DE19500767C2

DE19500767C2 - Fluid operated actuator

Info

Publication number: DE19500767C2
Application number: DE1995100767
Authority: DE
Original assignee: Helmut Baelz GmbH
Current assignee: Helmut Baelz GmbH
Priority date: 1995-01-13
Filing date: 1995-01-13
Publication date: 2001-09-20
Anticipated expiration: 2015-01-14
Also published as: DE19500767A1

Description

Die Erfindung betrifft einen fluidbetätigten Stell antrieb entsprechend dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, 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 Dampfanlagen 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 according to the preamble of claim 1, with a housing in which 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 plants 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 Gehäuseschalen einen flachen, etwa zylinderförmigen Innenraum umschließen. Zwi schen den miteinander verschraubten Gehäusehälften ist eine Rollmembrane gehalten, die aus einem flachen, glo ckenförmigen 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. The actuators known from practice have one double-shell housing, the housing shells one enclose a flat, approximately cylindrical interior. Two between the screwed housing halves held a rolling membrane made of a flat, glo corner - shaped membrane plate made of metal 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. 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.

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.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.

Aus der DE 41 07 412 A1 ist ein Stellantrieb mit ei ner durchgehend abgedichteten, aus flexiblem Material be stehenden Membran bekannt. Der Stellantrieb weist ein Ge häuse auf, in dem mittels der Membran ein Arbeitsraum ab geteilt ist. Die Membran ist in ihrem mittleren Abschnitt mittels einer Platte ausgesteift, die von der Membran we nigstens teilweise umspritzt ist. Die Platte weist axiale Rastfortsätze auf, die einen Membranteller und eine Ab stützplatte durchgreifen sowie mit dieser verrastet sind. Dadurch wird der Membranteller zwischen der Abstützplatte und der ausgesteiften durchgehenden Membran gehalten. An die Abstützplatte schließt sich ein aus dem Gehäuse he rausgeführtes Betätigungsglied an, auf dem konzentrisch eine Schraubenfeder sitzt.DE 41 07 412 A1 describes an actuator with an egg ner completely sealed, made of flexible material standing membrane known. The actuator has a Ge housing, in which a working space by means of the membrane is divided. The membrane is in its middle section stiffened by means of a plate which we is at least partially overmolded. The plate has axial Latching processes on which a membrane plate and a Ab Reach through the support plate and are locked with it. As a result, the membrane plate between the support plate and the stiffened continuous membrane. On the support plate encloses itself from the housing out performed actuator on the concentric a coil spring sits.

Der Stellantrieb besteht somit aus mehreren mitein ander zu montierenden Teilen.The actuator therefore consists of several other parts to be assembled.

Aus der DE 26 49 989 A1 ist ein bistabiler Stellan trieb bekannt. Dieser weist ein zweischaliges Gehäuse auf, dessen Innenraum durch eine Membran in zwei voneinander getrennte Arbeitsräume unterteilt ist. Die Membran enthält eine aus dem Gehäuse durch eine Öffnung herausragende Betätigungsstange, die an ihrem in dem Gehäuse liegenden Ende in eine plan ausgebildete Stützplatte übergeht. So wohl die Betätigungsstange als auch die Stützplatte sind von elastischem Material umhüllt, das sich in Fortsetzung der Stützplatte bis zu einer Gehäusefuge erstreckt und bei dieser gefasst ist. Das elastische Material umgibt die Betätigungsstange wie ein Schlauch und ist im Bereich der Gehäuseöffnung umgestülpt und mit dem Gehäuse verbunden.From DE 26 49 989 A1 is a bistable Stellan drove known. This has a double-shell housing, its interior by a membrane in two from each other separate workspaces is divided. The membrane contains an actuating rod protruding from the housing through an opening, the one lying in the housing Ends in a flat support plate. Like this probably the actuating rod as well as the support plate covered by elastic material that continues the support plate extends to a housing joint and at this is composed. The elastic material surrounds the Actuating rod like a hose and is in the range of Inverted housing opening and connected to the housing.

Bei der Herstellung ist es erforderlich, die Betäti gungsstange und die Stützplatte mit elastischem Material zu umspritzen. Angriffsflächen zum Einleiten größerer Fe derkräfte zur Erzielung einer federnd eingestellten Vor zugslage sind nicht vorhanden.During manufacture, it is necessary to press the button supply rod and the support plate with elastic material to overmold. Attack surfaces for introducing larger Fe forces to achieve a spring-loaded front train situation is not available.

Aus der DE 43 03 364 A1 ist eine im Zweistoffspritz verfahren hergestellte Kunststoffmembran bekannt, die ei nen plattenförmigen Membranteller mit buchsenartigem Fort satz aufweist. An dessen Rand ist ein flexibler Membran abschnitt angespritzt, der als Rollmembran dienen kann.DE 43 03 364 A1 describes a two-component spray Process manufactured plastic membrane known, the egg NEN plate-shaped membrane plate with socket-like fort sentence. At the edge is a flexible membrane molded section that can serve as a rolling membrane.

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 Unterdruck zu beaufschlagen und damit Unterdruck zur Erzeugung einer Linearbewegung auszunutzen. Der Arbeitsraum wird einseitig durch die Membran begrenzt. Diese ist aus einem Membranteller und aus einer Rollmembrane gebildet, die stoffschlüssig unlösbar miteinander verbunden sind. Die Rollmembrane läßt eine Linearbewegung des Membrantellers zu, wobei sie sich selbst verformt.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 vacuum the work space to apply 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 Membrane plate and formed from a rolling membrane, the are firmly bonded to each other. The Roll membrane allows a linear movement of the membrane plate to, deforming itself.

Der Membraneteller weist einen wenigstens abschnitts weise konisch ausgebildeten Rand auf. Die unlösbare Ver bindung zwischen der Rollmembrane und dem Membranteller, d. h. die Verbindung zwischen dem Elastomer und der Keramik oder dem Metall, ist dauerhaft und insbesondere bei stoß weiser Belastung des Stellantriebes sicher, so dass die Ausfallrate reduziert ist. Wird der Arbeitsraum bspw. mit einem Überdruck belastet, halten die Rollmembrane und der Membranteller zusammen, ohne sich voneinander lösen zu können. Im Gegensatz dazu kann eine aus einem Membrantel ler und einem Elastomer-Formkörper mittels eines Spann bandes zusammengehaltene Rollmembran bei stoßweiser Bela stung ausfallen, indem bspw. der Elastomerformkörper unter dem Klemmband wegrutscht.The membrane plate has an at least section have a conical edge. The unsolvable ver bond between the rolling membrane and the membrane plate, d. H. the connection between the elastomer and the ceramic or the metal, is permanent and especially when bumping wise load on the actuator, so that the Failure rate is reduced. For example, if the pressurized, the roller membrane and the Membrane plates together without coming apart can. In contrast, one can be made from a membrane ler and an elastomer molded body by means of a clamp banded roller membrane held together at intermittent Bela fail by, for example, the elastomer molded body under slips off the clamp.

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.

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

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 bedingter Fehler möglich.Finally, the membrane can be prefabricated efficiently gene, so that when assembling the actuator a 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 the manufacturing effort can be kept correspondingly low. In addition, with the mechanical manufacturing of the exclusion subjectively conditional errors possible.

Für den Membranteller kann ein bspw. nichtrostender Stahl, verzinkter, verchromter oder auch kunststoff beschichteter Stahl, verwendet werden.For the diaphragm plate, for example, a stainless one Steel, galvanized, chromed or also plastic coated steel.

Eine besonders langlebige Variante der Membrane wird erhalten, wenn für den Membranteller ein Keramikwerkstoff verwendet wird, so dass die Membrane ein Keramik-Elasto mer-Verbundelement ist. Sowohl der Elastomer als auch die Keramik sind korrosionsunempfindlich und haben eine über aus große Lebensdauer.A particularly long-lasting variant of the membrane is obtained if a ceramic material for the membrane plate is used so that the membrane is a ceramic elasto mer composite element. Both the elastomer and the Ceramics are insensitive to corrosion and have an over from great lifespan.

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. 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.

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.

Die Rollmembrane ermöglicht das Erzielen etwas größe rer Linearhübe. Als Elastomer kann ein zwar elastischer, im Wesentlichen aber nur wenig dehnbaren Stoff verwendet werden. Die Rollmembrane ist ein einfach umgestülpter, ringförmiger Formkörper. Dieser ist lediglich in einem schmalen, zwischen dem Membranteller und dem Gehäuse ausgebildeten Ringspalt angeordnet und überbrückt diesen. Der in dem Arbeitsraum wirkende Druck greift dadurch vor wiegend an dem Membranteller an. Die auf den aus Elastomer bestehenden Abschnitt ausgeübten Kräfte sind dadurch in der Summe eher gering.The rolling membrane allows you to achieve a little size rer linear strokes. As an elastomer, an elastic but mainly uses only little stretchable fabric become. The rolling membrane is a simply inverted, annular shaped body. This is only in one narrow, between the diaphragm plate and the housing trained annular gap arranged and bridged this. The pressure acting in the work area thereby anticipates weighing on the membrane plate. The one made of elastomer Existing section forces are thereby in the sum is rather small.

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 Ursache 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 errors that are their cause in loosening the connection between the force 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 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 bead, which is positively open in a corresponding annular groove 51, delimited by the base 5 and the cover 4 , to 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 entsprechenden Anschlüssen 52, 54 versehen, die in den Innenraum 10 führende Öffnungen begrenzen. Der in dem De ckel 4 vorgesehene Anschluss 52 führt dabei in den Ar beitsraum 18.In order to enable 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 . The connection 52 provided in the cover 4 leads into the working space 18 .

Der insoweit beschriebene Stellantrieb 1 arbeitet wie folgt:The actuator 1 described so far operates as follows:

Die Schraubenfedern 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 Druckmittel beaufschlagt wird, dessen Druck ausreicht um über die Membran 16 eine die Schraubenfedern 38 sowie die an der Stange 20 angreifende Kraft zu überwinden, fährt der Membranteller 31 mit der Stange 20 in Fig. 1 nach un ten, dass heißt auf den Boden 5 zu. Die dabei aus dem In nenraum 10 verdrängte Luft kann über den Anschluss 54 ent weichen. The coil springs 38 hold the diaphragm plate 31 and the rod 20 in the position shown in FIG. 1. As soon as a pressure medium is applied to the working chamber 18 via the connection 52 , the pressure of which is sufficient to overcome the coil springs 38 and the force acting on the rod 20 via the membrane 16 , the diaphragm plate 31 travels with the rod 20 in FIG. 1 below, that means towards the floor 5 . The air displaced from the interior space 10 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 ungefähr 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 , 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 Druckbela stung kein Abrutschen des Formkörpers 41 von dem Abschnitt 46 erfolgen kann. Auch bei einer plötzlichen Druckentla stung, die zu einer an dem Elastomer-Formkörper 41 angrei fenden Sog führen kann, bleibt die Verbindung zwischen dem Membranteller 31 und dem Elastomer-Formkörper 41 erhalten. Die Zugfestigkeit einer bspw. durch Vulkanisieren hergestellten 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 41 and the section 46 of the edge 40 ensures that the molded body 41 cannot slide off the section 46 even in the event of a sudden or strong pressure load. Even in the event of a sudden pressure release, which can lead to suction on the elastomer molded body 41 , the connection between the diaphragm plate 31 and the elastomer molded body 41 is retained. The tensile strength of a connection produced, for example, by vulcanization 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 versehe ne Bezugszeichen verwendet worden sind und im folgenden lediglich 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, the identification with a versehe ne reference numerals have been used and discussed in the following only the differences.

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 ledig lich der Entlüftung des Innenraumes 10a bei einem Arbeits hub 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 Lich the ventilation of the interior 10 a with 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 membrane plate 31 a at its opening 25 a at a welding point 57 , the strength of which is sufficient to withstand the compressive and tensile forces and, if necessary, the torsional forces which occur from the rod 20 a via the membrane 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. 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.

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.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 ), for generating a linear movement, in particular for valve actuation,
with a housing ( 3 ) which has at least one working space ( 18 ) which can be acted upon by a fluid,
with a membrane jacket ( 31 ) arranged in the housing ( 3 ) and having an edge ( 40 ) extending in the axial direction,
with an annular roller membrane ( 41 ), which is connected at its outer periphery ( 49 ) to the housing ( 3 ), is connected at its inner edge to a section ( 46 ) of the edge ( 40 ) of the membrane plate ( 31 ), with the membrane plate ( 31 ) forms a composite membrane ( 16 ) and with an annular region on an axially extending region ( 44 , 45 ) of the edge ( 40 ) of the membrane plate ( 31 ), so that between the edge ( 40 ) and the Roll membrane ( 41 ) is formed from an annular contact area,
with a power transmission element ( 20 ) which is connected to the diaphragm plate ( 31 ) and out of the housing ( 3 ), and
with a spring means (coil springs 38 ), which is supported at one end on the composite diaphragm ( 16 ) and at the other end on the housing ( 3 ) and which in the process stretches the force transmission means to one position
characterized by
that the rolling membrane ( 41 ) is integrally connected to the section ( 46 ), and
that the region ( 44 , 45 ) adjoining the section ( 46 ) is at least partially conical.

2. Actuator according to claim 1, characterized in that the rolling diaphragm ( 41 ) with the diaphragm plate ( 31 ) is connected by vulcanization.

3. Actuator according to claim 1, characterized in that the rolling membrane ( 41 ) with the membrane plate ( 31 ) is connected by gluing.

4. Actuator according to claim 1, characterized in that the membrane plate ( 31 ) is essentially rotationally symmetrical and that the roll membrane ( 41 ) existing section is an annular axially inverted, made of an elastomer molded body ( 41 ).

5. Actuator according to claim 1, characterized in that the force transmission element ( 20 ) is non-detachably connected to the diaphragm plate ( 31 ).

6. Actuator according to claim 1, characterized in that the force transmission element ( 20 ) is welded to the membrane plate ( 31 ).

7. Actuator according to claim 1, characterized in that the force transmission element ( 20 ) with the Mem branteller ( 31 ) is riveted.

8. Actuator according to claim 1, characterized in that the force transmission element ( 20 ) with the Mem branteller ( 31 ) is integrally formed.