NO800040L - Membranventil. - Google Patents

Description

Denne oppfinnelse angår membranventiler, dvs. ventiler i hvilke en bøyelig lukkemembran tvinges i inngrep med et sete for avstengning av fluidstrøm gjennom ventilens strømløp.

Membranventiler anvendes i stor utstrekning både i væske- og gass-fluidsystemer, og de er kjent for å ha mange fordeler. Slike ventiler har imidlertid den ulempe at ventilens strømningskarakteristikk ikke er lineær i forhold til membranbevegelse fra lukket stilling. Dette problem er særlig merkbart når membranen bare er forskjø-vet en forholdsvis liten avstand fra sitt sete. Dette innebærer at membranventiler som regel ikke egner seg for bruk som fluid-styreventiler, særlig når ventilen arbeider i det område hvor membranen bare er forskjøvet en liten avstand fra setet.

Foreliggende oppfinnelse tilveiebringer en membranventil omfattende et ventilhus som avgrenser et ventilsete samt en lukkemembran som, sammen med ventilhuset,' avgrenser et strømløp gjennom ventilen og som kan beveges mellom en lukket stilling hvor den er i tettende kontakt med setet for avstengning av strømløpet mot fluidstrøm og en helt åpen stilling hvor den er forskjøvet fra setet, hvilken membran innbefatter minst én tunge som rager inn i strømløpet nær det parti av membranen som tetter mot ventilsetet, for å virke som en flens som hindrer fluid-strøm gjennom ventilen når ventilen er delvis åpen og membranen er nær setet i forhold til den fullt åpne stilling.

Ved hensiktsmessig valg av form og størrelse på

hver tunge kan ventilens strømningskarakteristikker i området der membranen er nær setet forbedres sammenlig-net med kjente ventilers karakteristikker.

Ovennevnte samt andre trekk og fordeler ved oppfinnelsen vil fremgå av følgende beskrivelse av et eksempel på en utføringsform av oppfinnelsen, i tilknytning til vedlagte figurer, hvor: Figur 1 er et lengdesnitt gjennom en del av en membranventil med membranen i lukket stilling,

'Figur 2 er et riss som tilsvarer midtpartiet i figur

1, men med membranen i fullt åpen stilling,

Figur 3 er et snitt langs linjen III-III på figur 2, Figur 4 er et riss, delvis i snitt, langs ventilens strømløp mot setet når membranen er forskjøvet en liten avstand fra setet, og Figur 5 er et snitt langs linjen V-V på figur 4, og Figur 6 er en grafisk angivelse av resultater.

Membranventilen 1, hvorav et parti er vist i figu-rene, innbefatter et ventilhus 2 med endeforbindelser 3, hvorav bare én er vist i figur 1. En membranåpning 4 er utformet i ventilhuset og en lukkemembran 5 er festet i tettende inngrep med huset for avstengning av membranåp-ningen 4. Membranen 5 og huset 2 danner sammen et strøm-løp 6 gjennom ventilen.

En rygg 7 som er utformet i ventilhuset danner et sete 8 mot hvilket lukkemembranen 5 kan trykkes ved hjelp av et pressorgan 9 for avstengning av ventilen mot fluid-strøm. Detaljer ved konstruksjonen av ventilhuset, ryggen og pressorganmekanismen vil være kjent for fagmenn på området.

Lukkemembranen 5 innbefatter et par tunger 10, 11 som rager inn strømløpet nær det område 12 av membranen som tetter mot ventilsetet 8 når membranen er i lukket stilling. Tungenes eksakte størrelse og form bestemmes av ventilhusets størrelse og form og de ønskede strøm-ningskarakteristikker. I den viste utførings form er tungene utspring som strekker seg bare en kort avstand på hver side av ventilens lengdeakse.

Lengre eller kortere tunger kan imidlertid brukes ved visse anvendelser.

I det tilfellet hvor membranen er en enhetlig støpt konstruksjon støpes tungene 10,' 11 i ett med resten av membranen. Membranen kan hensiktsmessig støpes i den form som er vist i figur 2, hvor tungenes stilling på v membranen er slik valgt at tungene.10, 11, ved bøyning av membranen til den lukkede stilling vist i figur 1, bøyes bort fra hverandre og i det øyeblikk de kommer i berøring med ryggen 7 danner de en liten negativ klaring

eller presspasning med ryggens kantpartier.

Tungenes virkning på ventilens strømningskarakte-ristikker fremgår av figur.4 og 5. Det fremgår at når ventilen er nesten lukket, dvs. når membranen bare er et lite stykke fra setet 8, virker tungene 10, 11 som flenser som hindrer fluidstrøm gjennom ventilen. Ved å velge passende størrelse og form på tungene kan ventilens strømningskarakteristikker justeres til å gi de ønskede strømningskarakteristikker. Av figur 2 og 3 fremgår det at når ventilen er helt åpen har tungene 10, 11 liten virkning på ventilens strømningsmotstand.

Selv om den på tegningen viste ventil omfatter to tunger som er symmetrisk anordnet på hver side av ventilens tverrløpende midtplan A og hver er symmetrisk om ventilens langsgående midtplan B, kan det ved visse forhold være ønskelig å ha én eller flere tunger bare på én side av ventilens tverrløpend^e midtplan A, eller å ha fler enn én tunge på begge sider av det tverrløp-f ende midtplan A. Selv om tungene 10, 11 er orientert på tvers av fluidstrømningsretningen C gjennom ventilen og bare strekker seg over en del av strømningspassasjen,

kan en annen orientering være ønskelig under visse forhold. Videre er det slik at selv om tungenes hovedopp-gave er å bedre ventilens strømningskarakteristikker kan der også oppnås en viss bedring i ventiltetningen når ventilen er helt lukket, ettersom tungene på ventilens oppstrømsside vil bli presset i tetningsinngrep med ryggen på grunn av fluidtrykk på denne side av ventilen.

Det kan under visse forhold vise segønskelig å utforme tungene avsmalnende for å oppnå de ønskede karakteristikker.

Selv om den ovenfor beskrevne ventil innbefatter en membran som er utformet som en enhetlig støpt konstruksjon, f.eks. av gummi, kan utspringene være utformet på harde membranbelegg som f.eks. brukt i PTFE-belagte mem-braner .

Selv om det antas å være fordelaktig å ha en viss negativ klaring eller presspasning mellom tungene og ryggen er dette på ingen måte nødvendig, og fordelaktig strømningskontroll kan oppnås også dersom der er en posi-tiv klaring mellom tungene og ryggen.

Figur 6 er en grafisk angivelse av resultatene av prøver hvor strømningskarakteristikkene til en ventil forsynt med konvensjonell membran sammenlignes med strøm-ningskarakteristikkene til en ventil forsynt med en membran vesentlig som vist i figur 1 til 5. Prøvene ble ut-ført med et konstant trykkfall på-5 cm Hg. over ventilen og figur 6 viser strømningshastigheten F gjennom ventilen i kilo vann pr. sekund i forhold til antall omdreininger T av ventilrattet fra fullt lukket (0 omdreininger) til fullt åpen (5 omdreininger).

Kurven D viser resultatene for en konvensjonell jevn membran og det skal bemerkes ved sammenligning av denne kurve med en ideell lineær karakteristikkurve E, at den konvensjonelle membran avstedkommer meget ulineære strøm-ningshastigheter. Dette innebærer at en ventil forsynt med en slik membran er uegnet for bruk som strømningsré-guleringsventil.

Kurven G viser resultatene for membranen ifølge figur 1 til 5. Det skal bemerkes at strømningshastigheten F gjennom ventilen er noe mindre når ventilen er helt åpen enn strømningshastigheten gjennom ventilen forsynt med en konvensjonell membran. Denne reduserte maksimal-strømningshastighet er imidlertid helt akseptabel ved de fleste anvendelser av ventilen. Det skal bemerkes at ved sammenligning av kurven G med tilsvarende ideelle lineære karakteristikkurve E', har ventilen forsynt med membranen ifølge oppfinnelsen en vesentlig mer lineær va-riasjon i strømningshastigheter enn det som oppnås ved ventilen forsynt med en konvensjonell membran. Kurven G er tilstrekkelig nær den ideelle lineære kurve E' til at ventilen er egnet for bruk som strømningsreguleringsven-til ved mange anvendelser.

De ovenfor angitte resultater illustrerer fordelene som oppnås med en spesiell utføringsform av oppfinnelsen. Andre utførings former vil gi andre resultater, og man kan oppnå en meget god tilnærming av et stort antall ønskede strømningskarakteristikker ved passende valg av den' spesi- elle utførings form av oppfinnelsen. F.eks. kan man oppnå en steilere vesentlig lineær karakteristikkurve ved å er-statte tungene 10, 11 med et antall tunger som er hovedsakelig innrettet i fluidstrømningsretningen gjennom ventilen. Hver tunge 10, 11 kan f.eks. erstattes, av fem tannlignende tunger som er innrettet vinkelrett på tungene 10, 11 og hver er hovedsakelig trekantformet både i lengdesnitt og tverrsnitt, dvs. som sett i både figur 1 og .3.

Claims (9)

1. L. Membranventil omfattende et ventilhus som avgrenser et ventilsete samt en lukkemembran som, sammen med ventilhuset, avgrenser et strømløp gjennom ventilen og som kan beveges mellom en lukket stilling hvor den er i tettende kontakt med setet for avstengning av strømløpet mot fluidstrøm og en helt åpen stilling hvor den er forskjøvet fra setet, karakterisert ved at membranen (5) innbefatter minst én tunge (10, 11) som rager inn i strømløpet (6) nær det parti (12) av membranen som tetter mot ventilsetet (8), for å virke som en flens som hindrer fluidstrøm gjennom ventilen (1) når ventilen er delvis åpen og membranen (5) er nær setet (8) i forhold til den fullt åpne stilling.
2. 2. Membranventil ifølge krav 1, karakterisert ved at hver tunge (10, 11) er innrettet på tvers av retningen til fluidstrømmen (C) gjennom ventilen (1) og strekker seg bare delvis tversover strøm-løpet (6) o
3. 3. Membranventil ifølge krav 1, karakterisert ved at der er en enkelt tunge (10, 11) på hver side av ventilens tverrløpende midtplan (A), og at hver -tunge (10, 11) er symmetrisk om ventilens (1) langsgående midtplan (B).
4. 4. Membranventil ifølge et av de foregående krav, hvor ventilhuset innbefatter en rygg på hvilken ventilsetet er utformet, karakterisert ved at tungen eller hver tunge (10, 11) danner en negativ klaring eller presspasning med ryggen (7) når ventilen er stengt for fluidstrøm,
5. 5. Membranventil ifølge et av de foregående krav, karakterisert ved at den frie kant på tungen eller hver tunge (10, 11) er konvekst krummet sett langs strømløpet (6) i retning av fluidstrømmen (C) .
6. 6. Membranventil ifølge krav 1, karakteri sert ved at et antall tunger er anordnet på hver side av ventilens (1) tverrløpende midtplan (A), og at hver tunge er et langstrakt, tannlignende ut-spring som er innrettet i fluidets strømningsretning (C) gjennom ventilen (1) .
7. 7. Membranventil ifølge krav 6, karakterisert ved at hver tunge er trekantformet både i lengdesnitt og tverrsnitt.
8. 8. Membranventil ifølge et av de foregående krav, karakterisert ved at.tungen eller hver tunge (10, 11) er støpt i ett med membranen.
9. 9. Membranventil ifølge et av kravene 1 til 7, karakterisert ved at membranen (5) innbefatter et kjemisk motstandsdyktig belegg og et fjærende underlag og at tungen eller hver tunge er støpt i ett med belegget.