DE3320574A1 - Diaphragm servomotor for valves or the like - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft einen Membranstellmotor für The invention relates to a membrane servomotor for
Ventile od.dgl. mit einer von einem Druckmittel wie Druckluft beaufschlagbaren, mit ihrem Außenrand zwischen den Ringflanschen von schalenförmigen Gehäusehälften eines Membrangehäuses festklemmbaren und mit ihrem Innenrand an dem zylindrischen Tellerrand eines unter der Wirkung mindestens einer Rückstellfeder stehenden, mit einer Ventilbetätigungsstange verbundenen Federtellers befestigten Rollmembran.Valves or the like. with one that can be acted upon by a pressure medium such as compressed air, with their outer edge between the ring flanges of shell-shaped housing halves a diaphragm housing can be clamped and with its inner edge on the cylindrical Edge of the plate of a standing under the action of at least one return spring, with a spring plate connected to a valve actuating rod.
Insbesondere und vorzugsweise ist ein solcher Slembranstellmotor für Ventile mit umkehrbarer Druckmittelbetätigung bestimmt und geeignet, bei der die Rollmembran samt ihrem Federteller in eine mit zwei wahlweise an eine Druckmittelleitung anschließbaren Druckmitteleintrittsöffnungen versehenen Membrangehäuse um 1800 wendbar ist, um den Stellmotor wahlweise so umstellen zu können, daß er entweder für Offnungsventile oder für Schließventile gebraucht werden kann. Dabei wird auch sichergestellt, daß das Ventil bei Ausfall des Druckmittels durch die Rückstellfedern entweder geöffnet oder geschlossen wirdi Bei den bisher bekannten Membranstellmotoren dieser Art hat der Außenrand der Rollmembran eine dem übrigen Teil derselben entsprechende, gleichbleibene Wandstärke und wird so zwischen den Ringflanschen der Gehäuseschalen eingespannt. Dabei hat sich folgender, für den praktischen Betrieb sehr ungünstiger Nachteil gezeigt: Wird nämlich das Druckmittel in das Membrangehäuse eingeleitet, dann beginnt der eingespannte Außenrand der Rollmembran zwischen den Ringflanschen nach außen zu wandern, obgleich vor Einlaß des Druckmittels durch entsprechende Schrauben eine dichte Verbindung der Ringflanschen und damit der beiden Gehäusehälften vorhanden war. Such a membrane servomotor is particularly and preferably intended and suitable for valves with reversible pressure medium actuation, in which the rolling diaphragm with its spring plate in one with two optionally to a pressure medium line connectable pressure medium inlet openings provided membrane housing by 1800 reversible is in order to be able to convert the servomotor so that it can either be used for opening valves or can be used for closing valves. It is also ensured that the valve is either opened by the return springs if the pressure medium fails or is closed in the previously known membrane servomotors of this type the outer edge of the rolling membrane one to the rest Part of the same corresponding, constant wall thickness and is so between the ring flanges of the housing shells clamped. The following has proven to be very unfavorable for practical operation Disadvantage shown: If the pressure medium is introduced into the diaphragm housing, then the clamped outer edge of the rolling membrane begins between the ring flanges to migrate to the outside, although before the inlet of the pressure medium by appropriate Screws a tight connection between the ring flanges and thus the two halves of the housing was present.
Infolgedessen war man gezwungen, die Verbindungsschrauben der Ringflanschen außerordentlich stark anzuziehen und dadurch das Wandern des Außenrandes der Rollmembran zu verhindern. Damit aber unter dem Einfluß der Schraubenkräfte die Gehäusehälften im Bereich zwischen den Schrauben nicht verbogen werden könnten, mußten die Ringflanschen unverhältnismäßig dick ausgebildet werden. Auf jeden Fall war die Montage und die Demontage des Membrangehäuses unter diesen Umständen schwierig und zeitraubend, Bei Membranstellmotoren für Ventile mit umkehrbarer Druckmittelbetätigung bestand ferner unter den rauhen Betriebsbedingungen beim Einbau der Ventile z.B. in einer chemischen Fabrik, in einem Kraftwerk, in einem Bergwerk usw. die Gefahr, daß die Drucknittelzuleitung versehentlich auf der falschen Seite des Membrangehäuses angeschlossen wurde. Dann kann sich die Rollmembran in die verkehrte Richtung stülpen, wobei sie von dem Federteller abgezogen wird, auch wenn der Innenrand der Rollmembran auf dem zylindrischen Federtellerrand mittels eines Spannbandes befestigt ist. Ein ordnungsgemäßer Betrieb ist dann nicht mehr möglich, und es kann sogar zu gefährlichen Situationen in der angeschlossenen Anlage kommen.As a result, one was forced to remove the connecting bolts of the ring flanges extremely strong to attract and thereby the wandering of the outer edge of the rolling membrane to prevent. But with that the housing halves under the influence of the screw forces The ring flanges had to be bent in the area between the screws are made disproportionately thick. In any case, the assembly and the Dismantling of the diaphragm housing is difficult and time consuming under these circumstances, In the case of diaphragm actuators for valves with reversible pressure medium actuation existed also under the rough operating conditions when installing the valves, e.g. in a chemical Factory, in a power station, in a mine, etc. the danger that the pressure medium supply line accidentally connected on the wrong side of the diaphragm case. then the rolling diaphragm can turn inside out in the wrong direction, removing it from the spring plate is withdrawn, even if the inner edge of the rolling diaphragm on the cylindrical spring plate edge is attached by means of a tightening strap. A proper operation is then not more possible and it can even lead to dangerous situations in the affiliated Plant come.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die beiden vorstehende genannten Nachteile solcher Membranstellmotoren auf einfache Weise zu beseitigen. The invention is based on the object of the above two to eliminate mentioned disadvantages of such membrane servomotors in a simple manner.
Der erste Teil der gestellten Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch
gelöst, daß die Rollmembran an der Stelle des Uberganges ihrer Rollzone zu ihrem
zwischen den Ringflanschen der Gehäuse schalen eingeklemmten Außenrand
Dadurch wird erreicht, daß der Dichtungswulst bzw. This ensures that the sealing bead or
die entsprechende Verdickung der Rollmembranwandung dafür sorgt, daß die Rollmembran mit ihrem Außenrand immer dicht zwischen den beiden Ringflanschen der Gehäusehälften eingespannt ist, obwohl hierbei die Flanschverbindungsschrauben nur verhältnismäßig wenig angezogen zu werden brauchen. Bei der Erhöhung des Gehäuseinnendruckes wird nämlich durch die erfindungsgemäße Material verstärkung der Flanschbereich der Rollmembran zwischen die Übergangsbereiche von Gehäuseschale zu Gehäuseringflansch gedrängt, so daß der notwendige Dichtungsdruck gegen Verlust des Druckmittels von selbst durch dieses Druckmittel hervorgerufen wird, ohne daß die Ringflanschen der Gehäusehälften übermäßig stark auf den Außenrand der Rollmembran gepreßt werden müssen.the corresponding thickening of the rolling membrane wall ensures that the outer edge of the rolling membrane is always tight between the two ring flanges the housing halves is clamped, although here the flange connection screws only need to be dressed relatively little. When the pressure inside the housing increases is namely reinforcement of the flange area by the material according to the invention the rolling diaphragm between the transition areas from the housing shell to the housing ring flange pushed so that the necessary sealing pressure against loss of pressure medium from itself is caused by this pressure medium without the ring flanges of the Housing halves are pressed excessively hard on the outer edge of the rolling diaphragm have to.
Der zweite Teil der gestellten Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst daß- die Rollmembran an ihrem Innenrand, d.h. in ihrem zylindrischen Einspannbereich mit dem Federteller eine ringförmige Verdickung erhält, welche in eine entsprechende Nut in der Außenseite des zylindrischen Randes des Federtellers eingreifen kann. According to the invention, the second part of the task set is thereby achieved solved that the rolling diaphragm at its inner edge, i.e. in its cylindrical clamping area with the spring plate receives an annular thickening, which in a corresponding Groove in the outside of the cylindrical edge of the spring plate can engage.
Durch das Spannband, mit welchem derkylindrische Innenrand der Rollmembran mit dem zylindrischen Federtellerrand verbunden ist, bleibt die Verbindung zwischen der Membranverdickung und der Nut auch dann aufrechterhalten, wenn sich die Rollmembran versehentlich in die verkehrte Richtung einstülpt. Um bei einer verkehrten Stülpung der Rollmembran mit Sicherheit auch zu verhindern, daß das Spannband i;w. der Spannring axial verschoben werden kann, können erfindungsgemäß zwei weitere Verdickungen des zylindrischen Federtellerrandes vorgesehen werden, welche zwischen sich eine vertiefte Führung bilden, durch die das Spannband gegen eine solche axiale Verschiebung gesichert wird.Through the tightening strap with which the cylindrical inner edge of the rolling diaphragm is connected to the cylindrical spring plate rim, the connection remains between the membrane thickening and the groove are maintained even when the rolling membrane is accidentally turned in the wrong direction. To with an upside down the rolling diaphragm with security also to prevent the tension band i; w. the tension ring can be moved axially, according to the invention, two further thickenings of the cylindrical spring plate edge are provided, which between them a recessed Form a guide through which the tension band is secured against such axial displacement will.
Wenn eine Rollmembran verwendet wird, die mit einer Einlage aus Textilmaterial od.dgl. versehen ist, so wird der Dichtungswulst so angeordnet, daß er auf der der Textileinlage gegenüberliegenden Seite der Rollmembran vorspringt. If a rolling membrane is used, the one with an insert made of textile material or the like. is provided, the sealing bead is arranged so that it is on the Textile insert protrudes opposite side of the rolling membrane.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird die Textileinlage so in der Rollmembran angeordnet, daß, sie im Bereich der Einspannung des Außenrandes der Rollmembran zwischen den Gehäuseflanschen in der Querschnittsmitte der Rollmembran verläuft, während sie im Rollbereich auf die druckabgewandte Seite der Rollmembran verlegt ist. Dadurch wird erreicht, daß die Rollmembran im Einspannbereich gleichmäßig querelastisch ist, während sie bei der normalen einseitigen Anordnung der Textileinlage auf der Einlagenseite parallel zu ihrer Oberfläche weniger verformbar ist als auf der von der Textileinlage abgewandten Seite.According to an advantageous embodiment of the invention, the textile insert so arranged in the rolling membrane that they are in the area of the restraint of the outer edge the rolling diaphragm between the housing flanges in the middle of the cross-section of the rolling diaphragm runs, while it runs in the rolling area on the side of the rolling membrane facing away from the pressure is relocated. This ensures that the rolling diaphragm is uniform in the clamping area is transversely elastic, while it is with the normal one-sided arrangement of the textile insert is less deformable on the insert side parallel to its surface than on the side facing away from the textile insert.
In der Zeichnung ist die Erfindung an Hand eines Ausführungsbeispiels näher veranschaulicht. Es zeigen Fig. 1 im vertikalen Längsschnitt einen Membranstellmotor für ein Ventil mit umkehrbarer Druckmittelbetätigung, Fig. 2 in größerem Maßstab einen abgebrochenen Schnitt durch die Rollmembran und den Federteller, Fig. 3 die Rollmembran nach Fig. 2 für sich herausgezeichnet, Fig. 4 eine Variante der Rollmembran nach Fig. 2 und 3, und Fig. 5 einen Teilschnitt durch den Federteller. In the drawing, the invention is based on an exemplary embodiment illustrated in more detail. 1 shows a diaphragm servomotor in vertical longitudinal section for a valve with reversible pressure medium actuation, Fig. 2 on a larger scale a broken cut through the rolling diaphragm and the spring plate, Fig. 3 shows the rolling diaphragm according to FIG. 2, FIG. 4 shows a variant of the Rolling diaphragm according to FIGS. 2 and 3, and FIG. 5 shows a partial section through the spring plate.
Der als Ausführungsbeispiel gewählte Membranstellmotor mit umkehrbarer Druckmittel steuerung hat eine Arbeitsmembran, die aus einem etwa topfförmigen Membranteller 1 und einer Rollmembran 2 besteht, welche am zylindrischen Tellerrand 6 des Membrantellers 1 mittels eines Spannbandes s befestigt ist. Dieser Membranteller 1 nimmt teilweise die Rückstellfedern 4 auf, welche im Ausführungsbeispiel um die Achse einer zentralen Betätigungsstange 5 herum angeordnet sind. Die Lage der Rückstellfedern 4 kann mittels Zentriervorsprüngen 8 des Membrantellers 1 gesichert werden. The membrane servomotor chosen as an embodiment with a reversible Pressure medium control has a working diaphragm, which consists of an approximately pot-shaped diaphragm plate 1 and a rolling diaphragm 2, which is attached to the cylindrical plate rim 6 of the diaphragm plate 1 is attached by means of a strap s. This diaphragm plate 1 partially takes the return springs 4, which in the embodiment around the axis of a central Operating rod 5 are arranged around. The position of the return springs 4 can by means of Centering projections 8 of the diaphragm plate 1 are secured.
Die Arbeitsmembran 1, 2 und die Rückstellfedern 4 sind wendbar oder umkehrbar in dem Membrangehäuse untergebracht, welches aus einer oberen Gehäusehälfte 9 und einer unteren Gehäusehälfte 10 zusammengesetzt ist. The working diaphragm 1, 2 and the return springs 4 are reversible or housed reversibly in the membrane housing, which consists of an upper housing half 9 and a lower housing half 10 is assembled.
Die Verbindung der Gehäusehälften erfolgt an den Ringflanschen 14 und 15 derselben mittels Schrauben 16.The connection of the housing halves takes place at the ring flanges 14 and 15 of the same by means of screws 16.
Zwischen den Ringflanschen 14 und 15 ist der äußere Rand 11 der Rollmembran 2 in jeder gewendeten Lage der Arbeitsmembran 1, 2 festklemmbar. Der zylindrische Federtellerrand dient zugleich als Hubanschlag für die Bewegungen des Membrantellers.Between the annular flanges 14 and 15 is the outer edge 11 of the rolling diaphragm 2 can be clamped in each turned position of the working membrane 1, 2. The cylindrical one The edge of the spring plate also serves as a stroke stop for the movements of the diaphragm plate.
Das in das Membrangehäuse 9, 10 ragende Ende der Betätigungsstange 5 ist mit einem Gewinde versehen. The end of the actuating rod protruding into the diaphragm housing 9, 10 5 is threaded.
Dadurch kann die mit einer entsprechenden Bohrung versehene Mittelzone des Membrantellers 1 in jeder Wendelage der Arbeitsmembran mittels Muttern 7 auf der Betätigungsstange 5 befestigt werden.This allows the central zone, which is provided with a corresponding hole of the diaphragm plate 1 in each turning position of the working diaphragm by means of nuts 7 the operating rod 5 are attached.
Die Betätigungsstange 5 ist auf der dem zu steuernden Organ, z.B. dem Ventilkegel eines Ventils benachbarten Seite des Membrangehäuses durch eine in denBoden der Gehäusehälfte 9 eingesetzte Durchführungsbuchse 17 unter Einfügung von Dichtungsringen 18 aus dem'Membrangehäuse nach außen geführt. Dort kann die Betätigungsstange 5 durch angedeutete Verbindungsmittel 13 z.B. an die Ventilstange eines Regelventils od.dgl. angeschlossen werden0 Mit Hilfe der Verbindungsmittel 13 kann gleichzeitig auch eine Vorspannung der Rückstellfedern 4 vorgenommen werden, so daß eine besondere, die Bauhöhe ver-. The operating rod 5 is on the organ to be controlled, e.g. the valve cone of a valve adjacent side of the diaphragm housing through a In the bottom of the housing half 9 inserted bushing 17 with insertion by sealing rings 18 out of the membrane housing to the outside. There can Actuating rod 5 by means of indicated connecting means 13, e.g. to the valve rod a control valve or the like. connected become0 With the help of the Connecting means 13 can also pre-tension the return springs at the same time 4 are made, so that a special, the height ver.
größernde Federvorspanneinrichtung nicht benötigt wird.Larger spring preload device is not required.
Die obere Membrangehäusehälfte 9 ist mit einem Druckmitteleinlaßstutzen 19 und die untere Membrangehäusehälfte 10 mit einem Druckmitteleinlaßstutzen 20 versehen. Je nach der gewünschten Wirkungsrichtung wird der eine oder der andee Einlaßstutzen 19 bzw. 20 mit einer Druckmittelleitung oder Impulsleitung verbunden, während der jeweils andere Einlaßstutzen als Atmungsöffnung dienen kann. Im einen Fall wird der Steuerimpuls durch den Eilaßstutzen 8 auf die Arbeitsmembran 1, 2 gegeben, um z.B. das zu betätigende Ventil entgegen der Wirkung der Rückstellfedern 4 zu schließen. Nach Wendung der Arbeitsmembran 1, 2 um 1800 und entsprechender Umsetzung der Rückstellfedern 4 erfolgt die Zuführung der Steuerimpulse durch den Einlaßstutzen 20. The upper diaphragm housing half 9 is provided with a pressure medium inlet connection 19 and the lower diaphragm housing half 10 with a pressure medium inlet connection 20 Mistake. Depending on the desired direction of action, one or the other Inlet nozzle 19 or 20 connected to a pressure medium line or impulse line, while the other inlet port can serve as a breathing opening. In one In this case, the control impulse is transmitted to the working diaphragm 1, 2 through the Eilaßstutzen 8 given to e.g. the valve to be operated against the action of the return springs 4 close. After turning the working diaphragm 1, 2 around 1800 and the like Implementation of the return springs 4, the control pulses are supplied by the Inlet port 20.
Bei steigendem Impulsdruck wird dann das Ventil entgegen der Wirkung der Rückstellfedern 4 geöffnet.When the pulse pressure rises, the valve is then counteracted the return springs 4 open.
Die Rollmembran 2 weist am Übergang ihrer Rollzone 21 zu ihrem zwischen den.Ringflanschen 14, 15 der Gehäuseschalen 9, 10 einklemmbaren Außenrand 11 einen dem Innendruck im druckmittelbeaufschlagten Gehäuseinnenraum ausgesetzten Dichtungswulst 22 auf, des~ der von einer Verdickung der Membranwand bzw.eastomeren Membranmaterials gebildet ist. Es ist dabei vorteilhaft, daß der vorspringende Dichtungswulst 22 eine der inneren Flanschkrümmung 23 angepaßte Abrundung 24 hat. Die erfindungsgemäße Verdickung bzw. der Dichtungswulst 22 wird auf diese Weise von dem in den Gehäuseraum eingelassenen Druckmittel stark gegen den abgerundeten Teil des Ringflansches 15 gepreßt, während der gegenüberliegende Teil der Rollmembran gegen den nach innen abgerundeten Teil des Ringflansches 14 gedrückt wird. Auf diese Weise entsteht beim Betrieb des Membranstellmotors durch die Wirkung des Druckmittels automatisch eine vollkommene Abdichtung der Gehäusehälften 9, 10 gegeneinander, und es genügt durchaus, die Ringflanschen 14, 15 mittels der Schrauben 16 ohne große Kraft zusammenzuhalten.At the transition from its rolling zone 21 to its outer edge 11, which can be clamped between the ring flanges 14, 15 of the housing shells 9, 10, the rolling diaphragm 2 has a sealing bead 22 which is exposed to the internal pressure in the pressurized housing interior and which is formed by a thickening of the diaphragm wall or an elastomeric diaphragm material is. It is advantageous that the protruding sealing bead 22 has a rounded portion 24 which is adapted to the inner flange curvature 23. The thickening or sealing bead 22 according to the invention is pressed strongly against the rounded part of the annular flange 15 by the pressure medium let into the housing space, while the opposite part of the rolling membrane is pressed against the inwardly rounded part of the annular flange 14. In this way, when the diaphragm servomotor is operated, the action of the pressure medium automatically creates a complete seal between the housing halves 9, 10, and it is quite sufficient to remove the ring flanges 14, 15 by means of the screws 16 without large Strength to hold together.
Vorzugsweise wird eine Rollmembran aus elastomerem Material mit einer Einlage 25 aus Textilmaterial od,dgl, kombiniert. Die Textileinlage 25 befindet sich im allgemeinen auf der druckabgewandten Seite der Rollmembran 2. Der Dichtungswulst 22 springt dann auf der gegenüberliegenden Seite der Rollmembran vor, wie z.B aus Fig. 2 gut ersichtlich ist. Preferably, a rolling diaphragm made of elastomeric material with a Insert 25 made of textile material od, the like, combined. The textile insert 25 is located generally on the side of the rolling membrane 2 facing away from the pressure. The sealing bead 22 then protrudes on the opposite side of the rolling membrane, e.g. from Fig. 2 is clearly visible.
Der äußere Abschnitt 25' der Textileinlage 25 wird erfindungsgemäß mit Vorteil so angeordnet, daß er in der Querschnittsmitte der Membranwand verläuft, wie in Fig. 4 angedeutet ist.According to the invention, the outer section 25 'of the textile insert 25 is advantageously arranged in such a way that it runs in the center of the cross-section of the membrane wall, as in FIG. 4 is indicated.
Der zylindrische Tellerrand 6 des Federtellers 1 ist an seiner Außenseite mit einer Nut 26 versehen, in die ein innerer ringförmiger Vorsprung 27 des Innenrandes 12 der Rollmembran 2 eingreifen kann. Wenn die Herstellungstoleranzen der Nut 26 und des Ringvorsprunges 27 ziemlich groß sind, ist es erfindungsgemäß vorteilhaft, zusätzlich noch an dem Innenrand 12 der Rollmembran 2 einen inneren, ringförmigen Dichtvorsprung 28 vorzusehen, der sich gegen die Außenseite des Federtellerrandes 6 legen kann. Dadurch wird eine noch bessere Dichtung gewährleistet. The cylindrical rim 6 of the spring plate 1 is on its outside provided with a groove 26 into which an inner annular projection 27 of the inner edge 12 of the rolling diaphragm 2 can intervene. If the manufacturing tolerances of the groove 26 and the annular projection 27 are quite large, it is advantageous according to the invention additionally an inner, ring-shaped one on the inner edge 12 of the rolling diaphragm 2 Provide sealing projection 28, which is against the outside of the spring plate edge 6 can put. This will make an even better seal guaranteed.
Um die Lage des Spannbandes 3 gegen eine axiale V,erschiebung zu sichern, ist es erfindungs'geäß zwischen zwei äußeren, ringförmigen Vorsprüngen 29 und 30 des Innenrandes 12 der Rollmembran 2 geführt Das Spannband 3 selbst kann, wie in Fig. 1 angedeutet ist, mit Hilfe einer Spannschraube 31 angezogen werden. To the position of the tensioning band 3 against an axial V, shift to secure, it is according to the invention between two outer, annular projections 29 and 30 of the inner edge 12 of the rolling diaphragm 2 guided The tensioning strap 3 itself can, as indicated in FIG. 1, can be tightened with the aid of a clamping screw 31.
Die Erfindung beschränkt sich im übrigen nicht auf die vorstehend beschriebene und in der Zeichnung veranschaulichte Ausführungsform, sondern sie umfaßt auch alle Varianten im Rahmen der wesentlichen Erfindungsmerkmale. The invention is not limited to the above embodiment described and illustrated in the drawing, but they also includes all variants within the scope of the essential features of the invention.
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|---|---|
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
| D2 | Grant after examination | ||
| 8363 | Opposition against the patent | ||
| 8331 | Complete revocation |