DE1904313U

DE1904313U - Membrane fuer gaspolster.

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Publication number: DE1904313U
Application number: DEE20302U
Authority: DE
Original assignee: EFFBE MEMBRANENWERK FRITZ BRUM
Current assignee: EFFBE MEMBRANENWERK FRITZ BRUM
Priority date: 1964-07-30
Filing date: 1964-07-30
Publication date: 1964-11-12

Description

EFFBE-Membranenwerk, Fritz Brumme KG, Raunheim /Main

8 Juli 196fe ί _{r on} „ πη^β/^^Τ ff Pe/FK

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MEMBRANE FÜR GASPOLSTER

Die Neuerung betrifft eine Membrane für Druckspeichergefäße mit Kugelform, Zylinderform oder einer Form, die den genannten ähnlich ist oder von diesen abgeleitet werden kann. Die Membrane trennt den gesamten Speicherraum in zwei gleiche oder ungleiche Räume und verhindert das Eindringen des einen gasförmigen Füllmittels in den anderen Volumenraum, der mit einer Flüssigkeit gefüllt ist.

Die Verwendung von Membranen als Abdichtelement in Speichern, die für Druckausgleichungen oder zur Aufnahme von Stoßen oder Schwingungen angeschlossener hydraulicher Aggregate angewendet werden, ist bekannt. Den Membranen werden meist Formen gegeben, die denen der sie aufnehmenden Gehäuse gleichen. In den meisten Fällen sind solche Membranen Halbkugelschalen oder kegelstumpfartige Gebilde, deren abgewinkelter Hand als Flanscheinspannung ausgebildet ist. Dieser kann ein Flachflansch oder ein Rundschnurringflansch sein. Bei letzterem ist am Gehäuseflansch dafür eine Nut vorgesehen, in welche die Rundschnur des Membranenflansches eingelegt und festgeklemmt wird.

Die bekannten Membranenformen bedingen, daß die Membranen durch die Wirkung der Flüssigkeit, die in den Speicher einströmt und das Gaspolster zusammendrückt, nicht gleichmäßig gestülpt wird. Das Umstülpen der Membrane geschieht unter Faltenbildung ohne regelmäßige Bildung einer Stülpenschlaufe über die Membranenfläche. Da als Membrane in der Regel Gummi oder anderes elastomeres Material verwendet wird, welches leicht dehnbar ist und dem geringsten Druck durch Knickung auszuweichen versucht, sind die Membranen ungenügend haltbar. Eine Zerstörung der Membrane tritt meist dann ein, wenn einmal gebildete Knicke immer wieder an der gleichen Stelle auftreten. Das durch die einmalige Knickung geschwächte Material wird bei jedem neuen Knick stärker geschwächt und letztlich tritt an der Knickstelle Materialzerstörung,,

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frühzeitig ein. Während bei Membranen, welche mittels Membranentellern an einem Stößel geführt werden, zerstörende Materialknickungen durch verschiedene Formgebung der Membrane verhindert werden können, ergeben sich bei den freilaufenden durch Flüssigkeit gestülpte Membranen große Schwierigkeiten, seitliches Ausweichen und Knickbildungen zu verhindern. Bei Versuchen eine einwandfreie Stülpung durch einen Flüssigkeitsdruck zu ermöglichen, wurde überraschend gefunden, daß die Einhaltung bestimmter Flächenverhältnisse und Winkelübergänge in Verbindung mit der Wahl der Membranenwandstärke eine falten-, knick- und kippfreie Stülpung durch einen Flüssigkeitsdruck erreichen läßt.

Eine Membrane gemäß der Neuerung zum Einbau in Speichern hat deshalb eine, der in den Bildern 1-4 gezeigten Formen oder entspricht der nachstehenden Beschreibung.

Die Membrane besitzt zwei Wirkflächen, Die äußere Eingfläche leitet die Stülpung ein und gewährleistet den kippfreien Ablauf bis zur vollständigen Umstülpung der Membrane, Bild 1. Die außenliegenden Ringflächen F» wird durch eine sickenartige Schlaufe gebildet. Durch den größeren Umfang bedingt, zeigt sie gegenüber der innenliegenden Fläche Fj größere Beweglichkeit. Die Beweglichkeit der Fläche Fj wird dadurch noch erhöht, daß ihre Dicke d-j geringer ist, als die Dicke der übrigen Membranenfläche. Die Innenfläche Fj wird grundsätzlich steifer gehalten, was durch eine größere Dicke d£ gewährleistet ist.

Bei der Stülpung wird die Fläche Fj durch Verformung der außenliegenden Schlaufe der Fläche F^ nachgezogen. Die Innenfläche Fj ist deshalb kleiner als die Außenfläche F^. Zur Erhöhung der Steifheit der Innenfläche wird die Membrane bei d£ dicker um die größte Dicke d-z in der Mitte der Membranenfläche überzugehen. Die größte Dicke beschränkt sich auf die Fläche F-^, die praktisch nur eine ebene bzw. nahezu ebene Fläche darstellt.

Die im Schnitt als Eadius ausgebildeten gegenläufigen Wölbungen der Membrane, Bild 2 ergeben für die Schlaufe der Außenfläche F^ einen kleinen Radius r-j, gegenüber dem Radius r_? für die innere Wölbung der Membranenfläche Fj. Um möglichst großvolumige Membranen in Bezug auf ihre Flächen FA + Fj zu erhalten, muß die Gesamthöhe H der Membrane groß sein» Der im Übergang von r^ zu r£ zur Parallele der Mittelachse entstehende Winkel w nähert sich gemäß der Neuerung einem Yifinkel von 0 „ Für das Anlegen der Parallele zur Mittelachse gilt die Linie A im Bild 2. Der Radius ri der Schlaufe an der Fläche F« kann nach außen einen Halbkreis bilden. Zweckmäßig ist die Abwinklung zum Einspannflansch E vor Erreichen der vollen Halbkreisbildung, jedoch nach Erreichen des Halbkreisscheitels, angebracht. Bei der Membrane gemäß der Neuerung liegt die Abwinklung zum Einspannflansch E zwischen dem Scheitel des Halbkreises r^ und der vollen Halbkreisbildung r-].

Die kippfreie Stülpung unter der Wikung des Flüssigkeitsdruckes ist im Bild 3 schematisch dargestellt. Ein von ρ wirkender Flüssigkeitsdruck bewirkt die Kippung des Radius r-j an seinem Scheitelpunkt aus der Lage u-] in die neue Lage U2 . Im Radienübergangsstück r^ und Tp bildet sich die Stülpschlaufe u-j, die den mittig liegenden Wölbkörper mit der Fläche Fj unter der Wirkung des Druckes nachzieht. Die Stülpschlaufe uj wird nach der Mitte durch die Schrägung des Radius rg in der gleichen Weise wie Radius r^ umgelenkt, womit die volumenbestimmende Höhe H-] erreicht ist. Bei Druckentlastung der Membrane auf der Flüssigkeitsseite bewirkt der komprimierte Gasdruck die Stülpung in ungekehrter Reihenfolge, wie beschrieben in entgegengesetzter Richtung. Durch die höhere Steifheit der mittleren Membranenwölbung mit dem Radius r£ kann die erste Druckwirkung ein teilweises Einbeulen des Mittelteils Fjyj der größeren Dicke d^ bewirken. Nachteile entstehen dadurch nicht. Schließlich wird der Anfangszustand wieder erreicht. Eine Wölbung nach unten durch die Wirkung eines Gasdruckes ergibt eine Verkleinerung der Schlaufe mit Radius ri und damit eine Vergrößerung der Fläche Fj, wobei die ebenfalls volumenbestimmende Höhe Hg ohne Kipp- und Faltenbildunrsgefahr erreicht wird, Bild 3» linke Seite.

Die gleiche Einbauweise kann umgekehrt vorgenommen werden, wobei sich wie nachstehend beschrieben folgendes ergibt:

In einem kugeligen Speicher mit den Halbschalen 1, 2 im Bild K₁ wird die Membrane so eingesetzt, daß in der unteren Endstellung das Membranenmittelteil 3» bei völliger Streckung durch Umkehrung der Radien ri und r£» die untere Speicherwandung noch nicht erreicht. Durch die Umkippung des Radius T^ entsteht ein Hohlraum, der schädliche Wirkungen bringen kann. K. Durch die geringe Dicke des Materials d.. wird bei weiterer Druckbeaufschlagung eine Dehnung der Membranenwandung bei K erreicht, die gleichmäßiges Anlegen der Membrane an die untere Schale 1 bringt, ohne tee=k eine« Hohlraum zu ergeben. Gleichzeitig wird die mittlere Fläche 3 an die untere Schalenwandung herangeführt, ohne selbst gedehnt zu werden.

Die Membrane gemäß der Neuerung ist so gestaltet, daß sie in ihrer mittleren Stellung ohne Dehnung, Kippung und Faltenbildung rollend gestülpt wird. Die mittlere Stellung kann bei Speichermembranen als Arbeitsstellung angesehen werden, weil die Änderung des Flüssigkeitsvolumen in der Regel von der Mitte nach beiden Endstellungen kaum mehr als 20 % Volumenveranderung ergibt. Eine einseitige Druckbeaufschlagung, z.B. bei der Aufbringung eines Gasvordruckes bei kugeligen Speichern, findet nur dann Anwendung, wenn der Speicher flüssigkeitsfrei ist; demnach nicht im Betriebszustand.

Die Membrane gemäß der Neuerung findet Anwendung bei Hydraulik-Speichern zur Dämpfung von Stoßen und Schwingungen oder als Stoßdämpfer, ferner für Reserve-Druck-Speicher oder Notaggregate für Reserve-Flüssigkeit in Drucksystemen. Zur Herstellung finden flexible Elastomere oder weiche Kunststoffe Anwendung mit geringer Biegesteifigkeit. Teilweise Abdeckung mit metallischen oder textlien Flächen-Werkstoffen sind möglich.

Claims

EFFBE-Membranenwerk Raunheim, den 8. Juli Fritz Brumme KG 36/6^ Pe/FK Schutzansprüche

1. Membrane aus Gummi oder einem ähnlichen elastomeren, flexiblen, biegsamen Werkstoff für Druckspeicher, Stoßdämpfer oder ähnlichen Aggregaten, die als Dichtung zwischen zwei Volumenräumen Verwendung findet und bei der Wirkung durch einen Flüssigkeits- oder Gasdruck knick-, kipp- und faltenfrei gestülpt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Membranenfläche Fj_ durch eine Schlaufe mit Radius r-] und die innere Menbranenfläche Fj durch eine Wölbung mit Radius r2 gebildet wird, wobei die Fläche F, gleich oder größer ist als die Fläche Fj.

2. Membrane nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der Membrane d^ an der Fläche F^ mit dem Schlaufenradius ri gleich oder kleiner ist, als am Übergang zur Wölbung mit dem Radius Vp und der Dicke d2 und d-z, wobei d-z größer oder gleich d2 ist.

3. Membrane nach Anspruch 1 und 2 dadurch gekennzeichnet, daß der die Schlaufe bildende Radius Γη zum Flanschansatz der Membrane einen vollen Halbkreis bildet, die Abwicklung zum Flanschansatz jedoch bevorzugt zwischen dem vollen Halbkreis und dem Scheitelpunkt des Halbkreises liegt.

k-. Membrane nach Anspruch 1 bis 3 dadruch gekennzeichnet, daß der Winkel ί/ zwischen dem Übergang der beiden gegeneinander laufenden Schlaufen mit dem Radius r^ und Radius Γ2 zur Parallele der Mittelachse A zwischen 0 und 6θ , bevorzugt zwischen 0-15 liegt.

5. Membrane nach Anspruch 1 bis k dadurch gekennzeichnet, daß Strecken am Übergang der Radien ri und Tp- durch tangentiale Strecken gradlinig oder gebogen verlängert sind.