DE3725589C2 - Membranventil - Google Patents

Description

Bei einem aus der US 1988907 bekannten gattungsgemäßen Membranventil ist eine Metallmembran vorgesehen, die an der einem Ventilsitz zugewandten Seite eine Elasto­ merdichtung aufweist. Die Elastomerdichtung und die Metallmembran besitzen Durchgangslöcher, durch die eine Schraube hindurchgeführt ist, die mit ihrem Kopfteil die Elastomerdichtung untergreift und mit ihrem Gewindeteil in einen axial bewegbaren Hubteil eingeschraubt ist. Dabei können vor allem bei hoher Schalthäufigkeit Undichtigkeiten auftreten, die zu Betriebsstörungen und insbesondere bei aggressiven Medien zu erheblichen Umweltschäden führen können.

JP 58-221078 (A) Abstract offenbart ein Druckent­ lastungsventil, das an einem rohrförmigen Einschraub­ teil keine Membran, sondern einen massiven Flansch mit einem in einer Nut gelagerten Dichtung aufweist.

Der US 3414235 ist ein Membranventil zu entnehmen, dessen aus einem Elastomer bestehende Membran mit einer in eine Ausnehmung eingreifenden federblech­ artigen Spange gehalten sein kann.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, die ge­ nannten Nachteile zu vermeiden und ein Membranven­ til der eingangs beschriebenen Art dahingehend weiterzubilden, daß eine unterbrechungsfreie Membranausführung aus einem widerstandsfähigen, harten Werkstoff mit einer auswechselbaren gummi­ elastischen Abdichtung für den Ventilsitz erzielt wird.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Zweckmäßige Ausgestaltungen und Weiter­ bildungen der Erfindung sind durch die Merkmale der Unteransprüche gekennzeichnet.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung sind der nachfolgenden Beschreibung und der Zeichnung zu entnehmen, die in schematischer Darstellung bevor­ zugte Ausführungsformen als Beispiel zeigt. Es stellen dar:

Fig. 1 ein erfindungsgemäßes Membranventil in ge­ schnittener Seitenansicht und

Fig. 2 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Membranventils in ge­ schnittener Seitenansicht ähnlich Fig. 1.

Das in der Zeichnung dargestellte erfindungsgemäße Membranventil 1 weist ein Ventilgehäuse 2 mit einem Grundkörper 3 und einem auf diesen auf ge­ setzten Oberteil 4 auf. Der Grundkörper 3 besitzt für die Zuführung des Mediums einen bevorzugt in der Mittenachse 5 des Grundkörpers 3 verlaufenden Zuführkanal 6, an dessen oberen Endbereich ein Ventilsitz 7 ausgebildet ist, der in eine Ventilkammer 8 einmündet. Die Ventilkammer 8 ist im wesentlichen als gegenüber der oberen Dicht­ kante des Ventilsitzes 7 nur etwas zurückgesetzte flache bzw. schmale Ringausnehmung ausgeführt, wo­ durch ein nur sehr geringes, in der praktischen Anwendung weitgehend vernachlässigbares Totraum­ volumen besteht, so daß so gut wie keine Medien­ rückstände verbleiben können. Außerdem besitzt der Grundkörper 3 einen Abführkanal 9, der auf Abstand seitlich neben dem Zuführkanal 6 ausgebildet sein kann und durch den das Medium aus der Ventilkammer 8 herausgeführt wird.

Im Oberteil 4 des Grundkörpers 3 ist eine kammerartige Ausnehmung 10 ausgebildet, in der eine Metallmembran 11 vorgesehen ist. Die Aus­ nehmung 10 ist so groß bemessen, daß die Metall­ membran 11 bewegt und vom Ventilsitz 7 abgehoben werden kann.

Die Ventilkammer 8 ist nach oben hin von der Metallmembran 11 begrenzt, die bevorzugt etwa kreisscheibenförmig ausgeführt ist. Die Metall­ membran 11 kann vorzugsweise aus einem korrosions- sowie säure- und laugenbeständigen Edelstahl­ werkstoff bestehen und weist keinerlei Durch­ brüche oder dergleichen auf, sondern ist durch­ gehend geschlossen, so daß über die Metall­ membran 11 eine zuverlässige Begrenzung der Ventilkammer 8 auch bei aggressiven Medien ge­ währleistet ist.

Der äußere Umfangsrand 12 der Metallmembran 11 kann in einer spaltförmigen Ausdrehung 13 des Oberteils 4 gelagert und zwischen diesem und dem Grundkörper 3 eingespannt sein. Um auch hier eine dauerfunktionstüchtige Abdichtung zu er­ zielen, kann es günstig sein, in einem Ringkanal 14 des Grundkörpers 3 einen gummielastischen O-Ring 15 vorzusehen, gegen den die Unterseite 16 der Metallmembran 11 angedrückt ist.

Damit der Ventilsitz 7 gemäß den dargestellten Ausführungsbeispielen absolut dicht verschlossen werden kann, ist eine Elastomerdichtung 17 vorge­ sehen, die an der dem Ventilsitz 7 zugewandten Seite 16 der durchgehend geschlossenen Metall­ membran 11 angeordnet ist. Um die Elastomerdichtung 17 einfach und zuverlässig an der Metallmembran 11 z. B. durch Andrücken befestigen zu können, ist diese erfindungsgemäß speziell ausgebildet bzw. ge­ formt. Und zwar ist eine Aufnahme 18 gebildet, an der die Elastomerdichtung 17 durch einfaches Auf- oder Einschnappen festgelegt werden kann, so daß keinerlei Schraub-, Niet-, Klebverbindung oder dergleichen für die Befestigung der Elasto­ merdichtung 17 ausgeführt werden muß. Zweckmäßig weist die Aufnahme 18 dazu einen Hohlraum 19 auf, in dem die Elastomerdichtung 17 sich befindet.

Die den Hohlraum 19 begrenzenden Seitenwände 20, 21 und Grundwand 22 können in bevorzugter Aus­ führung materialeinheitlich einstückig mit der Metallmembran 11 ausgeformt und dazu beispiels­ weise durch Prägen oder Drücken aus der Ebene über die Membranrückseite 23 hinaus geformt sein. Die innere Seitenwand 20 und die äußere Seiten­ wand 21 können dabei derart schräg im spitzen Winkel von der Grundwand 22 der Aufnahme 18 ab­ streben, daß der Hohlraum 19 einen ungefähr trapezförmigen Querschnitt aufweist. Der trapez­ förmige Hohlraum 19 der Aufnahme 18 weist somit durch die beiden schräggestellten Seitenwände 20, 21 jeweils einen Hinterschnitt auf, wobei die dem Ventilsitz 7 zugewandte Öffnungsseite 24 der Aufnahme 18 schmaler ist als der Hohlraumgrund 22. Durch die hinterschnittene Hohlraumaus­ führung ist die in die Aufnahme 18 eingeklipste Elastomerdichtung 17 absolut sicher gehalten.

Wie in der Zeichnung dargestellt, kann es für die Dichtfunktion günstig sein, die Elastomer­ dichtung 17 so auszubilden und in der Aufnahme 18 anzuordnen, daß die Dichtfläche 25 etwa in einer gemeinsamen Ebene mit der Unterseite 16 der Metallmembran 11 verläuft. Außerdem kann es gemäß dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1 zur Erzielung eines großen Membranhubs günstig sein, die Metall­ membran 11 so zu formen, daß mindestens eine unge­ fähr ringförmige Wellung 26 gebildet ist, die auch als Halbwellung oder dergleichen ausgeführt sein kann. Die Wellung 26 kann als Ring im Durchmesser so groß ausgeführt sein, daß sie die Aufnahme 18 umschließt.

Bei dem in der Fig. 1 dargestellten Membranventil 1 ist die Aufnahme 18 im wesentlichen als Ringnut ausgeführt. Die Elastomerdichtung 17 ist demgemäß ein kreisförmiger Dichtring (O-Ring), dessen Querschnitt quadratisch, rechteckförmig, trapez­ förmig, rund oder dergleichen sein kann. An der Rückseite 23 der Metallmembran 11 kann eine Hub­ stange 27 bevorzugt mittels Schweißverbindung be­ festigt sein, die z. B. einem Magnetanker eines hier nicht dargestellten elektrischen Magnetkopfes für die Ventilbetätigung zugehörig sein kann. Die axial hin- und herbewegbare Hubstange 27 kann dazu durch eine Bohrung 28 des Oberteils 4 heraus­ geführt sein. Durch die rückseitige Schweißver­ bindung der Hubstange 27 mit der Metallmembran 11 ist eine Durchverbindung vermieden, so daß die Metallmembran 11 über den gesamten Flächenbe­ reich zuverlässig geschlossen ist. Der an der Rückseite 23 mittels Schweißverbindung 29 be­ festigte Endteil 30 der Hubstange 27 befindet sich in dem an der Rückseite 23 der Metall­ membran 11 gebildeten Innenraum 31, der von der kreisringförmigen Aufnahme 18 umfaßt bzw. begrenzt ist.

Bei dem in der Fig. 2 dargestellten Membranventil 1 ist die im Querschnitt trapezförmige Aufnahme 18 nicht als Ring, sondern etwa topfförmig ausgeführt, wobei der Hohlraum 19 aufgrund der schrägen Seitenwand 21 ebenfalls hinterschnitten ist, so daß die Öffnungsseite 24 der topfförmigen Aufnahme 18 kleiner ist als die Grundwand 22. Die Elastomerdichtung 17 des vorliegenden Aus­ führungsbeispiels kann zweckmäßig als kreis­ förmige Scheibe ausgebildet sein. Der Endteil 30 der Hubstange 27 ist hier an der Grundwand 22 der Aufnahme 18 mittels der Schweißverbindung 29 befestigt, so daß auch hier für die Festlegung keine Durchverbindung erforderlich ist und die Metallmembran 11 über die gesamte Fläche ein­ wandfrei geschlossen ist.

Claims (11)

1. Membranventil (1) für gasförmige und/oder flüssige, insbesondere aggressive Medien mit einer zum Öffnen und Schließen eines Ventilsitzes (7) beweglichen Metall­ membran (11), die durchgehend geschlossen ist und an der dem Ventilsitz (7) zugewandten Seite (16) eine Elastomerdichtung (17) aufweist, die in einem Hohlraum (19) einer Aufnahme (18) gelagert ist, der von aus der Wandung der Metallmembran (11) materialein­ heitlich ausgeformten Wänden (20, 21, 22) begrenzt ist.

2. Membranventil nach vorstehendem Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlraum (19) der Aufnahme (18) hinterschnitten ist und vorzugsweise an der dem Ventil­ sitz (7) zugewandten Öffnungsseite (24) schmaler ist als die Grundwand (22) des Hohlraums (19).

3. Membranventil nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufnahme (18) der Metall­ membran (11) mindestens eine von der Grundwand (22) im spitzen Winkel schräg abstrebende Seitenwand (20, 21) aufweist und mit dem Hohlraum (19) im Querschnitt etwa trapezförmig ist.

4. Membranventil nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Dichtfläche (25) der Elastomerdichtung (17) und die dem Ventilsitz (7) zuge­ wandte Seite (16) der Metallmembran (11) im wesentlichen in einer gemeinsamen Ebene liegen.

5. Membranventil nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallmembran (11) mindestens eine etwa ringförmige Wellung (26) aufweist, die im Durchmesser größer ist als die Aufnahme (18) für die Elastomerdichtung (17).

6. Membranventil nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufnahme (18) mit dem Hohlraum (19) in der Metallmembran (11) als Ringnut und die Elastomerdichtung (17) als kreisförmiger Dichtring ausgeführt sind.

7. Membranventil nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Elastomerdichtung (17) durch Auf- oder Einschnappen in dem Hohlraum (19) der Aufnahme (18) festgelegt ist.

8. Membranventil nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an der dem Ventilsitz (7) abgewandten Rückseite (23) der Metallmembran (11) eine vorzugsweise als Magnetanker ausgeführte Hubstange (27) befestigt, bevorzugt angeschweißt ist.

9. Membranventil nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Hubstange (27) in einem von der ringförmigen Aufnahme (18) begrenzten Innenraum (31) an der Rückseite (23) der Metallmembran (11) ange­ ordnet ist.

10. Membranventil nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Elastomerdichtung (17) der Metallmembran (11) als im Hohlraum (19) der Aufnahme (18) gehaltene Scheibe ausgeführt ist.

11. Membranventil nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Hubstange (27) an der die Ebene der Metallmembran (11) überragenden, bevorzugt kreisscheibenförmigen Grundwand (22) der Aufnahme (18) für die Elastomerdichtung (17) befestigt, vorzugsweise angeschweißt ist.