Membrnnventil Bei einem Membranventil wird die meist kreis förmige Ventilöffnung von einer elastischen Mem brane verschlossen, welche unter Druck gegen den feststehenden öffnungsrand und die Sitzfläche ge presst wird. Im offenen Zustand wird die Membran vom Druck des zuströmenden Mediums angehoben, wobei der Hub verhältnismässig gross sein soll, um den Strömungswiderstand klein zu halten.
Die Steuerung erfolgt in an sich bekannter Weise durch eine Steuernadel, die beim Schliessen des Ven tils gegen die öffnung einer Abflussbohrung bewegt wird, welche den Raum hinter der Membran mit der Abfl'ussseite des Ventils verbindet. Dieser Steuer raum steht über eine zweite, engere Bohrung mit der Zuflussseite des Ventils in Verbindung, wird also von jener Seite her ständig mit Strömungs medium gefüllt.
Die senkrecht zur Membranachse gemessene Druckfläche des Steuerraumes ist dabei grösser als die parallel dazu gemessene Ventilöff nung, so dass ein kräftiges Schliessen auch dann bewirkt wird, wenn die Differenz der Zufluss- und Abflussdrücke klein ist. Wenn die Steuernadel den Eintritt der Abflussbohrung durch Anheben frei gibt, kann sich der Steuerraum entleeren, weil durch die engere Zuflussbohrung weniger Strömungsmedium nachfliesst.
Die vom am Ventil anstehenden Strö mungsmedium auf die Membran ausgeübte Druck kraft wird dann grösser als jene von Seiten des Steuerraumes, so dass das Ventil öffnet.
Als Material für die Membran wird in der Regel Gummi verwendet, welcher im Bereich der Ventilöffnung aus Festigkeitsgründen verdickt ist und ausserdem mit einer scheibenförmigen Armierung aus Metall oder einem anderen passenden Stoff versehen ist. Um im Bereich der Dichtungsfläche eine kleine Abnützung zu erzielen und der Membran eine schwa che elastische Vorspannung im schliessenden Sinne zu geben, möchte man einen stärker vulkanisierten, festeren Gummi verwenden.
Dieser verhältnismässig harte Gummi hat den Nachteil, dass sich die Mem bran nicht so gut den allfälligen Unebenheiten der Ventilöffnung anpasst, mithin nicht so gut dichtet, und .er ist auch ziemlich teuer. Verwendet man weicheren, billigeren Gummi, so dichtet er gut. Auch der Ventilhub ist bei sonst gleichen Verhältnissen grösser. Die Abnützung isst aber grösser, insbesondere bei heissen Strömungsmedien, zum Beispiel bei einem Heisswasserventil für einen Waschautomaten.
Vorliegende Erfindung befasst sich mit der Ver meidung der erwähnten Nachteile. Sie betrifft so mit die Ausbildung der Gummimembran bei einem Membranventil, welche einen verdickten, mit einer Armierung versehenen mittleren Teil aufweist, und ist dadurch gekennzeichnet, dass von der Ventilöffnung aus gesehen der im geschlossenen Zustand des Ven tils an die Sitzfläche gepresste Teil der Membran aus einer stärker vulkanisierten Gummischicht besteht, hinter welcher zuerst eine Schicht von weicherem Gummi und dann die von weichem Gummi umfasste, scheibenförmige Armierung folgen,
wobei in der Membranachse eine durchgehende Bohrung sich be findet.
Die Armierung weist mit Vorteil Durchbrechun- gen auf, welche vom weichen Gummi erfüllt sind, so dass ein guter Zusammenhalt der zusammenvul kanisierten Teile erzielt wird. Die stärker vulkani- sierte Gummischicht wird zweckmässig auf die wei che Gummischicht vulkanisiert und damit praktisch unlösbar mit ihr verbunden. Es hat sich gezeigt, dass gute Verhältnisse erzielt werden, wenn beide Gummi- schichten wenigstens angenähert gleiche Dicke auf weisen.
Die äussere, widerstandsfähigere Schicht gibt kleine Abnützungen und damit längere Lebensdauer des Ventils, ist aber dank ihrer Anlehnung an die weiche Schicht so nachgiebig, dass sie sich an die Unebenheiten der Ventilsitzfläche gut anpasst und entsprechend gut dichtet.
Anhand der Figuren ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher beschrieben. Dargestellt ist in schematischer Weise ein elektromagnetisch gesteuer tes Membranventil im Schnitt durch die Ventil achse. Im unteren Ventilgehäuseteil 1 befinden sich in der gleichen Achse die Zufluss- und die Abfluss- bohrung 2 und 3. In. einer Achse senkrecht dazu ist die Gummimembran 4 angeordnet, deren mittlerer verdickter Teil 5 die Ventilöffnung längs der Sitz fläche 6 verschliesst. Der an diese Fläche gepresste Teil 7 der Membran besteht aus stärker vulkanisier tem Gummi, als die daran anschliessende Schicht B.
Die Armierung 9 ist scheibenförmig mit Durchbre- churigen 10 ausgebildet und ist allseitig von weichem Gummi umgeben, aus welchem Material auch der dünne Aussenteil 4 der Membran besteht. Diese Armierung weist eine in der Achsrichtung gegen den Abfluss sich erstreckende zylindrische Verlänge rung 11 auf. Diese verjüngt sich kegelförmig, vor zugsweise nach einer Hyperbelform 12, womit eine gleichmässige Strömung erzielt wird. Der zylindri sche Teil ist nur wenig kleiner als die Ventilöffnung, womit eine weiche Schliessbewegung erreicht wird.
In der Achse der Membran befindet sich die Abflussbohrung 13, welche oben von der Steuerna del 14 verschlossen werden kann. Konzentrisch zur Nadel ist der Magnetanker 15 angeordnet, welcher bei Erregung der Magnetspule 16 angehoben wird und damit auch die Nadel nach oben hebt. Damit wird die Bohrung 13 freigegeben und der Steuer raum 17 entleert. Der Druck in diesem Raume sinkt, wobei der Druck des zuströmenden Mediums ge nügt, die Membran anzuheben und das Ventil zu öffnen. Will man es wieder schliessen, so wird die Erregung abgeschaltet, wodurch Anker und Nadel nach unten fallen und die Abflussbohrung schliessen. Damit die frei fallende Nadel die Eintrittsöffnung sicher trifft, ist diese mit einer kegelförmigen Er weiterung 18 versehen.
In der Membran, in ihrem dünneren Teil, be findet sich eine zweite Bohrung 19, deren austritts- seitige Achse die Membranachse nicht schneiden darf. Der Zweck dieser Massnahme besteht darin, zu vermeiden, dass das durch diese Bohrung ein tretende Strömungsmedium die Steuernadel trifft und sie in ihrer Abwärtsbewegung stört.
Vorzugsweise ist diese Bohrung gegen den Steuer raum 17 tangential gerichtet, damit das einströmende Medium in kreisende Bewegung gerät und die Na delbewegung sogar etwas zentriert. Durch diese Mass nahme ist die Verwendung leichterer, dünnerer Na deln und kleinerer Zu- und Abflussbohrungen möglich, was zu wesentlich kleineren Steuerleistungen führt. Das Membranventil wird: dadurch auch kleiner und billiger.
Die Anordnung der Zuflussbohrung 19 im wei chen, dünneren Membranteil bringt den Vorteil mit sich, dass infolge der Bewegung des Gummis, welche an jener Stelle ziemlich gross ist, kein Kalk beispiels weise aus dem heissen Wasser sich ansetzen kann. Im Ankerraum des Magneten befindet sich auch Flüssigkeit. Um die Ankerbewegung nicht zu stören, was bei Kalkablagerung der Fall sein könnte, wird der Anker durch Sieken 21 von der angrenzenden Wand distanziert.
Diaphragm valve In a diaphragm valve, the mostly circular valve opening is closed by an elastic diaphragm which is pressed under pressure against the fixed opening edge and the seat surface. In the open state, the membrane is raised by the pressure of the inflowing medium, the stroke should be relatively large in order to keep the flow resistance small.
The control takes place in a manner known per se by means of a control needle which, when the valve is closed, is moved against the opening of an outflow bore which connects the space behind the membrane with the outflow side of the valve. This control room is connected to the inflow side of the valve via a second, narrower bore, so it is constantly filled with flow medium from that side.
The pressure area of the control chamber measured perpendicular to the diaphragm axis is larger than the valve opening measured parallel to it, so that a strong closing is effected even when the difference between the inflow and outflow pressures is small. When the control needle releases the entry of the drain hole by lifting it, the control chamber can empty because less flow medium flows in through the narrower inlet hole.
The pressure force exerted by the flow medium at the valve on the diaphragm is then greater than that from the control chamber, so that the valve opens.
The material used for the membrane is generally rubber, which is thickened in the area of the valve opening for reasons of strength and is also provided with a disk-shaped reinforcement made of metal or another suitable material. In order to achieve a small amount of wear in the area of the sealing surface and to give the membrane a weak elastic pretension in the closing sense, one would like to use a more vulcanized, firmer rubber.
This relatively hard rubber has the disadvantage that the mem brane does not adapt so well to any unevenness in the valve opening, and therefore does not seal as well, and it is also quite expensive. If you use softer, cheaper rubber, it seals well. The valve lift is also greater, all other things being equal. However, the wear and tear is greater, especially with hot flow media, for example with a hot water valve for a washing machine.
The present invention is concerned with avoiding the disadvantages mentioned. It relates to the formation of the rubber diaphragm in a diaphragm valve, which has a thickened, reinforced central part, and is characterized in that seen from the valve opening in the closed state of the valve valve pressed against the seat part of the membrane consists of a more strongly vulcanized rubber layer, behind which first a layer of softer rubber and then the disc-shaped reinforcement, which is covered by soft rubber, follow,
with a through hole in the membrane axis.
The reinforcement advantageously has openings which are filled with soft rubber, so that good cohesion of the parts vulcanized together is achieved. The more strongly vulcanized rubber layer is expediently vulcanized onto the soft rubber layer and thus connected to it practically inextricably. It has been shown that good conditions are achieved if both rubber layers have at least approximately the same thickness.
The outer, more resistant layer shows small wear and tear and thus a longer service life of the valve, but thanks to its similarity to the soft layer, it is so flexible that it adapts well to the unevenness of the valve seat surface and seals accordingly.
An exemplary embodiment of the invention is described in more detail using the figures. An electromagnetically steered diaphragm valve is shown in a schematic manner in section through the valve axis. In the lower valve housing part 1, the inflow and outflow bores 2 and 3 are located in the same axis. an axis perpendicular thereto, the rubber membrane 4 is arranged, the central thickened part 5, the valve opening along the seat surface 6 closes. The part 7 of the membrane pressed against this surface consists of more strongly vulcanized rubber than the subsequent layer B.
The reinforcement 9 is disc-shaped with perforations 10 and is surrounded on all sides by soft rubber, the material of which the thin outer part 4 of the membrane is also made. This reinforcement has a cylindrical extension 11 extending in the axial direction towards the drain. This tapers conically, preferably in front of a hyperbolic shape 12, with which a uniform flow is achieved. The cylindri cal part is only slightly smaller than the valve opening, so that a soft closing movement is achieved.
In the axis of the membrane is the drain hole 13, which can be closed at the top by the control pin 14. The magnet armature 15 is arranged concentrically to the needle and is raised when the magnet coil 16 is excited and thus also lifts the needle upwards. So that the bore 13 is released and the control room 17 emptied. The pressure in this space drops, whereby the pressure of the inflowing medium is sufficient to raise the membrane and open the valve. If you want to close it again, the excitation is switched off, whereby the anchor and needle fall down and close the drainage hole. So that the freely falling needle hits the inlet opening safely, it is provided with a conical extension 18.
In the membrane, in its thinner part, there is a second bore 19, the outlet-side axis of which must not intersect the membrane axis. The purpose of this measure is to prevent the flow medium entering through this bore from hitting the control needle and interfering with its downward movement.
Preferably, this hole is directed tangentially against the control room 17 so that the inflowing medium is in circular motion and even centers the needle movement somewhat. This measure enables the use of lighter, thinner needles and smaller inflow and outflow holes, which leads to much smaller tax payments. The diaphragm valve is: thereby also smaller and cheaper.
The arrangement of the inflow bore 19 in the soft, thinner membrane part has the advantage that, due to the movement of the rubber, which is quite large at that point, no lime, for example, can accumulate from the hot water. There is also liquid in the armature space of the magnet. In order not to disturb the movement of the anchor, which could be the case with limescale deposits, the anchor is spaced from the adjacent wall by sieves 21.