DE2034467A1 - Fluid Logik Element mit Membranen als bewegliche Teile - Google Patents

Description

Dipl.-Tng. F.-.I. ΚΪ'Ι

Anir,s^!'.'er: N. V. Philips' Glcc'lcT.ca.-.faLrisken

Akte No. PHN- 4225 PHN. 4223.

Anmeldung vom: 24.Juli 1970 WN/RV.

"Fluid-Logik-Element mit Membranen als bewegliche Teile",

Die Erfindung bezieht sich auf ein Fluid-Logik-Element mit mindestens einer Membran, von der ein erster Teil als Dichtung zwischen festen Teilen des Gehäuses des Elementes und ein zweiter als beweglicher Teil in Form einer beweglichen Membran wirksam ist, wobei letzterer eine profilierte Form hat, und wobei weiter ein zentraler Teil mit einer grSsse ren Dicke als der umringende, sich unmittelbar an die Dichtung anschliessende biegsamere Teil vorhanden ist.

Ein derartiges Logik-Element ist beispielsweise aus dem Artikel "Snap together logic valve sports three part diaphragm" (Prod. Eng. 24. Februar 1969, Seite 98) bekannt. Das in diesem Artikel beschriebene Logik-Element enthSlt drei aus elastischem Kunststoff bestehende und in einem Abstand voneinander axial angeordnete Membranen, von denen die zentralen Teile ein Ganzes bilden und somit miteinander verbunden sind;

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da? Ganze ist im Spritzgussverfahren hergestellt. Die miteinander verbundenen zentralen Teile werden zu dritt mit Hilfe einer ,metallenen Druck· feder stSndig in nur einer Richtung belastet und dadurch, im neutralen Zustand, gegen einen festen Anschlag gedrückt» der aus einer .Düse besteht in die ein Kanal mündet.

Bei der Einklemmung einer Membran zwischen festen ^eHSuseteilen wird derjenige Teil der Membran, der als Dichtung wirksam ist, de-

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formiert. Der Rand der Dichtung an der Stelle des Überganges der Dichtung zum flexibeleren Teil der beweglichen Membran erfährt dadurch eine Ausbeulung, wodurch die räumliche Orientierung des flexibeleren Teils der beweglichen Membran gegenüber der angrenzenden Dichtung und auch gegenüber dem dickeren zentralen Teil sieh zn Indern anfingt und zwar in einem Ausaass, das vom Eindrückungsgrad der Dichtung zwischen den festen Gehlueeteilen abhlngig ist.

Die Orientierung des lentralnn Teile d@r beweglichen Membran gegenüber den festen Teilen des Logik-Elementes wird dadurch ebenfalls eine Funktion des Eindrüekungegrades der Dichtung. Imt die bewagliche Me* bran eine symmetrische Form» so wird beispielsweise die neutrale Stellung des zentralen Teils« in axialer Biehtung gemeseen,, dureh d@n genannten Eindrüokungsgrad bestimmt werden. Ist eine esi&l® Verschiebung od@r, nach einer bestimmten axialen Initialversefaiebuag» eis» weitere axiale Verschiebung des zentralen Teils unaugliohg weil di®s gegen einen festen Tei.' des Gehäuses des Logik-Elementes stSsst, so wird die axiale Kraft, alt de: der zentrale Teil gegen den festen Teil d®e Logik^Elementes drückt eine Funktion des Sindrüokungsgrades der Dichtung esim

Diese Effekte sind nicht in Alle» Fällen für ä&a Funktionieren des Logik-Eleeentea störead. Beim tertite genannten bekannten Logik·

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Element eind beispielsweise dl· durch die Druckfeder auegeübten Kräfte die in Betrieb duroh die Fluidsignale erzeugten Druokkrlfte und veiter die im Betrieb auftretenden Verschiebungen der beweglichen Membranen alle von derartiger GrBsse, daes die Effekte· die durch die Deformationen auftreten· welche die Membranen bei der Kontage des Elementes erfahren haben, als sekundär zu betrachten sind.

Es gibt jedoch Pille» in denen die beschriebenen Effekte eine störenden Einfluss haben. Dabei macht sioh insbesondere die nicht Reproduzier barkeit der Effekte geltend. Iei einer symmetrisch ausgebildeten beweglichen Membran ist beispielsweise nicht vorher sagbar, in welcher axialen Richtung sie bei der Montage Infolge der ElndrGckung der Dichtung bewegen wird.

Es 1st ein Kennzeichen der Erfindung» die genannten nachteiligen Effekte bei einem Fluid-Logik-Element der eingangs genannten Art aufzuheben oder wenigstens zu verringern und die Erfindung wird dadurch gekennzeichnet, dass der flezibelere Teil eine geringer« Dicke hat als dez unmittelbar angrenzende Teil der Dichtung und dass die Stelle der Befestigung des flezibeleren Teils an der Dichtung sich an nur einer Seite der örtlichen Mitte zwischen der Ober- und Unterseite der Diohtung befindet.

In der Praxis hat sich gezeigt, dass eine derartige symmetrische Anordnung der Befestigungsstelle des flexibeleren Teils der beweglichen Membran an der umgebenden Dichtung bei symmetrischen runden beweg» liehen Membranen eine eindeutig bestimmte axiale TorzugsStellung des zentralen Teils herbeiführt. Es hat sich ebenfalls herausgestellt, dass in bestimmten FSllen Logik-Element· hergestellt werden kBnnen, wobei der zentrale Teil der beweglichen Membran, genau so wie beim obenstehend beschriebenen bekannten Logik-Element, in der neutralen Stellung mit einer

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bestimmten Vorspannung gegen einen Anschlag drückt, ohne dass dazu jedoch eine gesonderte Druckfeder notwendig ist·

Eine Aueführungsfora, die bezweckt» der Membran eine im Hinblick auf die Herstellung in einem Spritzgussverfahren, günstige Form zu geben, wird daduroh gekennzeichnet, dass die Membran in nioht-defor« Biertee Zustand an einer ihrer im wesentlichen »enkreoht auf der Bewegung! richtung der beweglichen Membran stehenden Seiten flach ist«, Die Befestigungsstelle des flezibeleren Teile der beweglichen Meabran an der umringenden Dichtung ist also völlig nach einer Seite verschobene Eine der beim Spritsgussverfahren zu verwendenden Matrizen kann dadurch flach sein·

Eine weitere Ausführungsfora ist daduroh gekennzeichnet, dass der Abstand zwischen den festen Teilen des Gehäuses, zwischen denen sieh die Membran befindet, ausechlieeslich durch den Eindrückungsgrad der Membran beetimrat wird. Die Bedeutung dieser Ausführungsforra liegt darin, dass unter Beibehaltung einer eindeutigen Vorsugsriehtung der beweglichen Membranen nach der Montage, die festen Gehäuseteile des Logik-Elementes nicht mit genauen Passrindern und/oder genau in ihrer Abmessung bestimmten Erhöhungen bzw. Vertiefungen versehen zu werden brauchen. ,

AuefQhrungsbeispiele der Erfindung sind In den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden nSh©r beschrieben· Ss seigern

Fig. 1 ein Fluid-Logik-El@£ieBt ®ntspre©!siend de» in der Einleitung der Beschreibung genannten bekannten Element, aber Bit einer Formgebung der Membranen und Gehäuseteil® entsprechend ά®τ Erfindung,

Fig. 2 einen Schnitt durch einen feil @ia<s® Fluid-kogik-Elenentes, wobei der link· Teil des Schnittes den Zustand dtr üeabr&n bei noch nicht deformierter Dichtung und der recht® Teil den Zustand der Membran bei einer Eindrttckung zur Grosse von χ der Dichtung darstellt _s

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Fig. 3 eine graphische Darstellung der axialen Verschiebung der beweglichen Membran aus Fig. 2 als Funktion des Sindrflckungsgrades ζ der Dichtung. ■

Das in Fig. 1 dargestellt Fluid-Logik-Element J£ enthalt drei Membranen, die durch 1,2 und 3 bezeichnet sind und je einen ersten Teil, angegeben mit 1a* 2a und 5», enthalten« der als Dichtung zwischen zwei der festen Teile 4» 5» 6 und 7 des Gehäuses wirksam ist und weiter einen zweiten Teilf angegeben mit 1b, 2b und 3b, der als bewegliche Membran wirksam ist. Die beweglichen Membranen haben eine profilierte Form und weisen je einen zentralen Teil (ic, 2c, 3c) auf. Die drei zentralen Teile 1c, 2c, 3c bilden ein Ganzes, dieses Ganze wird weiter als "der zentrale Teil 8" bezeichnet werden«

Die zentralen Teile Ie, 2c und 3o haben eine grSssere Dioke als die sich unmittelbar an die Dichtungen 1a, 2a und 5» ansohlieasenden ringförmigen flexibeleren Teile 1d, 2d und 3d. Der flexibelere Teil 1d hat eine geringere Dicke als der unmittelbar angrenzende Teil der Dichtung 1a und dasselbe lSsst sich sagen von 2d und 2a bzw. 3d und 3»·

Die Befestigungastelle der flexibel·**?! Teile 1c, 2c und 3c an 1a, 2a bzw. 3a befindet sich an einer Seite der örtlichen Mitte zwischen der Ober- und Unterseite der Dichtung. Deutlicher ist diese in Fig. 2 angegeben* Die örtliche Mitte zwischen der Oberseite 9 und der Unterseite 10 der Dichtung 11 ist dort mit dem Buchstaben mund die Befestigung des flexibeleren Teils 12 an der Dichtung 11 mit dem Bezugszeichen 14 angegeben.

Im linken Teil der Fig. 2 ist auch ersichtlich, dass die Oberseite 9 der Membran 15 in nioht-deformiertea Zustand flach ist. Auch die Membran 1 des Logik-Elementes X^ (Fig· 1) ist in nicht eingeklemmtem

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Zustand flach»

Die Abstände zwischen den festen Teilen 4,5» 6 und 7 des Gehäuseβ des Logik-Elementes V± werden ausschliesslich durch den EIndrückungsgrad der Membranen 1, 2 und 3 bestimmt. Die Art der Befestigung dieser festen Teile ist in der Zeichnung nicht angegeben· Dazu können jedoch viele in der Technik bekannte Verfahren angewandt werden, wie Verschrauben oder Vernieten.

In der Figur befindet sich der zentrale Teil 8 in seiner neutralen Stellung und wird mit einer bestimmten Vorspannung gegen die Düse 16 gedruckt. Infolge der bereits obenstehend beschriebenen asymmetrischen Anordnung der flexibeleren Teile 1c, 2c und 3c ist diese Vorzugsrichtung eindeutig bestimmt, so dass es nicht passieren wird, dass der zentrale Teil θ in seiner neutralen Stellung gegen der Dose 17 ruhen wird statt gegen die Düse 16.

Veiter drückt der zentrale Teil 8 mit bestimmter Vorspannung gegen die Düse 16. Sie Grosse dieser Vorspannung wird durch die Formgebung der unterschiedlichen Teile des Elementes und durch die Materialei gen» schäften und den Verformungsgrad der Dichtungen 1a, 2a und 3a bestimmt. Diese Faktoren werden durch verschiedene fertigungstechnische Toleranzen beeinflusst, sie können aber dennoch ausreichend eingehalten werden um nicht einen allzu grossen Einfluss auf die Vorspannung auszuuBen.

Die obenstehend beschriebene Vorzugsstellung sowie Vorspannung werden im Element Jj^ herbeigeführt ohne dass dazu eine gesonderte Druckfeder erforderlich ist.

Für die Wirkungsweise des Logik-Elementee nach Fig. 1 wird, da dies für die Erfindung nicht von wesentlicher Bedeutung ist, auf den bereits in der Einleitung erwShntext Artikel verwiesen«

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Der rechte Teil in Fig. 2 zeigt den Effekt der Eindrückung der Dichtung 11. Die Unterseite 10 der Dichtung 11 ist ie rechten Teil der Figur auf gleicher HBh* dargestellt wie der linke Teil, die Oberseite 9 ist jedoch üb einen Abstand χ nach unten gedruckt. Infolge dieser Eindrückung bewegt sioh die Unterseite 18 des zentralen Teils 19 über einen Abstand h gegenüber der Unterseite 10 der Sichtung 11 nach oben. Sie Oberseite 20 des zentralen Teils 19 erflhrt dadurch gegenüber der Oberseite der Dichtung 11 eine Verschiebung über einen Abstand h., wobei gilt h₁ -h ♦ x.

In Fig· 3 i*t der Zusammenhang zwischen den Verschiebungen h und h. und der Eindrückung χ dargestellt₍ wie dies bei einer Untersuchung für eine beetiute Ausführungsform gesessen werden konnte. Es handel-

te sioh dabei üb eine Aueführungsfora_f bei der die Membran 13 aus Athylen-Propylen-Kautschuk bestandt. Sie runde bewegliche Membran hatte einen Surohmesser von 8 mm und der ebenfalls runde sentrale Teil derselben ein Durchmesser von 6 mm. Sie Siohtung 11 hatte in nicht deformiertem Zustand eine Sicke von 1 mm» der flexibelere Teil 12 war 0,3 ** diok.

Um einen Sindruck einer in der Praxis auftretenden Torspannung su geben» aei noch erwlhnt, dass wenn bei einer Ündrttokung χ τοπ 0,15 μ die Verschiebung h₁ (siehe Fig. 5) von 0,4 mm auf 0 mm zurückgebracht wurde» die dazu erforderliche Kraft 45 g betrug·

BAD ORIGINAL

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Claims (1)

1. - -β- " PHM. 4223,

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   2· Fluid«LogikoEleaeat aaeh Aasprueli 1₀ AsAiureii

   da·· die Meebrem ia nicht deforniertee Zuetaoi an ·1η·2> llwer Iq liehen senkrecht auf d®r Beweeuneaslehtune des t>«w©«!,i®hefi MeBl»imn den Seiten flach ist.

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