-
Die Erfindung bezieht sich auf ein Membran-Rückschlagventil
-
mit nachgeschalteter Zerstäubungsdüse, insbesondere für den Einsatz
an Spritzgestängen zum Versprühen von Pflanzenschutzmitteln, mit einem rohrstutzenförmigen
Ventilsitz und einer als Ventilverschlußkörper mit dem Ventilsitz zusammenwirkenden
Membran, welche hierbei durch Federkraft mit dem Ventilsitz in Anlage (schließstellung)
gehalten wird und nur bei einem bestimmten Druck der zu versprühenden Flüssigkeit
durch diese selbst vom Ventilsitz abgehoben werden kann (Öffnungsstellung), wodurch
dann für die Flüssigkeit der Weg zur nachgeschalteten Zerstäubungsdüse frei wird.
-
Ein Membran-Rückschlagventil der vorbezeichneten Art ist durch das
DE-GM 82 03 649 bekannt geworden. Das bekannte Membranrückschlagventil besitzt den
Nachteil, daß es sich aus vielen Bauteilen zusammensetzt: Spiralfeder, Druckteller
mit Sicherungsring, Membrane, Kappe, alle Teile im Gehäuse, zusammengehalten von
einer Überwurfmutter. Dadurch ergeben sich zwangsläufig relativ große Abmessungen
und ein entsprechend hohes Gewicht. Außerdem werden hierdurch nachteiligerweise
höhere Herstellungs- und Montagekosten verursacht. Ein weiterer Nachteil des bekannten
Membran-Rückschlagventils besteht darin, daß sich zumindest die Spiralfeder, welche
die Membran beaufschlagt, nicht aus Kunststoff herstelIen läßt. Sie ist damit nicht
im erwünschten Maße leicht und korrosionsbeständig.
-
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Membran-Rückschlagventil
der eingangs genannten Art zu schaffen, welches sich durch wenig Einzelteile, einfache
Herstellbarkeit (komplett aus Kunststoff), Korrosionsbeständigkeit und - nicht zuletzt
-durch ein geringes Gewicht und kleine Abmessungen auszeichnet.
-
Gemäß der Erfindung wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die aus Kunststoff
bestehende Membrane selbst als Feder ausgebildet ist. Durch die Erfindung wird eine
separate metallische
und korrosionsanfällige Feder entbehrlich.
Weiterhin entfallen hierdurch die bisher erforderlichen Teile Druckteller, Sicherungsring
und eine die Feder tragende Kappe. Die Erfindung schafft damit ein kompaktes, einfach
herstellbares, kleines und leichtes Membran-Rückschlagventil, das sich in das Gesamtgerät
(z.B. ein Spritzgestänge zum Versprühen von Pflanzenschutzmitteln) leicht integrieren
läßt. Das durch die Erfindung ermöglichte geringe Gewicht des Membran-Rückschlagventils
ist wichtig im Hinblick auf das stets angestrebte geringe Gesamtgewicht (z.B. des
Spritz-t gestänges).
-
In Ausgestaltung des Grundgedankens der Erfindung ist die Membran
zweckmäßigerweise in einem dieselbe an ihrem Rand und an ihrer Rückseite gehäuseartig
umgebenden, im Ventilgehäuse montierten Membranträger eingespannt. Die Membran läßt
sich so zusammen mit dem Membranträger als Ganzes im Ventilgehäuse leicht einbaueni
Nach einer möglichen Variante der Erfindung kann die Membran allein aufgrund ihres
Eigenwiderstandes zugleich als ihre eigene Feder ausgebildet sein. Nach einer anderen
Ausführungsform ist es aber auch möglich, zur Erzeugung und/oder zur Verstärkung
der Federwirkung in den dem Ventilsitz gegenüberliegenden Mittelbereich der Membran
ein plattenförmiges Verstärkungsteil einzuformen.
-
Zur Unterstützung des als Feder wirkenden Eigenwiderstandes der Membran
wird nach einer weiteren Variante vorgeschlagen, an die vom Ventilsitz abgewandte
Rückseite der Membran Fortsätze einstückig anzuformen, die mit der gegenüberliegenden
Rückwand des Membranträgers federnd zusammenwirken.
-
Zweckmäßigerweise dient die die Membran an ihrer Rückseite umgebende
Rückwand des Membranträgers zugleich als Anschlag zur Begrenzung der Öffnungsbewegung
der Membran. Hierdurch können bei bekannten Membran-Rückschlagventilen erforderliche
separate Anschlagmittel für die Membranbewegung entfallen.
-
Nach einer weiteren sehr vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung
wird vorgeschlagen, daß die Membran an ihrer Rückseite - unter Bildung bzw. Freilassung
eines luftgefüllten Raumes - von dem Membranträger hermetisch dicht gegenüber der
Umgebungsatmosphäre umgeben ist, derart, daß die Membran bei ihrer Öffnungsbewegung
gegen ein Luftpolster arbeitet. Das Luftpolster unterstützt dann während der Öffnungsbewegung
der Membran deren Federwirkung.
-
Weitere Ausgestaltungen und Vorteile der Erfindung lassen sich den
Patentansprüchen sowie - anhand von Ausführungsbeispielen -der Zeichnung und der
nachstehenden Beschreibung entnehmen.
-
Es zeigt: Fig. 1 eine Ausführungsform eines Membran-Rückschlagventils,
hälftig in Ansicht, hälftig im Längsschnitt, und Fig. 2 bis 5 - jeweils im Längsschnitt
(teilweise) - verschiedene weitere Ausführungsformen von Membranträgern mit eingebauter
Membran.
-
Nach Fig. 1 bezeichnet 10 das Ventilgehäuse eines Membran-Rückschlagventils
zum Versprühen von Flüssigkeiten, insbesondere von Pflanzenschutzmitteln. Das Ventilgehäuse
10 besitzt an seinem oberen Ende ein Innengewinde 11, in das ein Gewindeadapter
12 mit einem entsprechenden Außengewinde 13 eingeschraubt ist. Der Gewindeadapter
weist innen eine abgesetzte Flüssigkeitszuführungsbohrung 14 auf, und bildet an
seinem unteren Ende ein rohrstutzenförmiges Teil 15, dessen Stirnseite 16 zugleich
als Ventilsitz ausgestaltet ist. Im oberen, den größten Innendurchmesser aufweisenden
Bereich der Flüssigkeitszuführungsbohrung 14 besitzt der Gewindeadapter 12 ein Innengewinde
17, das für den Anschluß des Membran-Rückschlagventils an eine Flüssigkeitszuführungsleitung,
z.B.
-
ein Spritzgestänge (nicht gezeigt) vorgesehen ist. Eine Flachdichtung
18 sorgt hierbei für einen dichtenden Anschluß des Membran-Rückschlagventils an
der betreffenden Flüssigkeitszuleitung.
-
Wie Fig. 1 weiterhin zeigt, besitzt auch das Ventilgehäuse 10 einen
mehrfach abgesetzten Innenraum, der mit 19 beziffert ist.
-
In dem oberen Bereich mit dem größten Innendurchmesser dieses abgesetzten
Innenraumes 19 des Ventilgehäuses 10 ist ein insgesamt mit 20 bezeichneter Membranträger
angeordnet, in dem der äußere Rand einer Membran 23 eingeklemmt ist. Die Membran
23 wird hierdurch in dem Membranträger 20 fixiert. Der Membran träger 20 selbst
stützt sich einerseits an einem Absatz 24 des Ventilgehäuses ab und wird von oben
her durch eine in das Innengewinde 11 des Ventilgehäuses 12 eingeschraubte Ringschraube
25 in seiner aus Fig. 1 ersichtlichen Montagestellung gehalten. Ringschraube 25
und Membranträger 20 können auch einteilig als gemeinsames Bauteil ausgebildet sein.
Zwischen der Rückseite der Membran 23 und der gegenüberliegenden, gewölbt ausgebildeten
Rückwand 26 des Membranträgers 20 ist ein nach außen hin hermetisch dicht abgeschlossener,
mit Luft gefüllter Raum 27 ausgebildet.
-
Das untere Ende des Ventilgehäuses 10 ist - wie durch eine Nut 28
angedeutet - als Bajonettverschluß ausgebildet und dient zur entsprechenden Befestigung
einer mit 29 bezeichneten Schnellverschlußmutter. Die Schnellverschlußmutter 29
besitzt innen eine mehrfach abgesetzte Bohrung 30, die Teil der Innengeometrie 30,
31 zur Befestigung einer Sprühdüse (nicht gezeigt) ist. Eine Ringdichtung 32 sorgt
für einen dichtenden Anschluß der Schnellverschlußmutter 29 an dem Ventilgehäuse
10.
-
Wie des weiteren aus Fig. 1 hervorgeht, weist der Innenraum 19 des
Ventilgehäuses 10 unterhalb des Membranträgers 20 einen verjüngten Durchmesser auf.
In diesem, mit 33 bezeichneten Teil des Innenraumes des Ventilgehäuses 10 kann ein
Siebkörper angeordnet
sein (nicht gezeigt).
-
Sämtliche aus Fig. 1 ersichtlichen und im vorstehenden beschriebenen
Teile des Membran-Rückschlagventils können aus Kunststoffmaterial bestehen. Was
die Membran 23 betrifft, welche zugleich die Funktion einer Feder erfüllen soll,
so kommen hierfür insbesondere die Werkstoffe Silikon-Kautschuk, Polyester-Elastomere
oder Polyether-Block-Amide, jeweils der Shore-Härte A, in Betracht. Als weitere
Werkstoffalternativen für die Membran 23 sind aber auch Polyurethane oder Polylefin-Elastomere
denkbar. In allen Fällen sollte aber der Härtegrad des Membranwerkstoffes 30 - 70
Shore betragen.
-
Solange in der Flüssigkeitszuleitung (z.B. Spritzgestänge), an die
das Membran-Rückschlagventil angeschlossen ist, keine Flüssigkeit strömt bzw. der
Druck dieser Flüssigkeit einen bestimmten Wert unterschreitet, liegt die Membran
23 aufgrund ihrer Federvorspannung - wie in Fig. 1 (linke Hälfte) gezeigt - an dem
Ventilsitz 16 an. Die in Fig. 1 (links) gezeigte Stellung des Membran-Rückschlagventils
entspricht also der Schließstellung desselben. Überschreitet nun der Flüssigkeitsdruck
einen bestimmten Grenzwert, der vorher festgelegt sein kann, so wird durch die Flüssigkeit
auf die Membran 23 eine Kraft in Pfeilrichtung 35 ausgeübt bis schließlich die Federkraft
der Membran 23 überwunden wird und die Membran 23 von dem Ventilsitz 16 abhebt (vgl.
Fig. 1, rechte Hälfte). Die Flüssigkeit gelangt alsdann zunächst radial nach außen
in einen Ringkanal 36 und von dort in radiale Bohrungen 37 in der Ringschraube 25
(vgl. hierzu Pfeil 38). Der weitere Verlauf der Flüssigkeitsströmung ist durch Pfeile
39, 40 veranschaulicht. D.h. die Flüssigkeit gelangt aus den radialen Bohrungen
37 der Ringschraube 25 in einen Ringkanal 41, der sich zwischen der Außenwand des
Membranträgers 20 und der Innenwand des Ventilgehäuses 10 erstreckt.
-
Von dort strömt die Flüssigkeit durch radial gerichtete, in die Unterseite
des Membranträgers 20 eingeformte Nuten 42 in die Bohrung 33 bzw. in einen innerhalb
der Bohrung 33 angeordneten Siebkörper
(nicht gezeigt) und gelangt
schließlich von dort in die Schnellverschlußmutter 29 bzw. in die in dieser angeordnete
Düse (nicht gezeigt). Bei der durch die Flüssigkeit bewirkten öffnungsbewegung der
Membran 23 in Pfeilrichtung 35 ist einmal - wie schon gesagt - der eigene Federwiderstand
der Membran 23 von der Flüssigkeit zu überwinden0 Bei der Öffnungsbewegung der Membran
23 wird aber gleichzeitig das sich in dem Raum 27 befindliche Luftpolster zusammengedrückt,
welches mit zunehmender Kompression einen steigenden Federwiderstand gegen eine
weitere Öffnungsbewegung der Membran 23 bewirkt. Das Luftpolster in dem Raum 27
dient also gleichsam zur Unterstützung der Feder wirkung der Membran 23. In jedem
Fall ist aber der Öffnungsweg der Membran 23 durch die konvex gewölbte Rückwand
26 des Membranträgers 20 begrenzt.
-
Eine etwas von Fig. 1 abweichende Ausführungsform ist aus Fig. 2 ersichtlich.
Der Membranträger ist dort mit 20a beziffert, und die Membran selbst trägt. das
Bezugszeichen 23a.
-
Fig. 2 macht deutlich, daß der Membranträger 20a ein Innengewinde
43 besitzt, mittels dessen er auf ein entsprechendes Außengewinde 44 eines Gewindeadapters
12a aufgeschraubt ist. Die Membran 23a selbst ist - wie Fig. 2 des weiteren zeigt
- in ihrer Schließstellung, in der sie sich mit dem Ventilsitz 16a in Anlage befindet,
ebenflächig ausgebildet. Sie weist an ihrem einerseits im Membranträger 20a, andererseits
im Gewindeadapter 12a eingespannten Rand beidseitig angeformte, einander gegenüberliegende
ringförmige Einspannwülste 45, 46 auf. Die Einspannwülste 45, 46 ragen hierbei in
entsprechend komplementäre Vertiefungen im Membranträger 20a und im Gewindeadapter
12a hinein.
-
Ein weiterer wesentlicher Unterschied der Ausführungsform nach Fig.
2 gegenüber derjenigen nach Fig. 1 besteht darin, daß die die Membran 23a an ihrer
Rückseite umgebende Rückwand 26a des Membranträgers 20a eine Lüftungsöffnung 47
aufweist. Es handelt
sich also hierbei um ein sogenanntes offenes
System, d.h. die in dem Raum 27a des Membranträgers 20a befindliche Luft kann durch
die Lüftungsöffnung 47 nach außen entweichen. Wenn nun die Membran 23a durch die
Flüssigkeit in Pfeilrichtung 35 beaufschlagt und hierbei von dem Ventilsitz 16a
abgehoben wird, so muß der Federwiderstand der Membran 23a ausschließlich von dieser
selbst aufgebracht werden. Als Anschlag für die Öffnungsstellung der Membran 23a
dient die konvex gewölbt ausgebildete Rückwand 26a des Membranträgers 20a.
-
Der Unterschied der Ausführungsform nach Fig. 3 gegenüber der Ausführungsform
nach Fig. 2 besteht lediglich in der Ausbildung des in Fig. 3 mit 20b bezeichneten
Membranträgers. Dieser weist keine Entlüftungsöffnung auf, so daß sich in dem Raum
27b zwischen Membran 23a und konvex gewölbter Rückwand 26b- ein Luftpolster bildet,
entsprechend der Ausführungsform nach Fig. 1 (vgl. hierzu obige Ausführungen).
-
Die Ausführungsform nach Fig. 4 entspricht in den meisten Merkmalen
der Ausführungsform nach Fig. 2 bzw. 3, so daß in Fig. 4 entsprechend dieselben
Bezugszeichen verwendet wurden. Ein wesentlicher Unterschied gegenüber den bisher
beschriebenen Ausführungsformen besteht nach Fig. 4 allerdings in der Ausbildung
der dort mit 23c bezeichneten Membran. Diese besitzt in ihrem mit dem Ventilsitz
16a zusammenwirkenden Mittelbereich an ihre vom Ventilsitz 16a abgewandte Rückseite
einstückig angeformte Fortsätze 48, die mit der gegenüberliegenden konvex gewölbten
Rückwand 26a des Membranträgers 20a federndkooperieren. Hierdurch wird bei der Öffnungsbewegung
der Membran 23c (in Pfeilrichtung 35) die durch den Eigenwiderstand der Membran
23c gegebene Federwirkung noch erheblich verstärkt.
-
Auch bei der Ausführungsform nach Fig. 4 sind diejenigen Teile, die
den Ausführungsformen nach Fig. 2 - 4 entsprechen, mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Unterschiedlich ausgebildet sind jedoch hier einmal der Membranträger 20d und die
Membran
23d. Während bei den Ausführungsformen nach Fig. 2 - 4 die Membran jeweils als Flachmembran,
also ebenflächig ausgebildet ist, weist die Membran 23d nach Fig. 5 Hutform auf.
-
Hierbei wird die Membran 23d gebildet durch einen zentralen im wesentlichen
planstabil ausgebildeten Bereich 49, an den sich ein entgegen der Strömungsrichtung
35 abgebogener ringförmiger Bereich 50 anschließt, der im Querschnitt gegenüber
dem Mittelbereich 49 geschwächt ausgebildet ist. Daran anschließend ist wiederum
der mit zwei Einspannwülsten 45, 46 ausgestattete äußere Rand der Membran 23d angeformt.
Eine Besonderheit der Ausführungsform nach Fig. 5 besteht darin, daß in dem Mittelbreich
49 der Membran 23d ein plattenförmiges Verstärkungsteil 51 eingeformt ist, welches
zu einer Verstärkung der Eigenfederwirkung der Membran 23d beiträgt und daraüber
hinaus günstig in Richtung der angestrebten Planstabilität in diesem Bereich wirkt.
Das plattenförmige Verstärungsteil 51 kann aus dem gleichen Kunststoffmaterial wie
die Membrane 23d selbst bestehen, sollte jedoch gegenüber dieser eine höhere Shore-Härte
(vorzugsweise einen Härtegrad von 70 - 90 Shore) aufweisen.
-
Aufgrund der hutförmigen Ausbildung der Membran 23d war es außerdem
erforderlich, an die gewölbte Rückwand 26a des.Membranträgers 20d einen zylindrischen
Wandbereich 52 anzuformen.
-
Die hutförmige Ausbildung der Membran 23d nach Fig. 5, in Verbindung
mit dem eingeformten plattenförmigen Verstärkungsteil 51 und den seitlichen Querschnittsverjüngungen
50 ermöglicht vorteilhaft eine im Mittelbereich planstabile Ausbildung der Membran
23d und damit ein gleichmäßiges und gleichzeitiges, gewissermaßen schlagartiges
Abheben der Membran 23d von dem Ventilsitz 16a. Ein kontinuierliches Ausbauchen
der Membran während des Öffnungsvorganges wird damit vorteilhaft vermieden.
-
Grundsätzlich besteht aber auch bei den übrigen Ausführungsforme;
nach
Fig. 1 - 4 das Bestreben, die Membran 23, 23a bzw. 23c zumindest im Mittelbereich
möglichst planstabil zu gestalten, um auch bei diesen Ausführungsformen ein möglichst
schlagartiges Abheben der Membran von dem Ventilsitz 16 bzw. 16a zu erreichen.
-
- - Leerseite -