 aus einer Legierung aus Stellit oder dergl., mit dem eine Ventilscheibe 20 zum Öffnen und Schliessen des Durchganges für die Strömung zusammenarbeitet. Wie gezeigt, befindet sich die Scheibe 20 in offener Stellung und wird in einer rohrförmigen Führung 22 gehalten, die über einen Stift 23 im Körper befestigt und ausgerichtet ist, während eine umgebende Kappe 24 die Scheibe über einen Haltering 26 hält. Um diese Scheibe herum, zwischen der Scheibenkappe und der Führung befindet sich eine zusammengepreßte Schraubenfeder 28, die die Scheibe 20 in die offene Stellung gegen die Unterseite einer aus Lagen bestehende Membran 30 aufwärtsdrückt· An der oberen Seite der Membran 30 iann zum Entgegenwirken gegen, die Feder 28 ein Schaftkopf 32 mit sechseckigem Rand abwärts betätigt werden, um die Scheibe 20 gegen den Sitz 18 in die geschlossene Stellung zu drücken.1 shows a ball valve with a Y-shaped membrane according to FIG of the invention with a body 10 which gives the flow passage 12 between inlet 14 and outlet 16 and a Bears cover I7, which is screwed to the body 10. At an intermediate point in the passage 12 there is an annular seat 18 made of an alloy of stellite or The like. With which a valve disc 20 cooperates to open and close the passage for the flow. As shown, the disc 20 is in the open position and is held in a tubular guide 22, the is attached and aligned in the body via a pin 23, while a surrounding cap 24 holds the disc via a Retaining ring 26 holds. Around this disc, between the disc cap and the guide, there is a compressed one Coil spring 28 that moves the washer 20 into the open position against the underside of a layered Pushing Membrane 30 Up · At the top of the membrane To counteract this, the spring 28 is a shaft head 32 with the hexagonal rim can be actuated downwards to move the disc 20 against the seat 18 in the closed position to press.

Der Kopf 32 wird in einer sechseckkantigen Bohrung 34 an der Unterseite des Deckels I7 gleitend gehalten.The head 32 is in a hexagonal hole 34 on the Underside of the lid I7 held in a sliding manner.

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Zum Betätigen des Ventils zwischen der offenen und der geschlossenen Stellung verläuft ein Schaft 36 in der Mitte von einer Stellung aus, die an das Oberteil der abgerundeten Oberseite des Kopfes 32 angreift, durch den Deckel nach außen. IM den Schaft herum, der in das Innere des Deckels führt, befindet sich eine Stopfbüchsenmutter 38, die sum Zusammendrücken der Fackung 40 dient, während der Schaft 36 angeschraubt ist. Bei dieser Anordnung drückt ein Drehen des Handrades 42 in einer Richtung den Kopf 32 und die Scheibe 20 in den Sits, um den Durchgang 12 zu schließen und beim Drehen in entgegengesetzter dichtung kann der Leitungsdruck in Kombination mit der Feder 28 die Scheibe 20 und den Kopf 32 zum öffnen des Durchganges für die Strömung anheben.To operate the valve between the open and the In the closed position, a shaft 36 extends midway through the lid from a position engaging the top of the rounded top of head 32 outward. There is a gland nut 38 around the shaft that leads into the inside of the lid, the sum of compressing the convolution 40 is used during the Shank 36 is screwed on. With this arrangement, it pushes in Rotating the hand wheel 42 in one direction the head 32 and disc 20 in the seats to close the passage 12 and when rotating in the opposite seal, the line pressure in combination with the spring 28 can push the washer 20 and the head 32 for opening the passage for the flow raise.

Die Membran 30 nach einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung wird mit Hilfe der Figuren 9 bis 12 beschrieben, aus denen zu erkennen ist, daß die Membran eine Hülse aus mehreren übereinanderliegenden Lagen 46 und 48 besitzt, die gewöhnlich vorgepackt und mit Molybden-Disulphid oder dergl. trokken geschmiert sind, damit sie dazwischen gleiten können. Jede Lage besteht aus Federmetall hoher Festigkeit mit der Dicke von 0,0125 bis 0,075 mm und ergibt eine maximale Biegsamkeit, während die eine ausreichende Festigkeit zum Vermeiden von kreuzweisem Ausbeulen beibehalten wird, das sonst auftreten könnte. Die Läget), sind leicht abgerundet und an ihren Kanten eingeklemmt, im einen Ventilhub aufzunehmen, der auf weniger als Durchschlagsbiegung beschränkt ist. Der Membranstapel soll zusammen so kräftig sein, daß er den Ventilinnendruck aushält· Durch Radialschlitze 50, die winkelig über die Fläche der oberen Lage 46 verteilt sind,The membrane 30 according to a first exemplary embodiment of the invention is described with the aid of FIGS. 9 to 12 which can be seen that the membrane has a sleeve of several superimposed layers 46 and 48, which are usually prepackaged and dry lubricated with molybdenum disulphide or the like, so that they can slide therebetween. Each layer is made of high strength spring metal, 0.0125-0.075 mm thick, and provides maximum flexibility while maintaining sufficient strength to avoid the criss-cross buckling that would otherwise occur could occur. Die Läget) are slightly rounded and at pinched at their edges to accommodate a valve stroke, which is limited to less than breakdown flex. The membrane stack should be so strong together that he the Withstands internal valve pressure through radial slots 50, which are angularly distributed over the surface of the upper layer 46,

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wird diese Lage praktisch aus einer kuschelwirkung in einen einfachen Strahl (aus noch zu beschreibenden Gründen) umgewandelt. Je nach den Belastungsfaktoren können die Schlitze 50 in mehr als einer oder oberen Lagen liegen. Eine Winkelverschiebung zwischen den Schlitzen 50 um 30 Grad hat sich hierfür als geeignet erwiesen.this location practically turns a cuddly effect into one simple beam (for reasons to be described) converted. Depending on the stress factors, the Slots 50 are in more than one or top layers. An angular displacement between the slots 50 by 30 degrees has proven to be suitable for this.

Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel sind die Lagen 46 etwa 0,2 bis 0,3 mm dick und bestehen aus Inconel 7^8, das ein Warenzeichen der Firma Huntington Alloy Co. für eine hochwertige Nickel-Chromlegierung mit einem Elastizi-In a preferred embodiment, the layers 46 are about 0.2 to 0.3 mm thick and consist of Inconel 7 ^ 8, which is a trademark of Huntington Alloy Co. for a high-quality nickel-chromium alloy with an elastic

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tätsmodul von etwa 2,1 χ 10 kg/cm ist. Vorzugsweise sind die Lagen 48 etwa 0,2 bis 0,3 mm dick und bestehen aus Titan 6 A14V, was eine hochstabiles Titan-Aluminium-Vanadium-Legierung mit geringem Gewicht und korrosionsfest mit einem Elastizitätsmodul von etwa 1,12 kg/cm ist. Beginnend an der Unterseite der Membran für Ventile von 25 bis 38 mm und größer wechseln die ersten acht Lagen, wie Figur 9 zeigt, zwischen Materialien 46 und 48, während die oberen Lagen durchweg aus demselben Material 46 bestehen. Durch Abwechseln des Anordnen der Lagen auf diese Weise bleibt das Element 48 mit niedrigem Modul gut innerhalb der elastischen Stabilität durch den ganzen Ventilzyklus hindurch, während das Element 46 unproportionale höhere Belastung erträgt, wenn es sich einem Zustand örtlichen Ausbeulens nähert, gegen den es von den benachbarten Lagen gehalten wird.6 2
modulus of about 2.1 χ 10 kg / cm. The layers 48 are preferably about 0.2 to 0.3 mm thick and consist of titanium 6 A14V, which is a highly stable titanium-aluminum-vanadium alloy with low weight and corrosion-resistant with a modulus of elasticity of about 1.12 kg / cm. Starting at the bottom of the membrane for valves from 25 to 38 mm and larger, the first eight layers alternate between materials 46 and 48, as FIG. 9 shows, while the upper layers consist entirely of the same material 46. By alternating the layers in this manner, the low modulus element 48 remains well within resilient stability throughout the valve cycle, while the element 46 endures disproportionately higher stress as it approaches a state of localized buckling against which it is exposed by the adjacent layers is held.

Zum Tragen des MembranstapeIs zum Verringern und Beseitigen ungleicher Arbeitsbeanspruchung, die sonst auftreten könnte, wird der Stapel an seinen Kanten in einer konturiersten Umkehrkurve zwischen einer aufwärts gerichteten Zunge mit ringförmigen Körper 52 und einer Einschnittrille 5^· in der Unter-For carrying the membrane stack to reduce and eliminate unequal workload, which could otherwise occur, the pile becomes at its edges in a most contoured reversal curve between an upwardly directed tongue with an annular body 52 and an incision groove 5 ^ in the lower

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seite des ringförmigen Rückhalters 56 gut gehalten. Der Rückhalter 56 ist wiederum ebenso befestigt und enthält eine dichtung 57» die mit dem biegsamen Anschlag 61 eine Druckdichtung gegen die Unterseite des Deckels 17 hält. Zum Innern der radial Umkehrkurve greift die Unterseite des Stapels an ein elastisches Tragpolster 58 an, das zum Isolieren der Stapeloberseite gegen Berührung mit der Führung 22 dient. Zusammen hiermit wird die Stapeloberseite von dem abgeschrägten und verhältnismäßig biegsamen, sich verjüngenden Tragflansch 70 nach außen, der vom Rückhalter 56 nach innen führt, und in der Mitte von einem abgeschrägten, verhältnismäßig biegsamen und sich verjüngenden Tragflansch 62 am Kopf 52 erfaßt. Bei einer bevorzugten Konstruktion bestehen sowohl das Polster 58 als auch die dichtung 57 aus einem behandelten Graphit in einer biegsamen Unterlage, die im Handel bei der Firma Union Carbide Corp. unter dem Warenzeichen Grafoil erhältlich ist. In Verbindung mit dieser Konstruktion ist es wichtig, daß in der offenen Stellung nach Figur 9 des Membranstapels von der ganzen eingespannten Fläche des biegsamen Flansches 60 und nur teilweise, wenn überhaupt, vom Flansch 62 ergriffen wird, während in der geschlossenen Stellung nach Figur 10 der gegenüberliegende anliegt« Bei dieser Anordnung greift somit in der offenen Ventilstellung nach Figur 9 die Unterseite des Stapels nur an die Teiloberfläche des Polsterträgers 58 an, während sie in der geschlossenen Ventilstellung nach Figur 10 an die ganze Polsterfläche einschließlich der innersten Lippe 59 angreift, die zum Erhöhen der tragenden Elastizität beim Führen aus der ersten in die letzte dient.side of the annular retainer 56 held well. Of the Again, retainer 56 is also attached and included a seal 57 »which with the flexible stop 61 holds a pressure seal against the underside of the cover 17. To the inside of the radially reversing curve, the bottom of the stack engages an elastic support pad 58, which is used for Is used to isolate the top of the stack against contact with the guide 22. Together with this, the top of the stack becomes outwardly from the beveled and relatively flexible tapered support flange 70 that of the retainer 56 leads inward, and is gripped in the middle by a beveled, relatively flexible and tapered support flange 62 on head 52. In a preferred construction, both pad 58 and seal 57 are made made from a treated graphite in a flexible pad commercially available from Union Carbide Corp. under the Trademark Grafoil is available. In connection with this construction it is important that in the open position according to Figure 9 of the membrane stack of the entire restrained surface of the flexible flange 60 and only partially, if at all, is gripped by the flange 62, while in the closed position according to FIG. 10 the opposite one rests. In this arrangement, in the open valve position according to FIG Part of the surface of the cushion support 58, while in the the closed valve position according to Figure 10 engages the entire pad surface including the innermost lip 59, which serves to increase the load-bearing elasticity when leading from the first to the last.

Die Flexibilität durch die Flansche 60 und 62 ist so gewählt, daß die Eigenschaften des Stapels durch die eingespannte Spanne der Flansche den Kontakttragrückdruck nicht plötzlichThe flexibility through the flanges 60 and 62 is chosen so that the properties of the stack by the clamped Do not suddenly tighten the contact support back pressure on the flanges

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sondern in einer stetig abnehmenden Weise verringert. Beim letzten Angreifen an den Flanschspitzen entsteht ein minimaler Rückdruck, der flexibel scharfe oder harte Ungleiche Belastungen nicht an den Stapel legen kann. Das Polster 58 arbeitet ähnlich sowohl als tiichtung und als Tragpolster, wodurch die Abbiegungen zusammengedrückt werden können, die auftreten, wenn sich das Ventil in der untersten Stellung seines Hubes befindet, der in den unteren läembranteilen gerade in der Klemmverbindung absorbiert werden soll. Zum Vermeiden oder Kleinhalten örtlich vergrößerter Belastungen des Trägers zwischen der Membran und dem biegsamen Gebiet des Flansches 60 oder 62 dienen Schlitze 50 in den obersten Membranlagen 46. Die Schlitze lassen die Lagen mehr als Lastverteilungspolster wirken, indem es als einer Anlage einfacher Balken oder Kabel arbeitet, um nur einfache Balkenbeanspruchungen und weniger gleichzeitige, normale Randbeanspruchungen auszuhalten. Auf diese Weise werden die kritischsten, örtlichen und ausfallempfindlichen Membranelemente besser gemacht und können größerer Belastung und schwerere Arbeitsbedingungen aus einer einheitlicheren Verteilung der Kantenbelastungen in radialer Richtung und parallel zu den Schlitzen ertragen.but decreased in a steadily decreasing manner. The last time you touch the flange tips a minimal back pressure that flexible sharp or hard unequal loads can not put on the pile. That Pad 58 similarly functions as both a seal and a support pad, thereby compressing the bends can occur when the valve is in the lowest position of its stroke, which is in the lower Läembranteilen should just be absorbed in the clamp connection. To avoid or keep locally enlarged Loads on the carrier between the diaphragm and the flexible region of the flange 60 or 62 serve as slots 50 in the uppermost membrane layers 46. The slots allow the layers to act more as a load distribution cushion by acting as a a system of simple beams or cables works to deal with only simple beam loads and fewer simultaneous, withstand normal edge loads. In this way, the most critical, local and failure-sensitive Membrane elements are made better and can handle greater loads and heavier working conditions from a more uniform Endure the distribution of the edge loads in the radial direction and parallel to the slots.

Die Membran 31 nach einem anderen Ausführungsbeispiel wird anhand der Figur 14 beschrieben. Zum Ausbilden der Membranhülse dieses Beispiels werden mehrere übereinanderliegende Lagen 63 und 65, die in ähnlicher Weise vorgepackt und mit Molybdensulphid oder dergl. trocken geschmiert sind, damit sie gut gleiten können. Jede Lage 63 und 65 besteht aus einer gleichen Metallverbindung, vorzugsweise aus dem billigen Inconel 718 mit JJagen 63, die 0,24 mm bis 0,3 mm dick, gewöhnlich 0,25 mm und die Lagen 65 - 0,075 bis 0,20 mm, gewöhnlich 0, 175 mm dick sind.The membrane 31 according to another embodiment is described with reference to FIG. To form the membrane sleeve of this example, several superposed Layers 63 and 65 similarly prepackaged and dry lubricated with molybdenum sulphide or the like are used therewith they can slide well. Each layer 63 and 65 consists of the same metal compound, preferably of the inexpensive Inconel 718 with JJagen 63, which are 0.24 mm to 0.3 mm thick, usually 0.25 mm and the layers 65-0.075-0.20 mm, usually 0.175 mm thick.

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Durch Anordnen der Lagen 63 ist etwa ein Drittel dicker. In sowohl oben drei als auch unten drei Hülsenstellungen ergibt sich die Neigung zu größerem Ausbeulen im Vergleich zu der verhältnismäßig dünneren Zwischenlage 65, an der sich das Ausbeulen nur ganz gering zeigt. Die oberen Lagen 63 enthalten vorzugsweise Schlitze 50 nach Art der figur 12, zum besseren Abbiegen, während die dritte Lage ohne Schlitze ist.By arranging the layers 63 it is about a third thicker. In both the top three and bottom three sleeve positions, there is a tendency to greater bulging in comparison to the relatively thinner intermediate layer 65, on which the bulging is only very slight. The upper layers 63 preferably contain slots 50 in the manner of FIG. 12, for better turning, while the third layer has no slots.

Zum Befestigen der ^mbranhülse y\, damit sie eine maximale Regelung des Ausbeulens ermöglicht, werden verschiedene geregelte Klemm- und Rückbalteanordnungen verwendet. Die Randkanten der einzelnen Lagen richten sich offensichtlich in einer vertikalen Richtung aus, wie es durch die Schnittlinie A-A dargestellt ist, wo sie horizontal zwischen der Rille 54- und der Innenfläche des unteren Flansches 67 eingespannt sind. Von dort biegt sich die Membran zwischen den Schnittlienien B-B und C-C radial nach oben, über deren Strecke sie zwischen den gegenüberliegenden Flächen der Körperzunge 52 und Rille 54- eingeklemmt bleibt. Von diesem Funkt aus ist die Membran in der Umkehrkurve nach innen gehalten, aber nicht eingespannt, um die Stellung der Schnittlinie D-D um eine Strecke zu überschreiten, wobei sich kleinere Abtrennungen 69 zwischen benachbarten Lagen ergeben können.Various controlled clamping and retaining arrangements are used to secure the membrane sleeve y \ so that it allows maximum control of the bulging. The marginal edges of the individual layers are obviously aligned in a vertical direction, as shown by the section line AA, where they are clamped horizontally between the groove 54 and the inner surface of the lower flange 67. From there, the membrane bends radially upward between the intersection lines BB and CC, over the course of which it remains clamped between the opposite surfaces of the body tongue 52 and groove 54-. From this point, the membrane is held in the reverse curve inwards, but not clamped, in order to exceed the position of the intersection line DD by a certain distance, which can result in smaller separations 69 between adjacent layers.

Mit einem weiter nach innen gerichteten Träger zwischen dem Flansch 60 und der Basis 59 ergibt sich in der Ebene der Membranlagen zwischen den Schnittlinien E-E und F-F eine Strecke Z. In der Strecke Z kann der unter Druck stehende Stapel in oder nahe der Verbindungsstelle über dem Ventil von einer komprimierten Belastung zu einem stabilisierten Zugbelastungszustand sich verformen oder durchschlagen.With a more inwardly directed support between the flange 60 and the base 59, in the plane of FIG Membrane layers between the intersection lines E-E and F-F one Line Z. In line Z, the pressurized Stack in or near the junction above the valve from a compressed load to a stabilized one Tensile load state deform or puncture.

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Da diese Wirkung ohne Beanspruchung an der Linie E-E erfolgen kann, können sich keine Beulenrippen ausbilden. Auf diese Weise kann das Innenteil der Umkehrkurve zwischen C-C und D-D das geringe und kurzzeitige radiale Aufbauschen absorbieren, wenn es bei Umkehrung des Durchschlags aus dem zusammengedrückten in den zubeanspruchten Zustand gelangt.Since this effect can take place without stress on the line E-E, no bulge ribs can form. In this way, the inner part of the reversal curve between C-C and D-D can be the minor and short-term radial Absorb fluff when there is reverse breakdown from the compressed to the stressed state.

Die Packstopfbüchsenkonstruktion nach der Erfindung wird anhand Figur 1 beschrieben. In dieser Anordnung wirkt die Stopfbüchse 3ö sowohl als Packung als auch als Schraubbuchse, wobei die letztere die Hubkräfte des Schafts 36 auf den Venteldeckel 1? überträgt. In ihrer Packungskapazität wird die Stopfbüchse 38 bis 64 im Innern des Deckels so verschraubt, daß mehrere Lagen oder eine fortlaufende Luffe 66 der Pakkung 40 zusammengepreßt wird, die zwischen Graphitfäserringen 68 gehalten wird. Die Packung 40 enthält vorzugsweise die beschriebenen Grafoil-Verbindung für das Polster 58. Die Stopfbüchse 38 wird als Buchse bei 72 verschraubt, um den Gewindeschaft 36 zu tragen, der sich am Stopfbüchsengewinde in jeder Richtung vorwärts drehen kann, um die Ventilschaftscheibe 20 zu betätigen. Durch die Stopfbüchsengewinde 64 und 72 mit derselben Steigung in derselben Richtung kann die Stopfbüchse gegen die Packung ohne Bewegen des Schafts abgedichtet werden, ob nun das Ventil vorn oder hinten aufsitzt. Die Einstellschraube 44, die in die (nicht dargestellt) Stopfbüchsenschlitze hineingehen, hält die Lage der Stopfbüchse 38, nachdem die Packung entsprechend zusammengedrückt worden ist. Sollte die Packung entfernt werden, so kann dies leicht durch Schrauben der Stopfbüchse 38 nach außen erfolgen, ohne daß das Ventil irgendwie gestört wird.The stuffing box construction according to the invention is described with reference to FIG. In this arrangement, the stuffing box 3ö acts both as a packing and as a screw bushing, the latter exerting the lifting forces of the shaft 36 on the valve cover 1? transmits. In its packing capacity, the stuffing box 38 to 64 is screwed inside the lid in such a way that several layers or a continuous airfeed 66 of the packing 40, which is held between graphite fiber rings 68, is compressed. The package 40 preferably contains the described Grafoil connection for the pad 58. The gland 38 is threaded as a socket at 72 to support the threaded shaft 36 which can rotate forwardly on the gland threads in either direction to actuate the valve stem 20. With the stuffing box threads 64 and 72 having the same pitch in the same direction, the stuffing box can be sealed against the packing without moving the stem, whether the valve is seated at the front or at the rear. The adjustment screw 44, which goes into the gland slots (not shown), holds the gland 38 in place after the package has been appropriately compressed. Should the packing be removed, this can easily be done by screwing the gland 38 outwards without disturbing the valve in any way.

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Bei einer Fackung mit gleichbleibender Qualität wie die Grafoil-supra überschreitet die Nutzungsdauer der Fackung die der ganzen Anlage, was ein Nachdichten selten erfordert, wenn immer es notwendig ist. In gleicher Weise muß bei diesem Material die Schaftpackung so selten entfernt werden, daß die Verwendung dieser verbesserten und vereinfachten Deckelkonstruktion mehr als annehmbar ist. Durch die Einfachheit in dieser Anordnung kann der Deckel 17 leicht aus verhältnismäßig billigem Stangenmaterial hergestellt werden, wodurch die bisherige Notwendigkeit für Schrauben, Muttern, Flansche und Joche bei diesen Ventilen beseitigt werden kann.In the case of a filling with consistent quality such as The Grafoil-Supra exceeds the service life of the Fackung that of the entire system, which seldom requires resealing requires whenever necessary. In the same way With this material, the stem packing must be removed so seldom that the use of this improved and simplified lid construction is more than acceptable. Due to the simplicity in this arrangement, the lid 17 can easily be made from relatively inexpensive rod stock, eliminating the previous need for Bolts, nuts, flanges and yokes can be eliminated on these valves.

Die Figuren 1 bis 8 und 13 zeigen ^rkmale zum Verbessern der Strömungscharakteristiken· Bei allen Ventilen der Grundart tritt die Strömung in den Durchgang 12 durch den Einlaß 14- ein und gelangt hinter dem offenen Sitz 18 zum Auslaß 16. Durch den geringen Hub bei einem Membranventil, der durch die Abbiegeeigenschaften der Membran bestimmt ist, tritt die Strömung in den Sitzströmungsring ein, wodurch ein wesentlicher Teil der Strömung (etwa 75%) nach oben geleitet wird. An diesem Funkt biegt sich die obere Strömung um 90° zum Auslaß, um die Führung 22 herum in einem Bandwegströmungspfad umzulaufen, bevor sie dahinter sich mit der restlichen Strömung vereinigt, die sich am Ring vorbei unmittelbar dahinter gelangt.Figures 1 to 8 and 13 show features for improvement of the flow characteristics · In all of the basic type valves, the flow enters passage 12 through the inlet 14- and arrives behind the open seat 18 to the outlet 16. Due to the small stroke of a diaphragm valve, which is determined by the bending properties of the diaphragm, the Flow into the seat flow ring, which directs a substantial part of the flow (about 75%) upwards. At this point, the top flow bends 90 degrees towards the outlet, around guide 22 in a ribbon path flow path to circumnavigate before it joins the rest of the current behind it, which passes the ring immediately behind it got.

Um die Biegeverluste auszugleichen und dadurch den Strömungskoeffizienten nach der Erfindung zu erhöhen, ist die Kombination einer Hilfsentlastung mit einem abgeschrägten und strömungsgünstigen Bandweg vorgesehen, in dem getrennte Öffnung 78 und 80 an ihren Unterseiten offen mit dem DurchgangIn order to compensate for the bending losses and thereby increase the flow coefficient according to the invention, the combination of an auxiliary relief with a beveled and A streamlined tape path is provided in the separate opening 78 and 80 open on their undersides with the passage

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12 (Figur 2) in Verbindung stehen. Die Achsen der öffnungen divergieren voneinander in einer gemeinsamen Ebene, die bei 82 winkelig zur Achse des Durchganges 12 versetzt ist. Der Einlaß zu den Entlastungsöffnungen befindet sich etwas über dem Durchgang 12 unmittelbar angrenzend an den oberen Teil der Führung 22, über die die scharfe Biegung in der Strömung vorher aufgetreten ist. ^urch den Wegfall der Biegung, der sich aus den Entlastungsöffnungen ergibt, ist die Strömungsform mehr stromlinienförmig,, wie es in Figur 7 gezeigt wird. Mit dieser Konstruktion erzeugt deshalb die Tragentlastung eine direktere Bahn oder einen Kurzschnitt für die Flüssigkeit, wenn sie im Ventilhohlraum ansteigt, und ihren Lauf zum Auslaß 16 beginnt. Da die Strömungsform direkter und ohne das vorhergehende Ausgleichen weniger geneigt ist, kann ein größerer Prozentsatz der Strömung in die obere Hälfte der strömungsabwärts liegende Öffnung gelangen, was eine allmählichere und durchschnittlichere Biegung ergibt, um die Strömungsverteilung zu erhöhen und den Druckabfall zu verringern.12 (Figure 2) are in connection. The axes of the openings diverge from one another in a common plane which is offset at 82 at an angle to the axis of the passage 12 is. The inlet to the relief ports is located slightly above the passage 12 immediately adjacent to the upper part of the guide 22 over which the sharp bend in the flow has previously occurred. ^ owing to the elimination of the Bend resulting from the relief openings is the flow shape more streamlined, as it is in figure 7 is shown. With this construction, the load relief therefore creates a more direct path or a short cut for the liquid as it rises in the valve cavity and begins its flow to outlet 16. Because the flow shape is more direct and without the previous equalization being less inclined, a greater percentage of the flow can go into the upper Half of the downstream opening get what results in a more gradual and average bend to increase flow distribution and pressure drop to reduce.

Zum Sichern der wirksamsten Verwendung der Hilfsentlastungsöffnunten 78 und 80 ist in Kombination hiermit an der Stelle 84 ein Bandweg — Bandwegströmung sich ändernder Dicke vorgesehen, der um den obersten Umfang der Führung 22 herumführt. Zum Ausbilden des Bandweges dient das Durchgangsgebiet zwischen der konzentrischen Innenwandfläche 77 über der konzentrischen Wandfläche 7^ des Ventilkörpers und der Außenfläche der Führung 22. Sowohl die Wandfläche als auch die Führungsfläche sind entsprechend der letzteren geformt, die als ein Rißabfall 86 in der Achse des Durchgangs 12 ausläuft. Der Hißabfall 86 dient dann auch zum Verringern der Möglichkeit des Entstehens eines Hohlraumes und zum wirksameren Aus-To ensure the most effective use of the auxiliary relief openings 78 and 80, in combination with this, a tape path - tape path flow of changing thickness is provided at point 84, which leads around the uppermost circumference of the guide 22. The passage area between is used to form the tape path the concentric inner wall surface 77 over the concentric wall surface 7 ^ of the valve body and the outer surface the guide 22. Both the wall surface and the guide surface are shaped according to the latter, which as a Crack debris 86 in the axis of the passage 12 runs out. The waste 86 then also serves to reduce the possibility the creation of a cavity and for more effective

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richten der Strömung mit einer minimalen oder ohne Turbulenz.direct the flow with minimal or no turbulence.

Die Dicke des Strömungsbandes steigt an dieser Stelle von der vorderen Seite des Bandweges an und sammelt einheitlich und wirksam die Sitzströmung ohne plötzliche Vergrößerungen oder scharfen Änderungen in der Strömungsrichtung. Von diesem Punkt aus verläuft die Strömung zu den Hilfsentlastungsöffnungen 76 und 80. Für die Ventilgröße 25 mm und kleiner ist die Verwendung der Entlastungeöffnungen und des angeschrägten Bandweges nicht erforderlich und sind deshalb in den Figuren 5 und 6 weggelassen worden.The thickness of the flow band increases at this point from the anterior side of the ligament path and uniformly and effectively collects the seat flow without sudden increases or sharp changes in the direction of flow. From this point the flow goes to the auxiliary relief openings 76 and 80. For the valve size 25 mm and smaller it is not necessary to use the relief openings and the beveled tape path and are therefore in Figures 5 and 6 have been omitted.

Diese Wirkungen können leicht aus der graphischen Darstellung der Figur 13 entnommen werden, in der für ein 50 mm Membranventil mit 10,7 ism Hub der Strömungskoeffizient Ov ganz offen auf 60 und darüber im Vergleich mit einem Ov von etwa 37 für dasselbe Ventil ohne die Hilfsentlastung und die Bandwegausbildung ansteigen kann· Gleichzeitig wird eine verhältnismäßig linieare Drosselkurve erzielt, die leicht zum Einstellen und Regeln von Anlagen im Teillaetbetrieb genutzt werden kann.These effects can easily be seen from the graph in FIG. 13, in which for a 50 mm diaphragm valve with a 10.7 ism stroke the flow coefficient Ov is completely open to 60 and above in comparison with an Ov of approximately 37 can increase for the same valve without the auxiliary relief and the formation of the belt path · At the same time, a relatively linear throttle curve is achieved, which can easily be used for setting and regulating systems in partial flow operation.

Es sind neuartige Verbesserungen zum Erhöhen des Betriebes und der Membranlebensdauer eines Hochdruck-, Hochtemperatur-Ventils mit X-förmiger Membran beschrieben worden. Durch die Verwendung einer neuartigen Konstruktion für sowohl die Membran als auch deren Träger ist die Lebensdauer der **embran erheblich im Vergleich mit früheren Ausführungen erheblich verlängert worden. Das Herstellen der Membran aus übereinanderliegenden Lagen geregelter Dicke und, wie bei einem Ausführungsbeispiel, aus bestimmten verschiedenen Materialien überwinden zusammen mit einem Träger, der in der untersten Stellung des Ventile arbeitet, damit kompressive AbbiegungenThey are novel improvements to increase operation and the diaphragm life of a high pressure, high temperature valve with an X-shaped diaphragm. Through the Using a novel construction for both the membrane and its support is the lifespan of the ** embran has been considerably lengthened compared to previous designs. The production of the membrane from superimposed layers of controlled thickness and, as in one embodiment, from certain different materials overcome along with a carrier that is in the lowest Position of the valve works to allow compressive turns

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der Membran innerhalb des Einspannungspunktes absorbiert werden, die erwähnten Beanspruchung, die durch Ausbeulen, Falten und/oder Alterungsausfall bedingt ist. Bei einem anderen Ausführungsbeispiel wird ein ähnliches kembranergebnis durch Verwendung eines Stapels von Lagen verschiedener Dicke in Kombination mit einer Einspanne- und Rückhalteanordnung des Stapels erhalten, die das .ausbeulen regelt. Weiter erhöht eine Hilfsentlastungs- und Strömungskonstruktion die Strömungskoeffizienten für diese Ventile im Vergleich mit bisherigen Ventilen für ähnliche Zwecke erheblich.absorbed by the membrane within the restraint point the mentioned stress, which is caused by bulging, folding and / or aging failure. At a Another embodiment is a similar membrane result by using a stack of layers of different Thickness obtained in combination with a clamping and restraint arrangement of the stack, which regulates the bulging. Further, an auxiliary relief and flow design increases the flow coefficients for these valves in comparison with previous valves for similar purposes.

Da viele Änderungen der beschriebenen Konstruktion und viele sich stark unterscheidende Ausführungsbeispiele der Erfindung ohne Abweichen vom Umfang der Erfindung vorgenommen werden können, soll die Erfindung nicht auf diese Weise als beschränkt angesehen werden.There have been many changes to the construction described and many widely differing embodiments of the invention Without departing from the scope of the invention, the invention is not intended to be considered in this way be viewed as limited.

Zusammenfassungsummary

Ein Kugelventil mit Y-förmiger Membran für hohen Druck und hohe Temperatur mit verlängerter Lebensdauer ist durch einen höheren Strömungskoeffizienten und verringerter Herstellungskosten verbessert worden. Die Membran in einem der Ausführungs-r beispiele ist eine elastisch getragene Mehrlagenhülse aus übereinanderliegenden Lagen aus verschiedenen Metallen mit verschiedenen Elastizitätsmodulen, wobei die oberen Lagen radial geschlitzt ist, um die auftretenden Beanspruchungen neu zu verteilen. Bei einem anderen Ausführungsbeispiel besteht, die Mehrlagenmembranhülse aus übereinanderliegender Lagen gleicher Zusammensetzung, aber sich ändernder relativer Dicken, was eine geregelte Biegung ergibt. Eine HilfsÖffnung im Abgangsdurchgang neben dem V_entilkopf bewirkt zusammen mit einem stromabwärts liegenden, abgeschräften und strömungsgünstigen Bandweg einen besser angenäherten stromlinienförmigen Strömungsweg zum Erhöhen des Strömungskoeffizientenbemessung des Ventils. Eine ^ehrzweckpackstopfbüchse, die innen und außen ein identischesA ball valve with a Y-shaped diaphragm for high pressure and high temperature with an extended life has been improved by a higher flow coefficient and a reduced manufacturing cost. The membrane in one of the embodiments is an elastically supported multi-layer sleeve made of superimposed layers of different metals with different moduli of elasticity, the upper layers being radially slotted in order to redistribute the stresses that occur. In another embodiment, the multi-layer membrane sleeve consists of superimposed layers of the same composition, but of varying relative thicknesses, which results in a controlled bending. An auxiliary opening in the outlet passage adjacent to the V _e ntilkopf effected together with a downstream, abgeschräften and streamlined tape path a better approximated streamlined flow path to increase the flow coefficient of the valve design. A multi-purpose stuffing box that is identical inside and out

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Claims

Meissner & MeissnerMeissner & Meissner

- PATENTANWALTSBÜRO - PATENT AGENCY OFFICE

■ R L I N — M 0 N C H K N■ R L I N - M 0 N C H K N

PATENTANWÄLTEPATENT LAWYERS

DIPL-ING. W. MEISSNER (BLN) DIPL-ING. P. E. MEISSNER (MCHN) DIPLING. H.-J. PRESTING (BLN)DIPL-ING. W. MEISSNER (BLN) DIPL-ING. P. E. MEISSNER (MCHN) DIPLING. H.-J. PRESTING (BLN)

HERBERTSTR. 22, 1000 BERLIN 33HERBERTSTR. 22, 1000 BERLIN 33

3 α DEZ. 19773 α DEC. 1977

Ihr Zeichen Ihr Schreiben von Utteero Zeichen Berlin, denYour sign Your letter from Utteero sign Berlin, den

Fall 361 (-74-1 CIP)Case 361 (-74-1 CIP)

Dresser Industries, Ine, Dallas, Texas 75 221, USA Dresser Industries, Ine, Dallas, Texas 75 221, USA

PatentansprücheClaims

J Membranventil mit einem Ventilkörper, einem Strömungsdurchgang in diesem Körper zwischen einem Einlaß und einem Auslaß, einem Ventilsitz in dem Durchgang, eine Schließscheibe, die mit dem Sitz zum Offnen und Schliessen des Durchganges zum Durchströmen einer Flüssigkeit zusammenarbeitet, einem am Körper befestigten Deckel und einem durch eine Bohrung im Deckel hindurchgehenden Schaft zum Bewegen der Schließscheibe relativ zum Sitz und von diesem weg, sowie einer Membran zum Halten einer dichten Beziehung zwischen dem Kirchgang und dem Schaft, gekennzeichnet durch einen mehrlagigen flexiblen Stapel aus lasttragenden, unabhängigen Metall-lagen (46, 48) im Körper (10) die zwischen der SchließscheibeJ Diaphragm valve with a valve body, a flow passage in this body between an inlet and an outlet, a valve seat in the passage, a closing disk which is connected to the seat for opening and closing the passage for a liquid to flow through cooperates, a cover attached to the body and a shaft passing through a bore in the cover for moving the locking disk relative to the Seat and away from this, as well as a membrane to hold a tight relationship between going to church and that Shaft characterized by a multi-layer, flexible stack of load-bearing, independent metal layers (46, 48) in the body (10) between the locking disc

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BORO MÖNCHEN:BORO MONKS: TELEX:TELEX: TELEGRAMM:TELEGRAM: TELEFON:PHONE: BANKKONTO:BANK ACCOUNT: POSTSCHECKKONTO:CHECK ACCOUNT: ST. ANNASTR 11ST. ANNASTR 11 1-8M441-8M44 INVENTIONINVENTION BERUHCALM BERLIN SIBERLIN SI W. MEISSNER, BLN-WW. MEISSNER, BLN-W 8000 MÖNCHEN JJ8000 MONKS YY INVEN 4INVEN 4 BERLINBERLIN 03(VKI SO ST03 (VKI SO ST BERLINER BANK AQ.BERLINER BANK AQ. IJJ 82-IMIJJ 82-IM TEL·: mm ti u TEL ·: mm ti u OXVKl 33 BOXVKl 33 B SKSTtflOOOSKSTtflOOO

(20) und dem Schaft (36) liegen und deren Trennung bewirkt , wobei einige der Lagen aus einer anderen Metallzusammensetzung als andere Lagen bestehen, und daß ein Träger den Stapel zum Körper (10) dicht hält.(20) and the shaft (36) and causes their separation with some of the layers of a different metal composition exist as other layers, and that a carrier keeps the stack tight to the body (10).

2. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den einzelnen Metallzusammensetzungen den Stapel haltende Trägermittel vorgesehen sind.2. Valve according to claim 1, characterized in that the stack between the individual metal compositions holding carrier means are provided.

3. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine der LageZusammenverbindungen ein Metall mit einem erheblich höheren Elastizitätsmodul als das Metall der anderen Verbindung besitzt.3. Valve according to claim 1, characterized in that a capable of interconnecting a metal with one significantly has a higher modulus of elasticity than the metal of the other connection.

4. Ventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger eine Klemmeinrichtung, die die Lagen (46,48) an ihrem Rand hält, und eine elastische Basis innerhalb der Klemmeinrichtung enthält, die mindestens teilweise den Stapel in der geschlossenen Stellung der Schließscheibe (20) hält.4. Valve according to claim 3, characterized in that the carrier has a clamping device which the layers (46,48) on holds its edge, and includes a resilient base within the clamping device, which at least partially Holds the stack in the closed position of the locking disc (20).

5. Ventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Klemmeinrichtung den Stapel in einem Umkehrkurvengriff hält, der ringförmig neben dem Rand des Stapels verläuft.5. Valve according to claim 4, characterized in that the clamping device holds the stack in a reverse cam handle holds, which runs in a ring next to the edge of the stack.

6. Ventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Klemmeinrichtung einen ersten ringförmigen Flansch (60) besitzt, der über der elastischen Basis liegend eingespannt ist und zum vollen einheitlichen Ergreifen der Oberseite des Stapels dient, wenn die Schließscheibe (20) sich in der offenen Stellung des Durchganges (12) befindet und teilweise an der Oberseite des Stapels angreift,6. Valve according to claim 4, characterized in that the clamping device has a first annular flange (60) possesses, which is clamped lying over the elastic base and for full uniform gripping of the The top of the stack is used when the closing disk (20) is in the open position of the passage (12) and partially engages the top of the stack,

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wenn die Schließscheibe (20) sich in der geschlossenen Stellung des Durchganges befindet.when the closing disc (20) is in the closed position of the passage.

7· Ventil nach iinspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß7 · Valve according to iins Claim 6, characterized in that ein zweiter ringförmiger Plansch (62) zum vollen Ergreifen der Oberseite des Stapels dient, wenn sich die Schliefischeibe (20) in der geschlossenen Stellung des Durchganges (12) befindet, und teilweise an der Oberseite des Stapels angreift, wenn die Scheibe sich in der offenen Stellung des Durchganges befindet.a second annular splash (62) is used to fully grip the top of the stack when the sleep disk (20) is in the closed position of the passage (12) and partially engages the top of the stack when the disc is in the open position of the passage.

8. Ventil nach Anspruch 7« dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Plansch (62) als Ganzes um den Kopf des Schafts (36) herum führt.8. Valve according to claim 7 «characterized in that the second splash (62) leads as a whole around the head of the shaft (36).

9. Ventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens die oberste Lage (46) aber nicht alle Langen des Stapels eine Plächenveränderung zum Neuverteilen von Betriebsbeanspruchungen nach innen und vom Band weg bewirkt.9. Valve according to claim 4, characterized in that at least the top layer (46) but not all lengths of the Stack causes a change in area to redistribute operational stresses inwards and away from the belt.

10. Ventil nach Anspruch 9« dadurch gekennzeichnet, daß die Plächenveränderung mehrere Sehlitze (56) enthält, die praktisch einheitlich radial um die Plache herum versetzt sind.10. Valve according to claim 9 «characterized in that the Planar change contains several seat braids (56) which are practically uniformly offset radially around the tarpaulin are.

11. Ventil nach Anspruch "I, dadurch gekennzeichnet, daß praktisch alle Lagen (46,48} aus derselben Zusammensetzung bestehen.11. Valve according to claim "I, characterized in that practically all layers (46,48} of the same composition exist.

12. Ventil nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens die oberste und die unterste Lage dicker als die dazwischen liegenden Lagen sind.12. Valve according to claim 11, characterized in that at least the top and bottom layers are thicker than the intermediate layers are.

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13. Ventil nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die dickeren Lagen um etwa ein Drittel dicker als die dünneren Lagen sind.13. Valve according to claim 12, characterized in that the thicker layers are about a third thicker than that thinner layers are.

14. Blende nach Anspruch 13» dadurch gekennzeichnet, daß der Träger eine Klemmeinrichtung zum Befestigen der Lagen (4-6, 48) um ihren Rand und eine daneben liegende Zurückhalteeinrichtung (56) besitzt, die von der Klemmeinrichtung radial nach innen verläuft, die die Lagen umgeklemmt hält.14. Aperture according to claim 13 »characterized in that the carrier has a clamping device for fastening the layers (4-6, 48) around their edge and an adjacent one Has retaining means (56) extending radially inward from the clamping means, which the layers holds clamped.

15. Ventil nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger eine elastische Basis radial innerhalb der Zurückhalteeinrichtung (56), einen ersten ringförmigen Flansch (60) besitzt, der über der Basis eingespannt ist und die Oberseite des Stapels einheitlich ganz ergreift, wenn die Schließscheibe (20) sich in der offenen Stellung des Durchganges (12) befindet, und an die Oberseite des Stapels angreift, wenn die Schließscheibe (20) sich in der geschlossenen Stellung des Durchganges befindet.15. Valve according to claim 14, characterized in that the support has a resilient base radially inward of the retainer (56), a first annular one Has flange (60) which is clamped over the base and uniformly fully grips the top of the stack, when the closing disc (20) is in the open position of the passage (12), and to the top of the Attacks the stack when the locking disc (20) is in the closed position of the passage.

16. Ventil nach Anspruch I5» dadurch gekennzeichnet, daß ein zweiter biegsamer ringförmiger Flansch (62) ganz an die Oberseite des Stapels angreift, wenn die Schließscheibe (20) sich in der geschlossenen Stellung des Durchganges (12) befindet und teilweise an die Oberseite des Stapels angreift, wenn die Schließscheibe sich in der offenen Stellung des Durchganges befindet.16. Valve according to claim I5 »characterized in that a second flexible annular flange (62) fully engages the top of the stack when the locking disc (20) is in the closed position of the passage (12) and partially to the top of the stack attacks when the locking disc is in the open position of the passage.

17· Ventil nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Flansch als Ganzes um den Kopf des Schafte herumführt·17 · Valve according to claim 16, characterized in that the second flange as a whole around the head of the shaft shows around

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18. Ventil nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran (30,31) Y-förmig ausgebildet ist, daß Einlaß (14) und Auslaß (16) an gegenüberliegenden Enden koaxial ausgerichtet sind und einen Strömungsdurchgang (12) ergeben, daß der Betätigungsschaft (36) mit seiner Achse schief zur Ausrichtung von Einlaß (14) und Auslaß (16) verläuft, daß ein Ventilsitz (18) im Durchgang (12) mit dem Schaft (36) und einer Schließscheibe (20) koaxial mit dem Sitz (18) ausgerichtet ist, um den Durchgang für die Strömung zu öffnen und zu schließen, daß sich im Körper (10) ein Hilfsdurchgang befindet, der im Körper (10) eine Verbindung in einer verhältnismäßig geraden Linie im Vergleich zu dem Winkel zwischen der Schaftachse (36) und dem Auslaß (16) ergibt, um die Strömung durch den Sits (18) nach innen und um die Scheibe (20) herum in der offenen Stellung zum Auslaß (16) des Durchganges (12) fließen zu lassen.18. Valve according to the preceding claims, characterized in that the membrane (30,31) is Y-shaped, that inlet (14) and outlet (16) are aligned coaxially at opposite ends and one Flow passage (12) show that the actuating shaft (36) with its axis at an angle to the alignment of Inlet (14) and outlet (16) extends that a valve seat (18) in the passage (12) with the shaft (36) and one Closing disc (20) is coaxially aligned with the seat (18) to open the passage for the flow and to conclude that there is an auxiliary passage in the body (10) is located in the body (10) a connection in a relatively straight line compared to the angle between the shaft axis (36) and the outlet (16) results in the flow through the seats (18) inward and to flow around the disc (20) in the open position to the outlet (16) of the passage (12).

19· Ventil nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Hilfsdurchgang mindestens zwei voneinander entfernte Öffnungen (78,80) aufweist, die mit dem Durchgang (12) strömungsabwärts von der Schließscheibe (20) von einer Stelle im Durchgang (12) nahe an der Schließscheibe in Verbindung stehen.19 · Valve according to claim 18, characterized in that the auxiliary passage is at least two apart Has openings (78,80) with the passage (12) downstream of the closing disk (20) of a Place in the passage (12) close to the locking disc.

20. Ventil nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Öffnungen an den Öffnungen winkelig von der Achse des strömungsabwärts liegenden Durchganges versetzt sind.20. Valve according to claim 19, characterized in that the two openings at the openings at an angle from the Axis of the downstream passage are offset.

21. Ventil nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Achsen der Offnungen sich in einer gemeinsamen Ebene21. Valve according to claim 20, characterized in that the axes of the openings are in a common plane

- 6 -809840/0630- 6 -809840/0630

— O —- O -

mit der Achse des stromabwärts liegenden Durchganges befinden, aber winkelig zueinander divergieren.with the axis of the downstream passage, but diverge at an angle to each other.

22. Ventil nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Achsen der öffnungen deren Ausgang dichter an die Achse des Durchganges (12) bringen als den Einlaß der öffnungen.22. Valve according to claim 20, characterized in that the axes of the openings are closer to their exit Bring the axis of the passage (12) as the inlet of the openings.

23. Ventil nach den Ansprüchen 18 und 22, dadurch gekennzeichnet, daß ein Bandweg aus einem allmählich sich änderndem Strömungsgebiet im Strömungsdurchgang um den strömungsabwärts liegenden Teil der Scheibe herum vorgesehen ist.23. Valve according to claims 18 and 22, characterized in that a tape path from a gradually becomes changing flow area is provided in the flow passage around the downstream portion of the disc is.

24. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich zwischen dem Schaft (36) und dem Deckel (17) eine Stopfbüchse (38) befindet, die sowohl als Packungsstopfbüchse zum Halten der Packdichte am Schaft (36) und als Gewindebüchse zum Übertragen der Schafthubkräfte auf den Deckel (17) dient.24. Valve according to claim 1, characterized in that between the shaft (36) and the cover (17) a Stuffing box (38) is located both as a packing gland to maintain the packing density on the shaft (36) and as The threaded bushing is used to transfer the shaft stroke forces to the cover (17).

25. Ventil nach Anspruch 24, dadurch gekennezeichnet, daß die Stopfbüchse (38) rohrförmig ist und an ihrer Außenfläche ein Gewinde (54) zum Verschrauben mit dem Deckel (17) und ein Gewinde (72) an der Innenfläche zum Verschrauben mit dem Schaft (36) aufweist.25. Valve according to claim 24, characterized in that the stuffing box (38) is tubular and has a thread (54) on its outer surface for screwing to the cover (17) and a thread (72) on the inner surface for screwing to the shaft (36).

26. Ventil nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß beide Gewinde dieselbe Steigung aufweisen.26. Valve according to claim 25, characterized in that both threads have the same pitch.

- 7 -809840/0630- 7 -809840/0630