DE1954410C - Vorrichtung zur Übertragung von Kräften von einer Druckkammer mit einer biegsamen Wand - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Über- rechtwinklig zur genannten Hauptbiegungsachse vertragung von Kräften von einer Druckkammer mit läuft, keiner Abbiegung unterwerfen werden, sondern einer biegsamen Wand, verbunden mit einem bewe- nach Zufuhr von Druckmittel zur Membran ihre Lage gungsübertragenden Organ sowie mit einem Einlauf beibehalten.

für die Zufuhr von Druckmitteln zu wenigstens einer 5 Ein weiterer, durch eine Vorrichtung nach dieser Seite der Wand. Erfindung gewonnener Vorteil gegenüber einer her-

Derartige Vorrichtungen oder Druckdosen finden kömmlichen Befestigung der biegsamen Wand liegt in verschiedenen Zusammenhängen immer häufiger darin, daß die biegsame Wand in höherem Maße Verwendung. Es hat sich jedoch herausgestellt, daß als rückstellendes Mittel wirkt, und das bedeutet, daß zufolge von Druckbeanspruchung nach einiget Zeit ic. sich der Einbau besonderer Rückstellfedern u. ä. erdes Betriebs häufig Brüche an der biegsamen Wand übrigt.

auftreten, etwas, was in vielen Fällen zu ernstlichen Um die Beanspruchungen an die Membran weiter-

Betriebsstörungen führen kann, z. B. dann, wenn die hin zu verringern, zieht man es vor, daß die Steuer-Druckdose Teil eines komplizierten Antriebs.- oder fläche von den beiden, einander gegenüberliegenden, Steuersystems ist. 15 höchsten Punkten zu den beiden einander gegenüber-

Durch die USA.-Patentschrift 2 953 166 ist bereits liegenden, tiefsten Punkten wellenförmig verläuft,
ein hydraulisches Stellglied insbesondere für die Ver- Bei einer im praktischen Betrieb besonders zweck-

wendung von hochkorrosiven Flüssigkeiten bekannt- mäßigen Ausführung der Erfindung besteht die bieggeworden, das eine biegsame Wand aus einer dich- same Wand aus einer dichtenden Membran, z. B. tenden Membran enthält, welche zur Verringerung ao aus Gummi oder ähnlichem, biegsamem Material soder Beanspruchung im Randbereich gestützt wird. wie einer diese Membran versteifenden Membran aus Die Membran liegt auf der Stirnfläche eines axial z. B. Metall, wie Federstahl, wobei die Gummimemverschiebbaren Kolbens auf und besitzt in einem bran an den bei Druckbelastung am meisten ihrer ringförmigen Zwischenraum zwischen der Zylinder- Form nach geänderten Stellen, d. h. gegenüber den wand und dem Kolben eine ringförmige Einbuch- 95 tiefsten Stellen der Steuerfläche, mit Ausbauchungen tung, die sich auf einen ebenfalls axial verschiebbaren versehen ist, deren Form bewirkt, daß das Gummi-Ring abstützt. Die Axialverschiebung des Rings wird material wenigstens nicht nennenswert gestreckt zu durch eine Drehung dieses Rings und Zähne mit werden braucht, wenn die Form der Membran bei schraubenlinienförmigen Flanken bewirkt. Abgesehen Druckbelastung geändert wird,
von dem verhältnismäßig großen Aufwand ist auch 30 Diese erfindungsgemäße Ausführung gewährleistet hier die Membran im sich auf den Ring abstützenden eine vollständige Abdichtung des an das bewegungs-Randbereich noch einer verhältnismäßig großen Be- übertragende Mittel angeschlossenen und die eigentanspruchung, nämlich einem großen Verschleiß, liehe Arbeit verrichtenden Teils der biegsamen Wand, unterworfen. Jedesmal beim Betätigen des Stellgliedes während der Teil der Wand, welcher die erwähnte wird nämlich die Außenfläche der Einbuchtung der 35 Dichtung zustandebringt, an sich keinen Beanspru-Membran gegenüber der angrenzenden Oberfläche chungen ausgesetzt ist, die zu einer raschen Ermüdes Rings verschoben, und zwar nicht nur in radialer dung führen könnten, da der gesamte Teil der bieg-Richtung, sondern zufolge der Drehung des Rings samen Wand von Anfang an mit einem Ausgleich auch in Umfangsrichtung. Durch die Reibung beim hierfür versehen worden ist.

gegenseitigen Verschieben der Flächen werden diese 40 Einige Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in abgenutzt. Hierdurch wird die Lebensdauer insbe- den Zeichnungen dargestellt,
sondere der dünnen Membran stark herabgesetzt. Fig. 1 ist eine Draufsicht auf eine Druckdose mit

Die Erfindung bezweckt die Schaffung einer ein- einer Vorrichtung nach der Erfindung;
fachen Vorrichtung der einleitend genannten Art, F i g. 2 und 3 sind Querschnitte nach den Linien

durch die die erwähnten Nachteile beseitigt werden 45 A-A bzw. B-B in Fig. 1, nach der Zufuhr von und eine erhebliche Verlängerung der Lebensdauer Druckmittel zur Druckdose;
der biegsamen Wand der Druckkammer erzielt wird. F i g. 4 und 5 sind entsprechende Schnitte durch

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch die Druckdose gemäß F i g. 1, in unbelastetem Zugelöst, daß eine am Umfang der Kammerinnenseite stand;

befindliche Steuerfläche, gegen die die Randpartie so Fig. 6 ist eine Draufsicht auf eine vorgezogene der biegsamen Wand bei Druckbelastung anliegt, die Ausführung einer Dichtungsmembran, während Form einer Schnittfläche zwischen einem ringförmig Fig. 7 eine Ansicht in der Perspektive und

geschlossenen, beispielsweise kreisförmigen, ellip- F i g. 8 einen Vertikalschnitt durch die in F i g. 6

tischen oder rechtwinkligen, mit mehr oder weniger gezeigte Membran nach Zufuhr von Druckluft, in abgerundeten Ecken, zylindrischen Hohlkörper und 55 gedehntem Zustand, zeigt;

einer einfach gekrümmten Fläche hat, deren Erzeu- Fig. 9 und 10 sind Teilschnitte der Membran,

gende rechtwinklig zu den Wandungs-Erzeugenden nach den Linien A-A bzw. B-B in Fig. 6;
des Hohlkörpers verlaufen. Fig. 11 ist ein Schnitt durch einen Teil einer ab-

Durch Verwendung einer solchen Steuerfläche geänderten Ausführungsform, mit einer Dichtungswird der Rand der biegsamen Wand im wesentlichen 60 membran der in F i g. 6 bis 10 gezeigten Art;
nur entlang einer Hauptbiegungsachse einer Form- Fig. 12 bis 19 zeigen zur Ausführungsform nach

änderung unterworfen, wobei sämtliche, sich auf Fig. 11 gehörende Teile in ausgebautem Zustand; einer durch den Mittelpunkt der Membran erstrek- Fig. 20 ist die perspektivische Ansicht einer an-

kenden Linie, parallel zu der erwähnten Hauptbie- deren, vorgezogenen Ausführungsform der an der gungsachse befindlichen Punkte bei Zufuhr von 65 Stützmembran angebrachten, unbelasteten Dichtungs-Druckmittel eine maximale Abwärtsbiegung erfahren, membran.

während zwei einander gegenüberliegende Befest:- Eine Druckdose 1 besteht aus einem oberen Ge-

ßunnspunkte der Membran, deren Verbindungslinie häusetei! 2 und einem unteren Gehäuseteil 3. welche

eine Druckkammer begrenzen, in der sich eine Membran 4, beispielsweise aus Metall, wie Federstahl, befindet. Der mittlere Teil der Membran steht mit einem kraftübertragenden Mittel in Form einer Kolbenstange 5 in Verbindung. Durch eine öffnung 6 wird der Druckdose ein Druckmittel, wie z. B. Druckluft, zugeführt.

An der Unterseite der Membran 4 befindet sich eine Steuerfläche 7 a für die Membran, und gegen diese Steuerfläche legt sich bei Druckbelastung die Randpartie der Membran 4 an. Diese Steuerfläche hat die Form einer gebogenen, geometrischen Fläche, die durch eine Gerade erzeugt wird, welche sich parallel zu sich selbst bewegt. Die Steuerfläche besteht aus der Kante Ta .eines Rings bzw. Hohlkörpers 7, kann aber auch, aus einem Ansatz am Umfang der durch die Gehäuseteile 2, 3 begrenzten Druckkammer 10 bestehen.

Durch die Form der Steuerfläche wird der Rand der Membran 4 seiner Form nach am meisten an zwei einander gegenüberliegenden Stellen geändert, die, wie bei der in F i g. 2 gezeigten Druckdose, in einer Ebene rechtwinklig zur Ebene des Papiers durch die Symmetrieachse der Dose liegen. Bei dem in F i g. 3 gezeigten Schnitt befinden sich die betreffenden Stellen in der Ebene des Papiers am Umfang der Druckdose an einander entgegengesetzten Seiten des Kolbens 5.

Die in F j g. 2 gezeigten, in der Ebene des Papiers befindlichen und einander gegenüberliegenden Befestigungsstellen für die Membran 4 werden indessen nicht verformt, da der Stützring 7 hier seine höchsten Punkte hat.

An der der Druckkammer 10 zugewandten Seite der Membran 4 befindet sich eine dichtende Membran 8 aus z. B. Gummi oder ähnlichem, biegsamem Material. Diese Gummimembran 8 ist an ihrem Umfang mit einem Wulst 8 a versehen, der zwischen einer sich am Umfang, außerhalb der Steuerfläche 7 a erstreckende Klemmfläche befestigt ist, die beispielsweise aus dem Rand eines Klemm- oder Füllrings 11 und einem Teil der Wandung der Kammer 10 bestehen kann. Bei der in Fig. 2 gezeigten Ausführungsform kann somit der obere Gehäuseteil 2 an seinem Umfang mit einer Ausbauchung versehen sein, die gegen den Wulst 8 a angreift.

Wenn der Druckkammer 10 ein Druckmittel zugeführt wird, legt sich die Membran 4 mit ihrem, dem Umfang folgenden, Rand gegen die bogenförmige Steuerfläche 7 a und erfährt dabei eine Ausbuchtung oder Dehnung in nur einer Hauptdehnungsrichtung, wodurch die Membran keinen Biegebeanspruchungen ausgesetzt wird, die rasch zu Ermüdung und Brüchen führen können. Gleichzeitig wird die erforderliche Dichtung der Gummimembran 8 erhalten, die damit über einen wesentlichen Teil ihrer Fläche durch die Membran 4 gestützt wird, so daß auch die Gummimembran 8 keiner ernstlichen Gefahr eines Bruchs ausgesetzt wird. Wie in F i g. 3 veranschaulicht, wird indessen bei Zufuhr von Druckmittel die Gummimembran 8 an den Stellen, an denen die Steuerfläche 7 a ihre niedrigsten Punkte hat, über einen wesentlichen Teil ihres Umfangs gegen die Wandung der Druckkammer 10 gedrückt.

Die in F i g. 6 bis 10 gezeigte, abgeänderte Ausführungsform der dichtenden Gummimembran 8 bewirkt eine weitere Verringerung der Ermüdungsgefahr für diese Membran. Die Gummimembran 8 ist somit an den Stellen, die durch Druckbelastung am meisten ihrer Form nach geändert werden, d. h. gegenüber den tiefsten Punkten der Steuerfläche, mit Ausbauchungen 86 versehen, die eine solche Form haben, daß das Gummimaterial zumindest nicht nennenswert gestreckt zu werden braucht, wenn die Membran bei ,Druckbelastung ihrer Form nach geändert wird. Die Ausbauchungen Sb sind, wie aus Fig. 6 hervorgeht, durchweg halbmondförmig — in ebener Projektion

ίο gesehen.

Bei der in Fig, Il gezeigten, abgeänderten Ausführung einer erfindungsgemäßen Druckdose wird eine Dichtungsmembran 8 der in Fig. 6 bis 10 gezeigten Art verwendet. Die Stahlmembran 4 ist, wie

die zuvor gezeigten Ausfuhrungsfarmen, an ihrer Unterseite mit zwei Verstärkungsscheiben 15,16 versehen, und eine weitere Verstärkungsscheibe 17 ist über der mit einem Längenausgleichswulst 8 & versehenen Gummimembran 8 befestigt Wie auch bei

der in Fig. 1 bis 5 gezeigten Ausführung, ist der an der Außenseite mit einer Steuerfläche 7 a versehene Stützring 7 mit einem Füllring 11 versehen. Fig. 12 bis 19 zeigen die zur Druckdose gehörenden Teile in ausgebautem Zustand.

as In F i g. 20 wird eine weitere Ausführungsform mit der an der Stützmembran 4 angebrachten Dichtungsmembran 8' und dem unter der Stützmembran befindlichen, mit einer Steuerfläche versehenen Hohlkörper 7 — das Ganze in unbelastetem Zustand —

gezeigt. Die Membran 8' aus z. B. Gummi ist in diesem Fall im Vergleich zu der in F i g. 6 gezeigten Membran mit andersartig ausgeformten Ausbauchungen 8 b' versehen, die sich gegenüber den tiefsten Punkten der Steuerfläche 7 a befinden. Dadurch, daß diese, in axialer Richtung der Druckdose erhöhten Randpartien der Dichtungsmembran 8' in belastetem Zustand, d.h. wenn die Stützmembran 4 an ihrem gesamten Umfang gegen die Steuerfläche 7 a anliegt, im wesentlichen die nach unten hin bogenförmigen Partien der Steuerfläche ausfüllen, wird erreicht, daß die Membran 8' zumindest nicht nennenswert gestreckt zu werden braucht, wenn ihre Form durch Druckbelastung geändert wird.

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Übertragung von Kraft von einer Druckkammer mit einer biegsamen Wand, verbunden mit einem bewegungsübertragenden Organ sowie mit einem Einlauf für die Zufuhr von einem Druckmittel zu wenigstens der einen Seite der Wand, dadurch gekennzeichnet, daß eine am Umfang der Kammerinnenseite befindliche Steuerfläche (7 a), gegen die die Randpartie der biegsamen Wand (4,8) bei Druckbelastung anliegt, die Form einer Schnittfläche zwischen einem ringförmig geschlossenen, beispielsweise kreisförmigen, elliptischen oder rechtwinkligen, mit mehr oder weniger abgerundeten Ecken, zylindrischen Hohlkörper (7) und einer einfach gekrümmten Fläche hat, deren Erzeugende rechtwinklig zu den Wandungs-Erzeugenden des Hohlkörpers verlaufen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerfläche (7a) zwei einander gegenüberliegende, höchste Punkte und zwei einander gegenüberliegende tiefste Punkte

aufweist, sowie, daß sich die Steuerfläche bogenförmig von den höchsten zu den tiefsten Punkten erstreckt.

3. Vorrichtung nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die biegsame Wand aus einer dichtenden Membran (8) aus z. B. Gummi oder einem ähnlichen, biegsamen Werkstoff besteht, sowie aus einer diese versteifenden Stützmembran(4) aus z.B. Metall, wie Federstahl, daß die Gummimembran (8) bei Druck- to belastung, an den am meisten in ihrer Form geänderten Stellen, d. h. gegenüber den tiefsten Punkten der Steuerfläche, mit Ausbauchungen (86) versehen ist, deren Form bewirkt, daß das Membranmaterial wenigstens nicht nennenswert gestreckt zu werden braucht, wenn die Form der Membran bei Druckbelastung geändert wird.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch ge* kennzeichnet, daß die Ausbauchungen (Bb) — in ebener Projektion gesehen — im ganzen und ao großen halbmondförmig sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausbauchungen (8 b) gegenüber den tiefsten Punkten der Steuerfläche (7 a) aus in axialer Richtung der Druckdose erhöhten, bogenförmigen Partien (8 b') bestehen.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtungsmembran (8) an ihrem Umfang mit einem Wulst (8 a) versehen ist, der zwischen einer sich außerhalb der Steuerfläche (7 α) erstreckenden Klemmfläche, z. B. dem Rand eines Klemmrings (11) und einem Teil (2 a) der Wandung (2) der Kammer befestigt ist, während die Stützmembran (4) frei auf der Steuerfläche ruht.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine in der biegsamen Wand (4, 8) enthaltene Stützmembran (4) aus z. B. Metall, wie Federstahl, als alleiniges Rückstellmittel wirkt, wodurch besondere Rückstellfedern oder ähnliche Vorrichtungen nicht erforderlich werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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