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Balgmembran und Balgmembrankörper für grossen Hub und hohen Druck.
Die in der Technik gebräuchlichen Membranen und Membrankörper können zwar für grossen Hub gebraucht werden, jedoch nur zur Übertragung von verhältnismässig geringen Drücken und zur Abdichtung gegen solche geringerer Drücke. Wellenförmige Federungskörper, d. h. in der Längsrichtung dehnbare Büchsen mit grosser Wandstärke, sind zwar gegen hohe Drücke beständig, lassen aber keinen grossen Hub zu, weil wegen der grossen Wandstärke ihre Elastizität und damit ihre Aus- dehnungsmöglichkeit in der Längsrichtung nur gering ist.
Es ist schon vorgeschlagen worden, aus einzelnen Membranscheiben einen zusammenklappbaren
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so dass mit diesem Behälter weder ein grosser Hub ausgeführt, noch viel weniger ein hoher Druck angewandt werden kann.
Für Pumpen wurde auch schon ein versteifter Balg vorgeschlagen, bei dem die den Balg versteifenden Metallringe als flache Metallringe ausgebildet sind, mit denen einzelne elastische Ringe des Balgkörpers verflanscht sind. Doch auch diese Vorrichtung hält, falls die als Membran dienenden Metallscheiben aus dünnerem Material hergestellt sind und dadurch einen grösseren Hub erlauben, keinerlei hohe Drücke aus, da dir Elastizitätsgrenze der Membran sehr schnell erreicht und überschritten wird und es zur Zerstörung der Membran kommt. Werden aber stärkere Metall- scheiben genommen, so dass eine Art Wellenrohr entsteht, so lassen sich wohl höhere Drücke anwenden, die Erzielung eines grösseren Hubes aber ist infolge der geringen Elastizität des dicken Materials nicht möglich.
Zur Übertragung hoher Drüeke unter Anwendung grossen Hubes sind die genannten Vorrichtungen sämtlich ungeeignet, weil sie nicht gleichzeitig für hohen Druck und grossen Hub angewandt werden können. Hochdruck-Membrankolben mit grossem Hub z. B. waren deshalb bisher praktisch noch nicht herstellbar.
Unter einer Balgmembran versteht man mehrere hintereinander geschaltete Membranscheiben, die einen Balg bilden, d. h. ein röhrenartiges gefaltetes Gebilde. Dieser Balg kann gegebenenfalls noch mit Stützelementen versehen sein. Unter Balgmembrankörper versteht man eine gefaltete Membran, gegebenenfalls mit Abstützungen, einschliesslich Gehäuse oder Abschlussplatten an beiden Enden des Balges.
Die vorliegende Erfindung betrifft Balgmembranen und Balgmembrankörper für grossen Hub und hohen Druck, durch die die beschriebenen Mängel behoben werden. Die Balgmembranen sind sowohl für Hochdruckmembranpumpen als auch für alle andern Zwecke geeignet, bei denen trotz Auftretens hohen Druckes ein grosser Hub verlangt wird, z. B. bei Membrankolben, aber auch für andere Membrankörper aller Art, z. B. für beliebige Abdichtung-, Druckübertragungs- und Dämpfungszwecke.
Die Balgmembran gemäss Erfindung besteht aus einer Anzahl hintereinander geschalteter, gegeneinander beweglicher und miteinander verbundener ringförmiger Membranscheiben, die zweckmässig gewellt sind, u. zw. ist jede dieser Membranscheiben durch eine Anzahl sektorförmiger Platten
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nach der Seite des geringeren Druckes hin abgestützt, die wiederum in beweglichen Fassungsringen auf beiden Seiten gelagert sind. In jedem Fassungsring, mit Ausnahme der beiden äussersten Fassungringe, sind jeweils die Enden zweier benachbarter Stützplattenreihen gemeinsam gelagert. Die radial aussen liegenden Fassungsringe können zwecks besseren Auseinandernehmens und besserer Reinigung aus mehreren Teilstücken bestehen, die jeweils durch einen geschlossenen Ring zusammengehalten werden.
Sind die Membranscheiben gewellt, so hat zweckmässig die Stützplatte ebenfalls eine gewellte
Oberfläche nach der Seite der Membranscheibe hin. Es können aber auch zwischen die Membranscheiben und die Stützplatten Ringe eingelagert sein, deren Form sich den Wellen der Membranscheibe anpasst, und die die Membranscheibe gegen die Stützplatte nochmals abstützen.
Die unter Druck befindlichen, mit grossem Hub ausgebildeten, hintereinander geschalteten Membranen werden bei dieser Ausführung durch die Stützplatten und Fassungsringe gegen jeden Druck abgestützt und gegen Platzen geschützt, wobei die beiden Endmembranen durch weitere Platten oder bei Membrankolben durch die Gehäuse-bzw. Kolbenwand gesichert sind. Ein Membrankolben dieser Art bewegt sich infolge der Beweglichkeit der Stützplatten mit grossem Radialspiel und grossem Hub in einem Führungszylinder (Gehäuse), der dem Kolben eine Hubbegrenzung und ausserdem ein wechselseitiges Verschieben eines Druckmittels und einer entsprechenden Vorrichtung ermöglicht.
Ausserdem gestattet diese Ausführung der Fassungsringe und Halteteile ein schnelleres Zusammenbauen und Auseinandernehmen des Membrankolbens.
Da die den hohen Druck aufnehmenden beweglichen Teile aus sektorförmigen, nebeneinander gereihten Platten bestehen, die mit dem erforderlichen Spiel in den Fassungsringen gelagert sind, stützen sich diese Platten mit den ebenfalls beweglichen Membranwänden gegenseitig derart ab, dass sich ihre Aehsialdrücke aufheben. Von den Fassungsringen sind zweckmässig die inneren einteilig und die äusseren zwecks einfacheren Zusammenbaus im Umfang mehrteilig und mit darumliegenden Halte-oder Schrumpfringen versehen ; es ist natürlich auch umgekehrt möglich, die äusseren einteilig zu gestalten und die inneren mehrteilig und die letzteren durch einen Ring zusammenzuhalten. Bei dieser Anordnung sind Gewindeteile od. dgl. möglichst vermieden, um Raum zu sparen und den Zusammenbau wesentlich zu vereinfachen.
Die Membran dient hiebei nur zur Abdichtung der Hub-und Druckkammer. Bei Membrankolben kann die Ausführung des Kolbens z. B. derart sein, dass der komplett zusammengebaute Membrankolben in das Gehäuse (Zylinder) eingesehoben und der am Ende sitzende Fassungsring von dem Gehäusedeckel und der Distanzbüchse gegen den Gehäuseboden gepresst wird.
Die Hubbewegung des Membrankolbens wird z. B. auf folgende einfache Weise bewirkt : Das Druckmittel wird durch ein mit der Druckkammer verbundenes Rohr in diese geleitet und der Kolbenhals gleitet soweit aus dem Gehäuse heraus, bis der Sehub des Gehäuses bzw. des Kolbens abgefangen wird, oder bis der Kolben an der Endbegrenzung (Gehäusedeckel) anliegt. Der Kolben kann dann z. B. durch entsprechende Umsteuerung des Druckmittels in die Anfangsstellung zurückgebracht werden.
Die Erfindung ist in der Zeichnung beispielsweise schematisch dargestellt, u. zw. zeigt Fig. 1 die Hälfte eines Längsschnittes durch den Hochdruckmembrankolben mit Gehäuse und Fig. 2 ein Viertel eines Querschnittes durch den Hochdruekmembrankolben.
In Fig. 1 ist der Hoehdruckmembrankolben in nicht ganz ausgefahrenem Hub ersichtlich. Die an die Abstützwände angeschmiegte Membran ist mit a bezeichnet, a'zeigt z. B. eine wichtige Verstärkung dieser Membran. Die die Membran a umschliessenden Stützwände sind die sektorförmigen Platten c, die inneren Fassungsringe b, der Gehäuseboden g'und die Wand des Kolbenkopfes h. Die äusseren auf dem Umfang mehrteiligen Fassungsringe d und d'sind mit Halte- oder Schrumpfringen e versehen ; ein gegenseitiges Verschieben wird durch geeignete Sicherungen verhindert. Die Steuerungvorrichtung des Kolbens h ist in dem Zylinder oder Gehäuse g eingeschlossen. Der Kolbenkopf h ist mit dem Kolbenhals verbunden.
Der unterste Fassungsring ist zwischen dem Boden g'und dem Deckel i durch eine Buchse/gehalten.
Das in die Druckkammer führende Druekrohr k ist zur Abdichtung der Membran a mit einer zweckentsprechenden Dichtung 1 versehen.
Zur Überdeckung des Spaltes der einzelnen sektorförmigen Platten c und der Übergänge VOll den Platten c zu den Fassungsringen können bei sehr hohen Drücken zur Verhinderung von Deformationen des weichen Membranmaterials Stahlbleche od. dgl. n und bei den Membranwellen Stahlringe od. dgl. ? M unterlegt werden, oder die Auf1agef1äehen der Stützwände werden der Wellenform der Membran angepasst.
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Bellows diaphragm and bellows diaphragm body for large stroke and high pressure.
The membranes and membrane bodies commonly used in technology can be used for large strokes, but only for the transmission of relatively low pressures and for sealing against such lower pressures. Wavy spring bodies, d. H. Longitudinally expandable bushings with a large wall thickness are indeed resistant to high pressures, but do not allow a large stroke because their elasticity and thus their possibility of expansion in the longitudinal direction is only small due to the large wall thickness.
It has already been proposed to create a collapsible membrane from individual membrane disks
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so that with this container neither a large stroke can be carried out, and much less a high pressure can be applied.
A stiffened bellows has also been proposed for pumps in which the metal rings stiffening the bellows are designed as flat metal rings with which individual elastic rings of the bellows body are flanged. But even this device does not withstand any high pressures if the metal disks serving as the membrane are made of thinner material and thus allow a larger stroke, since the elastic limit of the membrane is reached and exceeded very quickly and the membrane is destroyed. If, however, thicker metal disks are used, so that a kind of corrugated tube is created, higher pressures can be used, but achieving a greater stroke is not possible due to the low elasticity of the thick material.
All of the devices mentioned are unsuitable for transmitting high pressures using a large stroke, because they cannot be used simultaneously for high pressure and large stroke. High-pressure diaphragm piston with a large stroke z. B. were therefore practically not yet producible.
A bellows membrane is understood to be several membrane disks connected in series that form a bellows, i.e. H. a tube-like folded structure. This bellows can optionally also be provided with support elements. A bellows diaphragm body is understood to be a folded membrane, possibly with supports, including a housing or end plates at both ends of the bellows.
The present invention relates to bellows diaphragms and bellows diaphragm bodies for large stroke and high pressure, by means of which the deficiencies described are eliminated. The bellows diaphragms are suitable both for high-pressure diaphragm pumps and for all other purposes in which a large stroke is required despite the occurrence of high pressure, e.g. B. for diaphragm pistons, but also for other diaphragm bodies of all kinds, z. B. for any sealing, pressure transmission and damping purposes.
The bellows membrane according to the invention consists of a number of series-connected, mutually movable and interconnected annular membrane discs, which are suitably corrugated, u. Between each of these membrane disks is a number of sector-shaped plates
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supported on the side of the lower pressure, which in turn are mounted in movable mounting rings on both sides. In each mounting ring, with the exception of the two outermost mounting rings, the ends of two adjacent rows of support plates are stored together. For the purpose of better dismantling and cleaning, the radially outer mounting rings can consist of several parts, each of which is held together by a closed ring.
If the membrane disks are corrugated, the support plate also has a corrugated one
Surface towards the side of the membrane disc. However, rings can also be embedded between the membrane disks and the support plates, the shape of which adapts to the waves of the membrane disk and which again support the membrane disk against the support plate.
The diaphragms connected one behind the other, which are under pressure and have a large stroke, are supported against any pressure by the support plates and mounting rings and protected against bursting, the two end diaphragms being replaced by further plates or, in the case of diaphragm pistons, by the housing or Piston wall are secured. A diaphragm piston of this type moves as a result of the mobility of the support plates with large radial play and large stroke in a guide cylinder (housing), which enables the piston to limit its stroke and also to move a pressure medium and a corresponding device alternately.
In addition, this design of the mounting rings and holding parts allows faster assembly and disassembly of the diaphragm piston.
Since the moving parts absorbing the high pressure consist of sector-shaped, side-by-side plates, which are mounted with the required clearance in the mounting rings, these plates with the membrane walls, which are also movable, support each other in such a way that their axial pressures cancel each other out. Of the mounting rings, the inner ones are expediently one-piece and the outer ones, for the purpose of simpler assembly, are made in several parts in the circumference and are provided with surrounding retaining or shrink rings; it is of course also possible the other way round to make the outer one in one piece and the inner one in several parts and hold the latter together with a ring. In this arrangement, threaded parts or the like are avoided as far as possible in order to save space and to simplify assembly considerably.
The membrane only serves to seal off the lifting and pressure chambers. In the case of diaphragm pistons, the design of the piston can e.g. B. be such that the completely assembled membrane piston is lifted into the housing (cylinder) and the mounting ring at the end is pressed by the housing cover and the spacer sleeve against the housing base.
The stroke movement of the diaphragm piston is z. B. in the following simple way: The pressure medium is passed through a tube connected to the pressure chamber and the piston neck slides out of the housing until the stroke of the housing or the piston is intercepted, or until the piston is at the end limit (Housing cover). The piston can then e.g. B. be returned to the initial position by reversing the pressure medium accordingly.
The invention is shown schematically in the drawing, for example, u. Between. Fig. 1 shows half of a longitudinal section through the high pressure diaphragm piston with housing and Fig. 2 shows a quarter of a cross section through the high pressure diaphragm piston.
In Fig. 1, the high pressure membrane piston can be seen in a not fully extended stroke. The membrane nestled against the support walls is denoted by a, a 'shows z. B. an important reinforcement of this membrane. The supporting walls surrounding the membrane a are the sector-shaped plates c, the inner mounting rings b, the housing base g 'and the wall of the piston head h. The outer mounting rings d and d ', which are multi-part on the circumference, are provided with retaining or shrink rings e; mutual shifting is prevented by suitable safeguards. The control device of the piston h is enclosed in the cylinder or housing g. The piston head h is connected to the piston neck.
The lowermost mounting ring is held between the base g 'and the cover i by a bushing /.
The pressure tube k leading into the pressure chamber is provided with an appropriate seal 1 to seal the membrane a.
To cover the gap between the individual sector-shaped plates c and the transitions VOll the plates c to the mounting rings, steel sheets or the like can be used at very high pressures to prevent deformation of the soft membrane material, and steel rings or the like for the membrane shafts? M, or the supporting walls can be adjusted to the wave shape of the membrane.
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