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Messbalgen mit ringförmigen Lamellen
In der Mess- und Regeltechnik ist es in vielen Fällen notwendig, DrUcke oder Differenzdrücke insbesondere mit pneumatischen oder hydraulischen Mitteln in Wegstrecken umzuformen.
Reichen kurze Wegstrecken zur Erzielung des gewünschten Effektes aus, bedient man sich hiezu meist der Membran. Sind jedoch auf Grund eines bestimmten vorgegebenen Drucks grössere Wege zu erzeugen, die mit einer Membran infolge der natUrlichen Begrenzung des Membrandurchmessers nicht mehr erreichbar sind, verwendet man Balgen.
Für Zwecke, die eine besondere Präzision verlangen, beispielsweise für Messungen, verwendet man Metallbalgen, während für Zwecke, bei denen auf eine erhöhte Präzision verzichtet werden kann, beispielsweise zum Schutz gegen Verschmutzung u. ähnl., Gummi- oder auch Plastikbalgen zur Anwendung gelangen.
Bei den Metallbalgen unterscheidet man zwischen Wellrohrbalgen, die aus einem dünnwandigen Rohr gewalzt werden, und solchen Balgen, die durch Zusammenschweissen oder Zusammenlöten von Metalllamellen herstellbar sind.
Der Nachteil der Wel1rohrbalgen besteht darin, dass das Zusammendrücken bzw. Auseinanderziehen der Balgen Kräfte erfordert, die meist zu der aus dem vorgegebenen Druck resultierenden Stellkraft in einem ungUnstigen Verhältnis stehen. Ferner ist infolge der Steifigkeit des Materials stets mit einer gewissen Hysterese zu rechnen, die sich ungünstig auf die Proportionalität des erzeugten Weges auswirkt.
Diese Mängel treten bei den aus Metallamellen zusammengefügten Balgen nicht auf.
Ein Nachteil der aus Metallamellen zusammengefügten Balgen besteht jedoch darin, dass besondere Massnahmen beim Zusammenlöten bzw. Zusammenschweissen der aus sehr dünnen Buntmetall- oder hochlegierten Stahlblechen bestehenden Lamellen zu treffen sind. Das ist deshalb erforderlich, weil beim Erwärmen des Metalls eine Beeinflussung seiner Elastizitätseigenschaften hervorgerufen wird, die entweder durch diese Massnahmen vermieden oder durch eine gesonderte thermische Nachbehandlung aufgehoben werden muss.
Ein weiterer Nachteil, der für alle Metallbalgen zutrifft, ist der, dass diese Balgen bei der Berührung mit aggressiven Medien verhältnismässig leicht korrodieren. Eine solche Berührung ist aber in vielen Fällen unvermeidbar.
Die bekannten, aus Gummi oder Plastik bestehenden Balgen sind ebenfalls als Wel1rohrbalgen ausgebildet. Bei den Plastikbalgen gelangt ausschliesslich Weichplastik zur Verwendung, um die Knickgefahr an den Biegekanten auszuschliessen.
Der Nachteil dieser Balgen ist aber, dass sie sich infolge der Weichheit des Materials bei innerem Druck ausbeulen und bei äusserem Druck einbeulen. Es ist zwar bekannt, Balgen dieser Art mit Metallringen zu armieren, um das Aufweiten bei innerem Druck einzudämmen. Diese Armierungen schützen jedoch nicht gegen das Einbeulen durch einen von aussen wirkenden Druck. Ausserdem sind derartige Balgen trotz der Armierung in axialer Richtung sehr instabil, so dass sie in ihrer Länge begrenzt sind. Die Verwendung ist auf einen Innendruck von maximal 5000 mm WS beschränkt.
Gegenstand der Erfindung sind Messbalgen mit ringförmigen Lamellen, die an ihrem äusseren und inneren Umfang an ringförmigen Auflagen befestigt sind und die dadurch gekennzeichnet sind, dass mindestens die Lamellen aus elastischen Kunststoffen bestehen und mit den Auflagen entweder einstückig ausgebildet oder druckdicht verbunden sind. Hiebei können die Auflagen aus durch Metalleinlagen verstärkten elastischen Kunststoffen oder aus rein metallischen Werkstoffen bestehen.
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Neben dem Schutz gegen eine übermässige Durchbiegung der Lamellen, also gegen die Knickgefahr der Lamellen, bewirken die Einlagen oder WUlste auch eine radiale Versteifung. verhindern das Ausoder Einbeulen der Balgen bei Innen- oder Aussendruck und geben dem Balgen eine axiale Stabilität, die etwa der von Balgen mit Metallamellen entspricht.
Der Querschnitt der Wülste oder Einlagen ist aus Gründen der einfachen Herstellbarkeit quadratisch oder rechteckig. Es kann jedoch auch ein U-Profil Verwendung finden, das mit der offenen Seite entweder dem Inneren oder der äusseren Umgebung des Balgen zugekehrt ist. Darüber hinaus kann auch ein kreisförmiger oder elliptischer Querschnitt gewählt werden.
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hier als Druckwegumformer verwendet. Darüber hinaus können sie in Differenzdruck-Messgeräten, bei denen das Balgensystem zum Zwecke der Überdrucksicherung mit Flüssigkeit gefüllt wird, zum Einsatz gelangen.
In der Zeichnung ist eine beispielsweise AusfUhrungsform der erfindungsgemässen Balgen dargestellt.
Fig. 1 zeigt einen derartigen Balgen in unbelastetem Zustand, Fig. 2 den gleichen Balgen in zusammengedrücktem Zustand. 1 sind die Einlagen am äusseren, 2 diejenigen am inneren Rand. Sie besitzen rechteckigen Querschnitt.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Messbalgen mit ringförmigen Lamellen, die an ihrem äusseren und inneren Umfang an ringförmigen Auflagen befestigt sind, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens die Lamellen aus elastischen Kunststoffen bestehen und mit den Auflagen entweder einstückig ausgebildet oder druckdicht verbunden sind.