DE1227740B

DE1227740B - Process for the production of rolling diaphragms

Info

Publication number: DE1227740B
Application number: DEW30531A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Kurt Willutzki
Original assignee: KURT WILLUTZKI DIPL ING
Current assignee: KURT WILLUTZKI DIPL ING
Priority date: 1961-08-14
Filing date: 1961-08-14
Publication date: 1966-10-27

Description

Verfahren zur Herstellung von Rollmembranen Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Rollmembranen aus gummielastischem Werkstoff mit eingefonnten, sich kreuzenden Armierungsdrähten zur Abdichtung von Ringspalten zwischen relativbeweglichen Körpern, insbesondere für Kolben-Zylinder-Anordnungen.Method of making rolling diaphragms The invention relates to refers to a process for the production of rolling diaphragms made of rubber-elastic material with embedded, crossing reinforcement wires to seal ring gaps between relatively movable bodies, especially for piston-cylinder arrangements.

Die bisher verwendeten annierten Rollmernbranen weisen achsparallel ausgespannte Armierungsdrähte oder Textilfäden auf. Es ist auch schon bekanntgeworden, Rollmembranen genauso aufzubauen, wie es von Automobilreifen bekanntgeworden ist, d. h., es werden zur Maschenbildung innerhalb der Armierungen mehrere Lagen paralleler Fäden unter einem gewissen Winkel zueinander angeordnet.The previously used annealed roll-up membranes have armoring wires or textile threads stretched out parallel to the axis. It has also become known to build up rolling diaphragms exactly as it has become known for automobile tires, i. In other words, several layers of parallel threads are arranged at a certain angle to one another in order to form the stitches within the reinforcements.

Nachteilig ist es bei allen diesen Rollmembranen mit dem an sich erwünschten Merkmal von sich einander kreuzenden Drähten oder Fäden, daß diese Armierungseinlagen keine Vorspannung erhalten können, da sie andernfalls einseitig aus dem gummielastischen Mittel bei der Formgebung austreten würden.It is disadvantageous with all of these rolling diaphragms with the one that is desirable per se Characteristic of intersecting wires or threads that these reinforcement layers no preload can be obtained, otherwise one-sided from the rubber-elastic Funds would leak out during the shaping process.

Aufgabe der Erfindung ist daher die Schaffung einer Rolfinembran mit sich einander kreuzenden Armierungsdrähten, die unter einer gewissen Vorspannung eingebettet werden können und mit Sicherheit innerhalb des gummielastischen Materials bleiben und aus diesem nicht austreten können.The object of the invention is therefore to create a Rolfin membrane with reinforcing wires crossing each other, which are under a certain pretension can be embedded and with certainty within the rubber-elastic material stay and not be able to leave it.

Die Lösung dieser Aufgabe besteht erfindungsgemäß darin, daß die Armierungsdrähte frei und mit Vorspannung zwischen den Umfangslinien von zwei in axialem Abstand gehaltenen Ringflanschen in Gestalt eines Rotationshyperboloids ausgespannt und in dieser Gestalt beidseitig bedeckt eingeformt werden.According to the invention, this object is achieved in that the reinforcing wires free and with bias between the circumferences of two at an axial distance held ring flanges in the form of a rotational hyperboloid and expanded be molded in this shape covered on both sides.

Hierbei läßt sich die Schrägung der Arinierungsdrähte in Abhängigkeit von Länge, Minimal- und Maximaldurchmesser des Schlauchabschnittes so wählen, daß sich der letztere im Bereich des kleineren Ringflansches etwa achsparallel erstreckt.The inclination of the arynation wires can be determined as a function of this Choose the length, minimum and maximum diameter of the hose section so that the latter extends approximately axially parallel in the area of the smaller annular flange.

Ein weiteres Merkmal der Erfindung ist auf die Verwendung eines besonderen Ringflansches gerichtet, der gekennzeichnet ist durch radial gerichtete Zähne oder Häkchen, zwischen denen die Armierungsdrähte hin- und hergespannt sind. Dieser Ringflansch wird vorzugsweise vor der Bespannung in nach innen zeigende Segmente unterteilt.Another feature of the invention is based on the use of a special one Ring flange directed, which is characterized by radially directed teeth or Hooks between which the reinforcement wires are stretched back and forth. This ring flange is preferably divided into inward-facing segments before the covering.

Die Erfindung ist an Hand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigt F i g. 1 eine schematische Schnittdarstellung einer in Arbeitsstellung befindlichen Rollmembran, F i g. 2 eine Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Rollmerabran in entlastetem und unverformtem Zustand, F i g. 3 ein Wickelschema für eine zweilagige Drahtarmierung gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung, F i g. 4 und 5 ein Wickelschema für eine Drahtarmierung gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung, F i g. 6 eine perspektivische Teilansicht der zwischen den beiden Befestigungsflanschen verspannten Armierungsdrähte und F i g. 7 in vergrößertem Maßstabe einen Querschnitt durch den mit Winkelringen umkleideten inneren Ringflansch der Rollmembran.The invention is explained in more detail on the basis of exemplary embodiments. In the drawings, F i g. 1 shows a schematic sectional illustration of a rolling diaphragm in the working position, FIG . 2 shows a sectional view of a rollmera crane according to the invention in the relieved and undeformed state, FIG . 3 shows a winding scheme for a two-layer wire armouring according to a first embodiment of the invention, FIG . 4 and 5 a winding scheme for a wire reinforcement according to a further embodiment of the invention, FIG . 6 shows a perspective partial view of the reinforcement wires clamped between the two fastening flanges, and FIG. 7 shows, on an enlarged scale, a cross section through the inner ring flange of the rolling diaphragm which is lined with angular rings.

Die erfindungsgemäße Rollmembran besteht, wie die F i g. 1 und 2 zeigen, aus einem schwach konischeu, vorzugsweise hyperbolischen Schlauchabschnitt 1, der in nachfolgend noch zu beschreibender Weise armiert ist, und aus an den Enden des Schlauchabschnittes angebrachten- Ringflanschen2 und 3. The rolling membrane according to the invention consists, as shown in FIG . 1 and 2 show a slightly conical, preferably hyperbolic tube section 1, which is reinforced in a manner to be described below, and ring flanges 2 and 3 attached to the ends of the tube section.

Bei der Herstellung der erfindungsgemäßen Rollmembran wird wie folgt vorgegangen: Wie die F i g. 6 zeigt, wird der innere Ringflansch 2 mit entsprechendem Abstand dem äußeren Ringflansch 3 gegenübergestellt. Der innere Ringflansch 2 ist ein flacher Ring, der an seinem Außenrand mit Zähnen oder Häkchen 4 versehen ist. Die Häkchen 4 zeigen hierbei nach außen, d. h. von dem später zu erzeugenden Schlauchabschnitt weg. Der untere Ringflansch 3 ist, wie in F i g. 6 dargestellt und auch in F i g. 2 zu erkennen ist, ein Winkelring, der in radialer Richtung geschlitzt und in Segmente 5 unterteilt ist, die an ihren freien Enden in ähnlicher Weise wie beim Ringflansch 2 mit Zähnen oder Häkchen 6 ausgebildet sind. Die Häkchen 6 sind ebenfalls nach außen, d. h. nach der vom Rollmernbranmantel abgelegenen Seite geöffnet.The procedure for producing the rolling diaphragm according to the invention is as follows: As shown in FIG . 6 shows, the inner ring flange 2 is placed opposite the outer ring flange 3 at a corresponding distance. The inner ring flange 2 is a flat ring which is provided with teeth or hooks 4 on its outer edge. The ticks 4 point outwards, d. H. away from the hose section to be produced later. The lower ring flange 3 is, as in FIG. 6 shown and also in F i g. 2 can be seen, an angular ring which is slotted in the radial direction and divided into segments 5 , which are formed with teeth or hooks 6 at their free ends in a manner similar to that of the ring flange 2. The hooks 6 are also outward, i. H. opened on the side remote from the rollmernbran jacket.

Die beiden Ringflansche 2 und 3 werden in koaxialer Ausrichtung mit Abstand zueinander eingespannt und dann zur Erzeugung des Rolhnembranmantels mit Stahldraht 7 bewickelt. Wie diese Bewicklung erfolgen kann, zeigt beispielsweise die F i g. 3, gemäß der zunächst in einer ersten Richtung schräg zum Umfang der Draht hin- und hergehend über die Häk- chen 4 und 6 gewickelt wird. Nach einer ersten Wikkellage, die in F i g. 3 mit dem Bezugszeichen 8 versehen ist, kann eine zweite, ähnliche Wickellage aufgebracht werden, die eine entgegengesetzte Schrägung hat. Somit entsteht nach Fertigstellung der Drahtbewicklung eine zweilagige, unverflochtene Mantelfläche, die auf Grund der Schrägung eine hyperbolische Gestalt hat. Da die Krümmung des Hyperbelmantels von der gewählten Schrägung der Drahtarmierung abhängt, kann diese Schrägung in Abhängigkeit von der Länge der Rollmembran und ihrem Minimal- und Maximaldurchmesser so gewählt werden, daß die Mantelfläche im Bereich des kleineren Ringflansches asymptotisch in eine achsparallele Zy- linderfläche übergeht. Hierdurch ergibt sich ein besonders guter Kräfteübergang zwischen den Armierungsdrähten und, dem inneren Ringflansch.The two ring flanges 2 and 3 are clamped in a coaxial alignment at a distance from one another and then wound with steel wire 7 to produce the roller membrane jacket. How this winding can take place is shown, for example, in FIG . 3, according to which the wire is initially wound over the hooks 4 and 6 in a first direction at an angle to the circumference. After a first winding position, which is shown in FIG . 3 is provided with the reference number 8 , a second, similar winding layer can be applied, which has an opposite slope. Thus, after completion of the wire wrapping, a two-layer, non-braided outer surface is created, which has a hyperbolic shape due to the inclination. Since the curvature of the hyperbolic jacket depends on the chosen inclination of the wire reinforcement, this inclination can be selected depending on the length of the rolling membrane and its minimum and maximum diameter so that the jacket surface in the area of the smaller ring flange merges asymptotically into an axially parallel cylinder surface. This results in a particularly good transfer of forces between the reinforcement wires and the inner ring flange.

Anstatt die Armierungsdrähte - wie in der F i g. 3 dargestellt # zweilagig anzuordnen, kann auch eine Bewicklung angewandt werden, wie sie in F i g. 4 und 5 schematisch angedeutet ist. Durch entsprechende Wicklungsschritte entsteht hier nach und nach ebenfalls ein Netz von Armierungsdrähten, welches in seiner Wirkung einem Netz von Armierungsdrähten gemäß F i g. 3 gleichwertig ist. Es versteht sich, daß die Anzahl der Häkchen an beiden Ri-pgflanschen gleich groß ist.Instead of the reinforcement wires - as shown in FIG. 3 shown # to be arranged in two layers, a wrapping can also be used as shown in FIG . 4 and 5 is indicated schematically. Corresponding winding steps also gradually create a network of reinforcement wires, which in its effect resembles a network of reinforcement wires according to FIG. 3 is equivalent. It goes without saying that the number of hooks on both Ri-pgflanschen is the same.

Als Armierung für den Rollmembranmantel eignen sich dünne Stahldrähte von entsprechender Festigkeit. Diese Armierungsdrähte können auch mit Vorspannung aufgebracht werden.Thin steel wires are suitable as reinforcement for the rolling membrane jacket of adequate strength. These reinforcement wires can also be pretensioned be applied.

. Nachdem der Rollmembranmantel fertig mit Stahldrähten armiert ist, wird er durch Gießen, Spritzen, Schleudern oder Formen vollständig in einen gummiartigen Weikstoff, beispielsweise in ein Mischpolymerisat, in Polyurethan od. dgl. eingebettet. Diese Einbettung ist in F i g. 7 zu erkennen. Die beiden Armierungsdrahtlagen berühren einander nahezu und sind an beiden Seiten mit dem gummiartigen Werkstoff überdeckt. . After the roller membrane jacket has been completely reinforced with steel wires, it is completely embedded in a rubber-like white material, for example in a copolymer, in polyurethane or the like, by casting, spraying, centrifuging or molding. This embedding is shown in FIG. 7 to be recognized. The two reinforcement wire layers almost touch each other and are covered on both sides with the rubber-like material.

Um die Abdichtung zwischen dem oberen Ringflansch 2 und dem Schlauchabschnitt 1 sicherzustellen, wird an diesem Ringflansch 2 und dem benachbarten Teil des Schlauchabschnittes 1 eine Ummantelung vor-genommen. Diese Ummantelung besteht aus einem inneren Winkelring 10 und einem äußeren Winkehing 11, die in irgendeiner Weise fest miteinander verbunden werden. Bestehen die Winkelringe 10 und 11, wie in F i g. 7 angenommen, aus Blech, kann eine Kröpfung und Umbördelung vorgesehen sein, wie sie schematisch in der Zeichnung dargestellt ist.In order to ensure the seal between the upper annular flange 2 and the hose section 1 , a sheathing is made on this annular flange 2 and the adjacent part of the hose section 1. This casing consists of an inner angle ring 10 and an outer angle ring 11, which are firmly connected to one another in some way. If the angle rings 10 and 11 exist, as in FIG. 7 assumed , made of sheet metal, a crank and flanging can be provided, as shown schematically in the drawing.

Eine entsprechende Bearbeitung des äußeren Ringflansches 3 ist nicht unmittelbar möglich, da zunächst die Rollmerabran in ihre Arbeitsstellung gemäß F i g. 1 umgekrempelt werden muß. Hierzu wird der ungeschlitzte Teil 12 des Winkelringes 3 abgetrennt, so daß der äußere Ringflansch in seine Segmente 6 zerfällt. Nunmehr ist es möglich, die Membran umzustülpen, so daß die anfänglich nach innen gerichteten Segmente 6 des Ringflansches 3 (bei entsprechend größerer Spreizung) nach außen zeigen. Nunmehr können diese - Segmente 6 wieder zu einem geschlossenen Ringflansch vereinigt werden. Dies geschieht, wie es an Hand --der F i g. 7 für den inneren Ringflansch 2 beschrieben wurde, durch eine straffe Ummantelu#ng mit zwei Winkelringen aus Blech.Corresponding machining of the outer annular flange 3 is not immediately possible, since the Rollmerabran is initially in its working position according to FIG . 1 needs to be turned inside out. For this purpose, the unslotted part 12 of the angle ring 3 is separated so that the outer ring flange breaks up into its segments 6 . It is now possible to turn the membrane inside out, so that the segments 6 of the annular flange 3, which are initially directed inwards, point outwards (with a correspondingly larger spread). 6 segments are recombined to form a closed annular flange - this can now. This is done, as shown in the example of the F i g. 7 was described for the inner ring flange 2, by a tight casing with two angle rings made of sheet metal.

Es sei noch erwähnt, daß die4 Unterteilung des äußeren Ringflansches 3 auch nach der Einformung der Armierungsdrähte erfolgen kann. Einfacher erscheint jedoch das zuvor beschriebene Verfahren, nach dem der äußere Ringflansch zu Beginn in Segmente unterteilt wird, die von einem abtrennbaren, ringförmigen Ansatz zusammengehalten werden.It should also be mentioned that the subdivision of the outer annular flange 3 can also take place after the reinforcement wires have been molded. However, the method described above appears simpler, according to which the outer ring flange is initially divided into segments which are held together by a separable, ring-shaped extension.

Es seien nachfolgend einige Bemessungen angegeben, die zu einer kräftigen, d. h. sehr hohen Drükken widerstehenden, aber trotzdem sehr flexiblen Rollmembran führen. Bei einem Maximaldurchmesser von 120 mm und einem Minimaldurchmesser von 100 mm eignet sich eine Drahtstärke von 0,1 b ' is 0,5 mm. Diese Drähte können mit einem Abstand zu.# einander angeordnet werden, der etwa dem Drei-* bis Fünffachen des Drahtdurchmessers entspricht. Die Gesamtwandstärke des Schlauchabschnittes kann dann etwa dem Drei- bis Fünffachen des Drahtdurchmessers entsprechen. Emie geeignete Yaümmung des hyperbolischen Mantels stellt sich ein, wenn man eiltsprechend einem Zentriwinkel von etwa 36' wickelt, d. h., wenn - auf die Mittelachse der Rollmembrän bezogen - der eine Endpunkt eines geradlinigen Drahtabschnittes um 361 gegenüber seinem anderen Ende versetzt ist. Ein solcher für den Wickelvorgang maßgeblicher Zentriwinkel ist in F i g. 5 angedeutet und mit dem Bezugszeichen ß versehen.Some dimensions are given below, which lead to a strong, i.e. H. very high pressure withstanding, but still very flexible roll diaphragm. With a maximum diameter of 120 mm and a minimum diameter of 100 mm, a wire thickness of 0.1 to 0.5 mm is suitable. These wires can be arranged at a distance from one another that corresponds to approximately three * to five times the wire diameter. The total wall thickness of the hose section can then correspond to approximately three to five times the wire diameter. A suitable curvature of the hyperbolic mantle is obtained if one winds according to a central angle of about 36 ' , i. that is, if - in relation to the central axis of the rolling diaphragm - one end point of a straight wire section is offset by 361 with respect to its other end. Such a central angle, which is decisive for the winding process, is shown in FIG . 5 indicated and provided with the reference number β .

Unter dem vorstehend und auch nachfolgend in den Patentansprüchen verwendeten Ausdruck Draht bzw. Armierungsdraht werden nicht nur einfache Drähte, sondern auch Drahtseile jeglicher Zusammensetzung verstanden. Ferner können an Stelle der Drähte auch sonstige fadenförmige Gebilde von vergleichbarer Festigkeit treten.Under the above and also below in the claims used term wire or armoring wire are not just simple wires, but also wire ropes of any composition. Furthermore, in place the wires also enter other thread-like structures of comparable strength.

Claims

1. A process for the production of rolling membranes from rubber-elastic material with molded-in, intersecting armouring wires to seal annular gaps between relatively movable bodies, in particular for piston-cylinder arrangements, d a d u rch g e k hen -zeichnet that the armouring wires (7 ) are stretched freely and with pretension between the circumferential lines of two axially spaced annular flanges (2, 3) in the form of a rotational hyperboloid and are formed in this form covered on both sides.

2. Rolling diaphragm produced by the method according spoke 1 , characterized in that the inclination of the reinforcing wires (7) is selected depending on the length, minimum and maximum diameter of the hose section (1) so that the latter is in the area of the smaller annular flange ( 2) extends approximately axially parallel. 3. Rolling membrane produced by the method according to claim 1 , characterized by the use of copolymers, polyurethanes or the like. 4. Ring flange for performing the method according to claim 1, characterized by radially directed teeth or hooks (4, 6), between which the Annierungsdrraht (7) are stretched back and forth. 5. annular flange according to claim 4, characterized in that it - is divided into inwardly facing segments (5) - preferably before the covering. 6. Rolling membrane produced by the method according to claim 1 , characterized in that the annular flanges (2, 3) and the parts of the hose section (1) adjacent to them each with interconnected angular rings (10, 11) made of sheet metal or the like. Tightly bordered are. Documents considered: German Auslegeschrift No. 1031238; Swiss Patent No. 114 336; French Patent Nos. 978 479, 1 202 889; U.S. Patent Nos. 691190, 2,178,953 .