DE1199081B

DE1199081B - Ventil mit druckentlastetem Verschlussstueck

Info

Publication number: DE1199081B
Application number: DEC18107A
Authority: DE
Inventors: Klaus Sattler
Original assignee: Concordia Maschinen und Elektrizitats GmbH
Current assignee: Concordia Maschinen und Elektrizitats GmbH
Priority date: 1958-12-22
Filing date: 1958-12-22
Publication date: 1965-08-19
Also published as: CH378621A; NL109691C

Description

Ventil mit druckentlastetem Verschlußstück Der Gegenstand der Erfindung bezieht sich auf ein Ventil mit druckentlastetem Verschlußstück und zwei -im Gehäuseoberteil räumlich benachbarter konzentrisch zur Ventilspindel angeordneter Membranen, deren Durchmesser verschieden groß und größer als der Durchmesser des Ventilquerschnitts ist. Dabei ist der Raum zwischen den Membranen über einen Verbindungskanal mit dem Auslaßraum des Ventilgehäuses verbunden und eine der beiden Membranen schließt den Einlaßraum des Ventilgehäuses ab.
Bekanntlich werden Ventile für hohe Drücke im allgemeinen mit einer Druckentlastung ausgeführt, um mit kleinen Betätigungskräften auskommen zu können. So ist es z. B. bei Doppelsitzventilen möglich, den Durchgangsquerschnitt in zwei sich kräftemäßig ausgleichende Teilquerschnitte zu unterteilen, oder es werden die Ventilstangen als Entlastungskolben ausgebildet oder mit solchen versehen.
Wenn bei anderen bekannten Ventilen zur Druckentlastung eine Membran vorgesehen wird, muß deren Fläche dem Ventilsitzquerschnitt entsprechen, weil sonst kein Ausgleich entstehen würde. Bei Membrandruckreglern kann außerdem noch eine Arbeits-oder Regelmembran vorgesehen sein, deren Durchmesser jedoch unabhängig von dem Ventilsitzquerschnitt und von einer Druckentlastung ist und deshalb beliebig groß gemacht werden kann.
Außer der Abhängigkeit der wirksamen Fläche einer Entlastungsmembran vom Querschnitt des Ventilsitzes muß ferner auch der Hub einer Entlastungsmembran dem Hub des Ventils entsprechen. Dieser Hub kann nun bis zu einem Drittel des Membrandurchmesser betragen, so daß der Werkstoff, aus dem die Membran hergestellt ist, sehr stark beansprucht wird. Dies wirkt sich nachteilig auf die Lebensdauer der Membran aus. Des weiteren steigt der Durchbiegewiderstand einer Membran mit wachsendem Hub rasch an, so daß die Entlastung nicht mehr einwandfrei ist und teilweise sogar unwirksam wird.
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein Ventil der eingangs genannten Art so auszubilden, daß mit einfachen Mitteln eine von der Größe des Ventilsitzquerschnittes unabhängige, einwandfreie und vollkommene Druckentlastung erzielt wird, die außerdem auch unabhängig von dem jeweiligen Druck des Mediums selbst ist.
Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß die größere Membran den Einlaßraum des Ventilgehäuses begrenzt und zwischen dem Ventilverschlußstück und der kleineren Membran liegt. Des weiteren ist die wirksame Fläche der größeren Membran um die Fläche des Ventilsitzquerschnittes größer als die wirksame Fläche der kleineren Membran. Außerdem ist der durch die kleinere Membran und den Gehäusedeckel begrenzte Raum über einen Verbindungskanal mit dem Einlaßraum des Ventilgehäuses verbunden.
Dadurch, daß sich die wirksamen Flächen der beiden Membranen um die Querschnittsfiäche der Ventilöffnung unterscheiden, heben sich die Druckwirkungen gegenseitig so auf, daß stets nur die Differenzfläche wirksam ist. Dasselbe gilt auch für die wirksamen Außendurchmesser der beiden Entlastungsmembranen, so daß die Außendurchmesser von dem Durchmesser der Querschnittsfiäche bzw. der Nennweite der Ventilöffnung unabhängig sind.
Die Entlastung oder das Kräftegleichgewicht läßt sich daher mit dem Ventil nach der Erfindung unabhängig von der Nennweite des Ventils einstellen und genau einhalten. Außerdem richtet sich der Einspanndurchmesser der beiden Membranen lediglich nach konstruktiven Gesichtspunkten, die weder von dem Ventilsitzquerschnitt noch von der sonstigen Ausführung des Ventils, noch von dem Mediumdruck abhängig sind. Ein weiterer entscheidender Vorteil besteht ferner darin, daß die Membranen so groß ausgeführt werden können, daß ihre Beanspruchung durch den Hub des Ventils prozentual in zulässigen Grenzen bleibt und damit auch eine hohe. Lebensdauer gewährleistet ist. Außerdem kann der Durchbiegewiderstand der Membranen so klein gehalten werden, daß dadurch die Entlastungswirkung nicht beeinträchtigt wird.
Des weiteren ist es zweckmäßig, die beiden Entlastungsmembranen, einschließlich des elektromagnetischen Antriebes, im Gehäusedeckel unterzubringen, der das eigentliche Ventilgehäuse abschließt. Dadurch läßt sich der gesamte Ventileinsatz, einschließlich der Entlastungsmembranen, getrennt für sich herstellen und aufsetzen, wobei alle beweglichen Teil nach außen abgeschlossen sind. Für das Ventilgehäuse selbst genügen die üblichen Formen. Falls aus irgend einem Grunde die Entlastungsmembranen undicht werden sollten, kann das Druckmittel trotzdem nicht nach außen entweichen.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung schematisch im Schnitt dargestellt.
An Stelle eines unmittelbar wirkenden Ventils kann auch eine mittelbar wirkende Bauart gewählt werden. Ferner ist es gleichgültig, ob es sich um Durchgangsventile oder Zweiwege- oder Mehrwegeventile handelt. Ebenso können auch Servoventile nach dem gleichen Pinzip gebaut werden. Der Gegenstand der Erfindung ist ferner von der Antriebsart des Ventils unabhängig.
Das Ventilgehäuse 1 wird von dem Gehäusedeckel 2 verschlossen, der z. B. mittels einer Befestigungsscheibe 3 mit dem Ventilgehäuse 1 verbunden ist. Außerdem ist eine Führungshülse 4 vorhanden, in welcher der Führungskörper 5, der ein Plunger oder ein Magnetanker sein kann, geführt ist. Der Führungskörper 5 trägt die Ventilspindel 6 mit dem Ventilverschlußstück 7, das die Ventilsitzöffnung 8 verschließt. In üblicher Weise ist ferner der Einlaß 13 mit dem Einlaßraum 14 sowie der Auslaß 15 mit dem Auslaßraum 16 vorhanden. Die Bauart des Ventils kann auch eine beliebige andere sein.
In dem Gehäusedeckel 2 sind zwei Membranen eingebaut, nämlich die größere Membran 9 und die kleinere Membran 10, die von der Ventilspindel 6 durchsetzt werden und selbstverständlich mit dieser auf beliebige Weise verbunden sind. Beide Membranen 9 und 10 sind räumlich einander benachbart. Zwischen ihnen ist der Entlastungsraum 18 angeordnet. über der kleineren Membran 10 befindet sich der Raum 17, der mittels eines Verbindungskanals 11 mit dem Einlaßraum 14 verbunden ist. Ferner ist der Entlastungsraum 18 durch Verbindungsleitungen 12 z. B. in der Ventilspindel 6 mit dem Auslaßraum 16 verbunden. Beide Membranen 9 und 10 stehen also unmittelbar sowohl mit dem Einlaßraum 14 als auch mit dem Auslaßraum 16 in Verbindung. Die Membran 9 hat einen größeren Einspanndurchmesser als die Membran 10. Die Anordnung ist dabei so getroffen, daß die wirksame Fläche F2 der Membran 9 um die Querschnittfläche F 1 der Ventilsitzöffnung 8 größer ist als die wirksame Fläche F3 der Membran 10. Diese Bedingung läßt sich leicht einhalten, so daß eine vollkommene Entlastung oder im Bedarfsfalle auch eine teilweise Entlastung eintritt, die unabhängig ist von der Nennweite des Ventils, von dem Druck des Mediums, von der sonstigen Bauart des Ventils und von dessen Antrieb, der beispielsweise ein elektromagnetischer ist.

Claims

Patentansprüche: 1. Ventil mit druckentlastetem Verschlußstück und zwei im Gehäuseoberteil räumlich benachbarter, konzentrisch zur Ventilspindel angeordneter Membranen, deren Durchmesser verschieden groß und größer als der Durchmesser des Ventilsitzquerschnittes ist, wobei der Raum zwischen den Membranen über einen Verbindungskanal mit dem Auslaßraum des Ventilgehäuses verbunden ist und eine der beiden Membranen den Einlaßraum des Ventilgehäuses abschließt, dadurch gekennzeichnet, daßdiegrößere Membran (9) den Einlaßraum (14) des Ventilgehäuses (1) begrenzt und zwischen dem Ventilverschlußstück (7) und der kleineren Membran (10) liegt, daß die wirksame Fläche (F2) der größeren Membran um die Fläche (F1) des Ventilsitzquerschnittes größer ist als die wirksame Fläche (F3) der kleineren Membran und daß der durch die kleinere Membran und den Gehäusedeckel (2) begrenzte Raum (17) über einen Verbindungskanal (11) mit dem Einlaßraum des Ventilgehäuses verbunden ist.
2. Absperrventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Membranen (9, 10) im Gehäusedeckel (2) untergebracht sind. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 565 862, 610113; schweizerische Patentschrift Nr. 164 923; USA.-Patentschriften Nr. 2 693 823, 2 826 215.