DE1450540B2 - Vorrichtung zum Getrennthalten zweier benachbarter Räume mittels einer Membran - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Getrennthalten zweier benachbarter Räume gleichen oder verschiedenen Drucks mittels einer Membran aus elastischem Material, die am Umfang und in der Mitte zwischen Gehäuse- bzw. Geräteteilen fest eingespannt ist.

Bei Stellgliedern für Ventile oder bei sonstigen als Membranzylinder ausgebildeten Verstelleinrichtungen kennt man einerseits die Verwendung von plattenförmigen Membranen. Diese lassen im allgemeinen nur einen verhältnismäßig kleinen Hub zu. Bei größeren Hüben wird die Membran durch Dehnung zum Teil erheblich beansprucht. Andererseits ist es bekannt, sogenannte Rollmembranen zu verwenden. Bei der Rollmembran ist zwar ein größerer Hub möglich. Wenn jedoch die Membran an der inneren oder äußeren Einspannung im wesentlichen zylinderförmig verläuft, erfolgt bei der Verstellung der Membran ein Umschlagen dieser an den Einspannstellen. Ein solches Umschlagen der Membran von der einen Richtung in die andere kann bei dünneren Membranen hingenommen werden. Bei dickeren Membranen, die gegebenenfalls einem Druckmedium ausgesetzt sind, veranlaßt ein solches Umschlagen eine Walkarbeit, die sich dicht an den Einspannflanschen nachteilig auswirkt und das Material der dicken Membran mit der Zeit überbeansprucht bzw. brüchig macht.

Man hat sich schon in mehrfacher Weise mit dem Problem beschäftigt, der nachteiligen Walkarbeit bei dicken Membranen, die auch eine Gewebeeinlage aufweisen können, zu begegnen, um die Lebensdauer der Membran zu verlängern. Ein Weg hierfür wird darin gesehen, daß bei der Gestaltung der Membran ein im Querschnitt bogenförmiger Verlauf gewählt wird, der sich bei der Bewegung der Membran durch Verschieben der eingespannten Teile zueinander mehr oder weniger ändert und die Verstellung der Membran in Achsrichtung erhalten bleibt. Dabei weist die Membran — im Querschnitt gesehen — im Anschluß an die Einspannflansche einen Schrägteil mit nach derselben Seite der Membran von den Einspannflanschen abgehenden Abschnitten auf.

Die US-PS 25 77 967 beschreibt eine Membran dieser Art für Ventile, bei deren Formgebung zwischen den Einspannstellen sich ein bogenförmiger Verlauf ergibt. Dabei soll der bogenförmige Teil der Membran einer Stauchung unterworfen werden. Die Formgebung der Membran erfolgt dadurch, daß sie eine Gestaltung erhält, die sie annimmt, wenn sie sich in einem gestreckten Zustand befindet. Dadurch soll der Membran in den Betriebsstellungen eine Druckspannung in dem bogenförmigen Verlauf aufgezwungen werden. Zur Beibehaltung der Membranform ist weiterhin ein von außen auf die Membran wirkendes (membranexternes) bauliches Mittel vorgesehen, das darin besteht, daß der bogenförmige Verlauf der Membran durch vertikale Flächen begrenzt wird, die sich durch die Gehäuseteile ergeben, an denen die Membran außen und innen eingespannt ist. Dadurch soll der Radius des jeweils gebildeten Bogens konstant bleiben, wobei die in die Membran hineingebrachte Stauchung nicht verloren gehen soll. Die Anordnung der Membran in dem Steuerteil od. dgl. erfolgt außerdem so, daß der Hub der Membran gegenüber dem durch die Formgebung möglichen Membranhub wesentlich beschränkt wird, so daß eine Richtungsänderung des bogenförmigen Verlaufs zu der Einspannebene verhindert wird.

In den US-PS 25 64 693 und 27 75 983 sind verhältnismäßig dicke Membranen mit Verstärkungseinlagen beschrieben, die ebenfalls im Ruhezustand eine Formgebung aufweisen, bei der sich zwischen der äußeren und inneren Einspannstelle ein nach einer Seite der Membran sich erstreckender bogenförmiger Verlauf ergibt und die Membran zwischen den Einspannteilen einen Schrägteil aufweist, der nach derselben Seite der Membran von den Einspannflanschen abgeht. Hierbei soll erreicht werden, daß die Verstärkungseinlagen, z. B. radial sich erstreckende Fäden aus Cord, einen dem bogenförmigen Verlauf der Membran angepaßten Verlauf erhalten, damit diese Verstärkungsfaden bei Änderung des bogenförmigen Membranverlaufs nicht gedehnt werden. Während der Verstellung der Membran geht der bogenförmige Membranverlauf in entsprechender Anpassung mit den Bewegungsänderungen mit. Die Einspannung der Membran ist dabei so gehalten, daß die Membran nur einen verhältnismäßig kleinen Hub zum an sich möglichen Hub ausführt, damit der bogenförmige Verlauf der Membran in derselben Richtung verbleibt.

Dem DT-Gbm 18 53 048 ist eine gasdichte Membran zu entnehmen, die eine Form erhält, welche in allen Membranstellungen nur einfache Biegungen in das Membranmaterial hineinbringt. Zur Vermeidung von Materialdehnungen in den Endstellungen der Membran sind die Gehäuseteile mit Innenkonturen versehen, die dem bogenförmigen Verlauf der Membran angepaßt sind. Die Abstützung der Membran an den Einspannstellen erfaßt zugleich die Bogenform derselben und erst nach dieser Bogenform ist die Membran frei. Dies bedingt eine bauliche Umgestaltung der Einspannteile des Gehäuses für einen vorbestimmten Zweck. Dadurch ist die Membran für Gehäuse mit. ebenen Einspannflächen nicht verwendbar. Die Mittel, die Bogenform der Membran zu bewahren, sind in die Einspannteile der die Membran umgebenden Gehäuseteile verlagert.

Allen bekannten Membrankonstruktionen ist zur Lösung der Verhinderung einer schädlichen Walkarbeit in

den Membranen größerer Dicke gemeinsam, daß von außen auf die Membran einwirkende bauliche Mittel verwendet werden, mit denen die Membran in einer vorbestimmten Formgebung gehalten werden soll. Dabei werden die inneren und äußeren Einspannteile des die Membran umgebenden Gehäuses entweder so dicht zueinander gelagert, daß der freie bogenförmige Membranteil, d. h. der bogenförmige Membranverlauf, stets unter Druckspannung steht, oder die die Membran einspannenden Gehäuseteile der Membran eine vorbestimmte Führung geben oder der bogenförmige Verlauf der Membran mit in die Einspannung der Gehäuseteile einbezogen wird. Weiterhin wird die Membran im Einbauzustand einer wesentlichen Hubbegrenzung gegenüber der an sich möglichen Hubhöhe unterworfen, damit der Verstellbereich der Membran so gering ist, daß der bogenförmige Membranverlauf in dem Verstellbereich desselben in derselben Richtung bleibt. Die Membran wird hinsichtlich des Hubes nur zu einem Bruchteil genutzt. Bei Ausnutzung der vollen Hubhöhe ist es erforderlich, die Gehäuseteile innerhalb der Einspannfläche dem bogenförmigen Verlauf der Membran anzupassen.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Membran von verhältnismäßig großer Dicke und mit oder ohne Gewebeeinlage zu schaffen, die eine Bewegung ohne schädliche Walkarbeit bei Entfallen fremder Bauteile und Abstützungsorgane als Hilfsmittel bei der Möglichkeit der Ausnutzung des vollen Hubes auch unter hohem Betriebsdruck gewährleistet.

Die Membran der anfangs genannten Art, bei der zwischen den Einspannstellen ein bogenförmiger oder gewölbter Verlauf vorgesehen ist, und der bogenförmige Membranteil bei Verstellung der Membran in Achsrichtung im wesentlichen beibehalten wird, wobei die Membran — im Querschnitt gesehen — im Anschluß an die Einspannflansche einen Schrägteil mit nach derselben Seite der Membran von den Einspannflanschen abgehenden Abschnitten aufweist, zeichnet sich die Erfindung dadurch aus, daß die Abschnitte formsteif sind. Der Winkel β der formsteifen Abschnitte der Membran verläuft vorteilhaft zwischen etwa 30 und 60°, vorzugsweise unter 45°.

Durch eine solche Ausbildung erhält man eine vornehmlich dicke Membran, die zu der durch die Membran gegebenen möglichen Hubhöhe einen maximalen Hub derselben zuläßt, wobei ein Umschlagen der Membran unmittelbar an den Einspannstellen verhindert ist. Der in der Membran durch die formsteifen Abschnitte bedingte Bogen bleibt hinsichtlich der Richtung des Bogens beibehalten. Dadurch ist die Gewähr gegeben, daß eine schädliche Dehnung bzw. Stauchung der Membran bei der Hubänderung nicht eintritt, ohne daß man auf einen bestimmten Hub bzw. eine enge Bauweise des von der Membran eingenommenen Querschnitts beschränkt ist. Man benötigt keine membranexternen baulichen Mittel an den die Membran einspannenden Gehäuseteilen, um die Membran vor dem unmittelbaren Umschlagen an den Einspannstellen zu bewahren. Die bei der Herstellung in die Membran hineingebrachte Winkellage für den bogenförmigen Verlauf unmittelbar an den Einspannstellen bleibt durch die formsteifen Abschnitte konstant. Die Ein- und Austrittswinkel des bogenförmigen Verlaufs verändern sich an den Einspannstellen nicht, wodurch die schädlichen Walkbeanspruchungen vermieden werden. Es ist eine hohe Lebensdauer und Betriebssicherheit der Membran und mit einfachen Mitteln gewährleistet.

Die Erfindung wird an Hand eines in der Zeichung im Schnitt schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels nachstehend erläutert.

Die einzige Figur zeigt eine Membran gemäß der Erfindung im Schnitt schematisch.

Die Membran 1 weist einen äußeren Einspannflansch 2 und einen inneren Einspannflansch 3 auf. Die Membran ist so geformt, daß sie in den Schrägteilen 8 im Anschluß an die beiden Einspannflansche 2 und 3 Abschnitte 4 und 5 aufweist, die formsteif sind. Die beiden formsteifen Abschnitte 4 und 5 verlaufen nach derselben Seite der Membran von den Einspannflanschen d. h. bei der Darstellung der Figur nach oben. An dem einen formsteifen Abschnitt, z. B. den Abschnitt 4, schließt sich ein bogenförmiger Membranteil 6 der Membran mit Ein- und Austrittswinkeln β an, worauf die Membran mit dem kegelförmigen Teil 8 in den Abschnitt 5 der Einspannstelle 3 übergeht. Bei einem Arbeitshub der Membran bewegt sich der bogenförmige Membranteil 6 der Membran von dem Einspannflansch 2 zu dem Einspannflansch 3 bei oberster Stellung der Hubhöhe der Membran, die mit strichpunktierten Linien veranschaulicht ist. Durch die formsteifen Abschnitte 4 und 5 bleiben die Ein- und Austrittswinkel β beim Wandern des Membranteils 6 beim Hub konstant. Die Membran verbleibt in jeder Zwischenstellung, ohne daß ein Umschlagen in die Extremlage stattfindet. Dadurch läßt sich die Walktarbeit auch einer dicken Membran auf ein Minimum reduzieren. Vorzugsweise liegt der Winkel β in dem Bereich von 30 bis 60°, zweckmäßig beträgt er 45°.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Getrennthalten zweier benachbarter Räume gleichen oder verschiedenen Druckes mittels einer Membran aus elastischem Material, z. B. Gummi, die am Umfang und in der Mitte zwischen Gehäuse- bzw. Geräteteilen fest eingespannt ist und zwischen diesen Einspannteilen einen bogenförmigen oder gewölbten Verlauf aufweist, wobei der bogenförmige Verlauf bei Verstellung der Membran in Achsrichtung bewahrt bleibt, und die Membran — im Querschnitt gesehen — im Anschluß an die Einspannflansche einen Schrägteil mit nach derselben Seite der Membran von den Einspannflanschen abgehenden Abschnitten aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschnitte (4,5) formsteif sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel β der formsteifen Abschnitte (4, 5) zu den Einspannflanschen (2, 3) zwischen etwa 30 und 60°, vorzugsweise unter 45° verläuft.