DE1450540C3

DE1450540C3 - Device for keeping two adjacent rooms separated by means of a membrane

Info

Publication number: DE1450540C3
Application number: DE19641450540
Authority: DE
Inventors: Hans-Joachim Dipl.-Ing. 5673 Burscheid Tückmantel
Original assignee: Hochdruck-Dichtungsfabrik Schmitz & Schulte, 5673 Burscheid
Priority date: 1964-03-25
Filing date: 1964-03-25
Publication date: 1976-05-26

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.The invention relates to a device for keeping two adjacent rooms separate or different pressure by means of a membrane made of elastic material on the circumference and in the middle is firmly clamped between housing or device parts.

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.In actuators for valves or in other adjusting devices designed as membrane cylinders one knows on the one hand the use of plate-shaped membranes. These generally only leave a relatively small stroke. With larger strokes, the membrane becomes in some cases considerable due to stretching claimed. On the other hand, it is known to use so-called rolling diaphragms. With the rolling membrane a larger stroke is possible. However, if the membrane is at the internal or external restraint runs essentially in the shape of a cylinder, a reversal occurs when the membrane is adjusted this at the clamping points. Such a reversal of the membrane from one direction to the other can be accepted with thinner membranes. For thicker membranes, possibly a Are exposed to pressure medium, such a turning causes a flexing work that is tight against the clamping flanges has a detrimental effect and overstrains the material of the thick membrane over time or makes it brittle.

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.The problem of the disadvantageous flexing work has already been dealt with in several ways thick membranes, which can also have a fabric insert, to counteract the service life of the To lengthen membrane. One way of doing this is seen in the fact that in the design of the membrane an im Cross-section arcuate course is selected, which is when the membrane is moved by shifting the clamped parts to each other more or less changes and the adjustment of the membrane in the axial direction preserved. The membrane has - seen in cross section - in connection with the clamping flanges an inclined part with outgoing to the same side of the membrane from the clamping flanges Sections on.

Die US-PS 25 77 967 beschreibt eine Membran dieser Art für Ventile, bei deren Formgebung zwischen den Einspannstellen sich ein bogenförmiger Verlauf er-. gibt. 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.The US-PS 25 77 967 describes a membrane of this type for valves, when shaped between the clamping points become an arcuate course. are. The arched part of the membrane should be be subjected to compression. The membrane is shaped in that it has a design which it assumes when it is in a stretched state. This is supposed to do the membrane in the operating positions, a compressive stress can be imposed in the arcuate course. To the Maintaining the shape of the diaphragm is still an effect that acts on the diaphragm from the outside (external to the diaphragm) structural means provided, which consists in that the arcuate course of the membrane through vertical Areas is limited, which result from the housing parts on which the membrane is clamped outside and inside is. As a result, the radius of the arch formed in each case should remain constant, with the one in the membrane the compression introduced should not be lost. The arrangement of the membrane in the control part od. The like. Also takes place in such a way that the stroke of the membrane compared to that possible by the shape Diaphragm stroke is significantly limited, so that a change in direction of the arcuate course to the Clamping plane is prevented.

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 Verstärkungsfäden 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.In US-PS 25 64 693 and 27 75 983 are relatively thick membranes with reinforcing inserts described, which also have a shape in the rest state in which between the outer and inner clamping point an arcuate course extending to one side of the membrane results and the membrane between the clamping parts has an inclined part, which is on the same side of the Diaphragm comes off the clamping flanges. The aim here is to ensure that the reinforcement inserts, z. B. radially extending threads made of cord, one adapted to the arcuate course of the membrane Preserved the course, so that these reinforcing threads do not change the curved membrane course, be stretched. During the adjustment of the diaphragm, the arcuate diaphragm progresses in a corresponding manner Adaptation with the movement changes with. The clamping of the membrane is like this held that the membrane performs only a relatively small stroke to the stroke possible per se, so the arched course of the membrane remains in the same direction.

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. The DT-Gbm 18 53 048 shows a gas-tight membrane, which is given a shape that can be used in all Membrane positions only brings simple bends into the membrane material. To avoid Material expansions in the end positions of the membrane, the housing parts are provided with inner contours that are adapted to the arcuate course of the membrane. The support of the membrane at the clamping points at the same time detects the arch shape of the same and only after this arch shape is the membrane free. this requires a structural redesign of the clamping parts of the housing for a predetermined purpose. Through this the membrane cannot be used for housings with flat clamping surfaces. The means, the arch form to preserve the membrane are relocated to the clamping parts of the housing parts surrounding the membrane.

Allen bekannten Membrankonstruktionen ist zur Lösung der Verhinderung einer schädlichen Walkarbeit inThere is a solution to all known membrane constructions the prevention of harmful flexing 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.the membranes of greater thickness have in common that structural means acting on the membrane from the outside can be used with which the membrane is to be kept in a predetermined shape. Included the inner and outer clamping parts of the housing surrounding the membrane are either so tight mounted to each other that the free arcuate membrane portion, d. H. the curved membrane course, is always under compressive stress, or the housing parts of the diaphragm clamping the diaphragm Give predetermined guidance or the arcuate course of the membrane in the clamping of the housing parts is included. Furthermore, in the installed state, the membrane becomes a significant stroke limitation subject to the possible stroke height per se, so that the adjustment range of the diaphragm is so small is that the arcuate membrane course remains in the same direction in the adjustment range. Only a fraction of the membrane is used in terms of the stroke. When using the full lifting height it is necessary, the housing parts within the clamping surface the arcuate course of the membrane adapt.

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.The object of the invention is to provide a membrane of relatively great thickness and with or without a fabric insert to create a movement without damaging flexing work and omitting external components and supporting organs as an aid in the possibility of utilizing the full stroke even under high operating pressure guaranteed.

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°.The membrane of the type mentioned at the beginning, in which an arcuate or arched course is provided between the clamping points, and the arcuate membrane part is essentially retained when the membrane is adjusted in the axial direction, the membrane - seen in cross section - having an inclined part following the clamping flanges with sections extending from the clamping flanges to the same side of the membrane, the invention is characterized in that the sections are dimensionally stable. The angle β of the dimensionally stable sections of the membrane advantageously runs between approximately 30 and 60 °, preferably below 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.Such a design gives a primarily thick membrane that is similar to that provided by the membrane given possible stroke height allows a maximum stroke of the same, with a turning of the membrane is prevented directly at the clamping points. The one in the membrane through the rigid sections conditional arc is retained with respect to the direction of the arc. This guarantees that a damaging expansion or compression of the membrane does not occur when the stroke change, without one on a certain stroke or a narrow construction of the cross-section occupied by the membrane is limited is. You do not need any structural means external to the membrane to clamp the membrane Housing parts in order to keep the membrane from immediately turning over at the clamping points. The angular position brought into the membrane during manufacture for the arcuate course directly remains constant at the clamping points due to the dimensionally stable sections. The entry and exit angles of the The curved course does not change at the clamping points, which causes the harmful flexing stresses be avoided. It is a long service life and operational reliability of the membrane and guaranteed with simple means.

Die Erfindung wird an Hand eines in der Zeichung im Schnitt schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels nachstehend erläutert.The invention is illustrated using an exemplary embodiment shown schematically in section in the drawing explained below.

Die einzige Figur zeigt eine Membran gemäß der Erfindung im Schnitt schematisch.The single figure shows a membrane according to the invention in a schematic section.

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°.The membrane 1 has an outer clamping flange 2 and an inner clamping flange 3. The membrane is shaped so that it has sections 4 and 5 in the inclined parts 8 in connection with the two clamping flanges 2 and 3, which are dimensionally stable. The two dimensionally stable sections 4 and 5 run on the same side of the membrane from the clamping flanges, ie upwards in the illustration of the figure. At the one dimensionally stable section, for. B. the section 4, an arcuate membrane portion 6 of the membrane with entry and exit angles β connects, whereupon the membrane with the conical part 8 merges into the section 5 of the clamping point 3. During a working stroke of the membrane, the arcuate membrane portion 6 of the membrane moves from the clamping flange 2 to the clamping flange 3 at the uppermost position of the lifting height of the membrane, which is illustrated with dash-dotted lines. Due to the dimensionally stable sections 4 and 5, the entry and exit angles β remain constant when the diaphragm part 6 moves during the stroke. The membrane remains in every intermediate position without turning over into the extreme position. As a result, the working work of even a thick membrane can be reduced to a minimum. The angle β is preferably in the range from 30 to 60 °, expediently it is 45 °.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Patent claims:

1. Device for keeping two adjacent rooms separate or identical or different Pressure by means of a membrane made of elastic material, e.g. B. rubber on the circumference and in the Center is firmly clamped between housing or device parts and between these clamping parts has an arched or arched course, the arched course when adjusted the membrane is preserved in the axial direction, and the membrane - seen in cross section - in Connection to the clamping flanges is an inclined part with the same side of the membrane from the clamping flanges having outgoing sections, characterized in that the sections (4, 5) are dimensionally stable.

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the angle β of the rigid sections (4, 5) to the clamping flanges (2, 3) between about 30 and 60 °, preferably below 45 °.