DE19735479A1 - Vakuumschaltkammer - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzielung einer Schwingungsdämpfung bei ei­ nem Faltenbalg, gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1, einen Faltenbalg nach Oberbegriff des Anspruches 8 sowie eine Vakuumkammer gemäß dem Oberbe­ griff des Anspruches 15.

Vakuumschaltkammern z. B. besitzen einen Isolierstoffzylinder, vorzugsweise aus Ke­ ramik, der an seinen Stirnenden mit einem Abschlußdeckel verschlossen ist. Die Kon­ taktstelle umfaßt ein festes Kontaktstück und ein bewegliches Kontaktstück, welch letzteres an einem beweglichen Kontaktträger befestigt ist, der unter Zwischenfügung eines Faltenbalges vakuumdicht durch einen Abschlußdeckel herausgeführt ist. Dabei wird der Faltenbalg mit seinem einen Ende am beweglichen Kontaktstück bzw. am be­ weglichen Kontaktträger und mit seinem anderen Ende mit dem Abschlußdeckel ver­ bunden.

Solche Faltenbälge werden mechanisch durch durch Fremderregung erzeugte Schwin­ gungen beansprucht, die z. B. beim Schalten der Vakuumschaltkammern entstehen können. Ungedämpfte Faltenbälge besitzen eine reduzierte Lebensdauer, da bei den schwingenden Beanspruchungen ein vorzeitiges Ermüden des Werkstoffes auftreten kann, so daß der Faltenbalg reißt und den Ausfall einer Baugruppe oder einer Vaku­ umschaltkammer verursacht. Das gleiche gilt natürlich bei allen so belasteten Falten­ bälgen, z. B. bei solchen, die in Magnetventilen benutzt werden. Bei Vakuumkammern ist die Schwingungsneigung besonders stark, weil der Faltenbald einseitig im Vakuum schwingt.

Es ist bekannt, die Lebensdauer von Faltenbälgen durch Dämpfungselemente, z. B. durch den Einsatz hohlzylindrischer Gummiformteile oder Teile aus ähnlichen Werk­ stoffen zu erhöhen. Der Dämpfungsfaktor ist dabei durch die Formgebung, Werkstoff­ wahl und Vorspannung des hohlzylindrischen Gummiformteiles in dem Faltenbalg über einen weiten Bereich einstellbar. Gummischlauchstücke werden beispielsweise auch mit Längsnuten versehen, damit ein rascher Luftwechsel aus den Volumina zwischen Falten bei axialer Bewegung ermöglicht wird. Dem gleichen Zweck dienen perfo­ rierte Gummischlauchstücke. Auch dünne Gummiplatten, zum Zylinder gebogen und Faltenbalg zusammengehalten, sind als Dämpfungselemente bekannt. Nach der 44 20 768 A1 ist die Verwendung von einzelnen O-Ringen als Dämpfungselemente sich bekannt. Dadurch wird die Federkonstante des Faltenbalges ohne Verlust an Dämpfung nur wenig verändert. Weiterhin soll das Aufbringen der Dämpfungselemente vereinfacht werden. Aus der Zeitschrift Hydraulics and Pneumatics, Oktober 1966, Seite 162 ist bekannt geworden, zur Schwingungsdämpfung auf der der Atmosphäre zugewandten Seite eines Faltenbalges eine Beschichtung aus Silikongummi aufzubrin­ gen. Dieses Silikongummi hat allerdings den Nachteil, daß beim Zusammendrücken des Faltenbalges das Gummi sehr steif ist, so daß der Faltenbalg im wesentlichen nur auseinandergezogen werden kann. In vielen Fällen jedoch muß der Faltenbalg in beide Richtungen, also auf Zug und Druck, belastbar sein, ohne daß in diesen Fällen Unter­ schiede in der Steifigkeit vorhanden sein dürfen.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu verbessern daß ein Faltenbalg geschaffen wird, bei dem die Lebensdauer des Faltenbalges erhöht ist, wobei trotz optimaler Dämpfung die Federkonstante des Faltenbalges prak­ tisch nicht verändert wird. Weiterhin soll ein Faltenbalg selbst und eine Vakuumkam­ mer mit einem solchen Faltenbalg geschaffen werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1.

Erfindungsgemäß wird auf wenigstens eine der Wandungen des Faltenbalges eine Schaumstoffschicht wenigstens teilweise aufgebracht.

Die vorzugsweise weichelastische Schaumstoffschicht kann aus einem Schaumstoff hergestellt werden, der vorzugsweise auf Polyurethan- oder Silikonbasis beruht. Die Schaumstoffschicht kann dabei die Fläche des Faltenbalges ganz oder teilweise be­ decken oder auch in Streifenform. Es besteht auch die Möglichkeit, die Schaumstoff­ schicht in wenigstens ein Wellental des Faltenbalges einzubringen.

Der damit hergestellte Faltenbalg, der aus wenigstens einem der Ansprüche 8 bis 14 hervorgeht, erhält dadurch eine Schwingungsdämpfung, ohne daß die Schwingungs­ konstante oder Federkonstante des Faltenbalges erheblich verändert wird. Insbeson­ dere wirkt die Federkonstante gleich sowohl bei Druck- als auch bei Zugbelastung.

Der erfindungsgemäße Faltenbalg kann in eine Vakuumkammer eingesetzt werden, was aus den Ansprüchen 15 bis 21 hervorgeht.

Die Schaumstoffschicht wird dabei je nach konstruktiver Zuordnung des Faltenbalges zu dem bewegbaren Kontaktträger innerhalb oder außerhalb des Faltenbalges einge­ bracht, wodurch eine optimale Dämpfung erreicht wird, ohne daß die Federkonstante des Faltenbalges wesentlich verändert wird.

Die aufschäumbare Substanz mit geringem Ausgangsvolumen gibt man in bzw. an den Faltenbalg. Nach dem Ausschäumen und Aushärten des gummielastischen Schaum­ stoffes liegt das Dämpfungselement im bzw. am Faltenbalg vor. Vorteilhaft ist zudem, daß bei einem fertig eingebauten Faltenbalg, in den sich nur unter Aufwand eines der bekannten Dämpfungselemente einbringen läßt, für das Aufbringen des Schaumstoffes eine Injektionsspritze genügt.

Die Schicht kann nun die gesamte der Atmosphäre zugewandten Fläche des Falten­ balges bedecken. Sie kann auch nur in axialen Streifen aufgebracht sein, wobei bei zwei und mehr als zwei Streifen diese gleichmäßig am Umfang verteilt sind. Es besteht auch die Möglichkeit, die Schicht in wenigstens ein Wellental auf der der Atmosphäre zugewandten Fläche des Faltenbalges an dessen Umfang einzubringen.

Erfindungsgemäß kann das Verfahren bzw. der Faltenbalg auch für ein Magnetventil, einen Stoßdämpfer und dgl. benutzt werden.

Alle die Maßnahmen und Anordnungen, die bei einem Faltenbalg für eine Vakuum­ kammer angewendet werden, können selbstverständlich auch bei allen anderen Fal­ tenbalgkonstruktionen und Faltenbalganordnungen und -anwendungen verwendet und eingesetzt werden.

Anhand der Zeichnung, in der ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch dar­ gestellt ist, sollen die Erfindung sowie weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Ver­ besserungen der Erfindung näher erläutert und beschrieben werden.

Es zeigt die einzige Figur eine Schnittansicht durch eine erfindungsgemäße Vakuumkammer.

Eine Vakuumschaltkammer 10 besitzt einen zylindrischen Isolierkörper 11 aus Kera­ mikmaterial, dessen Enden 12, 13 mittels je eines Abschlußdeckels 14 und 15 abge­ schlossen ist. Durch den Abschlußdeckel 14 greift ein feststehender Kontaktträger 16 hindurch, und der Kontaktträger 16 ist mit dem Abschlußdeckel 14 fest und vakuum­ dicht verbunden bzw. daran befestigt. Am inneren Ende des feststehenden Kontaktträ­ gers befindet sich ein feststehendes Kontaktstück 17.

Mit diesem feststehenden Kontaktstück 17 wirkt ein bewegliches Kontaktstück 18 zu­ sammen, das an einem beweglichen Kontaktträger 19 befestigt ist. Dieser Kontaktträ­ ger 19 ist vakuumdicht unter Zwischenfügung eines Faltenbalges 20 durch eine Aus­ nehmung 21 im Deckel 15 herausgeführt, wobei das eine Ende 22 des Faltenbalges innerhalb des Zylinderkörpers 11 in der Nähe des beweglichen Kontaktstückes 18 fest­ geschweißt ist; das andere Ende 23 ist am Deckel 15 festgeschweißt. Die Art der Be­ festigung des Faltenbalges 20 am Kontaktträger 19 bzw. am Deckel 15 ist für die Beur­ teilung der Erfindung nicht von Bedeutung. Es besteht auch die Möglichkeit, daß der Faltenbalg nicht innerhalb des Isolierkörpers 11 angeordnet ist, sondern außerhalb; in diesem Fall würde sich das mit dem Kontaktträger 19 verbundene Ende 22 außerhalb des Deckels 15 befinden.

Bei der Anordnung, wie sie in der Figur dargestellt ist, ist die der Atmosphäre zugewand­ ten Fläche des Faltenbalges die Innenfläche, wogegen im anderen Falle die der Atmo­ sphäre zugewandte Fläche die Außenfläche wäre.

Erfindungsgemäß wird an der der Atmosphäre zugewandten Fläche eine Schicht 24 aus Schaumstoff angebracht, in dem beispielsweise mittels einer Injektionsspritze der Schaumstoff auf die Innenfläche des Faltenbalges 20 aufgespritzt wird. Würde der Faltenbalg außerhalb des Isolierkörpers liegen, dann würde die Schaumstoffschicht auf der Außenfläche des Faltenbalges aufgebracht.

Die Schicht 24 ist relativ dünn, so daß sie die Federkonstante des Faltenbalges 20 praktisch nicht beeinflußt.

Als Schaumstoff wird in bevorzugter Weise ein gummi- oder weichelastischer Schaumstoff vorzugsweise auf Polyurethanbasis benutzt.

Die Schicht 24 aus Schaumstoff kann die gesamte Innenfläche bzw. die gesamte Au­ ßenfläche des Faltenbalges 20 bedecken. Sie kann natürlich auch nur streifenförmig aufgebracht werden, wobei die Streifen axial oder am Umfang verlaufen. Wenn das letztere der Fall ist, dann kann es ausreichen, wenn die Schaumstoffschicht jeweils in ein oder mehrere der Atmosphäre zugewandten Wellentäler des Faltenbalges 20 ein­ gebracht wird. Wenn die Schicht streifenförmig aufgebracht wird, dann kann ein Strei­ fen, bzw. können zwei oder mehr Streifen aufgebracht werden, wobei die letzteren gleichmäßig am Umfang verteilt angeordnet sein können.

Die Erfindung ist anhand eines Faltenbalges für eine Vakuumkammer beschrieben worden. Es besteht natürlich die Möglichkeit, die Erfindung bzw. einen erfindungsge­ mäß hergestellten und ausgebildeten Faltenbalg bei allen anderen Arten von techni­ schen Produkten anzuwenden, bei denen ein schwingungsgedämpfter Faltenbalg er­ forderlich ist, beispielsweise bei einem Magnetventil, bei einem Stoßdämpfer oder bei ähnlichen Anwendungsfällen.

Claims (22)

1. Verfahren zur Erzielung einer Schwingungsdämpfung bei einem durch schwingende und/oder stoßende Belastung belasteten Faltenbalg, dessen eines Ende ortsfest eingespannt und dessen anderes Ende an einer linear- und/oder drehbeweg­ lich geführten Stange angebracht ist, dadurch gekennzeichnet, daß auf wenigstens eine der Wandungen des Faltenbalges eine Schaumstoffschicht wenigstens teilweise aufgebracht wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaumstoff­ schicht aus einem Schaumstoff vorzugsweise auf Polyurethan- oder Silikonbasis her­ gestellt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaumstoffschicht auf die gesamte Fläche des Faltenbalges (20) aufgebracht wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaumstoffschicht (34) die Fläche des Faltenbalges (20) nur teilweise bedeckt.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaumstoff­ schicht (24) in axialen Streifen aufgebracht wird, wobei wenigstens ein Streifen oder mehr vorgesehen werden, welch letztere gleichmäßig am Umfang verteilt sind.

6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaumstoff­ schicht (24) auf wenigstens ein Wellental des Faltenbalges (20) aufgebracht wird.

7. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaumstoffschicht den Raum zwischen der Stange und dem Faltenbalg aus­ füllt.

8. Schwingungsgedämpfter Faltenbalg, der nach dem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7 hergestellt ist, dadurch gekennzeichnet, daß auf wenigstens ei­ ner Wandung des Faltenbalges eine Schaumstoffschicht wenigstens teilweise aufge­ bracht ist.

9. Faltenbalg nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaumstoff­ schicht aus einem Schaumstoff, vorzugsweise auf Polyurethan- oder Silikonbasis be­ steht.

10. Faltenbalg nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaumstoffschicht die gesamte Fläche des Faltenbalges bedeckt.

11. Faltenbalg nach einem der Ansprüche 8 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht die Fläche des Faltenbalges nur teilweise bedeckt.

12. Faltenbalg nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht in axialen Streifen aufgebracht ist, wobei wenigstens ein Streifen oder mehr vorgesehen sind, welch letztere gleichmäßig am Umfang verteilt sind.

13. Faltenbalg nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht wenigstens ein Wellental der Fläche des Faltenbalges bedeckt.

14. Faltenbalg nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaum­ stoffschicht den Raum zwischen der Stange und dem Faltenbalg ausfüllt.

15. Vakuumschaltkammer mit einem festen Kontaktstück und einem beweglichen Kontaktstück, das an einem beweglichen Kontaktträger befestigt ist, und mit einem Faltenbalg zur vakuumdichten Durchführung des beweglichen Kontaktträgers durch einen Abschlußdeckel, wobei der Balg an einem Ende mit dem bewegbaren Kontakt­ stück bzw. dem Kontaktträger und am anderen Ende mit dem Abschlußdeckel verbun­ den ist, und mit Mitteln zur Dämpfung der Bewegung des Faltenbalges bei der Bewe­ gung des beweglichen Kontaktstückes bzw. Kontaktträgers, wobei der Faltenbalg nach einem Verfahren der Ansprüche 1 bis 7 hergestellt ist und ein Faltenbalg gemäß den Ansprüchen 8 bis 14 ist, dadurch gekennzeichnet, daß als Mittel zur Dämpfung auf der der Atmosphäre zugewandten Wandung des Faltenbalges (20) eine Schaumstoff­ schicht (24) aufgebracht ist.

16. Vakuumschaltkammer nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaumstoffschicht aus einem Schaumstoff auf Polyurethanbasis besteht.

17. Vakuumschaltkammer nach Anspruch 15 und 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaumstoffschicht die gesamte der Atmosphäre zugewandten Fläche des Faltenbalges (20) bedeckt.

18. Vakuumschaltkammer nach Anspruch 15 und 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht (34) die der Atmosphäre zugewandte Fläche des Faltenbalges (20) nur teilweise bedeckt.

19. Vakuumschaltkammer nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht (24) in axialen Streifen aufgebracht ist, wobei wenigstens ein Streifen oder mehr vorgesehen sind, welch letztere gleichmäßig am Umfang verteilt sind.

20. Vakuumschaltkammer nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht (24) wenigstens ein Wellental der der Atmosphäre zugewandten Fläche des Faltenbalges (20) bedeckt.

21. Vakuumkammer nach einem der Ansprüche 15 bis 17, wobei der Faltenbalg ins Innere des Isolierkörpers der Vakuumkammer hineingreift, dadurch gekennzeich­ net, daß die Schaumstoffschicht den gesamten Raum zwischen dem Faltenbalg und dem beweglichen Kontaktstengel ausfüllt.

22. Anwendung des Verfahrens gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7 sowie des Faltenbalges nach einem der Ansprüche 8 bis 14 für ein Magnetventil, einen Stoß­ dämpfer und dgl.