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Die Erfindung betrifft eine Faltenbalganordnung, mit mindestens einem Faltenbalg, der einen eine Fluidkammer umschließenden gummielastischen Balgkörper enthält, der mindestens eine Ringfalte aufweist, die von zwei in einem radial außenliegenden Scheitelbereich miteinander verbundenen ringförmigen Faltenschenkeln gebildet ist, und der sich aus mehreren in koaxialer Ausrichtung axial aufeinanderfolgend angeordneten und fluiddicht miteinander verbundenen individuellen Balgkörperelementen zusammensetzt, wobei jede Ringfalte von zwei jeweils einen der beiden zugehörigen ringförmigen Faltenschenkel definierenden Balgkörperelementen gebildet ist.
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Eine aus der
DE 4103670 A1 bekannte Faltenbalganordnung enthält mindestens einen Faltenbalg mit einem aus einem gummielastischen Material bestehenden einstückigen, im Wesentlichen mäanderförmig strukturierten Balgkörper. Der Balgkörper definiert zwei axial aufeinanderfolgend ange-ordnete, in einem Taillenbereich einstückig miteinander verbundene Ringfalten mit je einem insgesamt ringförmigen Faltenschenkel, wobei die abgerundeten Faltenschenkel in einem radial außenliegenden Scheitelbereich einstückig miteinander verbunden sind. Je nach Einsatzzweck können stirnseitig an dem Balgkörper unterschiedliche, aus Metall bestehende Anschlussplatten befestigt werden, die beispiels-weise als Befestigungsschnittstelle fungieren oder eine Zu- und Abfuhr eines für den Betrieb erforderlichen Fluides ermöglichen. Bei der Herstellung des Balgkörpers wird üblicherweise zur Vorgabe der Innenkontur ein Formkern verwendet, der nach Aushärtung des gummielastischen Materials unter vorübergehender Verformung des Balgkörpers aus Letzterem herausgezogen wird.
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Die radiale Tiefe der Ringfalten der bekannten Faltenbälge ist relativ gering, was insbesondere auf die zu gewährleistende Entformungsmöglichkeit bei der Herstellung zurückzuführen ist. Dies hat unter anderem zur Folge, dass im maximal axial zusammengedrückten Zustand des Balgkörpers in dessen Inneren ein relativ großes Totvolumen verbleibt, sodass je nach Anwendung ein vollständiges Entleeren des Balgkörpers nicht ohne weiteres möglich ist bzw. es zur Ermöglichung der Aufnahme eines bestimmten Fluidvolumens erforderlich ist, den Faltenbalg relativ groß zu dimensionieren. Die geringe Tiefe der Ringfalten beeinträchtigt außerdem die Stabilität der Balgstruktur und die bei einer Anwendung als drückender Aktor und/oder als Pumpe realisierbaren Arbeitskräfte.
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Mit der gleichen Problematik ist bei den in der
DE 10200576 A1 beschriebenen Hubvorrichtungen zu rechnen, die nach dem in der oben genannten
DE 4103670 A1 beschriebenen Prinzip aufgebaut zu sein scheinen.
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Auch bei der in der
DE 20 2006 006 113 U1 beschriebenen Faltenbalganordnung ist die radiale Tiefe der Ringfalten relativ gering. Zur Optimierung des Verformungsverhaltens werden hier die einzelnen Ringfalten zusätzlich noch mit einer sekundären Faltenstruktur ausgestattet.
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Aus der
GB 465 878 A ist eine Faltenbalganordnung der eingangs genannten Art bekannt, die einen Faltenbalg mit einem gummielastischen Balgkörper aufweist, der sich aus mehreren axial aufeinanderfolgend angeordneten und fluiddicht miteinander verbundenen individuellen Balgkörperelementen zusammensetzt. Benachbarte Balgkörperelemente sind mit stirnseitig angeordneten Flanschen aneinander angesetzt und durch Verbindungsringe zusammengeklammert. Auf diese Weise ergibt sich eine feste und abgedichtete Verbindung der aneinander angesetzten Balgkörperelemente. Ungeachtet der vorteilhaften Flexibilität beim Aufbau der bekannten Faltenbalganordnung dürfte das gegenseitige Ausrichten der Balgkörperelemente vor ihrem Zusammenklammern relativ umständlich sein und die Möglichkeit bestehen, dass die miteinander zu verspannenden Flansche nicht exakt koaxial miteinander fluchten oder beim Anbringen der Verbindungsringe ihre Relativlage verändern. Die ergänzend erwähnte Möglichkeit zur Verwendung eines Klebstoffes erfordert einen zusätzlichen Arbeitsschritt.
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Aus der
GB 642 710 A ist eine Faltenbalganordnung bekannt, bei der die Balgkörper aus mehreren ringscheibenförmigen Balgkörperelementen zusammengesetzt sind, die einerseits am Innenumfang und andererseits am Außenumfang aneinander fixiert werden.
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Aus der
EP 0 468 336 A1 ist eine faltbare Taschenanordnung bekannt, die über einzelne Kammern verfügt, die von benachbarten flexiblen Wänden begrenzt sind, welche durch Verschweißen stoffschlüssig verbunden sein können.
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Die
FR 1 306 790 A beschreibt einen aus mehreren individuellen Balgkörperelementen zusammengesetzten Balgkörper, wobei eine Befestigung durch Klammern beschrieben ist. Außerdem ist vorgesehen, Verstärkungsringe in die Wandung des Balgkörpers zu integrieren.
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Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, Maßnahmen vorzuschlagen, die einen einfachen und dennoch präzisen Zusammenbau eines Balgkörpers ermöglichen.
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Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass jeweils gemeinsam eine Ringfalte definierende Balgkörperelemente mit Zentriermitteln ausgestattet sind, die bei aneinandergesetzten Balgkörperelementen axial ineinandergreifen und sich radial aneinander abstützen und die von an den einander axial zugewandten Seiten der Balgkörperelemente ausgebildeten, ringförmig abgestuften Konturen gebildet sind.
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Bei der erfindungsgemäßen Faltenbalganordnung entfällt die Notwendigkeit, zur Ausbildung der Innenkontur des Balgkörpers auf einen später wieder zu entformenden Formkern zurückzugreifen. Jede Ringfalte besteht aus zwei individuellen, jeweils einen der betreffenden Faltenschenkel definierenden Balgkörperelementen, die separat gefertigt und anschließend, insbesondere in dem radial außenliegenden Scheitelbereich, fluiddicht miteinander verbunden werden. Soll ein Faltenbalg mehrere miteinander kommunizierende Ringfalten aufweisen, kann folglich die Verbindungsöffnung problemlos sehr klein ausfallen und der Balgkörper zu Gunsten besonders tiefer Ringfalten sehr stark tailliert werden. Wird der Faltenbalg axial zusammengedrückt, können die einzelnen Wandabschnitte des Balgkörpers zu Gunsten eines geringen Totraumvolumens eng aneinander anliegen. Die erfindungsgemäße Ausgestaltung fördert auch die Realisierung von Faltenbälgen mit modularem Aufbau, wobei man je nach gewünschter Baulänge und gewünschtem Arbeitsvolumen eine unterschiedliche Anzahl von Balgkörperelementen miteinander verbindet. Gemeinsam eine Ringfalte definierende Balgkörperelemente sind an den einander zugewandten Seiten mit ineinander eingreifenden Zentriermitteln versehen, die die radiale Relativposition vorgeben. Diese Zentriermittel bestehen aus zueinander komplementären, ringförmig abgestuften Konturen. Derartige Zentriermaßnahmen können aufgrund axialen Ineinandereintauchens auch sehr einfach dazu beitragen, das Totraumvolumen auf ein Minimum zu reduzieren.
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Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.
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Zweckmäßigerweise sind die gemeinsam jeweils eine Ringfalte definierenden Balgkörperelemente zur festen und fluiddichten Verbindung stoffschlüssig miteinander verbunden, beispielsweise durch Verkleben, Vulkanisieren und/oder Verschweißen. Zusätzlich oder alternativ können diese Balgkörperelemente auch mittels jeweils eines bevorzugt ringförmigen, koaxial angeordneten Klammerelementes außen umgriffen und fest miteinander verspannt werden.
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Eine optimale Festigkeit und Abdichtqualität verspricht eine Bauform, bei der die Balgkörperelemente jeweils einen radial außen angeordneten ringförmigen Befestigungsabschnitt aufweisen, der eine dem jeweils anderen Befestigungsabschnitt axial zugewandte Fügefläche aufweist, sodass die Fügeflächen axial benachbarter Balgkörperelemente in einem ringförmigen Fügebereich großflächig aneinander anliegen können. Ein gegebenenfalls vorhandenes Klammerelement kann die an den Fügeflächen aneinander anliegenden Befestigungsabschnitte außen klammerartig umgreifen und miteinander verspannen und hat zu diesem Zweck insbesondere einen U-förmigen Querschnitt mit radial nach innen weisender U-Öffnung.
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Das Klammerelement kann beispielsweise ein Metallring sein, der durch Bördeln oder durch ein anderes Verformungsverfahren an dem Balgkörper angebracht wird. Denkbar wäre auch eine direkte Herstellung durch Spritzgießen, insbesondere im Rahmen eines sogenannten Mehrkomponenten-Spritzgießverfahrens.
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Sämtliche Balgkörperelemente können scheibenförmig ausgebildet sein, sodass sie sich beim Zusammensetzen eines Balgkörpers problemlos koaxial stapeln lassen. Zweckmäßigerweise sind insbesondere die die ringförmigen Faltenschenkel definierenden Bestandteile der Balgkörperelemente scheibenförmig gestaltet, insbesondere in einer Weise, dass im drucklosen Zustand der von dem Balgkörper umschlossenen Fluidkammer ein direkter axialer Kontakt zwischen benachbarten Faltenschenkeln möglich ist.
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Die scheibenförmige Struktur ermöglicht es besonders einfach, dem Balgkörper eine blockförmige Ausgangsgestalt zu verleihen, sodass die Außenabmessungen im drucklosen Zustand sehr gering sind.
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Die vom Balgkörper definierte Fluidkammer setzt sich im Wesentlichen aus einer der Anzahl der Ringfalten entsprechenden Anzahl von Fluidkammerabschnitten zusammen, die zweckmäßigerweise fluidisch miteinander kommunizieren. In jeden solchen Fluidkammerabschnitt mündet zweckmäßigerweise zentral ein Fluidkanal, wobei im Falle eines mehrfaltigen Aufbaus mindestens ein solcher Fluidkanal als Verbindungskanal zwischen axial aufeinanderfolgenden Ringfalten fungieren kann. Wie sich gezeigt hat, ergibt sich ein besonders vorteilhafter Aufbau dann, wenn der in dem außenliegenden Scheitelbereich einer jeweiligen Ringfalte gemessene Innendurchmesser dieser Ringfalte das vierfache bis zehnfache des Durchmessers des axial einmündenden Fluidkanals beträgt, wobei ein im Bereich des achtfachen liegender Wert aus heutiger Sicht besonders vorteilhaft sein dürfte.
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Die Faltenbalganordnung kann nur einen Faltenbalg oder mehrere Faltenbälge aufweisen, wobei mehrere Faltenbälge funktionell miteinander kombiniert sein können. Jeder Faltenbalg kann über nur eine einzige Ringfalte verfügen oder kann mehrere axial aufeinanderfolgende Ringfalten aufweisen. Die Anzahl der verwendeten Ringfalten und dementsprechend die Anzahl der den Balgkörper bildenden Balgkörperelemente hängt insbesondere vom angestrebten Maximalhub des betreffenden Faltenbalges ab.
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Enthält ein Balgkörper mehrere Ringfalten, können die axial unmittelbar nebeneinander angeordneten Faltenschenkel axial aufeinanderfolgender Ringfalten entweder Bestandteile individueller Balgkörperelemente sein oder gemeinsamer Bestandteil eines einzigen, insbesondere einstückig ausgebildeten Balgkörperelementes. Bei der individuellen Bauform werden die besagten Balgkörperelemente zweckmäßigerweise nach dem Vorbild der Ringfalten durch stoffschlüssige Maßnahmen fest und zugleich fluiddicht miteinander verbunden. Die einstückige Ausgestaltung hat den Vorteil einer einfacheren Herstellung und verspricht auch eine höhere Festigkeit in den im Betrieb doch relativ stark beanspruchten Taillenbereichen des Balgkörpers.
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Die Fluidkammer wird üblicherweise an beiden Stirnseiten von je einer Abschlusswand begrenzt sein, die vorzugsweise Bestandteil eines Balgkörperelementes ist, das auch einen Faltenschenkel einer Ringfalte definiert. Vorzugsweise ist mindestens eine Abschlusswand mit einem kraft- und/oder formschlüssig fixierten Verbindungskörper ausgestattet, beispielsweise ein Aluminiumkörper, der Mittel aufweist, die eine mechanische und/oder fluidische Verbindung ermöglichen. Durch mechanische Verbindung ist eine Krafteinleitung von außen her möglich, wenn ein Faltenbalg beispielsweise als Stoßdämpfer oder als Pumpe eingesetzt wird. Bei einer Verwendung als Aktor kann über den Verbindungskörper eine Antriebskraft bzw. Stellkraft abgegriffen werden. Die Mittel zur fluidischen Verbindung, die auch in Baueinheit mit den mechanischen Verbindungsmitteln ausgebildet sein können, ermöglichen je nach Anwendung einen Fluidaustausch der Fluidkammer mit der Atmosphäre oder einem anderen externen Volumen und ermöglichen auch ein beispielsweise dauerhaftes Befüllen für die Anwendung als Stoßdämpfer.
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Ist nur eine rein drückende Kraftübertragung zu realisieren, kann anstelle des Verbindungskörpers ein anderer starrer Zusatzkörper an der Abschlusswand fixiert sein, der keine Befestigungsschnittstelle aufweisen muss.
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Durch entsprechende Ausgestaltung lässt sich die Faltenbalganordnung in vielfacher Weise und für die unterschiedlichsten Anwendungszwecke konzipieren. In all diesen Fällen bleibt neben den schon erläuterten Effekten der Vorteil erhalten, dass die Fluidkammer statisch abgedichtet werden kann und folglich ein leckagefreier und auch extrem reibungsarmer Betrieb möglich ist.
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Einige der möglichen Anwendungen der Faltenbalganordnung sollen im Folgenden erwähnt werden. Sie ist beispielsweise nutzbar als Antrieb für Greifersysteme, als Schraubstock, Stanzpresse, Spannelement für beliebige Elemente, Rahmenpresse, Stoßdämpfer, Quetschventil, Wagenheber, Fußpumpe oder elektrischer Kleinkompressor. Zum Beispiel bei einem Einsatz als Kompressor bzw. Verdichter sind ohne weiteres mehrstufige Bauformen denkbar, indem mehrere Faltenbälge seriell oder parallel miteinander verschaltet werden. Dies gilt aber auch für alle anderen Anwendungen.
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigen:
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1 eine bevorzugte erste Bauform der erfindungsgemäßen Faltenbalganordnung, hier in Gestalt eines nur einen einzigen Faltenbalg aufweisenden fluidbetätigten Aktors, wobei die unbetätigte Grundstellung gezeigt ist,
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2 die Faltenbalganordnung aus 1 in einer betätigten Stellung,
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3 eine Explosionsdarstellung der in 1 und 2 gezeigten Faltenbalganordnung,
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4 eine Draufsicht auf die Faltenbalganordnung aus 1 mit Blickrichtung gemäß Pfeil IV,
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5 eine Draufsicht auf eines der beiden Balgkörperelemente der in 1 bis 3 gezeigten Faltenbalganordnung mit Blickrichtung gemäß Pfeil V aus 3,
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6 eine weitere Ausführungsform eines Faltenbalges der erfindungsgemäßen Faltenbalganordnung, bei dem durch entsprechende Gestaltung des Balgkörpers zwei Ringfalten vorliegen, wiederum in einer zusammengefalteten Grundstellung,
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7 die Anordnung aus 6 in einer axial entfalteten betätigten Stellung,
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8 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Faltenbalges der erfindungsgemäßen Faltenbalganordnung, wobei hier im Vergleich zur Bauform der 6 und 7 ein einziges Balgkörperelement gleichzeitig die unmittelbar benachbarten Faltenschenkel zweier axial unmittelbar aufeinanderfolgender Ringfalten bildet,
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9 einen ähnlich 8 aufgebauten weiteren Faltenbalg, der hier insgesamt drei Ringfalten definiert und der insbesondere als Fluidpumpe und/oder als Verdichter einsetzbar ist,
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10 in Einzeldarstellung ein bei den Ausführungsbeispielen der 8 und 9 verwendetes, an der Definition zweier Ringfalten mitwirkendes Balgkörperelement,
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11 in schematischer Darstellung eine als zweistufige Pumpe ausgebildete Faltenbalganordnung, und
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12 in wiederum schematischer Darstellung eine Faltenbalganordnung mit vierstufigem Aufbau.
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Die 1 bis 10 zeigen jeweils eine Faltenbalganordnung 1 oder Bestandteile davon, die sich aus einem einzigen Faltenbalg 2 zusammensetzt. Im Unterschied dazu beinhalten die aus 11 und 12 ersichtlichen Faltenbalganordnungen 1 jeweils mehrere Faltenbälge 2, wobei Letztere nach den Prinzipien der Bauformen gemäß 1 bis 10 aufgebaut sein können.
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Eine erfindungsgemäße Faltenbalganordnung 1 kann auch mit einer Mehrzahl von Faltenbälgen 2 ausgestattet sein, die in einer anderen als der aus 11 und 12 ersichtlichen Weise aufgebaut, angeordnet und/oder funktionell gekoppelt sind.
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Zunächst sollen anhand 1 bis 10 verschiedene vorteilhafte Ausführungsformen eines Faltenbalges 2 beschrieben werden. Mangels anders lautender Hinweise gelten die folgenden Ausführungen stets für alle Ausführungsbeispiele.
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Jeder Faltenbalg 2 verfügt als Hauptkomponente über einen gummielastische Eigenschaften aufweisenden Balgkörper 3. Dieser als Hohlkörper konzipierte Balgkörper 3 erstreckt sich in Achsrichtung einer Längsachse 4 und umschließt einen im Folgenden als Fluidkammer 5 bezeichneten Innenraum. In die Fluidkammer 5 mündet mindestens ein als Anschlusskanal 6 und/oder Verbindungskanal 32 fungierender Fluidkanal, der einen Fluidaustausch zwischen der Fluidkammer 5 und einem externen Fluidvolumen ermöglicht oder auch bei Bedarf lediglich ein Befüllen der Fluidkammer 5 mit einer bestimmten Fluidmenge. Bei dem externen Fluidvolumen kann es sich um einen Tank, um einen Druckspeicher oder auch unmittelbar um die Atmosphäre handeln.
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Der Balgkörper 3 setzt sich aus mehreren in Achsrichtung der Längsachse 4 unter koaxialer Ausrichtung axial aufeinanderfolgend angeordneten individuellen Balgkörperelementen 7 zusammen. Diese sind so ausgebildet und derart fluiddicht miteinander verbunden, dass zum einen die Fluidkammer 5 definiert wird und zum anderen der Balgkörper 3 eine Faltenstruktur aufweist, die sich aus mindestens einer zur Längsachse 4 koaxialen Ringfalte 8 zusammensetzt. Das Ausführungsbeispiel der 1 bis 5 besteht auf diese Weise aus nur einer einzigen Ringfalte 8, während die Ausführungsbeispiele der 6 bis 10 jeweils mehrere axial gestaffelt angeordnete Ringfalten 8 umfassen. Die Faltenbälge 2 gemäß 6 bis 8 enthalten jeweils zwei Ringfalten 8, während bei dem Faltenbalg 2 gemäß 9 drei Ringfalten 8 realisiert sind.
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Sofern mehrere Ringfalten 8 vorhanden sind, haben diese zweckmäßigerweise untereinander den gleichen Außendurchmesser und auch untereinander den gleichen Innendurchmesser.
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Für alle Ausführungsbeispiele gilt, dass der Balgkörper 3, wie dies durch 4 und 5 illustriert ist, eine runde und vorzugsweise kreisrunde Außenkontur besitzt. Dementsprechend sind auch alle Ringfalten 8 außen kreisförmig konturiert.
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Jede Ringfalte 8 besteht aus zwei axial aneinander angesetzten und in einem radial außenliegenden Scheitelbereich 12 unter Abdichtung fest miteinander verbundenen ringförmigen Wandabschnitten des Balgkörpers 3, die im Folgenden als ”ringförmige Faltenschenkel 13” bezeichnet werden. Auf diese Weise besteht jede Ringfalte 8 aus einem Paar in dem äußeren Scheitelbereich 12 fluiddicht miteinander verbundener ringförmiger Faltenschenkel 13. Beim Ausführungsbeispiel der 1 bis 5 sind die beiden zu der einzigen Ringfalte 8 gehörenden ringförmigen Faltenschenkel 13 zusätzlich mit Bezugsziffern 13a, 13b bezeichnet. Bei den Ausführungsbeispielen der 6 bis 8 ist außer einem solchen ersten Paar von ringförmigen Faltenschenkeln 13a, 13b noch ein die zweite Ringfalte bildendes zweites Paar ringförmiger Faltenschenkel 13c, 13d vorhanden. Das Ausführungsbeispiel der 3 enthält zusätzlich noch ein die dritte Ringfalte 8 bildendes drittes Paar ringförmiger Faltenschenkel 13e, 13f. Alle Faltenschenkel 13 sind koaxial zueinander ausgerichtet.
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Aufgrund der Gummielastizität des Balgkörpers 3 und mithin auch der ringförmigen Faltenschenkel 13 können die ringförmigen Faltenschenkel 13 jeder Ringfalte 8 in dem zu dem äußeren Scheitelbereich 12 nach radial innen hin beabstandeten Bereich relativ zueinander in Achsrichtung der Längsachse 4 bewegt werden. Somit können sie entweder eine aneinander angenäherte und insbesondere – gemäß 1, 6, 8 und 9 direkt aneinander anliegende Grundstellung einnehmen oder eine axial auseinandergespreizte, beispielsweise aus 2 und 7 ersichtliche betätigte Stelllung, in der jede Ringfalte eine im Querschnitt U- oder V-ähnliche Struktur aufweist mit radial nach innen in Richtung zur Längsachse 4 weisender U-Öffnung bzw. V-Öffnung. Jede Ringfalte 8 begrenzt und umschließt somit einen im Folgenden als Fluidkammerabschnitt 14 bezeichneten Abschnitt der Fluidkammer 5, wobei im Falle der nur eine Ringfalte 8 aufweisenden Ausführungsform der 1 bis 5 die Fluidkammer 5 direkt von dem einzigen Fluidkammerabschnitt 14 gebildet ist.
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Ein wesentliches gemeinsames Merkmal aller Ausführungsbeispiele besteht darin, dass jede Ringfalte 8 aus zwei individuellen Balgkörperelementen 7 besteht, die jeweils einen der beiden die betreffende Ringfalte 8 definierenden ringförmigen Faltenschenkel 13 bilden. Die Faltenschenkel 13 jedes Paares von Faltenschenkeln 13a, 13b; 13c, 13d; 13e, 13f sind also Bestandteile eigenständiger Balgkörperelemente 7, die axial aneinandergesetzt sind und die zur Erzeugung der Ringfalte 8 in dem außenliegenden Scheitelbereich 12 unter fluiddichter Abdichtung aneinander befestigt sind. Zur Bildung der Ringfalten 8 werden die einzelnen Balgkörperelemente 7 mithin in einer den äußeren Scheitelbereich 12 schneidenden, zur Längsachse 4 recht-winkeligen Radialebene zusammengefügt, wobei sie mit in dem äußeren Scheitelbereich 12 ausgebildeten und einander zugewandten ringförmigen ersten und zweiten Fügeflächen 15a, 15b zur Anlage aneinander gebracht werden.
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An den aneinander anliegenden ersten und zweiten Fügeflächen 15a, 15b sind die Balgkörperelemente 7 zweckmäßigerweise stoffschlüssig miteinander verbunden. Dies geschieht insbesondere durch Verkleben und/oder – bei entsprechendem Material – durch Vulkanisieren. Alternativ oder zusätzlich kann auch eine Schweißverbindung vorgesehen sein. All diese stoffschlüssigen Verbindungsarten haben den Vorteil, dass sehr einfach und ohne zusätzliche Dichtelemente gleichzeitig eine hermetisch dichte Abdichtung erzielbar ist.
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Es ist zweckmäßig, die Balgkörperelemente 7 in dem äußeren Scheitelbereich 12 mit je einem ringförmigen, insbesondere flanschartig ausgebildeten Befestigungsabschnitt 16 auszubilden, an dem sich jeweils eine der beiden Fügeflächen 15a, 15b befindet. Auf diese Weise lassen sich sehr einfach relativ große Fügeflächen 15a, 15b realisieren, die einen sicheren Zusammenhalt auch dann gewährleisten, wenn die Fluidkammer 5 einem hohen Innendruck ausgesetzt wird.
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Es besteht auch die Möglichkeit, die Balgkörperelemente 7 zusätzlich oder alternativ zu der schon erwähnten stoffschlüssigen Verbindung durch mechanische Spannmaßnahmen an den aneinander anliegenden Fügeflächen 15a, 15b miteinander kraftschlüssig zu verspannen. Hierzu ist in 1 und 2 strichpunktiert eine vorteilhafte Möglichkeit illustriert. Diese besteht darin, an den Balgkörper 3 im Bereich des jeweiligen äußeren Scheitelbereiches 12 von außen her ein ringförmiges Klammerelement 17 anzubringen, das jedes der beiden aneinander anliegenden Balgkörperelemente 7 ein stückweit umgreift und axial miteinander verspannt. Es bietet sich besonders an, das ringförmige Klammerelement 17 so anzubringen, dass es die in vorteilhafter Weise vorhandenen Befestigungsabschnitte 16 umgreift und verspannt.
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Das Klammerelement 17 ist zweckmäßigerweise ein Ring, dessen Torus an jeder Stelle seines Umfanges eine U-förmige Querschnittskontur aufweist, sodass das Klammerelement 17 eine nach radial innen weisende U-Öffnung besitzt, in die die beiden Befestigungsabschnitte 16 von radial innen her eintauchen können.
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Besteht das Klammerelement 17 aus Metall, wird es insbesondere durch einen Bördelvorgang oder einen sonstigen Umformvorgang montiert, wobei seine beiden U-Schenkel soweit unter Verringerung des U-Querschnittes zusammengedrückt werden, bis die erforderliche Spannkraft erzeugt wird.
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Es wäre auch denkbar, als Klammerelement einen Kunststoffring vorzusehen, der unmittelbar bei seiner Herstellung an dem Balgkörper 3 angebracht wird. Hierzu kann insbesondere ein Zwei-Komponenten-Spritzgießverfahren angewandt werden.
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Bei den Ausführungsformen der 6 bis 10 sind zwar keine Klammerelemente 17 gezeigt, gleichwohl können sie auch hier alternativ oder zusätzlich zu der stoffschlüssigen Verbindung vorgesehen sein.
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Auch bei einer rein mechanischen Verbindung durch Klammerelemente 17 und einem Entfall stoffschlüssiger Verbindungsmaßnahmen kann in der Regel auf zusätzliche separate Dichtelemente verzichtet werden, da das Material der Balgkörperelemente 7 im Bereich der Fügeflächen 15a, 15b auch elastisch nachgiebig ist und beim gegenseitigen Anpressen die notwendige Abdichtung zur Verfügung stellt.
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Ein großer Vorteil der vor dem Zusammenbau vorhandenen axialen Unterteilung des Balgkörpers 3 an den äußeren Scheitelbereichen 12 der Ringfalten 8 besteht darin, dass man die Fluidkammer 5 ohne einen Formkern herstellen kann, weil die Balgkörperelemente 7 unabhängig voneinander separat gefertigt werden können und zur Ausbildung der Fluidkammer dann nur noch nach Art von Schalen axial zusammengefügt werden müssen. Daraus resultiert auch der Vorteil, dass die Ringfalten 8 mit einer relativ großen radialen Tiefe ”T” (2) ausgebildet werden können. Exemplarisch liegt das Verhältnis zwischen dem im außen-liegenden Scheitelbereich 12 gemessenen Innendurchmesser ”D” jeder Ringfalte 8 und dem in sie einmündenden Fluidkanal 6, 32 im Bereich zwischen 4:1 und 10:1, wobei ein besonders vorteilhafter Bereich bei etwa 8:1 liegt.
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Prinzipiell ließe sich nach dem geschilderten Verfahren sogar ein Balgkörper 3 realisieren, der mindestens einen von einer Ringfalte 8 begrenzten Fluidkammerabschnitt 14 aufweist, welcher hermetisch dicht durch zwei für sich jeweils einstückige Balgkörperelemente 7 verschlossen ist, um beispielsweise ein für Stoßdämpfmaßnahmen genutztes Luftvolumen einzuschließen.
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Insgesamt gilt allerdings für alle Ausführungsbeispiele, dass die Fluidkammer 5 bzw. deren Fluidkammerabschnitte 14 jeweils axial beidseits von je einem aus gummielastischem Material bestehenden, einstückigen Balgkörperelement 7 begrenzt ist, das zugleich einen der ringförmigen Faltenschenkel 13 bildet.
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Es ist von Vorteil, wenn die einzelnen Balgkörperelemente 7 jeweils im Wesentlichen scheibenförmig ausgebildet sind und im unverformten Neutralzustand eine scheibenförmige Gestalt aufweisen. Auf diese Weise lässt sich erreichen, dass der Faltenbalg 2 im drucklosen Zustand der Fluidkammer 5 eine blockförmige Gestalt mit geringer Bauhöhe einnimmt, wobei axial benachbarte scheibenförmige Balgkörperelemente 7 – insbesondere in jeweils einer abgestuften oder unabgestuften Radialebene – flächig aneinander anliegen können. Auf diese Weise lassen sich sehr kleine Einbaumaße realisieren, bei dennoch großem Arbeitshub. Insbesondere sind auch die die ringförmigen Faltenschenkel 13 definierenden Wandabschnitte der Balgkörperelemente 7 scheibenförmig ausgebildet, sodass in dem aus 1, 6, 8 und 9 exemplarisch hervorgehenden ungefüllten und innendrucklosen Zustand der Fluidkammer 5 alle sandwichartig aufeinanderfolgenden Faltenschenkel 13 direkt aneinander anliegen können.
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Bedingt durch diese Maßnahme und auch die Möglichkeit, mindestens einen eventuell erforderlichen Anschlusskanal 6 mit geringem Durchmesser auszubilden, ergibt sich der weitere Vorteil, dass in der unbetätigten Grundstellung, wenn die zu einer jeweiligen Ringfalte 8 gehörenden Faltenschenkel 13 flächig aneinander anliegen, kein relevantes Totraumvolumen mehr in dem insgesamt einen Hohlkörper bildenden Balgkörper 3 vorliegt. Somit lässt sich die Fluidkammer 5 beim Betrieb des Faltenbalges 2 bei Bedarf zumindest annähernd entleeren, was insbesondere auch bei einer Anwendung als Fluidpumpe von Vorteil ist.
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Betrachtet man die 1, 6, 8 und 9, so wird deutlich, dass der Balgkörper 3 durch die geschilderten Maßnahmen derart strukturierbar ist, dass alle Balgkörperelemente 7 mit allen sich axial gegenüberliegenden Flächenabschnitten aneinander anliegen. Der Balgkörper 3 kann mithin ”auf Block” axial komprimiert bzw. zusammengefaltet werden.
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Der Faltenbalg 2 kann beispielsweise als fluidbetätigter Aktor eingesetzt werden. In diesem Fall kann durch einen Anschlusskanal 6 hindurch unter atmosphärischem Druck stehendes Fluid in die Fluidkammer 5 eingespeist werden, damit sich der Balgkörper 3 in axialer Richtung unter axialer Aufweitung der Ringfalten 8 entfaltet. Derart entfaltete Zustände sind beispielsweise aus 2 und 7 ersichtlich. Bei dem axialen Entfaltungsvorgang entfernen sich die beiden einander entgegengesetzten Stirnseiten zugeordneten stirnseitigen Abschlusswände 18a, 18b des Balgkörpers 3 in axialer Richtung voneinander. Sie wölben sich axial aus. Ist beispielsweise die in der Zeichnung unten liegende zweite Abschlusswand 18b gemäß 7 an einer Haltestruktur fixiert, führt dementsprechend die entgegengesetzte erste Abschlusswand 18a einen durch einen Doppelpfeil 23 angedeuteten Arbeitshub aus. Bei Druckentlastung der Fluidkammer 5 durch einen Anschlusskanal 6 hindurch kehrt der Balgkörper 3 vorzugsweise selbsttätig wieder in die vollständig zusammengefaltete und insbesondere eine Blockstruktur aufweisende Grundstellung zurück.
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Damit ausgehend von der Grundstellung das einströmende Fluid trotz der vollflächigen gegenseitigen Anlage der ringförmigen Faltenschenkel 14 in der Lage ist, die Innenflächen der Faltenschenkel 14 schnellstmöglich zu beaufschlagen – zu Gunsten eines optimierten Ansprechverhaltens – können die Balgkörperelemente 7 in zweckmäßigerweise wenigstens einer der einander zugewandten inneren Schenkelflächen 24 der zur gleichen Ringfalte 8 gehörenden Faltenschenkel 13 mindestens eine in 3 und 5 strichpunktiert angedeutete Fluidverteilnut 25 aufweisen. Diese mindestens eine Fluidverteilnut 25 erstreckt sich zweckmäßigerweise ausgehend vom zentralen Bereich des jeweiligen Balgkörperelementes 7 und insbesondere nach radial außen hin. Über den Anschlusskanal 6 einströmendes Fluid kann in dem zentralen Bereich in die mindestens eine Fluidverteilnut 25 einströmen und sich von dort aus nach radial außen hin verteilen. Beim Ausführungsbeispiel sind in der inneren Schenkelfläche 24 exemplarisch vier in regelmäßigen Winkelabständen um die Längsachse 4 herum verteilte Fluidverteil-nuten 25 vorhanden.
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Die Fluidverteilnuten 25 können beliebig strukturiert sein. Sie können insbesondere auch einen bogenförmigen Längsverlauf haben.
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Mindestens eine der beiden Abschlusswände 18a, 18b ist von mindestens einem Anschlusskanal 6 durchsetzt. Beim Ausführungsbeispiel der 1 bis 5 ist in beiden Abschlusswänden 18a, 18b, jeweils insbesondere zentral, ein einen Fluideintritt und/oder -Austritt ermöglichender Anschlusskanal 6 vorhanden, der die Wandung des Balgkörpers 3 durchsetzt. Wird ein solcher Anschlusskanal 6 nicht für eine Fluidübertragung benötigt, kann er durch ein in 1 und 2 strichpunktiert schematisch angedeutetes Verschlusselement 26, beispielsweise eine Verschlussschraube, fluiddicht verschlossen werden. An dem anderen, nicht verschlossenen Anschlusskanal 6 kann beispielsweise eine flexible Fluidleitung angeschlossen werden, die für die Fluidübertragung genutzt wird.
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Bei den Ausführungsbeispielen der 6 bis 8 ist nur die in der Zeichnung oben liegende erste Abschlusswand 18a von einem fluidischen Anschlusskanal 6 durchsetzt. Die entgegengesetzt orientierte zweite Abschlusswand 18b hingegen ist undurchbrochen und besteht insbesondere aus einem einstückigen, vollständig geschlossenen scheibenförmigen Balgkörperelement 7. Allerdings ist an der zweiten Abschlusswand 18b mindestens ein Befestigungsmittel 27 fest angeordnet – exemplarisch in Gestalt eines Innengewindes –, das die externe Fixierung ermöglicht, beispielsweise an einer Haltestruktur 22 vergleichbar 7. In das Befestigungsmittel 17 kann hier eine sich an der Haltestruktur 22 abstützende, gestrichelt angedeutete Befestigungsschraube 28 eingeschraubt werden.
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Damit über den einzigen Anschlusskanal 6 sämtliche von den diversen Ringfalten 8 begrenzte Fluidkammerabschnitte 14 mit Fluid versorgt werden können, erstreckt sich zwischen jeweils benachbarten Fluidkammerabschnitten 14 ein die Wandung des Balgkörpers 3 durchsetzender Verbindungskanal 32. Auf diese Weise liegt eine ständig kommunizierende Verbindung zwischen sämtlichen Fluidkammerabschnitten 14 des Balgkörpers 3 vor.
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Letzteres gilt auch für die Ausführungsform der 9, wobei hier im Hinblick auf die größere Anzahl von Ringfalten 8 mehrere, in koaxialer Richtung insbesondere fluchtende Verbindungskanäle 32 vorhanden sind. Im Übrigen ist diese Ausführungsform in der ersten Abschlusswand 18a mit zwei parallelen Anschlusskanälen 6 versehen, die gleichzeitig oder abwechselnd für einen Fluidaustausch nutzbar sind. Gezeigt ist eine Variante für abwechselnden Fluidaustausch, indem in den Verlauf jedes Anschlusskanals 6 ein Rückschlagventil 33 eingeschaltet ist, wobei die Sperrrichtung der beiden Rückschlagventile 33 einander entgegengesetzt ist. Dies ermöglicht einen vorteilhaften Einsatz des Faltenbalges 2 als Fluidpumpe, beispielsweise Luftpumpe, oder als Verdichter.
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Der schon angesprochene sandwichartige Aufbau des Faltenbalges 2 aus mehreren axial gestapelten Balgkörperelementen 7 lässt sich besonders einfach realisieren, wenn an den beiden jeweils gemeinsam eine Ringfalte 8 definierenden Balgkörperelementen 7 an ihren einander axial zugewandten inneren Schenkelflächen 24 jeweils eine ringförmige Abstufung 31a, 31b ausgebildet ist. Diese Abstufungen sind, wie aus 3 gut ersichtlich, komplementär gestaltet, sodass bei dem durch Pfeile 35 illustrierten axialen Zusammenbau die komplementären Abstufungen 31a, 31b unter gegenseitiger radialer Zentrierung der Balgkörperelemente 7 ineinander eintauchen können. Die derart miteinander kooperierenden ringförmigen Abstufungen 31a, 31b fungieren also als Zentriermittel 34a, 34b für das leichte und präzise Aneinandersetzen benachbarter Balgkörperelemente 7.
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Exemplarisch ist durch die eine Abstufung 31a eine kreisförmige axiale Ausnehmung in dem einen Balgkörperelement 7 gebildet, während die am anderen Balgkörperelement 7 vorgesehene zweite ringförmige Abstufung 31b die Form eines außen kreisförmig konturierten Axialvorsprunges hat. Mit den beiden Abstufungen 31a, 31b kann außer der angesprochenen Zentrierung auch erreicht werden, dass eine geometrische Abtrennung der sich radial außen unmittelbar daran anschließenden ersten und zweiten Fügeflächen 15a, 15b erreicht wird, was bei der Applikation eines Klebstoffes verhindert, dass selbiger die inneren Schenkelflächen 24 benetzt und dadurch möglicherweise den späteren Entfaltungsvorgang beeinträchtigt.
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Abgesehen von der konkret beschriebenen Formgebung lässt sich die bei der Montage angestrebte Zentrierung der Balgkörperelemente 7 auch durch anders geformte und beim Aneinanderansetzen ineinander eingreifende Zentriermittel verwirklichen.
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Verfügt ein Faltenbalg 2, wie dies gemäß 6 bis 10 exemplarisch der Fall ist, über mehrere axial aufeinanderfolgend angeordnete Ringfalten 8, ergibt sich eine der Anzahl der Ringfalten 8 entsprechende Mehrzahl von axialen Fügebereichen, die von jeweils zwei miteinander korrespondierenden Fügeflächen 15a, 15b definiert sind. Diese liegen, wie schon erwähnt, in den äußeren Scheitelbereichen 12 der durch das axiale Zusammenfügen der Balgkörperelemente 7 ausgebildeten Ringfalten 8.
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Diejenigen der axial unmittelbar benachbarten ringförmigen Faltenschenkel 13, die zu unterschiedlichen Ringfalten 8 gehören – gemäß 6 bis 8 sind dies die Faltenschenkel 13b, 13c und gemäß 9 die Faltenschenkel 13b, 13c sowie 13d, 13e – sind jeweils in einem radial weiter innen als der äußere Scheitelbereich 12 liegenden Taillenbereich 36 des Balgkörpers 3 fluiddicht fest miteinander verbunden. Durch den radialen Abstand zwischen dem zentralen Taillenbereich 36 und einem jeweiligen, einen größeren Durchmesser aufweisenden ringförmigen äußeren Scheitelbereich 12 ergibt sich für die in dem Taillenbereich 36 miteinander verbundenen Faltenschenkel 13 die Möglichkeit, sich beim Entfalten und Zusammenfalten des Balgkörpers 3 vom jeweils benachbarten Faltenschenkel 13 abzuheben oder sich an diesen wieder anzulegen. Deutlich wird dies besonders aus 7, bei der zwei Ringfalten 8 in einem Taillenbereich 36 miteinander verbunden sind. Die oben erwähnten Verbindungskanäle 32 durchsetzen den Balgkörper 3 zweckmäßigerweise jeweils in einem der Taillenbereiche 36.
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Wie dies beim Ausführungsbeispiel der 6 und 7 exemplarisch der Fall ist, können die einander axial benachbarten, zu unterschiedlichen Ringfalten 8 gehörenden Faltenschenkel 13b, 13c von individuellen Balgkörperelementen 7 gebildet sein. Diese sind in den Taillenbereichen 36 aneinander angesetzt und in dem dabei ausgebildeten Taillen-Fügebereich 37 stoffschlüssig fluiddicht aneinander befestigt. Die hierbei angewandte stoffschlüssige Verbindung ist insbesondere in gleicher Weise ausgebildet, wie dies oben anhand der Verbindung der ringförmigen Faltenschenkel 13 in den äußeren Scheitelbereichen 12 erläutert wurde. Enthält somit ein Faltenbalg 2 eine Anzahl ”N” von Ringfalten 8, setzt sich der zugeordnete Balgkörper 3 aus einer Anzahl von ”2N” Balgkörperelementen 7 zusammen.
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Zur Ausbildung eines Verbindungskanals 32 verfügen beide zusammengefügten Balgkörperelemente 7 über je einen Kanal-Längenabschnitt, der mit demjenigen des angesetzten Balgkörperelementes 7 fluchtet.
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Auch den im Taillenbereich 36 zu verbindenden Balgkörperelementen 7 sind zweckmäßigerweise zur Zentrierung dienende, axial ineinander eingreifende Zentriermittel 34c, 34d zugeordnet. Sie können beispielsweise als abgestufte Konturen realisiert sein, die vergleichbar denjenigen (34a, 34b) ausgebildet sind, welche zur gegenseitigen Zentrierung der jeweils eine Ringfalte 8 definierenden Balgkörperelemente 7 vorhanden sein können.
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Die Ausführungsbeispiele der 8 bis 10 unterscheiden sind in den den Taillenbereich 36 betreffenden Verbindungsmaßnahmen der ringförmigen Faltenschenkel 13 von denjenigen der 6 und 7 durch den Umstand, dass hier die zu unterschiedlichen Ringfalten 8 gehörenden, axial benachbarten Faltenschenkel – in 8 sind dies die Faltenschenkel 13b, 13c und in 9 die Faltenschenkel 13b, 13c sowie 13d und 13e – jeweils gemeinsame Bestandteile eines einzigen Balgkörperelementes 7 sind, wobei sie in dem Taillenbereich 36 einstückig miteinander verbunden sind.
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Das entsprechende, im Folgenden zur besseren Unterscheidung als Mehrfach-Balgkörperelement 7a bezeichnete Balgkörperelement ist also ein einstückiger Körper, der gemäß 10 ringsum von radial außen her einen bis zum Taillenbereich 36 ragenden ringförmigen Einschnitt oder schlitzartigen Zwischenraum 38 aufweist und der über einen zweckmäßigerweise von einem Verbindungskanal 32 durchsetzten Zentrumsabschnitt 39 verfügt. Der Einschnitt 38 trennt die beiden unabhängig voneinander verformbaren, zu unterschiedlichen Ringfalten 8 gehörenden ringförmigen Faltenschenkel 13, die beide nach radial außen von dem einstückigen Zentrumsabschnitt 39 wegragen, mit dem sie ihrerseits jeweils einstückig verbunden sind.
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Auf der Basis der beschriebenen Mehrfach-Balgkörperelemente 7, 7a ist sehr einfach ein modularer Aufbau eines Faltenbalges 2 realisierbar. Hierzu ist lediglich eine entsprechende Anzahl von Mehrfach-Balgkörperelementen 7a axial aneinanderzusetzen und stirnseitig dann noch durch je ein als Abschlusswand 18a bzw. 18b fungierendes Balgkörperelement 7 zu vervollständigen.
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Auch die Mehrfach-Balgkörperelemente 7, 7a sind im unverformten Grundzustand zweckmäßigerweise scheibenförmig gestaltet.
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Um eine mechanische und/oder fluidische Verbindung des Faltenbalges 2 mit externen Komponenten zu ermöglichen, ist zweckmäßigerweise an beiden stirnseitigen Abschlusswänden 18a, 18b des Balgkörpers 3 ein aus einem eine höhere Festigkeit aufweisenden und insbesondere aus Metall oder einem Kunststoffmaterial bestehender starrer Verbindungskörper 42 angeordnet. Es versteht sich allerdings, dass in Abhängigkeit vom Einsatzzweck auf einen solchen Verbindungskörper 42 auch verzichtet werden könnte oder nur eine der Abschlusswände 18a, 18b mit einem solchen Verbindungskörper 42 ausgestattet ist. Exemplarisch bestehen die Verbindungskörper 42 aus Aluminiummaterial.
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Bei allen Ausführungsbeispielen ist der Verbindungskörper 42 scheibenförmig ausgebildet und koaxial an der zugeordneten Abschlusswand 18a, 18b fixiert. Er ist insbesondere in das Material der Abschlusswand 18a, 18b eingebettet und wird von selbiger zumindest teilweise umschlossen. Er kann insbesondere stoffschlüssig fixiert sein, beispielsweise indem er vom Material des Balgkörpers 3 ganz oder teilweise umspritzt ist.
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Der bei allen Ausführungsbeispielen an der ersten Abschlusswand 18a angeordnete Verbindungskörper 42 definiert einen Längenabschnitt des zugeordneten mindestens einen Anschlusskanals 6 und kann bei Bedarf mit Gewindemitteln ausgestattet sein, die das lösbare Anbringen einer Fluidleitung ermöglichen. Mittels solcher Gewindemittel kann bei Bedarf aber auch eine zusätzliche mechanische Fixierung an einer externen Struktur vorgenommen werden.
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Bei dem Ausführungsbeispiel der 1 bis 5 ist an beiden Abschlusswänden 18a, 18b ein Verbindungskörper 42 fixiert, der einen Längenabschnitt des auch die Abschlusswand 18a, 18b durchsetzenden fluidischen Anschlusskanals 6 bildet.
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Wie dies in 6 bis 9 exemplarisch illustriert ist, kann ein insbesondere an der zweiten Abschlusswand 18b angeordneter Verbindungskörper 42 lediglich dazu dienen, eine mechanische Verbindung mit einer externen Haltestruktur 22 herzustellen. Er kann zu diesem Zweck das weiter oben schon erwähnte mindestens eine Befestigungsmittel 27 aufweisen, beispielsweise eine Gewindebohrung.
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Der Verbindungskörper 42 ist zusätzlich zum zugeordneten Balgkörperelement 7 vorhanden und kann daher auch als ”Zusatzkörper 41” bezeichnet werden.
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Es versteht sich, dass auch andere Maßnahmen getroffen werden können, um den Fluidanschluss und bei Bedarf die mechanische Fixierung des Faltenbalges 2 zu ermöglichen.
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Abgesehen von dem schon erwähnten Einsatz als fluidbetätigter Aktor sind auch vielfältige andere Anwendungsmöglichkeiten für den Faltenbalg 2 und einer unter Verwendung mindestens eines Faltenbalges 2 zusammengesetzten Faltenbalganordnung 1 möglich.
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Exemplarisch ist in 11 eine als zweistufige Pumpe ausgebildete Faltenbalganordnung 1 gezeigt. Zwei gemäß den geschilderten Prinzipien ausgebildete Faltenbälge 2 sind hier koaxial bezüglich einer Arbeitsachse 43 ausgerichtet und mit ihren voneinander abgewandten ersten Abschlusswänden 18a über je einen zugeordneten Verbindungskörper 42 an einer Haltestruktur 22 befestigt. Die einander zugewandten zweiten Abschlusswände 18b sind unter Vermittlung je eines weiteren Verbindungskörpers 42 an den einander entgegengesetzten Endbereichen eines sie starr verbindenden, beispielsweise stangenförmigen Koppelgliedes 44 befestigt, das mit einem fluidischen oder elektrischen Antriebsmotor 45, beispielsweise ein Scheibenwischermotor, antriebsmäßig gekoppelt ist. Der Antriebsmotor 45 hat ein rotierendes Abtriebsteil 46 mit exzentrisch angeordnetem Verbindungsglied 47, das unter Vermittlung einer nicht weiter abgebildeten Kulissenführung nach Art einer Kurbel an dem Koppelglied 44 angreift. Wenn das Abtriebsteil 46 zu einer unidirektionalen Drehbewegung 48 angetrieben wird, resultiert daraus eine hin- und hergehende lineare Arbeitsbewegung 49, durch die die daran befestigten zweiten Abschlusswände 18b abwechselnd gegensinnig in Achsrichtung der Arbeitsachse 43 verlagert werden, sodass die beiden Faltenbälge 2 ebenfalls alternierend gegensinnig zusammengefaltet bzw. komprimiert und entfaltet werden. Indem jede Fluidkammer 5 in Parallelschaltung analog den Ausführungen zum Ausführungsbeispiel der 9 mit zwei Ausgangskanälen 52 kommuniziert, in die gegensinnig arbeitende Rückschlagventile 33 eingeschaltet sind, arbeitet jeder Faltenbalg 2 als Fluidpumpe, wobei durch die Doppelanordnung eine zweistufige Bauform realisierbar ist.
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Eine solche Anordnung kann auch als Verdichter eingesetzt werden.
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Die 12 beschreibt schematisch ein mögliches Ausführungsbeispiel eines Verdichters, der hier zweckmäßigerweise mehrstufig und insbesondere vierstufig ausgebildet ist. Mehrere um ein Zentrum herum angeordnete Faltenbälge 2 sind mit ihren von dem Zentrum wegweisenden ersten Abschlusswänden 18a an einer Haltestruktur fixiert, während die zu dem Zentrum weisenden zweiten Abschlusswände 18b diesbezüglich gemäß Doppelpfeilen eine axiale Arbeitsbewegung 53 zum Zusammenfalten oder Entfalten des betreffenden Faltenbalges 2 ausführen können. Jede der zweiten Abschlusswände 18b trägt einen Zusatzkörper 41, der hier nicht zur dauerhaften Verbindung genutzt wird, sondern als Kraftaufnahmeglied, auf das ein Drückkörper 54 einwirken kann. Der Drückkörper 54 ist in dem zentralen Bereich rotierbar gelagert und wird von einem Antriebsmotor 45 gemäß Pfeil 55 unidirektional rotierend angetrieben, sodass er nacheinander auf die zweiten Abschlusswände 18b einwirkt, um den jeweils betroffenen Faltenbalg 2 kurzzeitig zu komprimieren. Über einen an der ersten Abschlusswand 18a angeordneten Anschlusskanal 6 kann aus der Fluidkammer 5 verdrängtes Fluid einer gewünschten Verwendung zugeführt werden. Der Druckkörper 54 kann beispielsweise ein rotierender Exzenternocken sein.
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Um einen Faltenbalg 2 als Stoßdämpfer zu nutzen, genügt es, die Fluidkammer 5 mit einem vorzugsweise kompressiblen Druckmedium zu befüllen und dann den mindestens einen Anschlusskanal 6 zu verschließen. Hierzu kann beispielsweise gemäß 2 auch in den mit einem Gewinde versehenen Anschlusskanal 6 ein Verschlusselement 26 eingeschraubt werden.
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Alle geschilderten Ausführungsbeispiele haben den Vorteil, dass kompakte Anordnungen mit wenig Platzbedarf realisierbar sind und wegen der statischen Abdichtung der Fluidkammer 5 keine Leckage auftritt. Das Betriebsgeräusch der Faltenbalganordnung 1 ist sehr leise. Aufgrund des sehr geringen Totraumes innerhalb der Fluidkammer 5 ist ein hoher Wirkungsgrad realisierbar.
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Um das Zusammenfalten und Entfalten eines Faltenbalges 2 durch von außen her mechanisch in den Faltenbalg 2 eingeleitete Kräfte zu verwirklichen, können beliebige Antriebsprinzipien genutzt werden. Abgesehen von dem schon geschilderten Elektromotor wäre beispielsweise auch ein Fluidmotor oder eine Elektromagneteinrichtung denkbar. Das Antriebssystem kann bei Bedarf Übersetzungsmittel aufweisen, um einen kurzen Hub des eigentlichen Antriebsmittels in den zum Betätigen eines Faltenbalges 2 erforderlichen größeren Hub umzuwandeln.
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Die Faltenbalganordnung 1 kann auch als eine Art Quetschventil eingesetzt werden, wobei dann beide Abschlusswände 18a, 18b jeweils einen Anschlusskanal 6 für ein strömendes Medium beinhalten, das normalerweise die Fluidkammer 5 durchströmt, wobei durch Zusammenpressen des Balgkörpers 3 ein Absperreffekt erzielbar ist.
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Eine andere Einsatzmöglichkeit sieht vor, eine mit einem oder mehreren Faltenbälgen 2 ausgestattete Faltenbalganordnung 1 als Druckspeicher zu nutzen, beispielsweise in der Pneumatik oder in der Heizungstechnik.
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Um ein größeres Arbeitsvolumen zu erreichen, können bei Bedarf auch mehrere Faltenbälge 2 axial miteinander gekoppelt werden. Es ist also nicht nur eine Parallelschaltung mit gleichzeitiger oder abwechselnder Betätigung von Faltenbälgen 2 möglich, sondern auch eine Reihenschaltung.
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Als Material für den Balgkörper 3 bzw. die einzelnen Balgkörperelemente 7 eignet sich besonders jegliches gummielastische Material, beispielsweise NBR (Acrylnitril-Butadien-Kautschuk) oder sonstige Gummi- und/oder Elastormermaterialien.
