DE19500767A1

DE19500767A1 - Position drive for producing short stroke linear movement

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Publication number: DE19500767A1
Application number: DE1995100767
Authority: DE
Original assignee: Helmut Baelz 74076 Heilbronn De GmbH; Helmut Baelz GmbH
Current assignee: Helmut Baelz 74076 Heilbronn De GmbH; Helmut Baelz GmbH
Priority date: 1995-01-13
Filing date: 1995-01-13
Publication date: 1996-07-18
Anticipated expiration: 2015-01-14
Also published as: DE19500767C2

Abstract

The position drive has a membrane (16) which divides a working chamber (18). The membrane consists of a section (31) made of stiff material and a section (41) made from an elastomer. The stiff material is a metal and the membrane is a metal-elastomer compound element. The elastomer is joined to the metal by vulcanisation. The stiff material can also be a ceramic to form a ceramic-elastomer compound.

Description

Die Erfindung betrifft einen fluidbetätigten Stell antrieb mit einem Gehäuse in dem mittels einer Membran wenigstens ein wahlweise mit Fluid beaufschlagbarer Arbeitsraum abgeteilt ist, wobei die Bewegungen der Mem bran mittels eines Kraftübertragungselementes nach außen geführt werden. Derartige Stellantriebe werden in der Praxis häufig zur Betätigung von Ventilgliedern bspw. in Dampf anlagen oder ähnlichem verwendet. Insbesondere bei Dampfwärmeanlagen sind derartige Stellantriebe häufig in so großer Zahl eingesetzt, daß deren Herstellungskosten einen merklichen Einfluß auf die Kosten des Gesamtsystems haben. Darüber hinaus ist die Zuverlässigkeit derartiger Stellantriebe von erheblichem Einfluß auf die Zuverlässig keit des gesamten Systems. Ein einzelner ausgefallener Stellantrieb kann zur Funktionsunfähigkeit wesentlicher Teile des Gesamtsystems führen, bzw. Havarien oder Beschä digungen des Systems nach sich ziehen. The invention relates to a fluid operated actuator drive with a housing in the by means of a membrane at least one that can optionally be acted upon by fluid Working area is divided, the movements of the mem bran by means of a power transmission element to the outside be performed. Such actuators are in the Practice frequently for the actuation of valve members, for example in Steam systems or the like used. Especially at Steam heating systems are often in such actuators used so large a number that their manufacturing costs a noticeable impact on the cost of the overall system to have. In addition, the reliability is more Actuators of considerable influence on the reliability entire system. A single fancy Actuator can be essential to inoperability Lead parts of the overall system, or average or damage damage to the system.

Die aus der Praxis bekannten Stellantriebe weisen ein zweischaliges Gehäuse auf, dessen Gehäuse schalen einen flachen, etwa zylinderförmigen Innenraum umschließen. Zwi schen den miteinander verschraubten Gehäusehälften ist eine Rollmembrane gehalten, die aus einem flachen, gloc kenförmigen und aus Metall bestehenden Membranteller und einem daran festgeklemmten ringförmigen Elastomerkörper zusammengesetzt ist. Der Membranteller weist an seinem Außenumfang einen sich in axialer Richtung erstreckenden Rand auf. An seinem freistehenden Ende weist der Rand ei nen zylindrischen Bereich mit größerem Durchmesser auf, der mit einer Schräge in einen ebenfalls zylindrischen Bereich mit etwas geringerem Durchmesser übergeht. Der ringförmige Elastomerkörper ist mittels eines Klemmbandes an dem Randabschnitt mit geringerem Durchmesser festge klemmt. Von dieser Stelle aus erstreckt sich der Elasto merkörper entlang des Randabschnittes mit dem größeren Durchmesser und verläuft von dessen freien Ende aus mit einer Biegung nach außen wo er zwischen den Gehäusehälften festgeklemmt ist. Der an dem Randabschnitt mit dem größe ren Durchmesser anliegende Abschnitt des Elastomerkörpers bildet den eigentlichen, im Betrieb abrollenden Abschnitt der Rollmembran. Das zur Übertragung der Membranbewegung nach außen vorgesehene Kraftübertragungselement ist ein auch als Spindel bezeichneter Druck- oder Zugstift, der durch eine an einer Gehäusehälfte vorgesehene Buchse ge führt und endseitig mit dem Membranteller verschraubt ist. Dazu ist der Membranteller mit einem Loch versehen, das von dem Ende der Spindel durchgriffen ist. Zur Befestigung der Spindel an dem Membranteller dienen zwei Muttern.The actuators known from practice have one double-shell housing, the housing shell one enclose a flat, approximately cylindrical interior. Two between the screwed housing halves a rolling membrane held out of a flat, gloc conical and metal membrane plates and an annular elastomer body clamped to it is composed. The membrane plate points to his Outer circumference extending in the axial direction Edge on. The edge has an egg at its free-standing end a cylindrical area with a larger diameter, the one with a slope in a likewise cylindrical Area with a slightly smaller diameter merges. Of the ring-shaped elastomer body is by means of a clamping band festge at the edge portion with a smaller diameter stuck. The Elasto extends from this point mercury body along the edge section with the larger Diameter and runs from its free end a bend outwards where it is between the housing halves is clamped. The one on the edge section with the size Ren diameter adjacent portion of the elastomer body forms the actual section that rolls during operation the rolling membrane. That for the transmission of the membrane movement externally provided power transmission element is a also known as a spindle push or pull pin by a ge provided on a housing half leads and is screwed to the end of the membrane plate. For this purpose, the membrane plate is provided with a hole that is penetrated by the end of the spindle. For fixing the spindle on the diaphragm plate serves two nuts.

Sowohl ein Lösen der Klemmverbindung zwischen dem ringförmigen Elastomerkörper und dem Membranteller als auch der Schraubverbindung zwischen der Zug- oder Druck stange und dem Membranteller führen zum Ausfall des Stell antriebes.Both loosening the clamp connection between the annular elastomer body and the membrane plate as also the screw connection between the pull or push rod and the diaphragm plate lead to failure of the actuator drive.

Davon ausgehend ist es Aufgabe der Erfindung, einen Stellantrieb zu schaffen, der sich einfach und kostengün stig herstellen läßt und der eine erhöhte Zuverlässigkeit aufweist.Proceeding from this, it is an object of the invention to To create an actuator that is simple and inexpensive Stig can be made and the increased reliability having.

Diese Aufgabe wird durch einen Stellantrieb mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.This task is performed by an actuator with the Features of claim 1 solved.

Der Stellantrieb weist einen Arbeitsraum auf, der prinzipiell sowohl mit einem gas- oder dampfförmigen als auch mit einem flüssigen Medium beaufschlagt werden kann. Darüber hinaus ist es möglich, den Arbeitsraum mit Unter druck zu beaufschlagen und damit Unterdruck zur Erzeugung einer Linearbewegung auszunutzen. Der Arbeitsraum wird einseitig durch die Membran begrenzt. Diese ist aus einem aus einem biegesteifen Material, wie Metall, Keramik oder einem faserverstärkten Kunststoff, bestehenden Abschnitt, bspw. einem Membranteller, und einem aus Elastomer beste henden Abschnitt gebildet, die unlösbar miteinander ver bunden sind. Der aus elastische Abschnitt begrenzt gemein sam mit dem biegesteifen Abschnitt den Arbeitsraum und läßt dabei eine Linearbewegung des aus biegesteifen Mate rial bestehenden Abschnittes zu, wobei er sich selbst ver formt.The actuator has a work space that in principle both with a gaseous or vaporous as can also be charged with a liquid medium. In addition, it is possible to use the work space with sub to apply pressure and thus negative pressure for generation to take advantage of a linear movement. The work space will bounded on one side by the membrane. This is from one made of a rigid material such as metal, ceramic or a fiber reinforced plastic, existing section, For example, a membrane plate, and one of the best elastomer existing section formed, the inseparable ver are bound. The elastic section limits common sam with the rigid section the work area and leaves a linear movement of the rigid mate rial existing section, whereby he ver forms.

Die unlösbare Verbindung zwischen beiden Abschnitten, daß heißt die Verbindung zwischen dem Elastomer und dem biegesteifen Material, ist dauerhaft und insbesondere bei stoßweiser Belastung des Stellantriebes sicher, so daß die Ausfallrate reduziert ist. Wird der Arbeitsraum bspw. mit einem Überdruck belastet, halten die Abschnitte der Mem bran zusammen, ohne sich voneinander lösen zu können. Im Gegensatz dazu kann eine aus einem Membranteller und einem Elastomer-Formkörper mittels eines Spannbandes zusammen gehaltene Rollmembran bei stoßweiser Belastung ausfallen, indem bspw. der Elastomerformkörper unter dem Klemmband wegrutscht. The inseparable connection between the two sections, that means the connection between the elastomer and the rigid material, is durable and especially when intermittent loading of the actuator, so that the Failure rate is reduced. For example, if the pressurized, hold the sections of the mem bran together without being able to separate. in the In contrast, one can consist of a membrane plate and one Elastomer molded body together using a tension band held roll membrane fail in case of intermittent loading, by, for example, the molded elastomer body under the clamping band slips away.

Auch bei plötzlicher Druckentlastung ist eine Beschä digung der Rollmembran nicht zu befürchten. Ein infolge der Druckentlastung bei pneumatischen Anlagen möglicher weise entstehender Sog kann den aus Elastomer bestehenden Abschnitt nicht von dem aus biegesteifem Material beste henden Abschnitt lösen. Ein Herunterrutschen des einen Abschnittes von dem anderen, wie es bei einer Klemmverbin dung möglich wäre, ist nicht zu befürchten.Even when there is a sudden release of pressure, there is damage fear of damage to the rolling membrane. One in a row pressure relief in pneumatic systems possible Wise suction can create the elastomer Section not of the best from rigid material Loosen this section. A slide down one Section of the other, as is the case with a clamp connection there would be no fear.

Schließlich läßt sich die Membran rationell vorferti gen, so daß bei der Montage des Stellantriebes ein Zusam menbau von unterschiedlichen Membranteilen entfällt. Die vorgefertigte Membran ist lediglich im Ganzen in das Ge häuse einzusetzen. Die Vorfertigung der Membran ist dabei leicht automatisierbar, so daß der Herstellungsaufwand entsprechend gering gehalten werden kann. Außerdem ist mit der maschinellen Fertigung der Ausschluß subjektiv beding ter Fehler möglich.Finally, the membrane can be prefabricated efficiently conditions so that when assembling the actuator together There is no need to build different membrane parts. The prefabricated membrane is only in the whole in the Ge insert housing. The prefabrication of the membrane is included easy to automate, so that the manufacturing costs can be kept correspondingly low. In addition, with the mechanical manufacturing subjectively exclusion error possible.

Als biegesteifes Material kann für den entsprechenden Abschnitt der Membrane ein Metall, wie bspw. nichtrosten der Stahl, verzinkter, verchromter oder auch kunst stoffbeschichteter Stahl, verwendet werden.As a rigid material can be used for the corresponding Section of the membrane is a metal, such as non-rusting the steel, galvanized, chromed or even art fabric-coated steel.

Eine besonders langlebige Variante der Membrane wird erhalten, indem als biegesteifes Material ein Keramik werkstoff verwendet wird, so daß die Membrane (16) ein Keramik-Elastomer-Verbundelement ist. Sowohl der Elastomer als auch die Keramik sind korrosionsunempfindlich und ha ben eine überaus große Lebensdauer.A particularly durable variant of the membrane is obtained by using a ceramic material as the rigid material, so that the membrane ( 16 ) is a ceramic-elastomer composite element. Both the elastomer and the ceramic are insensitive to corrosion and have an extremely long service life.

Alternativ kann als biegesteifes Material ein Kunst stoff-Verbundwerkstoff verwendet werden. Die kann ein glas- oder kohlefaserverstärkter Kunststoff sein.Alternatively, an art can be used as a rigid material composite material can be used. It can be glass or carbon fiber reinforced plastic.

Eine besonders innige Verbindung zwischen dem Elasto mer und dem biegesteifen Material der entsprechenden Ab schnitte wird erreicht, wenn die Membran ein Verbundele ment ist. Dies bedeutet, daß die Verbindung zwischen dem Elastomer und dem betreffenden anderen biegesteifen Mate rial ohne Zusatzstoffe hergestellt wird. Dies ist bspw. möglich, indem der aus Elastomer bestehende Abschnitt an den biegesteifen Abschnitt angespritzt wird. Dabei ist es auch möglich, daß die Verbindung zwischen dem Elastomer und dem anderen Material durch formschlüssig wirkende Mit tel unterstützt wird. Solche Mittel können bspw. lediglich darin zu sehen sein, die Oberfläche des biegesteifen Ab schnittes auf- bzw. anzurauhen. Es ist jedoch auch mög lich, daß in dem biegesteifen Abschnitt Öffnungen oder Durchbrüche vorgesehen werden in die das Elastomer ein dringt und die es dabei verschließt.A particularly intimate connection between the Elasto mer and the rigid material of the corresponding Ab cuts is achieved when the membrane is a composite element ment is. This means that the connection between the Elastomer and the relevant other rigid mate rial is produced without additives. This is for example possible by the section made of elastomer the rigid section is molded. It is also possible that the connection between the elastomer and the other material through form-fitting Mit tel is supported. Such means can, for example, only it can be seen in the surface of the rigid Ab roughen or cut the cut. However, it is also possible Lich that openings in the rigid section or Breakthroughs are provided in the elastomer penetrates and which it closes.

Außerdem kann ein vorgefertigter Elastomer-Formkörper anderweitig unlösbar an dem aus dem biegesteifen Material bestehenden Abschnitt befestigt werden. Dies kann gesche hen, indem der Elastomer-Formkörper an den biegesteifen Abschnitt angespritzt oder anvulkanisiert wird. Eine Al ternative dazu bildet eine Klebeverbindung, wobei dafür je nach den verwendeten Werkstoffen sowohl als Sekundenkleb stoffe bekannte Cyanacrylat-Verbindungen, als auch andere Klebstoffe wie bspw. Epoxidharze oder Silikonkautschuk klebstoffe in Frage kommen.In addition, a prefabricated molded elastomer body otherwise inseparable from that of the rigid material existing section to be attached. This can be done hen by the elastomer molded body on the rigid Section is molded or vulcanized. An Al alternative to this is an adhesive connection, whereby for each depending on the materials used as a super glue known cyanoacrylate compounds, as well as others Adhesives such as epoxy resins or silicone rubber adhesives come into question.

Durch die innige und unlösbare Verbindung zwischen dem aus Elastomer und dem biegesteifen Abschnitt ist es prinzipiell möglich einen Stellantrieb zu schaffen, bei dem der aus Elastomer bestehende Abschnitt der Membran bei einer linearen Bewegung derselben elastisch verformt, d. h. gedehnt oder gestaucht wird. Jedoch ist es insbesondere zur Erzielung etwas größerer Linearhübe vorteilhaft, wenn die Membran als Rollmembran ausgeführt ist. Dies gestattet es, als Elastomer einen zwar elastischen, im wesentlichen aber nur wenig dehnbaren Stoff zu verwenden. Außerdem ist es dadurch möglich, den aus Elastomer bestehenden Ab schnitt der Membran als einen einfach umgestülpten, ring förmigen Formkörper auszubilden. Dieser ist lediglich in einem schmalen, zwischen einem durch den biegesteifen Ab schnitt gebildeten Membranteller und dem Gehäuse ausgebil deten Ringspalt angeordnet und überbrückt diesen. Der in dem Arbeitsraum wirkende Druck greift dadurch vorwiegend an dem in sich steif ausgebildeten, unverformbaren Mem branteller an. Die auf den aus Elastomer bestehenden Ab schnitt ausgeübten Kräfte sind dadurch in der Summe eher gering.Through the intimate and inseparable connection between it is made of elastomer and the rigid section in principle possible to create an actuator at which the section of the membrane made of elastomer linear movement of the same elastically deformed, d. H. is stretched or compressed. However, it is special to achieve somewhat larger linear strokes advantageous if the membrane is designed as a rolling membrane. This allows it, as an elastomer, an elastic one, essentially but only use a little stretchy fabric. Besides, is it is possible to use the elastomer Ab cut the membrane as a simply inverted ring form shaped body. This is only in a narrow one, between one through the rigid Ab cut formed membrane plate and the housing arranged and bridges this annular gap. The in the pressure acting in the work area predominantly acts on the rigid, undeformable meme frying plate. The on the existing from elastomer The forces exerted by cut are therefore more likely in total low.

Um eine Rollbewegung des Formkörpers zuzulassen, weist der Membranteller einen sich in axialer Richtung erstreckenden zylindrischen Abschnitt auf, an dem der Formkörper teilweise anliegt.In order to allow the molded body to roll, the diaphragm plate has an axial direction extending cylindrical portion on which the Shaped body partially.

Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform ergibt sich, wenn neben der festen Verbindung zwischen dem Form körper und dem Membranteller außerdem eine feste Verbin dung zwischen dem Membranteller und dem Kraftübertragungs element geschaffen ist. Dieses, vorzugsweise als Stange oder Spindel ausgebildete Kraftübertragungselement ist mit dem Membranteller dann verschweißt, vernietet oder ein stückig ausgebildet. Es ergibt sich dadurch eine besonders einfache Herstellung. Außerdem ist die erzielbare Zuver lässigkeit sehr hoch. Insbesondere Fehler, die ihre Ursa che in einem Lösen der Verbindung zwischen dem Kraftüber tragungselement und dem Membranteller finden, sind äußerst unwahrscheinlich.A particularly advantageous embodiment results itself when in addition to the firm connection between the form body and the diaphragm plate also a fixed connection between the diaphragm plate and the power transmission element is created. This, preferably as a rod or spindle trained power transmission element is with the membrane plate then welded, riveted or a lumpy. This results in a special one easy manufacture. In addition, the achievable Zuver casualness very high. In particular, mistakes that their Ursa che in loosening the connection between the force transfer Support element and the diaphragm plate are extreme unlikely.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Er findung dargestellt. Es zeigen:In the drawing, an embodiment of the He shown. Show it:

Fig. 1 einen pneumatisch betätigbaren Stellantrieb der bei Druckbeaufschlagung an seinem Kraftübertragungs glied eine Druckkraft abgibt, in Schnittdarstellung und Fig. 1 shows a pneumatically actuated actuator which, when subjected to pressure on its power transmission member, emits a compressive force, in a sectional view and

Fig. 2 einen pneumatisch betätigten Stellantrieb der bei Druckbeaufschlagung seiner Rollmembran an seinem Kraftübertragungsglied eine Zugkraft abgibt, in Schnitt darstellung. Fig. 2 shows a pneumatically operated actuator which, when its rolling diaphragm is pressurized, emits a tensile force on its force transmission member, in a sectional view.

In Fig. 1 ist ein Stellantrieb 1 dargestellt, der ein zweischalig aufgebautes Gehäuse 3 aufweist dessen Deckel 4 und Boden 5 mittels Schrauben 7, 8 miteinander verbunden sind und einen Innenraum 10 umschließen. Das Gehäuse 3 ist im wesentlichen symmetrisch zu einer in Fig. 1 vertikal verlaufenden Längsmittelachse 12 ausgebildet, wobei der Deckel 4 und der Boden 5 bei einer Stoßfuge 14 aneinander stoßen, die in einer Ebene liegt, auf der die Längsmittel achse 12 senkrecht steht. In dem Innenraum 10 ist eine Rollmembran 16 angeordnet, die mit dem Deckel 4 einen Ar beitsraum 18 begrenzt.In Fig. 1, an actuator 1 is shown, which has a two-shell housing 3 , the cover 4 and bottom 5 are connected by means of screws 7 , 8 and enclose an interior 10 . The housing 3 is formed substantially symmetrical to a vertical in Fig. 1 the central longitudinal axis 12, with the cover 4 and the bottom 5 abut each other at a butt joint 14 which lies in a plane on which the central longitudinal axis perpendicular 12. In the interior 10 , a rolling membrane 16 is arranged which limits an ar beitsraum 18 with the cover 4 .

Die Rollmembran 16 ist ein Elastomer-Metallverbund element, an dem eine den Boden 5 durchgreifende und als Kraftübertragungselement dienende Stange 20 mittels einer Nietverbindung 22 befestigt ist. Die Stange 20 ist dabei in einer an dem Boden 5 befestigten Buchse 24 koaxial zu der Längsmittelachse 12 gehalten sowie axial verschiebbar geführt. Um dabei eine gute Lagerung bei geringer Reibung zu erzielen, ist die in den Boden 5 eingelassene und an diesem befestigte Buchse bei ihrer von der Stange 20 durchgriffenen zentralen Bohrung mit zwei im axialen Ab stand voneinander angeordneten BU-Buchsen 25, 26 versehen, die die Stange 20 mit geringem Radialspiel führen. Außer dem ist an dem freien Ende der Buchse 24 eine Dichtman schette 28 angeordnet, die die Stange 20 in beiden axialen Richtungen gegen die Buchse 24 abdichtet.The rolling membrane 16 is an elastomer-metal composite element, to which a rod 20 penetrating the bottom 5 and serving as a force transmission element is fastened by means of a rivet connection 22 . The rod 20 is held in a socket 24 fastened to the base 5 coaxially to the longitudinal central axis 12 and is guided axially displaceably. In order to achieve a good storage with low friction, the recessed in the bottom 5 and attached to this bushing in its central bore penetrated by the rod 20 with two axially spaced from each other BU bushings 25 , 26 provided the Guide rod 20 with little radial play. In addition, a Dichtman sleeve 28 is arranged at the free end of the bushing 24, which seals the rod 20 in both axial directions against the bushing 24 .

Das aus der Buchse 24 herausragende freie Ende der Stange 20 ist mit einem Formstück 29 versehen und dient der Kraftausleitung.The free end of the rod 20 protruding from the bushing 24 is provided with a shaped piece 29 and is used for the diversion of force.

Die bereits genannte Rollmembran 16 weist einen ko axial zu der Längsmittelachse 12 angeordneten Membrantel ler 31 auf, der aus Metall hergestellt und steif ausgebil det ist. Bspw. ist der Membranteller 31 ein aus einem Stahlblech tiefgezogenes Formteil. Allerdings kann der Membranteller 31 auch aus Keramik hergestellt werden, was eine besonders hohe Korrosionsfestigkeit ergibt. Außerdem ist es möglich, den Membranteller 31 aus einem steifen Kunststoffmaterial, insbesondere einem faserverstärkten Kunststoffmaterial herzustellen. Der gesamte Stellantrieb 1 wird dadurch relativ leicht. Dies ist insbesondere der Fall, wenn auch der Deckel 4 und der Boden 5 aus faserver stärktem Kunststoff hergestellt sind.The roll membrane 16 already mentioned has a membrane axially arranged to the longitudinal central axis 12 ler 31 , which is made of metal and is rigidly ausgebil det. E.g. the membrane plate 31 is a molded part made from a steel sheet. However, the membrane plate 31 can also be made of ceramic, which results in a particularly high corrosion resistance. It is also possible to manufacture the membrane plate 31 from a rigid plastic material, in particular a fiber-reinforced plastic material. The entire actuator 1 is relatively light. This is particularly the case if the cover 4 and the base 5 are made of fiber-reinforced plastic.

Der Membranteller 31 weist einen mittigen, flach aus gebildeten Abschnitt 33 auf, in dessen Mitte eine Öffnung 35 zur Aufnahme der Stange 20 bei der Nietverbindung 22 vorgesehen ist. Auf einem konzentrisch zu der Längsmittel achse 12 liegenden Umkreis sind mehrere, für sich genommen jeweils etwa kreisförmige auf den Boden 5 zu gerichtete Erhebungen 37 vorgesehen, die der Aufnahme einer entspre chenden Anzahl den Membranteller 31 in einer Richtung von dem Boden 5 weg vorspannender Schraubenfedern 38 dienen. Radial außen ist der Membranteller 31 mit einem radial vorstehenden Rand 40 versehen, der mit einem ringförmigen Elastomer-Formkörper 41 verbunden ist.The membrane plate 31 has a central, flat section 33 , in the middle of which an opening 35 is provided for receiving the rod 20 in the rivet connection 22 . On a concentric to the longitudinal center axis 12 circumference, several, each individually approximately circular towards the bottom 5 directed elevations 37 are provided, the receiving a corresponding number of the diaphragm plate 31 in a direction from the bottom 5 biasing coil springs 38th to serve. Radially on the outside, the diaphragm plate 31 is provided with a radially projecting edge 40 which is connected to an annular elastomer molded body 41 .

Der Rand 40 weist an seinem freien Ende einen hohl zylindrischen Abschnitt 44 auf, der mit einer Schräge 45 in einen ebenfalls hohlzylinderförmigen Abschnitt 46 ge ringeren Durchmessers übergeht.The edge 40 has at its free end a hollow cylindrical portion 44 which merges with a bevel 45 into a likewise hollow cylindrical portion 46 ge smaller diameter.

An dem Abschnitt 46 ist ein radial innen liegendes Ende des ringförmigen Elastomer-Formkörpers 41 anvulkani siert. Ausgehend von dem Abschnitt 46 verläuft der Elasto mer-Formkörper 41 über die Schräge 45 lose an dem Ab schnitt 44 anliegend, wonach er eine U-Biegung macht und sich dann radial nach außen in die von dem Deckel 4 und dem Boden 5 definierte Stoßfuge 14 hinein erstreckt. An seinem radial außen innerhalb der Stoßfuge 14 liegenden Ende weist der Elastomer-Formkörper 41 einen als ringför mige Leiste 49 oder Wulst ausgebildeten Abschnitt auf, der formschlüssig in einer entsprechenden von dem Boden 5 und dem Deckel 4 begrenzten zu dem Innenraum 10 hin geöffneten Ringnut 51 liegt.At the section 46 , a radially inner end of the annular elastomer molded body 41 is vulcanized. Starting from the section 46 , the elastomeric molded body 41 runs loosely over the bevel 45 to the section 44 , after which it makes a U-bend and then extends radially outward into the butt joint 14 defined by the cover 4 and the base 5 extends into it. At its radially outer end within the butt joint 14 , the elastomer molded body 41 has a section formed as a ring-shaped strip 49 or a bead, which is form-fitting in a corresponding annular groove 51, which is delimited by the base 5 and the cover 4 and is open towards the interior 10 lies.

Um eine Beaufschlagung des Innenraums 10 mit Fluid wie bspw. Preßluft oder Flüssigkeiten zu ermöglichen, sind sowohl der Deckel 4 als auch der Boden 5 mit entsprechen den Anschlüssen 52, 54 versehen, die in den Innenraum 10 führende Öffnungen begrenzen. Der in dem Deckel 4 vorgese hene Anschluß 52 führt dabei in den Arbeitsraum 18.In order to allow fluid such as compressed air or liquids to be applied to the interior 10 , both the cover 4 and the base 5 are provided with corresponding connections 52 , 54 , which limit openings leading into the interior 10 . In the cover 4 vorgese hen connection 52 leads into the work space 18th

Der insoweit beschriebene Stellantrieb 1 arbeitet wie folgt:
Die Federn 38 halten den Membranteller 31 und die Stange 20 in der in Fig. 1 dargestellten Position. Sobald der Arbeitsraum 18 über den Anschluß 52 mit einem Druck mittel beaufschlagt wird, dessen Druck ausreicht um über die Membran 16 eine die Federn 38 sowie die an der Stange 20- angreifende Kraft zu überwinden, fährt der Membrantel ler 31 mit der Stange 20 in Fig. 1 nach unten, daß heißt auf den Boden 5 zu. Die dabei aus dem Innenraum 10 ver drängte Luft kann über den Anschluß 54 entweichen.The actuator 1 described so far operates as follows:
The springs 38 hold the diaphragm plate 31 and the rod 20 in the position shown in FIG. 1. As soon as the working chamber 18 is acted upon by a pressure medium via the connection 52 , the pressure of which is sufficient to overcome the springs 38 and the force acting on the rod 20 via the membrane 16 , the diaphragm sleeve 31 moves with the rod 20 in FIG . 1 downwards, that is towards the bottom 5. The air forced out of the interior 10 ver can escape via the connection 54 .

Während der Arbeitsbewegung des Membrantellers 31 nach unten rollt der Elastomer-Formkörper von dem Ab schnitt 44 des Randes 40 ab, so daß insgesamt eine Hubbe wegung ermöglicht wird, die ungefährt doppelt soweit ist, wie die Längserstreckung des Abschnittes 44 des Randes 40.During the working movement of the diaphragm plate 31 down the elastomer molded body from the section 44 from the edge 40 rolls off, so that overall a Hubbe movement is made possible, which is approximately twice as long as the longitudinal extent of the portion 44 of the edge 40th

Die innige Verbindung zwischen dem Elastomer-Formkör per 41 und dem Abschnitt 46 des Randes 40 stellt sicher, daß auch bei einer plötzlichen oder starken Druckbelastung kein Abrutschen des Formkörpers 41 von dem Abschnitt 46 erfolgen kann. Auch bei einer plötzlichen Druckentlastung, die zu einer an dem Elastomer-Formkörper 41 angreifenden Sog führen kann, bleibt die Verbindung zwischen dem Mem branteller 31 und dem Elastomer-Formkörper 41 erhalten. Die Zugfestigkeit einer bspw. durch Vulkanisieren herge stellten Verbindung ist dabei im sicheren Bereich. Die Ausbildung der Rollmembran 16 als Elastomer-Verbundkörper erhöht deshalb die Betriebssicherheit des Stellantriebes 1.The intimate connection between the elastomer molded body by 41 and the section 46 of the edge 40 ensures that even with a sudden or strong pressure load, the molded body 41 cannot slide off from the section 46 . Even with a sudden pressure relief, which can lead to an attack on the elastomer molded body 41 , the connection between the membrane plate 31 and the elastomer molded body 41 is maintained. The tensile strength of a connection made, for example, by vulcanizing is in the safe range. The formation of the rolling membrane 16 as an elastomer composite body therefore increases the operational reliability of the actuator 1 .

Die Nietverbindung 22 ist auch bei Torsionsbeanspru chungen dicht. Bspw. an der Stange 20 beim Montieren des Stellantriebes 1 oder auch betriebsmäßig auftretende Tor sionsbeanspruchungen werden über die Rollmembran 16 an das Gehäuse 3 weitergegeben und abgeleitet. Bei entsprechender Auslegung der Nietverbindung 22 erfolgt kein Lösen der Stange 20 von dem Membranteller 31.The rivet connection 22 is tight even with torsional stresses. E.g. on the rod 20 when mounting the actuator 1 or operational gate stresses are passed on to the housing 3 via the rolling membrane 16 and derived. If the rivet connection 22 is designed accordingly, the rod 20 is not detached from the membrane plate 31 .

Der insoweit beschriebene Stellantrieb 1 ist in sei nem Aufbau besonders einfach und leicht zu montieren. Die Rollmembran 16 bildet mit der Stange 20 ein Elastomer-Ver bundteil, das einfach und kostengünstig vorfertigbar ist.The actuator 1 described so far is particularly simple and easy to assemble in its structure. The rolling membrane 16 forms with the rod 20 an elastomeric composite part, which is easy and inexpensive to prepare.

Die Gestaltung der Rollmembran 16 als Elastomer-Ver bundteil gestattet es, den Rand 40 kegelförmig oder ko nisch auszulegen. Dies verringert insbesondere bei größe ren, mit der Längsmittelachse 12 eingeschlossenen Winkeln die elastische Formungsbeanspruchung des Elastomer-Form körpers 41 beim Ausführen von Arbeitshüben. Die Sicherheit der Verbindung zwischen dem Elastomer-Formkörper 41 und dem Membranteller 31 wird dadurch eher noch erhöht.The design of the rolling membrane 16 as an elastomer composite part allows the edge 40 to be designed conically or conically. This reduces the elastic molding stress of the elastomer-shaped body 41 when executing working strokes, in particular in the case of sizes ren, with the longitudinal central axis 12 included angles. The security of the connection between the elastomer molded body 41 and the membrane plate 31 is thereby increased even more.

Ein abgewandelter Stellantrieb 1a ist in Fig. 2 dar gestellt. Er ist mit dem in Fig. 1 dargestellten und be reits beschriebenen Stellantrieb 1 weitgehend baugleich, so daß gleiche, zur Kenntlichmachung mit einem a versehene Bezugszeichen verwendet worden sind und im folgenden le diglich auf die Unterschiede eingegangen wird.A modified actuator 1 a is shown in Fig. 2 is. It is shown in the Figs. 1 and be already actuator 1 described largely identical, so that the same have been used for identification with a provided reference numerals and le is hereinafter diglich the differences are discussed.

Der Stellantrieb 1a ist als Zugantrieb ausgebildet. Sein Arbeitsraum 10a ist von seiner Rollmembran 16a und seinem Boden 5a begrenzt. Demzufolge dient der Anschluß 54a als Druckmittelanschluß und der Anschluß 52a lediglich der Entlüftung des Innenraumes 10a bei einem Arbeitshub der Rollmembran 16a.The actuator 1 a is designed as a train drive. His working space 10 a is limited by his rolling membrane 16 a and his floor 5 a. Accordingly, the connection 54 a serves as a pressure medium connection and the connection 52 a only for venting the interior 10 a during a working stroke of the rolling membrane 16 a.

Während sich bei dem Stellantrieb 1 der Rand 40 des Membrantellers 31 auf den Boden 5 zu erstreckt, ist der Rand 40a des Membrantellers 31a von dem Boden 5a weg auf den Deckel 4a zu gebogen. Der Elastomer-Formkörper 41a ist jedoch, wie bereits beschrieben, mit dem Rand 40a unlösbar verbunden. Im vorliegenden Fall ist der Elastomer-Formkör per 41a an den Abschnitt 46a des Randes 40a angeklebt. Die Verbindung ist jedoch sowohl durch die auftretenden Druck- und Zugkräfte als auch durch die zwischen dem Elastomer- Formkörper 41a und dem Abschnitt 46a wirkenden Scherkräfte unlösbar.While the edge 40 of the diaphragm plate 31 extends to the bottom 5 in the actuator 1 , the edge 40 a of the diaphragm plate 31 a is bent away from the bottom 5 a to the cover 4 a. The elastomer molded body 41 a is, however, as already described, permanently connected to the edge 40 a. In the present case, the elastomer molded body is glued by 41 a to section 46 a of the edge 40 a. However, the connection is unsolvable both due to the pressure and tensile forces occurring and also due to the shear forces acting between the elastomer molded body 41 a and section 46 a.

Die Stange 20a ist mit dem Membranteller 31a an sei ner Öffnung 25a bei einer Schweißstelle 57 verschweißt, deren Festigkeit weitaus ausreicht, um die auftretenden Druck- und Zugkräfte sowie bedarfsweise die auftretenden Torsionskräfte von der Stange 20a über den Membranteller 31a an das Gehäuse 3a weiterzugeben und diese dadurch ab zuleiten.The rod 20 a is welded to the diaphragm plate 31 a at its opening 25 a at a welding point 57 , the strength of which is sufficient to withstand the pressure and tensile forces and, if necessary, the torsional forces which occur from the rod 20 a via the diaphragm plate 31 a pass on the housing 3 a and thereby pass it on.

Bei beiden vorgenannten Stellantrieben 1, 1a ist es außerdem möglich, den Elastomer-Formkörper 41, 41a an den Membranteller 31, 31a anzuspritzen. Die Verbindung zwi schen dem Elastomer-Formkörper 41, 41a und dem Membrantel ler 31, 31a kann durch in dem durch den Abschnitt 46, 46a gebildeten Verbindungsbereich vorgesehene Öffnungen noch verstärkt werden, die von dem Elastomer des Elastomer- Formkörpers 41, 41a durchgriffen und abgedichtet sind. Solche Öffnungen durchgreifenden Fortsätze können ohne weiteren Aufwand auf einfache Weise in einem Spritzvorgang ausgebildet werden, wenn der Elastomer-Formkörper 41, 41a an den Membranteller 31, 31a angespritzt wird.In both of the aforementioned actuators 1 , 1 a, it is also possible to inject the elastomer molded body 41 , 41 a onto the diaphragm plate 31 , 31 a. The connection between the elastomer molded body 41 , 41 a and the membrane ler 31 , 31 a can be reinforced by openings provided in the connection area formed by section 46 , 46 a, which are formed by the elastomer of the elastomer molded body 41 , 41 a are penetrated and sealed. Such extensions reaching through openings can be easily formed in a spraying process without further effort if the elastomer molded body 41 , 41 a is molded onto the membrane plate 31 , 31 a.

Claims

1. Actuator ( 1 ), in particular for generating a short-stroke linear movement
with a housing ( 3 ) which has at least one working space ( 18 ) which can be acted upon by a fluid,
with a membrane ( 16 ) which divides the at least one working space ( 18 ) in the housing ( 3 ) and which has at least one section ( 31 ) made of a rigid material and at least one section ( 41 ) made of an elastomer,
wherein the at least one TERIAL consisting of a rigid Ma portion (31) and the at least one consisting of elastomer section (41) are non-detachably mitein other connected, and
with a force transmission element ( 20 ) which is connected to the membrane ( 16 ) and is accessible from outside the housing ( 3 ).

2. Actuator according to claim 1, characterized in that the rigid material is a metal and that the membrane ( 16 ) is a metal-Elastomer-Verbundele element.

3. Actuator according to claim 2, characterized ge indicates that the elastomer with the metal by Vul Kanieren is connected.

4. Actuator according to claim 1, characterized in that the rigid material is a ceramic material and that the membrane ( 16 ) is a ceramic-Ela stomer composite element.

5. Actuator according to claim 1, characterized ge indicates that the rigid material is a plastic Composite is.

6. Actuator according to claim 5, characterized ge indicates that the plastic composite is a fa server-reinforced plastic.

7. Actuator according to claim 1, characterized ge indicates that the connection between the rigid Material and the elastomer is predominantly cohesive.

8. Actuator according to claim 1, characterized ge indicates that the elastomer with the rigid mate rial is connected by gluing.

9. Actuator according to claim 1, characterized in that the membrane ( 16 ) is a rolling membrane.

10. Actuator according to claim 1, characterized in that the membrane ( 16 ) is round and the section ( 31 ) made of rigid material on the membrane ( 16 ) is arranged centrally.

11. Actuator according to claim 10, characterized in that the section made of rigid material is a substantially rotationally symmetrical formed diaphragm plate ( 31 ) and the section made of elastomer be an annular axially inverted molded body ( 41 ).

12. Actuator according to claim 11, characterized in that the diaphragm plate ( 31 ) has an edge region ( 40 ) extending in the axial direction.

13. Actuator according to claim 12, characterized in that the shaped body ( 41 ) with the edge region ( 40 ) of the membrane plate ( 31 ) is connected.

14. Actuator according to claim 13, characterized in that the shaped body ( 41 ) in an annular area is inextricably connected to the membrane plate ( 31 ), wherein an annular contact area is formed between the edge region ( 40 ) and the shaped body ( 41 ).

15. Actuator according to claim 1, characterized in that the membrane ( 16 ) is connected at its outer circumference ( 49 ) to the housing ( 3 ).

16. Actuator according to claim 1, characterized in that the force transmission element ( 20 ) with the metal section ( 31 ) of the membrane ( 16 ) is connected.

17. Actuator according to claim 1, characterized in that the force transmission element ( 20 ) is non-releasably connected to the section ( 31 ) of the diaphragm ( 16 ) consisting of rigid material.

18. Actuator according to claim 17, characterized in that the force transmission element ( 20 ) is welded to the rigid section ( 31 ).

19. Actuator according to claim 17, characterized in that the force transmission element ( 20 ) is riveted to the rigid section ( 31 ).

20. Actuator according to claim 17, characterized in that the force transmission element ( 20 ) with the rigid section ( 31 ) is integrally formed.