-
Formgepreßte Membran für Membranventile Die Erfindung bezieht sich
auf eine formgepreßte Membran für Membranventile, die am Umfang eingeklemmt wird
und an welcher in der Mitte eines biegsamen, gewölbten Teiles auf der Konvexseite
der Wölbung eine nach außen über die Wölbung hinausstehende Verdickung angeformt
ist, in welche der Kopf eines aus dieser Verdickung herausstehenden Stiftes eingelassen
ist, wobei in die Membran verstärkende Gewebelagen eingebettet sind, die, in die
Verdickung hineingezogen, den Stift über dessen Kopf umgeben und im einen Fall die
ganze Membranfläche und im anderen Fall nur eine über die Verdickung hinausgehende
Mittelzone der Membran einnehmen.
-
Die eingebetteten Gewebelagen dienen bei derartigen Membranen unter
anderem dem Zweck, ein Herausziehen des Stiftes mitsamt seinem Kopf aus der Verdickung
der Membran zu vermeiden. Die Beschränkung der einen Gewebelage auf eine Mittelzone
der Membran hat man bei einer bekannten Membran in der Erkenntnis vorgenommen, daß
sich über die ganze Membranfläche erstreckende Gewebelagen bei der durch Einformen
erfolgenden Herstellung der Membran zum Membranumfang hin Spannungen unterworfen
werden, die bis an die Zerreißfestigkeit des Gewebes heranreichen, und zwar auch
schon dann, wenn die Membran unverformt und nicht belastet ist. Da diese mit der
radialen Länge der Gewebelagen ansteigenden Spannungen in der Mittelzone der Membran
noch sehr klein sind, glaubte man also, daß eine auf die Mittelzone der Membran
beschränkte Gewebelage keiner unzulässig hohen Vorspannung unterworfen sein würde.
Bei einer bekannten, nach den vorstehend erläuterten Grundsätzen aufgebauten Membran
hat man demgemäß über einer unmittelbar über dem Kopf angeordneten, die ganze Membranfläche
einnehmenden Gewebelage noch eine auf die Mittelzone der Membran beschränkte Gewebelage
vorgesehen. Bei einer solchen Anordnung ist die unmittelbar über dem Kopf angeordnete,
die ganze Membranfläche einnehmende Gewebelage aber auch unmittelbar der ganzen
axialen Belastung ausgesetzt, die auftritt, wenn an dem Stift gezogen wird, und
es besteht daher auch hier die Gefahr, daß die Fäden der in der angegebenen Weise
unter einer hohen Vorspannung stehenden Gewebelage in der Nähe des Kopfes des Stiftes
reißen.
-
Es gibt nun auch schon Membranen, bei denen man die größere Gewebelage
vollständig unter dem Kopf angeordnet hat, so daß sich nur die kleinere Gewebelage
über dem Kopf befindet. In diesem Fall hat man also überhaupt darauf verzichtet,
die größere Gewebelage als Sicherung gegen ein Herausziehen des Kopfes des Stiftes
aus der Membran zu benutzen. Eine solche Anordnung geht also auf Kosten der Gesamtfestigkeit
oder erfordert eine Erhöhung der Anzahl von kleinen Gewebelagen.
-
Der vorliegenden Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, die vorstehend
erläuterten Nachteile zu vermeiden und eine Membran für die angegebenen Zwecke zu
schaffen, die zur Vermeidung des Ausreißens des Gewindestiftes durch eine gegenüber
bekannten Ausführungen erheblich verringerte Anzahl von eingelegten Gewebeschichten
wirksam und in billiger Weise verstärkt ist.
-
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, -daß eine Gewebelage
des letztgenannten Falles dem Kopf des Stiftes von allen Gewebelagen am nächsten
liegt.
-
In den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.
Es zeigt F i g. 1 einen Querschnitt durch eine Membran aus elastomeren Stoffen,
die mit den verstärkenden Gewebeschichten nach der Erfindung versehen ist, F i g.
2 eine genauere Ansicht des Querschnitts in vergrößertem Maßstab, der den Mittelteil
von F i g. 1 darstellt, F i g. 3 eine aufgeteilte Ansicht der einzelnen Schichten
aus Gewebe und Elastomeren mit dem Stift - vor dem Formen, F i g. 4 eine Ansicht
der Teile von F i g. 3, die in einem mit einer Gewindebohrung versehenen Becher
vereinigt sind, der auf den Stift geschraubt und in eine Form eingesetzt ist - vor
dem Schließen der Form und der Erwärmung.
F i g. 1 zeigt eine Membran
10 nach der Erfindung aus einem Elastomeren, z. B. Neopren, die einen überwiegend
bogenförmigen Querschnitt und einen ebenen Außenrand 12 besitzt, welcher zwischen
den Körper und die Kappe eines Membranventils eingeklemmt werden kann. Die Membran
kann in der Aufsicht oval, rund oder von anderer Form sein und braucht keinen ebenen
Außenrand zu besitzen. Die Membran besteht aus einem Mittelteil 14 mit der Verdickung
16, in welche ein Stift 18 mit einem Gewinde und einem verdickten Kopf
20 eingebettet ist. Eine oder mehrere Schichten aus einem verstärkenden Gewebe
22, z. B. aus Nylon (einem Polyamid), sind in der Membran eingebettet und dehnen
sich mindestens mit dem gewölbten Teil aus. Werden mehrere Schichten eingebettet,
so liegen sie in einem gewissen Abstand voneinander. Jede Schicht hat ein vorgeformtes
Loch, in welches der Schaft des Stiftes 18 reicht. Zwischen der untersten Schicht
22 und dem verdickten Kopf 20 erstreckt sich eine weitere Gewebeverstärkung
24. Diese Schicht bedeckt ein kleineres Gebiet als die Schicht 22 und hat
ebenfalls ein vorgeformtes Loch für den Schaft des Stiftes 18.
-
F i g. 3 zeigt eine bevorzugte Anordnung der verschiedenen Schichten
aus Elastomeren und Gewebe, in welcher die elastomeren Schichten durch den Buchstaben
E gekennzeichnet sind. Die Elastomeren- und Stoffschichten sind in der dargestellten
Beziehung zueinander angeordnet und werden zwischen die beiden Hälften 26 und 28
einer Form (F i g. 4) gebracht, in welcher sie mit Hilfe einer kraftliefernden Vorrichtung,
z. B. einer hydraulischen Presse, festgeklemmt und verformt werden. Dann wird die
Form auf eine erhöhte Temperatur erwärmt, die eine bestimmte Zeit lang aufrechterhalten
wird und mit Hilfe einer beliebigen Beheizung erreicht wird. Die Dauer der Wärmehärtung
hängt von der Art und dem Volumen des Elastomeren ab. Eine etwa 38 mm starke Membran
aus Neopren wurde beispielsweise 30 Minuten bei etwa 150° C gehärtet. Der Druck
auf die Form betrug etwa 98 kg/cm2. Nach dem Härten waren die elastomeren Schichten
miteinander verschmolzen, und der Querschnitt der Membran zeigte eine homogene Masse,
welche von Gewebeverstärkungen durchsetzt war.
-
Der Form- und Preßvorgang führt eine Zugbeanspruchung in die Gewebeschichten
22 ein. Man nimmt an, daß diese durch den nach außen gerichteten, radialen Fluß
der Elastomeren in der Form und die Verformung des Gewebes aus einem ursprünglich
ebenen Stück in die bogenförmige Gestalt der Formhöhlung bedingt ist. Die Zugbeanspruchungen
in den großen Schichten 22 sind so stark, daß das Gewebe häufig keine zusätzlichen
Beanspruchungen mehr verträgt, denen es ausgesetzt wird, wenn der Stift
18 an seinem verdickten Kopf 20 aufwärtsgezogen wird, um das Ventil zu öffnen.
Ein Versagen der Gewebeschichten am Stift 18 führt dazu. daß der Stift aus der Membran
herausgezogen wird.
-
Die Gewebeschicht 24, die kürzer als die anderen Schichten ist, erfährt
eine geringere Zugbeanspruchung. Wegen ihrer geringeren Größe wird sie weniger stark
durch die Verformung und durch den nach außen gerichteten Fluß des Elastomeren beansprucht.
Da sie zwischen dem Kopf des Stiftes und einer Schicht 22 liegt, widersteht sie
in unmittelbarer Nähe des Stiftes den Kräften, die am Stift in Aufwärtsrichtung
wirksam werden.