DE1152583B

DE1152583B - Diaphragm valve

Info

Publication number: DE1152583B
Application number: DEM39018A
Authority: DE
Inventors: Richard Pierpont Moore
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1957-09-20
Filing date: 1958-09-19
Publication date: 1963-08-08

Description

Membranventil Die Erfindung bezieht sich auf ein Membranventil mit an ihrem Umfang im Ventilgehäuse eingespannter Membran, die in Schließstellung auf einem mit Aussparung versehenen, die Membran in der Schließstellung tragenden Aufbau aufliegt, der auf einem als Krümmer ausgebildeten Rohrstutzen befestigt ist, der wiederum die Zulaufseite des Ventils von der Ablaufseite trennt. Derartige Ventile haben den Vorteil, daß jeweils die Zulauf- oder Ablaufseite die Ablauf-bzw. Zulaufseite konzentrisch umgibt und für die Membran mindestens in ihrer Schließstellung ein Träger vorgesehen werden kann, der Aussparungen aufweist, durch die hindurch Zulaufseite und Ablaufseite miteinander verbunden sind und der mindestens in der Schließstellung der Membran dieser auf ihrer ganzen Fläche eine feste Unterlage bietet, so daß diese Ventile sich für unter hohem Druck stehende Rohrleitungen vorzüglich eignen.Diaphragm valve The invention relates to a diaphragm valve with on its circumference in the valve housing clamped membrane, which in the closed position a structure provided with a recess and supporting the membrane in the closed position rests, which is attached to a pipe socket designed as a bend, the again separates the inlet side of the valve from the outlet side. Such valves have the advantage that in each case the inlet or outlet side the outlet or. Inlet side surrounds concentrically and for the membrane at least in its closed position Support can be provided which has recesses through the inlet side and drain side are connected to one another and at least in the closed position the membrane this offers a solid base over its entire surface, so that this Valves are ideal for pipelines under high pressure.

Bei einem bekannten Ventil dieser Art sind zwei konzentrisch ineinander angeordnete, kugelkalottenförmige Träger vorgesehen, zwischen denen die an ihren Rändern eingespannte Membran angeordnet ist. In der Schließstellung liegt die Membran an dem einen Träger, in der Offenstellung an dem anderen Träger an. Diese bekannte Anordnung hat jedoch den Nachteil, daß die Membran bei der Bewegung von der Offenstellung in die Schließstellung etwas gestreckt oder gespannt wird. Dies wiederum führt dazu, daß sich die Membran vorzeitig in ihre verschiedenen Schichten auflöst und daß es außerordentlich schwierig ist, eine Verstärkung in dieser Membran, beispielsweise durch eingelegte Drähte, so vorzusehen, daß die Verstärkung diese Verformungen auf die Dauer ohne Ermüdung und Bruch mitmacht.In a known valve of this type, two are concentric with one another arranged, spherical cap-shaped carrier is provided, between which the at their Edges clamped membrane is arranged. The membrane is in the closed position on one carrier, in the open position on the other carrier. This well-known However, the arrangement has the disadvantage that the diaphragm when moving from the open position is stretched or stretched a little in the closed position. This in turn leads to that the membrane dissolves prematurely into its various layers and that it is extremely difficult to reinforce in this membrane, for example by inlaid wires, to provide that the reinforcement on these deformations can take part in the duration without fatigue or breakage.

Es soll daher bei einem Membranventil der obengenannten Art zur Erhöhung der Lebensdauer der Membran in einfacher Weise vermieden werden, daß die aus mehreren Schichten zusammengesetzte und mit Draht oder sonstigen Einlagen verstärkte Membran durch bei der Verformung während der öffnungs-und Schließbewegung der Membran entstehende Radialkräfte vorzeitig zerstört wird.It is therefore intended to increase in a diaphragm valve of the type mentioned above the life of the membrane can be avoided in a simple manner that of several Membrane composed of layers and reinforced with wire or other inserts caused by the deformation during the opening and closing movement of the membrane Radial forces is prematurely destroyed.

Diese Aufgabe soll durch die Erfindung dadurch gelöst werden, daß bei kegeliger Ausbildung sowohl der als Ventilsitz in der Schließstellung des Ventils für die Membran dienenden Fläche des Aufbaues als auch der in Offenstellung des Ventils der Membran als Abstützung dienenden Fläche des Gehäusedeckels zur Vermeidung von die Membran in radialer Richtung beanspruchenden Kräften die Membran kegelförmig ausgebildet, in Offen- und Schließstellung ungespannt und gleich lang ist und auf dem Weg von einer Endstellung in die andere Endstellung eine gekrümmte Gestalt hat.This object is to be achieved by the invention in that in the case of a conical design, both the valve seat and the valve seat in the closed position for the membrane serving surface of the structure as well as in the open position of the Valve of the membrane serving as a support surface of the housing cover to avoid the diaphragm is conical in shape of forces stressing the diaphragm in the radial direction formed, in the open and closed position is untensioned and of the same length and on the way from one end position to the other end position has a curved shape.

Der Vorteil der Erfindung liegt darin, daß die Membran nicht in radialer Richtung beansprucht wird und daher wesentlich länger als die Membranen bei der bekannten Anordnung halten.The advantage of the invention is that the membrane is not in a radial Direction is stressed and therefore much longer than the membranes in the keep known arrangement.

Bei einer anderen Art von Membranventilen ist es bereits bekannt, daß eine am Rande eingespannte Membran in ihrer Offenstellung gleich lang ist wie in ihrer Schließstellung. Bei dieser bekannten Anordnung verläuft die Membran in ihrer ungespannten Lage in einer Ebene, aus der sie heraus zum Schließen nach der einen Seite und zum vollen Öffnen des Ventils nach der anderen Seite herausbewegt wird. In beiden Endstellungen nimmt die Membran etwa gleiche, einander entgegengesetzte kegelige Formen an. Bei dieser bekannten Anordnung wird jedoch die Membran beim öffnen und Schließen des Ventils jeweils gedehnt, und es treten radiale Kräfte auf, was bei der erfindungsgemäßen Anordnung gerade vermieden wird.In another type of diaphragm valve, it is already known that a membrane clamped at the edge is the same length in its open position as in their closed position. In this known arrangement, the membrane extends in its untensioned position in a plane from which it closes after the one side and to fully open the valve to the other side will. In both end positions, the membrane takes approximately the same, opposite one another conical shapes. In this known arrangement, however, the membrane is when opening and closing of the valve are stretched, and radial forces occur, which is just avoided in the arrangement according to the invention.

Bei einer Ausführungsform der Erfindung ist dafür Sorge getragen, daß der Durchlaufquerschnitt des Ventils allmählich und nicht stoßweise freigegeben und geschlossen wird. Dies kann bei einer Weiterbildung der Erfindung dadurch erreicht werden, daß Aussparungen in dem Träger, auf dem die Membran in der Schließstellung aufliegt, sich in radialer Richtung verengen. Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen.In one embodiment of the invention, care is taken that the flow cross-section of the valve is released gradually and not intermittently and is closed. This can be achieved in a further development of the invention be that recesses in the support on which the membrane is in the closed position rests, narrowing in the radial direction. Other features of the Invention emerge from the claims.

In der Zeichnung sind zwei Ausführungsformen der Erfindung dargestellt.Two embodiments of the invention are shown in the drawing.

Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt durch ein Ventil gemäß der Erfindung; Fig. 2 zeigt eine Draufsicht auf den als Stützscheibe ausgebildeten Sitz für die Membran; Fig. 3 stellt einen Schnitt nach der Linie 3-3 der Fig. 2 dar, und Fig. 4 zeigt einen Schnitt durch zum Verständnis der Erfindung notwendige Teile einer zweiten Ausführungsform der Erfindung.Fig. 1 shows a longitudinal section through a valve according to the invention; Fig. 2 shows a plan view of the seat designed as a support disc for the Membrane; Fig. 3 shows a section along the line 3-3 of Fig. 2, and Fig. 4 shows a section through parts of a necessary for understanding the invention second embodiment of the invention.

Bei der in den Fig. 1 bis 3 dargestellten Ausführungsform der Erfindung ist mit 5 das Ventilgehäuse, mit 6 die Membran und mit 7 der als Stützscheibe ausgebildete Sitz bezeichnet, auf dem die Membran in der Schließlage aufliegt.In the embodiment of the invention shown in FIGS 5 is the valve housing, 6 is the membrane and 7 is designed as a support disc The seat on which the diaphragm rests in the closed position.

In Fig. 1 ist die Membran in ihrer offenen Stellung gezeichnet, so daß die Druckflüssigkeit in Richtung der Pfeile 8 von der Zulaufseite 9 durch die Mündung 10 hindurchströmt, die durch die Wand 11 begrenzt wird, und danach in die Abflußseite 12 einströmt.In Fig. 1, the membrane is drawn in its open position, so that the hydraulic fluid in the direction of arrows 8 from the inlet side 9 through the Muzzle 10 flows through which is bounded by the wall 11, and then into the Outflow side 12 flows in.

Ein Deckel 13 ist mit Hilfe von Flanschen 14 auf dem Gehäuse befestigt, und an diesem Deckel liegt die Membran in der Offenlage an. Die Membran ist zwischen dem Deckel und den Gehäuseflanschen in der in Fig. 1 dargestellten Weise festgehalten.A cover 13 is attached to the housing by means of flanges 14, and the membrane rests against this cover in the open position. The membrane is between the cover and the housing flanges held in the manner shown in FIG.

In der Mitte der Membran ist eine geeignete Scheibe 15 vorgesehen, auf der sich eine Feder 18 abstützt, die in einem Hohlraum 17 angeordnet ist, der sich zwischen der Scheibe 15 und der oberen Wand 16 des Deckels erstreckt. Die Feder 18 ist bestrebt, die Membran in die Schließlage zu drücken. Die Scheibe 15 besteht vorzugsweise aus einer metallischen Beilagescheibe, die auf einem Bolzen 19 zusammen mit der Membran durch eine Schraubenmutter 20 auf der Unterseite der Membran festgehalten ist.A suitable disc 15 is provided in the middle of the membrane, on which a spring 18 is supported, which is arranged in a cavity 17, the extends between the disc 15 and the top wall 16 of the lid. The feather 18 tries to push the membrane into the closed position. The disc 15 is made preferably from a metallic washer, which on a bolt 19 together with the membrane held in place by a nut 20 on the underside of the membrane is.

Die Bewegung der Membran von der Offenstellung in die Schließlage und umgekehrt wird unter Verwendung des Druckes der Flüssigkeit in der Rohrleitung bewirkt, in der das Ventil eingeschaltet ist. Um das Ventil zu schließen, läßt man die Druckflüssigkeit in den Hohlraum 17 und zwischen die Oberseite der Membran und den Gehäusedeckel 13 einströmen. Da nun auf beiden Seiten der Membran der gleiche Druck herrscht, bewegt die Feder die Membran nach unten in die Schließlage. Die Vorrichtung, die hierfür notwendig ist, enthält eine Leitung 21, die mit der Zuflußseite9 in Verbindung steht; und Ventile 22 und 23. Ein Ventil 24 dient zur Entnahme von Flüssigkeit und zum Entspannen der Flüssigkeit in dem Hohlraum 17. Die Leitung 25 erlaubt das Abfließen von Flüssigkeit in die Abflußseite des Ventils. Das erfindungsgemäße Ventil ist, wie aus der Zeichnung hervorgeht, so aufgebaut, daß es keinen Unterschied macht, ob die Anschlußstutzen 9 oder 12 mit der Zuleitung oder mit der Abflußleitung verbunden sind.The movement of the diaphragm from the open position to the closed position and vice versa is effected using the pressure of the liquid in the pipeline in which the valve is switched on. In order to close the valve, the pressure fluid is allowed to flow into the cavity 17 and between the top of the membrane and the housing cover 13. Since the pressure on both sides of the diaphragm is the same, the spring moves the diaphragm down into the closed position. The device that is necessary for this contains a line 21 which is in communication with the inflow side 9; and valves 22 and 23. A valve 24 is used to withdraw liquid and to relax the liquid in the cavity 17. The line 25 allows liquid to flow out into the outflow side of the valve. As can be seen from the drawing, the valve according to the invention is constructed in such a way that it makes no difference whether the connecting pieces 9 or 12 are connected to the supply line or to the drainage line.

In der Schließstellung ruht die Membran auf dem Ventilsitz 7 auf. Dieser Ventilsitz 7 schließt den oberen Rand der Wand 11 bei 26 in der dargestellten Art dicht ab. Fig. 2 zeigt eine Draufsicht auf den mit einer Scheibe gekrönten Ring dieses Ventilsitzes. Die Scheibe enthält zwei Gruppen von über den Umfang verteilten Schlitzen 27 und 28. Die Schlitze 27 befinden sich innerhalb der Wand 11, während die Schlitze 28 in der äußeren Zone des Ringes angeordnet sind. Die Schlitze beider Gruppen erweitern sich in Richtung von der Wand 11 weg. Es wurde festgestellt, daß beim Öffnen der Membran auch bei hohem Flüssigkeitsdruck die Stoßwirkung der Flüssigkeit nur gering ist, wenn sich der Durchflußquerschnitt des Ventils nur langsam ändert. Auch ergibt sich aus der Betrachtung der dargestellten Scheibe, daß, sobald sich die Membran von ihrem Sitz abhebt, die Spitzen der Schlitze freigegeben werden und hierauf der Durchflußquerschnitt für die Flüssigkeit gleichmäßig anwächst. Wenn, bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung, konzentrische Ringe verwendet werden, erfolgt die Änderung des Durchflußquerschnittes im wesentlichen unstetig und sprunghaft entsprechend der Reihenfolge, wie die einzelnen Zwischenräume zwischen den konzentrischen Ringen von der Membran abgedeckt werden.In the closed position, the membrane rests on the valve seat 7 . This valve seat 7 tightly closes the upper edge of the wall 11 at 26 in the manner shown. Fig. 2 shows a plan view of the crowned ring of this valve seat with a disk. The disc contains two sets of circumferentially distributed slots 27 and 28. The slots 27 are located inside the wall 11, while the slots 28 are located in the outer zone of the ring. The slots in both groups widen in the direction away from the wall 11. It has been found that when the membrane is opened, even at high liquid pressure, the impact of the liquid is only slight if the flow cross-section of the valve changes only slowly. From the consideration of the disk shown, it can also be seen that as soon as the membrane lifts from its seat, the tips of the slots are released and the flow cross-section for the liquid increases evenly. If, in another embodiment of the invention, concentric rings are used, the change in the flow cross-section takes place essentially discontinuously and abruptly in accordance with the sequence in which the individual spaces between the concentric rings are covered by the membrane.

Versuche haben ergeben, daß es nur notwendig ist, die der Abflußseite zugeordneten Aussparungen keilförmig verlaufen zu lassen. Bei der dargestellten Ausführungsform verläuft die innere Reihe 27 der Schlitze nur deshalb keilförmig, um die Möglichkeit zu haben, die Flußrichtung der Flüssigkeit durch das Ventil umzukehren.Tests have shown that it is only necessary that the drain side to allow associated recesses to run in a wedge shape. In the illustrated Embodiment, the inner row 27 of the slots is wedge-shaped only to be able to reverse the direction of flow of the liquid through the valve.

In der Schließlage nimmt die Membran ihre natürliche Form ein, diese Form ist kegelmantelförmig. Während die Membran von der Schließlage in die Offenstellung angehoben wird, nimmt sie eine gekrümmte Form ein, ohne daß sie in irgendeiner Weise gespannt wird, und diese gekrümmte Form behält sie in der Offenstellung, wie dies in Fig. 1 dargestellt ist. Die Anordnung ist vorzugsweise so getroffen, daß die Krümmung nicht stark ist. Hierin liegt ein wesentliches Merkmal des erfindungsgemäßen Ventils, durch das es sich von den bekannten Membranventilen unterscheidet. Infolge des Wegfalls von Spannungen wirken auf die Membran auch keine übermäßigen Kräfte, und sie arbeitet auch bei hohen Drücken lange Zeiten hindurch ohne jede Störung.In the closed position, the membrane assumes its natural shape, this one Shape is cone-shaped. During the diaphragm from the closed position to the open position is raised, it assumes a curved shape without it in any way is tensioned, and that curved shape keeps it in the open position like this is shown in FIG. The arrangement is preferably made so that the Curvature is not strong. This is an essential feature of the invention Valve that distinguishes it from the well-known diaphragm valves. As a result the absence of tension also means that there are no excessive forces acting on the membrane, and it works for long periods without any disturbance even at high pressures.

Da die Membran nicht irgendeiner Dehnung beim Öffnen und Schließen unterworfen ist, so ist es auch sehr einfach, sie zu verstärken. Dies wiederum bedeutet, daß man sich darauf verlassen kann, daß diese Membran länger einwandfrei arbeitet als Membranen, in denen eine geeignete Verstärkung fehlt. Die Membran nach Fig.1 ist aus einem geeigneten widerstandsfähigen Werkstoff, beispielsweise Gummi, hergestellt, und in diesen Gummi ist eine Kupferscheibe od. dgl. eingelegt.Because the membrane does not have any stretch when opening and closing is subject, it is also very easy to reinforce it. This in turn means that you can rely on this membrane to work properly for longer as membranes in which a suitable reinforcement is lacking. The membrane according to Fig.1 is made of a suitable resistant material, e.g. rubber, and a copper disk or the like is inserted into this rubber.

In Fig. 3 ist dargestellt, wie die Membran auf den Rippen 30 zwischen den Schlitzen 28 aufsitzt. Vorzugsweise sind die Rippen 30 an ihrem oberen Ende rund; es wurde gefunden, daß dies die Dichtwirkung zwischen der Membran und den Rippen erhöht. Die Dichtwirkung erfolgt im wesentlichen entlang der Linie X-X der Fig. 2.In Fig. 3 it is shown how the membrane on the ribs 30 between the slots 28 is seated. Preferably the ribs 30 are at their upper end around; it has been found that this is the sealing effect between the membrane and the Ribs increased. The sealing effect takes place essentially along the line X-X of the Fig. 2.

Die in Fig. 4 dargestellte zweite Ausführungsform der Erfindung unterscheidet sich nur teilweise von der bis jetzt besprochenen Ausführungsform. Bei dieser zweiten Ausführungsform der Erfindung ist der Sitz für die Membran in der geschlossenen Stellung durch das obere Ende der Wand 11 und einen oder mehrere konzentrische Ringe 31 gebildet, die auf Armen 32 zwischen der Wand 11 und dem Ventilgehäuse befestigt sind. Die Membran ist in der Mitte zwischen Schraubenmutter 33 und 34 eingespannt, die auf einem Schraubenbolzen 35 aufgeschraubt sind. Das den Bolzen 35 enthaltende Glied arbeitet mit einer Feder 36 zusammen, die bestrebt ist, die Membran in ihre Schließstellung zu drücken. Der Bolzen weist eine Schulter 37 auf, die an einer Ringschulter 38 in dem Deckel 13 zur Anlage kommt und so die Spannbewegung der Feder 36 begrenzt und eine Stütze für die Membran bildet. Die anderen Elemente dieser Ausführungsform sind die gleichen wie in der oben beschriebenen Ausführungsform.The second embodiment of the invention shown in FIG. 4 differs only partially from the embodiment discussed up to now. In this second embodiment of the invention the seat for the diaphragm in the closed position is formed by the upper end of the wall 11 and one or more concentric rings 31 which are mounted on arms 32 between the wall 11 and the valve housing. The membrane is clamped in the middle between screw nuts 33 and 34, which are screwed onto a screw bolt 35. The member containing the bolt 35 cooperates with a spring 36 which tends to urge the diaphragm into its closed position. The bolt has a shoulder 37 which comes to rest on an annular shoulder 38 in the cover 13 and thus limits the tensioning movement of the spring 36 and forms a support for the membrane. The other elements of this embodiment are the same as in the embodiment described above.

Die Schraubenmutter 34 ist so geformt, daß sie einen stromlinienförmigen Fluß durch das Ventil begünstigt.The nut 34 is shaped so that it has a streamlined shape Favored flow through the valve.

Zu diesem Zweck weist sie auch eine Anzahl von schwach gerundeten Flügeln 39 auf. Hierdurch wird die Membran beim Öffnen des Ventils in einer mehr rollenden Bewegung von ihrem Sitz abgelöst.To this end, it also has a number of weakly rounded Wings 39 on. As a result, the membrane becomes in a more when the valve is opened rolling motion detached from her seat.

Die Verstärkungen der Membranen können auch aus einer Anzahl von Drahtschleifen bestehen, die konzentrisch in die Membran eingelegt sind. Auch kann die Verstärkung aus im wesentlichen radial verlaufenden Drahtschleifen bestehen.The reinforcements of the membranes can also consist of a number of wire loops exist, which are placed concentrically in the membrane. Also can reinforce consist of essentially radial wire loops.

Claims

PATENT CLAIMS-1. Diaphragm valve with on its circumference in the valve housing clamped membrane, which in the closed position on a recessed, the membrane rests in the closed position supporting structure on a than Elbow-shaped pipe socket is attached to the inlet side of the valve separates from the drain side, characterized in that with a conical design both as the valve seat (7) in the closed position of the valve for the membrane (6) serving surface of the structure as well as that in the open position of the valve of the Membrane (6) serving as a support surface of the housing cover (13) to avoid of the diaphragm (6) stressing forces in the radial direction, the diaphragm is cone-shaped formed, in the open and closed position is untensioned and of the same length and on the way from one end position to the other has a curved shape.

2nd valve according to claim 1, characterized in that the in particular designed as a disc Valve seat (7) both in the inlet side enclosed by the pipe socket (11) (9) as well as into the outlet side (12) located outside the pipe socket (11) Has openings (27, 28).

3. Valve according to claim 2, characterized in that that at least some of the openings (27, 28) are wedge-shaped and run in the radial direction.

4. Valve according to claim 3, characterized in that that the openings (28) opening into the outlet side (12) are wedge-shaped towards the outside expand and that the openings (27) opening into the inlet side (8) Expand inward in a wedge shape.

5. Valve according to one of claims 2 to 4, characterized characterized in that the openings (27, 28) have the shape of slots.

6. Valve according to claim 5, characterized in that the slots in radial Direction and the webs (30) that have remained between them on their upper surface on which the membrane (6) rests in the closed position, rounded are.

7. Valve according to one of the preceding claims, characterized in that that in a manner known per se the pressure of a liquid carried in the pipeline is used to open and close the valve. B.

Valve according to one of the preceding Claims, characterized in that serving for reinforcement wire loops in the membrane (6) are arranged concentrically.

9. Valve according to one of the preceding Claims, characterized in that the reinforcements from radially arranged Wire loops exist.

10. Valve according to one of the preceding claims, characterized characterized in that in a known manner the membrane (6) between two nuts (33 and 34) is clamped on a screw bolt (35) that this screw bolt guided displaceably in the operating direction of the valve in the upper housing part is that the screw bolt (35) serving as a stop head (37) and a Has a blind hole in which a compression coil spring (36) is arranged, the End is supported on the upper housing part. Considered publications: French Patent No. 360 059; U.S. Patent Nos. 1804,599,2497 557, 27244-10. A priority document was also displayed with the announcement.