DE19946234C1 - Membran für einen Druckmittler sowie Druckmittler mit einer solchen Membran - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Membran (3) für einen Druckmittler, bei der einzelne Ringflächen (3a-3c) gegenüber der Membranebene in Radialrichtung in verschiedenen Richtungen (=, , Ü) geneigt sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine Membran für einen Druckmittler, die eine kreisförmige Zentralfläche und am Rand eine Randfläche zum Einspannen hat, die beide über konzentrisch zueinander angeordnete und in Achsrichtung zueinander versetzte Ringflächen in Form von Sicken miteinander verbunden sind. Die Erfindung betrifft auch einen Druckmittler mit einem Grundkörper, der auf der einen Seite ein Mem­ branbett und auf der anderen Seite einen Druckfühler aufweist, mit einer vor dem Membranbett angeordneten Membran und einer Druckmittlerflüssigkeit zwischen Membranbett und Membran, wobei der Druckfühler über einen den Grundkörper durchsetzenden Kanal mit der Druckmittlerflüssigkeit in Verbindung steht.

Solche Druckmittlermembranen und Druckmittler sind allgemein bekannt. Um die Nachgiebigkeit der Membran und damit die Empfindlichkeit zu vergrößern, ist diese sickenförmig ausgebildet. Solche sickenförmigen Membranen oder auch sog. Wellmembranen sind aus verschiedenen Druckschriften bekannt, z. B. DE-PS28 49 138, DE-OS 39 19 299, DE-PS 41 04 811, US-PS 4 046 010 und DE-PS 40 31 509. Bei Temperaturänderungen ergeben sich unterschiedliche Wärmeausdeh­ nungen von Grundkörper und Membran in radialer Richtung in Folge unterschiedli­ cher Materialpaarungen, was zu Verspannungen und Wärmefehlern führt. Ist die Membran eben, so führen Temperaturänderungen zu undefinierten Bewegungen der Membran und entsprechenden Volumenänderungen der Übertragungsflüssigkeit zwischen Membran und Membranbett. Ist die Membran konkav geformt, so führt eine Temperaturerhöhung zu einer undefinierten Volumenzunahme, während bei konvexer Membranform es zu einer undefinierten Volumenabnahme in dem ge­ schlossenden System führt.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Membran für einen Druckmittler derart auszubilden, dass sich bei hoher Nachgiebigkeit der Membran aufgrund der Sickenform keine sich hierdurch addierenden Temperaturfehler ergeben.

Gemäß der Erfindung ist die Membran für einen Druckmittler gemäß dem Oberbe­ griff des Anspruches 1 dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Ringflächen gegenüber einer Ebene parallel zur Membranebene in Radialrichtung abwechselnd in verschiedenen Richtungen geneigt sind, und daß jede der Ringflächen mit einem Radius abgerundet über eine Stufe zur nächsten Ringfläche übergeht. Durch diese Maßnahme wird erreicht, dass bei Temperaturänderungen die Membran sich definiert in axialer Richtung bewegt, und sich die Temperaturabhängigkeiten der einzelnen Ringflächen gegenseitig aufheben.

Eine weitgehend vollständige Kompensation bei Temperaturänderungen ist dann gewährleistet, wenn Neigungswinkel und Flächenverhältnisse der Ringflächen so ausgebildet sind, dass die durch Wärmeausdehnungen bedingten Bewegungen der Membran in Achsrichtung und die hieraus resultierenden Volumenänderungen sich gegenseitig kompensieren. Vorzugsweise liegen die Neigungswinkel der Ring­ flächen gegenüber der Membranebene im Bereich von 0,1°-3°. Die Zentralfläche läuft vorzugsweise parallel zur Membranebene.

Ein erfindungsgemäßer Druckmittler entsprechend dem Oberbegriff des Anspruches 5 ist mit der erfindungsgemäßen Membran, wie definiert, und einem an die Form der Membran entsprechend angepassten Membranbett ausgestattet.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezug auf die beigefügte Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung ist eine Hälfte eines Druckmittlers gemäß der Erfindung schematisch dargestellt.

Der in der Zeichnung gezeigte Druckmittler weist einen Grundkörper 1 auf, der auf der einen Seite ein Membranbett 2 und auf der entgegengesetzten Seite einen Druckfühler 4 hat. Zwischen dem Membranbett 2 und einer darüber angeordneten Membran 3 ist eine Druckmittlerflüssigkeit vorhanden, die über einen den Grund­ körper 1 durchsetzenden Kanal 5 auf den Druckfühler 4 einwirkt.

Die Membran 3 weist eine Reihe von konzentrisch zueinander angeordneten Ringflächen 3a-3c sowie eine Zentralfläche 3d und eine Randfläche 3e auf, die über Stufen 8 abgerundet ineinander übergehen. Dies bedeutet also, daß die einzelnen Ringflächen 3a-3c sowie die Zentralfläche 3d und die Randfläche 3e in Achsrich­ tung 7 in verschiedenen Ebenen liegen, also sickenförmig zueinander angeordnet sind. Darüberhinaus sind die einzelnen Ringflächen 3a-3c gegenüber einer Ebene 6, die parallel zur Membranebene verläuft, um Winkel α, β bzw. γ in Radialrichtung geneigt, um bei Wärmeausdehnungen eine definierte Bewegung in Achsrichtung 7 zu verursachen. Die Zentralfläche 3d verläuft im vorliegenden Ausführungsbeispiel parallel zur Ebene 6 bzw. zur Membranebene.

Damit sich die aufgrund von Temperaturänderungen ergebenden Bewegungen der einzelnen Bereiche der Membranen in Achsrichtung 7 nicht addieren sondern aufheben, sind die Ringflächen 3a-3c gegenüber der Ebene abwechselnd in ver­ schiedene Richtungen geneigt, wie aus der Zeichnung zu ersehen ist. Eine weitge­ hend volle Temperaturkompensation wird dann erreicht, wenn die Neigungswinkel α, β und γ und die Flächenverhältnisse der Ringflächen 3a-3c so aufeinander abgestimmt sind, daß die durch Wärmeausdehnungen bedingten Bewegungen der Membran 3 in Achsrichtung und die hieraus resultierenden Volumenänderungen sich gegenseitig kompensieren. Die Neigungswinkel α, β und γ der Ringflächen 3a-3c gegenüber der Ebene 6 liegen vorzugsweise im Bereich von 0,1° bis 3°.

Die Anzahl der Ringflächen 3a-3c der Membran 3 hängt vom Gesamtdurchmesser der Membran 3 ab, das heißt, eine kleine Membran hat wenige Ringflächen 3a-3c, eine große Membran eine größere Anzahl von Ringflächen 3a-3c.

Wie allgemein bekannt, ist das Membranbett 2 des Grundkörpers 1 des in der Zeichnung dargestellten Druckmittlers an die Form der Membran 3 angepaßt, so daß sich ein weitgehend konstanter Abstand zwischen den einzelnen Abschnitten der Membran 3 und den entsprechenden Abschnitten des Membranbettes 2 ergibt.

Claims (5)

1. Membran (3) für einen Druckmittler, die eine kreisförmige Zentralfläche (3d) und am Rand eine Randfläche (3e) zum Einspannen hat, die beide über konzentrisch zueinander angeordnete und in Achsrichtung (7) zueinander versetzte Ringflächen (3a-3c) in Form von Sicken miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Ringflächen (3a-3c) gegenüber einer Ebene parallel zur Membranebene in Radialrichtung abwechselnd in verschiedenen Richtungen geneigt sind, und daß jede der Ringflächen (3a-3c) mit einem Radius abgerundet über eine Stufe (8) zur nächsten Ringfläche übergeht.

2. Membran nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Neigungswinkel (α, β, γ) und Flächenverhältnisse der Ringflächen (3a-3c) so ausgebildet sind, daß die durch Wärmeausdehnungen bedingten Bewegungen der Membran (3) in Achsrichtung (7) und die hieraus resultierenden Volumenänderungen sich gegenseitig kompensieren.

3. Membran nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Neigungswinkel (α, β, γ) der Ringflächen (3a-3c) gegenüber der Ebene (6) im Bereich von 0,1° bis 3° liegen.

4. Membran nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zentralfläche (3d) parallel zur Ebene (6) verläuft.

5. Druckmittler mit einem Grundkörper (1), der auf der einen Seite ein Membran­ bett (2) und auf der anderen Seite einen Druckfühler (4) aufweist, mit einer vor dem Membranbett (2) angeordneten Membran (3) und einer Druckmittlerflüssigkeit zwischen Membranbett (2) und Membran (3), wobei der Druckfühler (4) über einen den Grundkörper (1) durchsetzenden Kanal (5) mit der Druckmittlerflüssigkeit in Verbindung steht, gekennzeichnet durch eine Membran (3) nach einem oder mehreren der vorstehen­ den Ansprüche sowie einem entsprechend an die Form der Membran angepassten Membranbett (2).