DE2352914A1

DE2352914A1 - Membrananordnung fuer pneumatische geraete

Info

Publication number: DE2352914A1
Application number: DE19732352914
Authority: DE
Inventors: Guenther Roth
Original assignee: Honeywell GmbH
Current assignee: Honeywell GmbH
Priority date: 1973-10-22
Filing date: 1973-10-22
Publication date: 1975-04-30
Also published as: SE7413231L; FR2248445A1

Description

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07-0279 Ge 19. Okt. 1973

HONEYWELL GmbH
6000 Frankfurt am Main

Membrananordnung für pneumatische Geräte

Die Erfindung betrifft eine Membrananordnung zur abgedichteten Halterung und Führung eines kolbenartigen, beweglichen Teils im Gehäuse eines pneumatischen Gerätes, beispielsweise eines Druck/ Weg-Umformers oder eines pneumatischen Verstärkers oder Reglers.

Für diese Zwecke werden vielfach scheibenförmige Gummimembranen eingesetzt, deren wesentlicher Nachteil darin besteht, daß sie bei größeren Membranwegen zu beträchtlichen Hystereseerscheinungen neigen, insbesondere wenn sie wegen höherer Drücke oder aus Sicherheitsgründen mit größerer Wandstärke ausgeführt sind. Andererseits hat man bereits Gummimembranen mit Gewebeeinlage eingesetzt, die höheren Drücken widerstehen, jedoch nur geringe Hübe zulassen.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Membrananordnung zu schaffen, welche relativ große Hübe zuläßt, aber andererseits nicht mit den nachteiligen Hystereseeigenschaften herkömmlicher Gummimembranen behaftet ist. '

Diese Aufgabe wird gelöst durch die im Anspruch 1 beschriebene Erfindung. Durch das hinterschnittene Aufknöpfen der Membran auf die relativ, zueinander beweglichen Teile und die Verrundung bzw.

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Abschrägung der an der Membran anliegenden Teile vermeidet mar jegliche Reibung zwischen Membran und dem festen bzw. dem beweglichen Teil an den Einspannstellen und dadurch die sonst hierdurch bedingte Hysterese. Infolge des engen Spalts zwischen Gehäuse und beweglichem Teil ist die Membrananordnung überlastungssicher, weil sich die Membran an den abgerundeten bzw. abgeschrägten Teilen abstützt.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnungen erläutert. Darin zeigt

Figur. 1 die erfindungsgemäße Anordnung einer einseitig beaufschlagten Membran,

Figur 2 eine beidseitig beaufschlagte Membrananordnung und Figur 3 einen pneumatischen Leistungsverstärker mit einer beidseitig beaufschlagbaren Membrananordnung, die aus zwei Membranen in der Anordnung gemäß Figur 1 zusammengesetzt ist.

In dem beispielsweise rohrförmigen Gehäuse 1 ist mittels einer ringförmigen Membran 2 der kolbenartige Teil³in Richtung der Rohrachse 4 beweglich gehalten und geführt. Die Membran besteht vorzugsweise aus . Gummi. Sie weist in Figur 1 auf ihrer Unterseite einen äußeren verdickten und hinterschnittenen Rand 5 sowie eiSⁿebenfalls hinterschnittenen inneren Rand 6 auf. Der äußere Rand 5 ist auf einen ebenfalls hinterschnittenen Rand 7 des den Kolben 3 umgebenden Gehäuseabsatzes 8 aufgeknöpft. Dementsprechend ist der innere Rand 6 der Membran auf einen wiederum hinterschnittenen Rand 9 des Kolbens 3 aufgeknöpft. Dabei wird die Membranfläche leicht gespannt. Die hinterschnittenen Ränder 7 und 9 des gehäusefesten/und des beweglichen Teils 3 sind mit einer an der Spitze des Hinterschnitts auslaufenden Rundung oder Abschrägung 10 versehen. Der Ringspalt 11 zwischen dem Kolben und dem Gehäuse 1 ist schmaler als die dreifache Membrandicke, im vorliegenden Fall ist er etwa ebenso breit wie die Membran dick ist.

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Wirkt auf die Membran 2 und den Kolben 3 ein Druck in Richtung der Pfeile 12, so rollt die Membran auf der Abrundung 10 des gehäusefesten Randes 7 ab ohne darauf zu gleiten und'Reibung zu erzeugen.

Figur 2 zeigt eine Anordnung mit einer beidseitig beaufschlagbaren Membran 22. Sie ist sowohl auf ihrer Oberseite als auch auf ihrer Unterseite mit je einem umlaufenden hinterschnittenen äußeren Rand 25 sowie einem inneren hinterschnittenen Rand 26 versehen. Der bewegliche Teil besteht aus zwei aneinander befestigten Scheiben 23, welche praktisch die gleiche Form haben wie der Kolben 3 in Figur 1. Die hinterschnittenen Ränder der beiden Scheiben 23 sind einander zugewandt, so daß die Membran 22 mit ihren beiden inneren Rändern 26 zwischen den beiden Scheiben 23 eingespannt ist. Die äußeren Ränder 25 der Membran sind zwischen zwei aufeinandergesetzten Teilen des Gehäuses 1 eingespannt. In radialer Richtung haben die Randteile der' Membran in den durch die Gehäuseteile und deren-Ränder bzw. die beiden Scheiben und deren Ränder gebildeten Kammern 27 genügend Spielräum.

Das Gehäuse des in Figur 3 gezeigten pneumatischen Leistungsverstärkers besteht aus einem Unterteil 30 mit einem Drucklufteingang 31 und einem Signalausgang 32 sowie aus einem Oberteil mit einem Signaleingang 34 und einer Auslaßöffnung 35 zur Um-

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gebungsluft. In das Gehäuseunterteil 30 eingesetzt ist ein Ventilsitz 36 für den einen (unteren) Drosselkörper 37 eines Doppelschließkörpers 38. Zwischen Unterteil 30 und Oberteil 33 einge-

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spannt ist die Membrananordnung bestehend aus einer kreisförmigen Scheibe 39 und den beiden Ringmembranen 40 und 41. Letztere haben die in Figur 1 gezeigte Form. Sie stützen sich am Gehäuse mittels eines mit umlaufenden Hinterschnitten versehenen Ringes 42 und an der als Kolben wirksamen Scheibe 39 an deren hinterschnittenen Außenrändern ab. Die Scheibe 39 ist mit einer Durchgangsbohrung 43 versehen, welche über einer der Öffnung 35 gegenüberstehenden Bohrung 44 im Ring 42 mit der Außenluft in Verbindung steht. Außerdem mündet sie in einen Ventilsitz 45 für den anderen (oberen) Teil 46 des Doppelschließkörpers 38.

Die an sich bekannte Arbeitsweise des dargestellten pneumatischen Leistungsverstärkers ist folgende:

Dem Eingang 34 wird ein zu verstärkendes Druckluftsteuersignal zugeführt. Das verstärkte Signal wird vom Ausgang 32 abgegriffen. Der Versorgungsluftanschluß 31 ist mit einer Druckluftquelle verbunden, welche gefilterte Druckluft vorgegebenen Druckes liefert. Im abgeglichenen Zustand des Verstärkers verschließt der Steuerteil 46 den Durchlaß 45 und der Steuerteil 37 den Durchlaß 36 des Ventils. Dieser Zustand bleibt solange erhalten, wie der Druck am Eingang 34 gleich dem Druck am Ausgang 32 ist. Wächst der Eingangsdruck an, so verschiebt sich die Scheibe 39 nach unten und hebt über den Ventilsitz 4 5 und den oberen Teil 46 des Doppelschließkörpers 38 den unteren Teil 37 vom Ventilsitz 36 ab, so daß Druckluft vom Einlaß 31 durch den Ventilsitz 36 hindurch zum Auslaß 32 gelangen kann und somit den Ausgangsdruck erhöht. Das Ventil 36/37 bleibt so lange offen, bis sich der Eingangsdruck und

der der Ausgangsdruck wieder das Gleichgewicht halten. Sinkt umgekehrt Druck in der Einlaßkammer 47 ab, so verschiebt der Druck in der Auslaßkammer 48 die Scheibe 39 nach oben, so daß der Ventilsitz

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vom Oberteil 46 des Doppelschließkörpers abhebt und der in der Kammer 48 herrschende Überdruck .über diesen Ventilsitz und den Kanal 43 sowie den Auslaß/35 nach außen abströmen und sich abbauen

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kann. Auch hier schließt das Ventil 45, 46 sobald das Druckgleichgewicht wieder hergestellt ist.

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Claims

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Patentansprüche

ί 1 J Membrananordnung zur abgedichteten Halterung und Führung eines kolbenartig beweglichen Teils im Gehäuse eines pneumatischen Gerätes, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran (2,22,40,41) ringförmig ausgebildet ist und auf wenigstens einer Seite einen äußeren sowie einen inneren verdickten und hinterschnittenen Rand (5,6,25,26) aufweist, daß der äußere Rand (5,25) auf einen ebenfalls hinterschnittenen Rand (7) eines den beweglichen Teil (3,23,39) umgebenden gehäusefesten Teils (8,1,42) und der innere Rand (6,26) auf einen hinterschnittenen Rand (9) des beweglichen Teils unter leichter Straffung der Membranfläche aufgeknöpft sind, daß zumindest der hinterschnittene Rand (7,9) des gehäusefesten oder des beweglichen Teils mit einer an der Spitze des Hinterschnitts auslaufenden Rundung (10) oder Abschrägung versehen ist,

und daß der Ringspalt (11) zwischen gehäusefestem Teil (1,42) und beweglichem· Teil (3,23,39) kleiner als das Dreifache der Membrandicke ist.
2. Membrananordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite des Ringspalts (11) etwa der Dicke der Membran (2) entspricht.
3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2 mit einer beidseitig mit hinterschnittenen Rändern versehenen Membran für beidseitige Beaufschlagung , dadurch gekennzeichnet,

• daß das bewegliche Teil aus zwei aufeinanderliegenden Scheiben (23) besteht, deren hinterschnittene Ränder einander zugekehrt sind, und daß die äußeren hinterschnittenen Ränder

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(25) der Membran (22) auf zwei sich gegenüberstehende Gehäuseteile (1) aufgeknöpft sind (Figur 2).
4. Membrananordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß zwischen dem Innenrand der Membran (22) und der ihm gegenüberstehenden Außenwand der

sowie
Scheibe (23) einerseits der Außenwand der Membran und der ihm gegenüberstehenden Gehäusewand andererseits je eine Ausdehnungsringkammer (27) vorhanden ist*
5. Membrananordnung nach Anspruch 1 oder 2 für heidseitige Beaufschlagung, dadurch gekennzeichnet, daß das bewegliche Teil (39) beidseitig mit hinterschnittenen Rändern versehen und auf beiden Seiten je eine Membran (40;41) einerseits auf das bewegliche Teil und andererseits auf einen gehäusefesten Teil (42) ai£jeknöp£t ist (Figur 3).

β. Membrananordnung nach Anspruch 5, dadureh .gekennzeichnet,- daß das gehäusefeste Teil ein zwischen swei Gehäuseteilen (30,33) eingespannter Riisg {42) ist, der die hinterschnittenen Ränder aufweist.

ο Membrananordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, d a durch gekennzeichnet, daß die Membran (2,22,4O?41) aus unverstärktem Gummi !besteht.

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