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| Schlauchförmi Aollmenbran |
| Die Erfindung bezieht sich auf schlauchfürnige Rollmem- |
| branen, wie sie zur Erzielung einer zwangsschlüssigen Dichtung
zwi- |
| schen einem Kolben und einen Zylinder verwendet werden.
Sie erlau- _ |
| ben bei sehrerir.g-@i Reibung und unter Vermeidung von übermäßigem |
| Verschleiß das ständig wiederholte axiale Verschieben eines
Kolbens |
| in einen Zylinder im Zuge von langhubbewegungen.
%a Betrieb erfolgt |
| dabei gleichzeitig mit der durch Schwankungen des Flüssigkeits- |
| drucks auf der Innenseite der Membran bewirkten Verschiebung
des |
| Kolbens in dem Zylinder ein glattes Abrollen der
Membran ans der |
| Anlage gegen den Kolben in die Anlf gegen den Zylinder oder
umge- |
| kehrt. Da Membranen dieser Art keine durch Vorverformüng
fe etlie- |
| gende Stülpung haben, weisen sie keine Federungsrorspannung
auf |
| und der Kolben ist in dem Zylinder nicht in eine bestimmte
Stellung |
| beauf schlagt. |
ger
Ausbildung für gewöhnlich
eine etwas hegelstumpfartig
verjüngte
Form
auf, um ein glattes Abrollen zu erleichtern und um ein leich-
tes
Anbringen
des weiteren Endes an dem Zylinder und des engeren
Endes an dem
Kolben zu ermöglichen. Beim
Einbau wird das engere
Ende,
bevor man
es an
dem Kolben befestigt ,. in das Innere der
schlauchförmigen
Membran hineingestülpt, oder aber das weitere Ende
wird vor seiner
Befestigung an
dem Zylinder nach aussen umgeschla-
gen, so dass sich
eine tiefe Stulpe
ausbilden kann.
Die Membranen
sind aus
einem biegsamen,elastiachen
Werkstoff hergestellt,beispielsweise
aus vulkanisiertem Gummi
oder aus einen anderen Elastomeren,
und
enthalten für gewöhnlich eine Schicht oder mehrere Schichten
eines Verstärkungsgewebes,
falls sie nicht lediglich bei sehr niede-
ren Betriebsdrücken
verwendet werden sollen.
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Der Beschaffenheit des für schlauchförmige Rollmembranen
verendeten Verstärkungsgewebes kommt große Bedeutung zu. Das
Ver-
stärkungsgewebe ist bestimmend für die Festigkeit der Membran
in der
Längsrichtung, wodurch die Grösse des Flüssigkeitsdrucke
begrenzt
wird, mit dem die Membran belastet werden kann. Auch muss
es beim Anlegen eines Drucks eine merkliche Längung der Membran
in der Längs-
richtung verhindern, während es gleichzeitig eine
beträchtliehe 8esknag in einer Umfangsrichtung zulassen soll, wie sie
beim Abrol-
len der Membran von dem Kolben auf den Zylinder mit
einer raschen
Rückführung zum Abrollen in der Gegenrichtung auftritt.igine
verhäl tnisaäßig geringe Festigkeit ist in der Umfangsrichtung
erforderlich,
da die Membran während des gesagten Hubes in Anlage
gegen den Zylinder und gegen den Kolben gehalten wird.
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Gewebe mit normaler Leinenbindung (normal aquare-woven fabria)
sind als Verstärkungsgewebe erprobt worden, haben jedoch
unbefriedigende
Resultate geliefert. Läßt man nämlich in den Schich-
ten die Ketten-
oder Schußfäden parallel zur Längsrichtung der Mem-
bran verlaufen,
so ist die in der Umfangsrichtung erzielbare Dehnfähigkeit ungenügend.
Werden dagegen die Schichten in einem Winkel
zu der Längsrichtung
der Membran angeordnet, so erhält man eine zu
große Dehnfähigkeit
in der Längsrichtung. Außerdem wird auch durch
die zur Erzielung von
Festigkeit in den Verbindungsnähten der ein-
zelnen Gewebeschichten
erforderliche Überlappung die Dicke der Mem-
bran erhöht
und ihre Biegsamkeit herabgesetzt.
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Während gewirkte schlauchförmige Hüllen in der Umfangs-
richtung
eine ausreichende Dehnfähigkeit besitzen, weisen sie in
der Längsrichtung
eine zu große Dehnfähigkeit und eine verhältnis-
mäßig geringe
Festigkeit auf, da in dieser Richtung keine Fäden
verlaufen.
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Die Anwendung von Textilgarnen zur Verstärkung in der
Längsrichtung
ist zwar erwogen worden, doch ist es ein mühseliges und schwieriges Unterfangen,
eine Vielzahl solcher Garnfäden um
den Umfang herum im
wesentlichen parallel zueinander und in einem
gleichmäßigen
Abstand voneinander anzuordnen. Das völlige Erman-
geln einer Verstärkung
in der Umfangsrichtung würde es außerdem
selbst einem geringfügigen
Riß, wie er beim Zusammenbau entstehen
kann, erlauben, sich
längs der Membran in dem Gummi zwischen den
in der Achsrichtung
verlaufenden Garnfäden auszubreiten.
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Gemäß der Erfindung besteht die in einer einen biegsa-
men
Schlauch aus einem elastomeren Material mit einer Gewebeverstärkung
aufweisenden schlauchförmigen Bollnembran vorgesehene Verstärkung aus
einer schlauchförmigen Gewebehülle, die in der
Längserstreckung
der Hülle angeordnete, feste und im wesentlichen undehnbare Kettenfäden
sowie in einer Erstreckung um die Hülle herum angeordnete Schußfäden aufweist,
wobei die Schußfäden ohne ein Zerreißen federnd dehnbar sind und einen niedrigen
Elastizitätsmodul haben, das heißt, zur Erzielung einer gegebenen Längendehnung
nur einer verhältnismäßig geringen Kraft bedürfen.
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Mit anderen Worten, durch die Gewebeverstärkung sind in der Membran
feste, in der Längsrichtung angeordnete Kettenfäden, die einer Längung Widerstand
entgegensetzen, aber leicht ein- und abrollbar sind, sowie leicht dehnbare, in der
Umfangsrichtung angeordnete Schußfäden vorgesehen, welche die Längsfäden in ihrer
Stellung festhalten und eine Dehnung in der Umfangsrichtung zulassen, während sie
gleichzeitig der weiteren Längsausbreitung eines Einschnitte oder im Entstehen begriffenen
Ri ases in dem elastomeren Material ein Hemmnis oder eine Eindämmung entgegensetzen.
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Die bevorzugten Werkstoffe für die Kettenfäden sind aus hochfesten
Fäden bestehendes Reyon-Viskosefasergarn oder aus hochfesten Fäden bestehendes Polyestergarn
(beispielsweise Terephthalsäureglycolester-Garn), doch ist auch jede andere synthetische
oder Naturfaser mit einer Mindest-Trockenreißfestigkeit von 3 Gramm pro Denier und
mit einem anfänglichen Mindestmodul von 20 Gramm pro Denier geeignet.
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Für den Schußfaden ist ein Garn von beachtlicher Dehnfähigkeit und
raschem Rückführvermögen erforderlich.@Solche Garne werden einfacherweise als Dehnungs-
oder Kräu selgarne bezeichnet.
Sie werden durch Verformung
und Wärmebehandlung
thermoplastischer
Synthesefasern in Form endloser Fäden hergestellt und
weisen typischerweise einen Mindest-Zerreißdehnungswert von 100 Prozent mit
| einem anfänglichen mazisalen Modul von 0,05 Gramm pro Denier
auf. |
| Der anfängliche Modul ist definiert als die Neigung
der Spannungs- |
| Dehnungskurve an Anfang. |
| Dehnungagarae werden aus thermoplastischem, aus endlosen |
| Fäden bestehenden Garnmaterial wie beispielsweise Nylon,
das eine |
| Zerreißdehnung von annähernd 26 Prozent und einen
Anfangsmodul von |
| 30 Gramm pro Denier aufweist, nach einer Vielzahl nach dem
Stand |
| der Technik bekannter Verfahren hergestellt, für die sich
die Be- |
| zeichnungen |
| (twist-set-untwist), "vor- |
| übergehende Drehung" (falee twist), "Stopfbüchsenverfahren"
(stuffer |
| box method) und'gantenkräuselungaverfahren" (edge-orimping
method) |
| eingebürgert haben. Wenngleich Nylon das bevorzugte Material
für |
| den Schußfaden ist, kann auch jede andere Faser, die ein
Dehnungs- |
| garn mit den obigen Merkaalen liefert, verwendet werden. |
| Schlauchförmige, aus den obenbeschriebenen Ketten- und |
| Schußgarnen bestehende Gewebe können als Verstärkung in
einer Roll- |
| membran von kegelatnmpfartiger Form Anwendung finden und
weisen im |
| Betrieb ein gutes Insprechvermögen und ein einwandfreies
Abrollver- |
| halten auf. IN»e ausreichende Widerstandsfähigkeit
gegen eine Längs- |
| ausdehnung infolge den inneren Flüssigkeitsdrucks wird durch
die |
| Kettenfäden gewährleistet, deren Anzahl und Festigkeit entsprechend |
| den jeweiligen asxi.malen Arbeitsdrücken, die bei des betreffenden |
| Verwendungszweck in Frage kommen, gewählt werden können. |
| Bin weiterer Torteil dieser Verstärkung ist es jedoch, |
| daß die Dahnungmiaenschsften des SchnBfadens beim
Befestigen der |
| lfmbran an de= Zylinder das Dehnen der Membran in der Umfangsrich- |
| tung erlauben. Ba kann daher anstelle einer kegelstuspfförmigen |
Membran
auch eine solche von einfacher, zylindrischer
Form benutzt
werden. Die zylindrische Form bietet wichtige
Vorteile in der Her-
stellung, da sie die Erzeugung großer
Längen, die dann in einzelne
Membranen
zerteilt werden können,
nach Wickel- oder Extrusionsverfahren
erlaubt. Solche großen
Längen sollten allerdings vulkanisiert
werden, während sie auf einen Dorn
aufgespannt und eng mit
Gewebe umwickelt sind. -
Im Betrieb bewirken die in der Umfangsrichtung vorhan-
dene
Dehnbarkeit und der innere Flüssigkeitsdruck, daß die Membran
in
Anlage gegen die Wandungen des Kolbens und des Zylinders ange-
drückt
wird und glatt von dem einen auf den anderen abrollt.
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Für die Herstellung von schlauchförmigen Rollmembranen gemäß
der Erfindung seien die nachfolgenden Ausführungsbeispiele
aufgeführt,
zu deren Veranschaulichung die beigegebenen Zeichnun-
gen
dienen. In den Zeichnungen zeigens Fig. 1 eine kegelstumpfförmige Rollmembran,
deren Gummi-
oberfläche weggebrochen ist, um die schlauchförmige
Gewebeverstär-
kung zu zeigen;
Fig. 2 eine Darstellung
entsprechend der Figur 1, in
der jedoch eine zylindrische Rollaenbran
wiedergegeben ist; und
Fig. 3 eine Schnittdarstellung einer
schlauchförmigen Rollnenbran im Betrieb zwischen einem Kolben und einem Zylinder.
I.
Herstellung einer kegelatumpfförmigen Rollmembran entsprechend
der in Figur 1 gezeigten Eine k egel stumpfförmige
Membran mit den Abmessungen: Innendurchmesser am stärkeren Ende
53,3 mm (291 Zoll), Innendurchmesser am engeren Ende 38,1
mm (1,5 Zoll), Länge 190,5 mm (7r5 Zoll)
und Wandetärke
1,52 mm (0,060 Zoll) kann wie folgt hergestellt wer-
den:
(1) Eine
Schicht einer nicht vulkanisierten Gummimischung auf der Basis
von Natur- oder Synthesekautschuk, die mit den übli-
chen Zusätzen
zur Verstärkung, Vulkanisation usw. versetzt ist,
wird in einer Stärke
von annähernd 0,51 mm (0,020 Zoll) auf einen
konischen Metalldorn der
obigen Abmessungen aufgebracht und eine
von Kante zu Kante verlaufende
Verbindungsnaht hergestellt. Es kann auch eine aus der Gummimischung
extrudierte Hülle zur Erzielung eines Paß sitze s auf den konischen Dorn
aufgeschoben werden.
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(2) Eine Länge eines schlauchförmigen Gewebes von
annähernd 38,1 mm (1,5 Zoll) Durchmesser, das aus 120 Kettenfäden aus
einem
zweisträhnigen, hochfesten 1000-Denier-Terephthalsäureglycolester-Garn
mit 10 Drehungen auf je 25,4 mm (1 Zoll) eines aus einem
viersträhnigen Kräuselnylon von 70 Denier bestehenden Schußfadena
zusammengesetzt ist, wird über die auf dem Dorn befindliche Gummi-
schicht
gezogen.
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(3) Eine äußere Schicht, die aus der gleichen Gummimischung
besteht und annähernd 0,51 nm (09020 Zoll) dick ist,
wird
entweder in Folienform oder in Form einer extxudierten
Hülle über
das Gewebe. gezogen.
(4) Das so zusammengesetzte
Teil wird von dem Dorn abgenommen und in einer Stahlform von den erforderlichen
Abmessungen unter Anwendung von Hitze und Druck vulkanisiert. Die Form kann dazu
benutzt werden, an der Membran gebördelte Enden auszubilden oder andere Hilfsmittel
vorzusehen, die erforderlichenfalls. das Befestigen der Membran an dem Kolben und
an dem Zylinder erleichtern.
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(5) Das vulkanisierte Teil wird aus der Form entnommen und
abgegratet.
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II. Herstellung einer zylindrisch geformten Rollmembran entspre-chend
der ih Figur 2 gezeigten
Eine zylindrisch geformte Membran von 229 mm
(9 Zoll) Länge, die zwischen einem Kolben von 44,45 mm
Durchmesser und einem Zylinder von 50,80 mm (2 Zoll) Durchmesser verwendet
werden soll, kann wie folgt hergestellt werden:
(1) Eine Hülle aus
einer unvulkanisierten Gummimischung mit einer Wandstärke von 0,51 mm (0,020 Zoll)
wird auf einen zylindrischen Metalldorn mit einem Durchmesser von 44945 mm
und mit einer Länge von etwa 91,45 cm (3 Fuß) aufgezogen.
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(2) Eine Länge eines schlauchförmigen Gewebes von annähernd 44945
mm
Durchmesser, das aue 200 Kettenfäden aus einem einsträhnigen, aus hochfesten Fäden
bestehenden Kunstseidegare von 1650 Denier mit 12 Drehungen auf je 25,4 mm,(1 Zoll)
eines aus einem viersträhnigen Kräu selnylon von 70 Denier bestehenden Sehußfadens
zusammengesetzt ist, wird über die auf dem Dorn befindliche Gummischicht gezogen.
Falls dies erwünscht ist, kann auf das schlauchförmige Gewebe vor der Verarbeitung
ein Klebstoff aufgetragen
werden, um ein besseres Anhaften an
dem Gewebe zu erzielen. (3) Eine 1,02 mm (0,040 Zoll) starke, aus der gleichen Gummimischung
bestehende Hülle wird auf das Gewebe aufgebracht. (4) Das so zusammengesetzte Teil
wird eng mit einem Gewebe umwickelt und im Dampf unter Anwendung von Druck vulkanisiert.
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(5) Die Umwicklung wird entfernt und die Außenfläche des Schlauches
zur Erzeugung einer ebenmäßigen Oberflächenbeschaffenheit und einer gleichbleibenden
Wandstärke von 1,52 mm (0,060 Zoll) glattgeschliffen.
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(6) Der Schlauch wird in Membranen von 229 mm (9 Zoll) Länge zerteilt.
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Figur 3 der beigegebenen Zeichnungen zeigt eine schlauchförmige Rollmembran
TO im Betrieb zwischen einem Kolben 11 und einem Zylinder 12. Die Membran weist
an ihren Enden Einsatzbördelungen 13 auf.