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Hochdruckmembran.
Gegenstand der Erfindung ist eine Hochdruckmembran, die einen sehr grossen Hub, d. h. ent- sprechend der Richtung des auftretenden Druckes eine sehr grosse Beweglichkeit, im wesentlichen senk- recht zu ihrer Gesamtoberfläche gestattet.
Es sind schon Balgmembrankörper vorgeschlagen worden, in denen zur Erhöhung der Widerstandfähigkeit der Membranen gegen Druck diese Membranen auf der Seite des geringeren Druckes durch Platten oder ähnliche ebene Unterlagen abgestützt werden und bei denen durch bewegliche
Lagerung der Unterlagen (Stützplatten) und durch wellige Gestaltung der Membranen ein besonders grosser Hub erreicht wird. Dabei ist ferner vorgeschlagen worden, zwischen die Stützplatten und die
Membranen noch Stützmittel, wie Ringe, zu legen, durch die die Wellenberge der Membranen abgestützt werden, während die Wellentäler sich auf die Stützplatten selbst stützen.
Es hat sieh nun gezeigt, dass bei derartigen gewellten Hoehdruckmembranen mit darunter- liegenden starren ebenen Unterlagen Deformationen der Membranen mit noch grösserer Sicherheit vermieden, die Beanspruchungen der Membranen verringert und ihre Lebensdauer erheblich erhöht werden können, wenn die zwischen den Unterlagen, beispielsweise untergelegten Platten, und den
Wellenbergen der Membranen befindlichen Stützmittel in entlastetem Zustand ein gewisses Spiel gegenüber den Unterlagen (Platten) aufweisen, also wenn diese Stützmittel in belastetem Zustand auf den gesagten Unterlagen aufliegen, in unbelastetem Zustand jedoch sie nicht berühren müssen, sondern lose aufliegen können.
Bei dieser Anordnung werden also die Wellenberge sowohl in belastetem wie in unbelastetem Zustand immer von den Stützmitteln getragen, während die Wellentäler sieh immer gegen die darunterliegenden ebenen Unterlagen (Platten) legen.
Die Hochdruckmembran gemäss vorliegender Erfindung besteht also aus einer gewellten Membran, auf der Seite des geringeren Druckes unter dieser Membran liegenden starren, im wesentlichen ebenen
Unterlagen, die die Wellentäler der Membran unterstützen, und Mitteln, die die Wellenberge der Membran abstützen und deren Form den Wellenbergen angepasst ist und die in belastetem Zustand der Membran auf den erwähnten Unterlagen völlig aufliegen, in unbelastetem Zustand jedoch einen gewissen Spiel- raum zwischen Membran und den Stützmitteln bzw. zwischen den Stützmitteln und den darunter- liegenden ebenen Unterlagen aufweisen. Als Unterlagen kommen hiebei Platten u. dgl. in Betracht ; die Unterlagen brauchen nicht ganz eben zu sein, sondern können z. B. leicht gebogen oder gewölbt sein.
Die zwischen den Platten und den Wellenbergen liegenden Abstützmittel müssen der Form dieser Wellenberge angepasst sein. Sind die Wellen z. B., was in vielen Fällen zweckmässig sein wird, kreisförmig, elliptisch oder ähnlich gestaltet, so werden sie durch entsprechende Ringe unterstützt, deren Umfang dem Umfang der Wellenkreise entspricht und deren Querschnitt so bemessen ist, dass die Ringe in die Hohlräume zwischen Wellenberg und Unterlage, z. B. einer Platte, hineinpassen, aber diese Zwischenräume nicht ganz ausfüllen, sondern einen gewissen Spielraum zwischen Unterlage und Ring frei lassen.
Die der Unterlage (Platte) zugekehrte Seite der Ringe wird zweckmässig flach gestaltet sein, um auf der Platte glatt anzuliegen und dem Wellenring gleichzeitig eine gewisse
Beweglichkeit zu gestatten, wodurch der Hub der ganzen Membranvorrichtung vergrössert wird.
Eine andere Ausführungsform ist es, die Ringe aus mehreren übereinanderliegenden flachen
Einzelringen zusammenzusetzen, wobei zwischen allen diesen Einzelringen wieder Zwisehenräume ver- bleiben. Alle diese Zwischenräume sind jedoch nur in unbelastetem Zustand der Membran vorhanden ; bei Belastung werden die Ringe zusammen-und gegen die Unterlage (Platten) gedrückt. Zu diesem
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Zweck sind die Ringe derart federnd angeordnet, dass sie beim Aufhören des Druckes auf die Membran deren Wellenberge etwas anheben und sich selbst von der Unterlage etwas entfernen können.
Mit der Zusammendrückung verbunden ist eine geringe seitliche Verschiebung der Wellen und der Ringe (einerlei ob diese Ringe aus einem einzigen Stück oder aus mehreren übereinanderliegenden Ringen bestehen), wodurch die Membran beweglicher wird und einen grösseren Hub zulässt.
Die Form der Gesamtmembran kann Scheiben-oder ringförmig sein, aber auch jede andere Form ist denkbar. Hienach richtet sich wieder die Form der Wellen und der unter den entsprechenden Wellenbergen liegenden Stützmittel. Bei ringförmiger, elliptischer oder ähnlicher Gestaltung der Membran und entsprechender Ausbildung der Membranwellen und der Stützmittel für die Wellen-
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verbunden mit hoher Sicherheit gegen starken Druck, ausserdem aber auch in jeder Stellung völlige Entlastung aller Teile der eigentlichen Membran von dem Druck durch die darunterliegenden Stützmittel.
Da also die ziemlich empfindliche Membran von Druck in jeder Weise entlastet ist, können derartige Balgmembrankörper bis zu den höchsten Drucken angewandt werden, ohne dass die Gefahr eines Undiehtwerdens der Membran besteht.
Der Erfindungsgegenstand ist in der Zeichnung beispielsweise dargestellt, u. zw. für eine scheibenförmige Hochdruckmembran, die in ihrem äusseren Umfang fest eingespannt ist oder geführt wird, während sie in der Mitte beim Auftreten von Druck sich wölbt.
Fig. 1 stellt schematisch einen radialen Schnitt durch diese Scheibe dar, wobei drei nebeneinander liegende konzentrische Stützringe zusammen mit der Membran in unbelastetem wie in belastetem Zustand dargestellt sind. Fig. 2 zeigt die Abänderung von Membranstützringen beim Auftreten der Belastung nochmals in vergrössertem Massstab. Fig. 3 zeigt als Beispiel eine Membran, die als Balg-
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sich die Fläche der gewellten Membran beim Auftreten von Druckbelastung beispielsweise von A naeh C wölbt, derart, dass bei B zwischen der ursprünglichen Lage der Unterstützungsfläche A-B und ihrer neuen Lage der Winkel A-B-C gebildet wird.
Die Stützringe b, b'haben im unbelasteten Zustand der Membran < ! ein gewisses Spiel e gegenüber der StÜtzÎJäehe A-B. Dabei ist es gleichgültig, ob die Membran auf den Stützmitteln, etwa den Ringen b, b'usw., aufliegt und diese gegen die Fläche A-B den Abstand e einnehmen oder ob die Stützmittel auf der Abstützfläche A-B aufliegen und die Membran sidi um den Abstand e von den Stützmitteln entfernt. Das Wesentliche ist, dass durch das gegebene Spiel der Stützmittel die Eigenfederung des Membranmaterials, das zweckmässig selbst federnd ist, im belasteten Zustand nicht überschritten werden kann und dass die Membran in unbelastetem Zustand wieder mit Sicherheit ihre ursprüngliche Ruhelage, eventuell durch ihre Eigenfederung einnimmt.
Die Wellentäler d der Membran a liegen im unbelasteten Zustand auf den Unterstützungsplatten auf.
Wird nun die Membran unter Druck gesetzt und bewegt sie sich um ihren Hub, z. B. von der Stelle J. nach der Stelle C hin, so wird die Gesamtausdehnung der Membran (also der Durchmesser bei einer Membranscheibe) vergrössert oder, mit anderen Worten, der Abstand der einzelnen Stützringe b, b'voneinander und von dem Punkt B wird in Richtung B-C grösser als in Richtung B-A.
Der Durchmesser der Stützringe b, b'bleibt natürlich unverändert. Jetzt kommt der Vorteil des Spielraumes e zwischen den Ringen b. b'usw. und ihrer Unterlage gemäss der Erfindung zur Geltung, indem sieh nämlich unter der auftretenden Druckbelastung die Ringe an die Unterstützungsfläche A-C anlegen, geben sie mehr von der zwischen ihnen liegenden Membran in den Wellentälern frei, so dass diese Membranteile sieh in den Tälern ausstrecken (cl') und der Abstandsvergrösserung zwischen b und b' folgen können und sich praktisch in ihrer ganzen Ausdehnung an die Unterlage B-C zwischen den Ringen anlehnen.
Die verschieden grossen Abstände der Ringe b, b'usw. voneinander sind in der Zeichnung in unbelastetem Zustand mit e, in belastetem Zustand mit c'bezeichnet. Infolge ihrer flachen Unterseite können sich die Ringe b, b'usw. beim Auftreten des Druckes und bei der Bewegung etwa von A nach C auch auf der Stützfläche B-C noch in Richtung von B weg gleitend bewegen. Die Ringe b, b'usw. können auch selbst federnd angeordnet sein, so dass sie sich beim Aufhören des auf die Membran wirkendes Druckes von der Unterlage. ä-B abheben.
Werden Ringe b, b'usw. aus mehreren übereinanderliegenden flachen Einzelringen gebildet, so verlaufen die Zwischenräume zwischen diesen Einzelringen parallel zu den in der Zeichnung dargestellten Zwischenräumen e zwischen den Ringen b, b'usw. und der Unterlage A-B. Bei Unterteilung der Ringe b, b'in Einzelringe der erwähnten Art können diese Einzelringe auch nach Art einer Spirale
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miteinander verbunden sein, wodurch gleichzeitig eine federnde Abstützung der Wellenberge der Mem- bran bewirkt wird.
Wird eine Membran nach der Erfindung als Balgmembran ausgebildet, um z. B. auch bei hohem
Druck einen grossen Hub zu erreichen, dann schmiegt sich die Membran vollständig spannungsfrei den sie umschliessenden Stützelementen an, wie aus Fig. 3 und 4 hervorgeht. g bedeutet dabei die inneren und h die äusseren Fassungs-und Fiihrungsringe der sektorförmigen Stützplatten t. Als Führung der äusseren Fassungsringe h kann ein zylindrisch ausgebildeter Körper oder eine Führungsspindel innerhalb der Fassungsringe g dienen.
In ähnlicher Weise, wie in Fg. 1 und 2 gezeigt, liegen auch in
Fig. 3 die Stützringe b auf den Stützplatten t auf, weil hier die einzelnen Membranseheiben gewissermassen gewölbt sind, d. h. aus der flachen Scheibenform in die Form eines Ringes auf einem Kegelmantel übergehen. Bei der flachen Lagerung gemäss Fig. 4 hingegen haben die Stützringe b ein gewisses Spiel e gegen die Platten t und ausserdem ist hiebei der Abstand der einzelnen Ringe b voneinander in radialer
Richtung geringer als bei der S. hrägstellung der Membran nach Fig. 3. Die Membranwellen sind jedoch stets praktisch völlig abgestützt.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Hochdruckmembran für grossen Hub, bei der eine gewellte Membran durch starre, im wesent- lichen ebene Unterlagen und auf diesen Unterlagen aufliegende Stützmittel, deren Form den Wellen- bergen der Membran angepasst ist, abgestützt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützmittel im belasteten Zustand der Membran völlig auf den Unterlagen aufliegen, im entlasteten Zustand jedoch einen gewissen Spielraum zwischen Membran und den Stützmitteln bzw. zwischen den Stützmitteln und den darunterliegenden Unterlagen aufweisen.