DE2519547C3

DE2519547C3 - Membran zur beweglichen Lagerung eines Halterungszapfens eines Ventilverschlußstücks

Info

Publication number: DE2519547C3
Application number: DE2519547A
Authority: DE
Inventors: Manfred Dipl.-Ing. 7300 Esslingen Ruedle
Original assignee: Festo Maschinenfabrik Gottlieb Stoll Firma
Current assignee: Festo Maschinenfabrik Gottlieb Stoll Firma
Priority date: 1975-05-02
Filing date: 1975-05-02
Publication date: 1980-08-28
Also published as: FR2309775A1; DE2519547B2; CH609134A5; FR2309775B1; US4078580A; SE7604207L; DE2519547A1; BR7602724A; SE420233B; GB1543224A

Description

Die Erfindung betrifft eine Membran aus Gummi oder Kunststoff mit gummielastischen Eigenschaften zur beweglichen Lagerung eines Halterungszapfens eines Ventilverschlußstücks, die mit ihrem Außenumfang am Gehäuse eingespannt und so ausgebildet ist, daß sie sich unter Einfluß des Steuerdrucks aus der einen Endstellung in die andere schnappend überstellt.

Eine Membran mit den obigen Merkmalen ist aus der DE-OS 2 125 174 bekanntgeworden. Diese Membran hat jedoch eine relativ kurze Lebensdauer. Weiterhin ist aus der CH-PS 239080 eine Membrananordnung bekanntgeworden, bei der der eigentlichen Membran aus Leder, Gummi od. dgl. an der Betätigungsseite eine Unterstülzungsunterlage zugeordnet ist, die aus sektorförmigen Metallstücken besteht, die von einer besonderen, relativ dünnen nichtmetallischen Scheibe z. B. aus Leder getragen werden, mit der sie vernietet sind. Bei dieser bekannten Membrananordnung ist der Schnappeffekt nicht vorhanden, außerdem ist die gesamte Konstruktion viel labiler und weniger elastisch, was z. B. auch das Anbringen von besonderen Anschlägen für die Begrenzung der Membranbewegung erforderlich macht. Die Membran selbst hat nun dichtende Funktion. Bei

ίο der Membrananordnung nach der DE-OS 2306616, bei der es um die Feststellung von Druckänderungen in Behältern geht, steht die Membran mit einem unter Federwirkung stehenden Druckstück in Verbindung, ihr ist zur Erhöhung der Lebensdauer ein aus Sektoren bestehender Stützring zugeordnet, dessen Sektoren an beiden Seiten eingespannt sind. Auch in diesem Falle kann naturgemäß keine Schnappwirkung erzielt werden, was auch nicht beabsichtigt ist, da der Stützring lediglich die Aufgabe hat, ein zu starkes Durchbiegen der Membran zu verhindern. Schließlich ist aus der DE-PS 458931 auch noch eine Stützplatte für Membranventile mit radial angeordneten abwechselnd vom Innenrand und vom Außenrand der Membran ausgehenden Schlitzen bekanntgeworden, bei der somit die Teile der Membran nicht voneinander unabhängig sind, sondern zusammenhängen. Dies bringt mit sich, daß die Elastizität der Anordnung gering ist, wobei noch hinzukommt, daß solche Membranen rasch Einmündungsbrüche aufweisen und zerstört werden, wenn sie bei großen Hubhöhen - wie dies bei Schiebern von Mehrwegeventilen meistens vorkommt große Kräfte übertragen müssen, insbesondere bei großer Schalthäufigkeit. Bei allen vorgenannten bekannten Anordnungen ist darüber hinaus die Montage recht kompliziert.

Die Erfindung hat sich demgegenüber die Aufgabe gestellt, eine leichte auschwecheselbare und fertigungstechnisch einfache Membran-Baueinheit zu schaffen, die sich einerseits durch besonders gute Schnappwirkung und andererseits durch hohe Lebensdauer auszeichnet und einfach zusammensetzbar bzw. zerlegbar ist.

Zu dem obengenannten Zweck ist gemäß der Erfindung bei der neuen Membran vorgesehen, daß

a) an der Membran in an sich bekannter Weise jeweils eine aus starren, sektorförmigen, lose zusammengesetzten Teilstücken bestehende, der Bewegung der Membran folgende Stützwand anliegt, daß

ω b) die äußere Randpartie der Membran die Außenumfangsfläche der Stützwand umgreift und daß c) die Teilstücke am Halterungszapfen abgestützt

sind.
Die neuartige Abstützung der Membranen gewährleistet eine genügend hohe Lebensdauer dieser hoch beanspruchten Teile eines Ventils, wobei auch relativ hohe Steuerdrücke möglich sind. Bei der erfindungsgemäßen Konstruktion unterstützt die Stützwand die Schnappwirkung der Membran auch bei größeren Hüben, weiterhin verhindert sie das Entstehen von bleibenden Verformungen durch Fließen des Materials bei längerem Stillstand der Membran.

Eine besonders zweckmäßige Konstruktion ergibt sich, wenn gemäß weiterer Erfindung die Teilstücke

μ der Stützwand in einem zur Membran koaxialen Haltering abgestützt sind, der eine Stufe aufweist, deren Wände an der Außenumfangsfläche und an der der Membran abgewandten Stirnfläche der Stützwand an

liegen, und daß die Membran den Haltering mit der an ihrem Außenumfang um 90° abgebogenen Randpartie und mit einem zweiten, um etwa 90° zur Membranachse hin abgebogenen Radialberoich umgreift. Die Anordnung kann hierbei z. B. so getroffen sein, daß der Haltering Z-förmig abgestuft ist und daß der zweite abgebogene Radialbereich der Membran in die äußere Abstufung des Halterings von außen her eingreift. Diese Ausbildung der Membran bzw. ihrer Halterung bringt eine weitere, wichtige Vereinfachung in der Montage und auch in der Herstellung bzw. der Lagerhaltung mit sich.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung dargestellt. Es zeigt

Fig. 1 eine Membrananordnung gemäß der Erfindung in der Ruhestellung in Seitenansicht in einem axialen Schnitt,

Fig. 2 die Anordnung nach Fig. 1 in Richtung des Pfeiles II gesehen,

Fig. 3 die Anordnung nach Fig. 1 in Richtung des Pfeiles III gesehen,

F i g. 4 ein sektorartiges Teilstück der Stützwand der Membrananordnung nach Fig. 1 in Vorderansicht,

Fig. 5 die eigentliche Membranpartie der Membrananordnung nach Fig. 1 in einer Seitenansicht in einem axialen Schnitt,

Fig. 6 den Haltering der Membrananordnung nach Fig. 1 wiederum in einer Seitenansicht in einem axialen Schnitt,

Fig. 7 den Halterungszapfen der Membrananordnung nach Fig. 1 in einer Seitenansicht, und

Fig. 8 ein mit der neuen Membran ausgerüstetes Mehrwegeventil in einer Seitenansicht im Schnitt und in Teildarstellung.

DasinFig. 8 teilweise dargestellte Mehrwegeventil besitzt einen Schieber 1 als Ventilverschlußstück, der in einer zentralen Bohrung 2 im Gehäuse 3 axial verstellbar ist und dem im Bereich seiner beiden axialen Enden Steuerungsmembranen 4 zugeordnet sind, die mit ihrem Außenumfang am Gehäuse 5 eingespannt sind und mit ihrem zentralen Bereich zur Betätigung des Schiebers dienen, und die so ausgebildet sind, daß sie den Schieber in den beiden Endstellungen feststellen und sich aus der einen Endstellung in die andere Endstellung unter Einfluß des Steuerdruckes schnappend überstellen.

Um die Lebensdauer der Membranen auch bei hoher Belastung zu erhöhen, ist vorgesehen, daß den aus Gummi oder Kunststoffmaterial mit gummielastischen Eigenschaften bestehenden Membranen 4 jeweils eine einerseits die Bewegung der Membran gestattende und andererseits der Membran Halt verleihende Stützwand 7 zugeordnet ist, die (vgl. Fig. 1) an der Membran von der dem Ventilinneren zugewandten Seite 9 (also der Betätigungsseite 8 abgewandten Seite) her anliegt. Diese Stützwand 7, die wie die zugeordnete Membran 4 eine kreisförmige Kontur hat, besteht aus Metall oder einem ähnlich wirkenden starren Material, wodurch uer Membran Halt verliehen wird, und ist andererseits aus mehreren, z. B. sechs flexibel z<^^r.mmengehaltenen Teilstücken 10,11 zusammengesetzt, die Sektorform haben, wie z. B. aus Fig. 4 (vgl. auch Fig. 2) hervorgeht, und die gleich groß ausgebildet sind und identische Gestalt haben (vgl. Fig. 2). Mit Hilfe dieser sektorar- b5 tigen Teilstücke wird eine nachgiebige Unterstützung der Membran bewirkt.

Wie z. B. aus Fig. 4 mit besonderer Deutlichkeit hervorgeht, verlaufen die seitlichen Ränder 12,13 der sektorartigen Teilstücke in radialer Richtung vom Mittelpunkt 14 der Stützwand zu deren Umfangsrand hin, die sektorartigen Teilstücke sind durch kreisbogenförmige Ränder 15, 16 an ihrem inneren und an ihrem äußeren Umfang begrenzt.

Die Membran besitzt eine von der eigentlichen Membranfläche 17um etwa 90° abgebogene und zum Ventilinneren hin gerichtete Randpartie 18, die um den Außenumfang der Stützwand 7 herumgreift, indem sie einen Haltering 19 von außen her umgreift, in den die sektorförmigen Teilstücke 10,11 der Stützwand 7 eingesetzt sind und der die Stützwand in koaxialer Anordnung von außen her umgibt: der Halterungsring 19 umfängt also die Stützwand bzw. deren sektorartigen Teilstücke, die abgebogene Randpartie der Membran umgreift den Haltering. Wie insbesondere aus Fig. 1 und Fig. 6 zu erkennen ist, ist der Haltering 19 Z-förmig abgestuft, er besitzt eine äußere Partie 20, eine innere Partie 21 und einen die äußere und die innere Partie, die zueinander parallel sind, verbindenden Steg 22.

Die sich in größerem radialem Abstand vom Zentrum der Stützwand befindende äußere Partie 20 des Halterungsnnges 19 liegt von außen her an der Umfangsfläche der Stützwand 7 an, der Quersteg 22 liegt zweckmäßig von der dem Ventilinneren zugewandten Seite 9 her an einer Stirnfläche der Stützwand an. Der um 90° von der Randpartie 18 der Membran nach innen zu und parallel zur eigentlichen Membranfläche 17 herumgebogene Außenrand 23 der Membran greift hierbei in die Abstufung 24 des Halteringes von außen her ein. Auf diese Weise wird eine absolut haltbare, jedoch flexible Membrananordnung geschaffen, deren Aufbau einfach ist und die leicht zusammengesetzt werden kann. Wenn einzelne Teile im Laufe der Zeit beschädigt sein sollten, können diese einzelnen Teile ersetzt werden, ohne daß die gesamte Membranordnung ausfällt. Die Montage ist einfacher, man kann z. B. die gesamte Einheit gewissermaßen mit einem Handgriff einbauen bzw. ausbauen.

Der Haltering 19 besteht zweckmäßigerweise aus demselben Material wie die Stützwand 7, vorzugsweise aus Metall, z. B. aus Stahl oder evtl. Messing.

Um einerseits dem ganzen Aufbau noch einen besseren Halt zu geben und andererseits die Schnappwirkung noch zu verbessern, sitzen die Stützwand 7 - die Teilstücke dieser Stützwand - und die Membran 4 an einem gemeinsamen zentralen Halterungszapfen 25, der z. B. zylindrische Gestalt haben kann und der evtl. auch zur Betätigung des Ventilverschlußstückes dient. Die Membran ist hierbei am Halterungszapfen des Verschlußstückes eingeknüpft, wie etwa bei 26 in Fig. 1 gezeigt ist, der Zapfen besitzt noch einen Bund 27 größeren Durchmessers, hierbei sitzen die Membran und die Stützwand zwischen einem Nietkopf 28 am äußeren axialen Ende des Zapfens auf der einen Seite und dem Bund 27 des Zapfens auf der anderen Seite. Der Halterungszapfen dient also dazu, dem aus Membran und Stützwand zusammengesetzten Aufbau auch von innen her Zusammenhalt zu geben, während diesem Aufbau von außen her Zusammenhalt gegeben wird durch die abgebogenen Randpartien 18, 23 de^r Membran 4. Der zur Abstützung am Halterungszapfen dienende Rand 16 jenes sektorartigen Teilstücks ist vom Zapfen aus gesehen konvex ausgebildet und verläuft, wie bereits ausgeführt worden ist, entlang einem Kreisbogen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

L Membran aus Gummi oder Kunststoff mit gummieiastischen Eigenschaften zur beweglichen Lagerung eines Halterungszapfens eines Ventilverschlußstücks, die mit ihrem Außenumfang am Gehäuse eingespannt und so ausgebildet ist, daß sie sich unter Einfluß des Steuerdrucks aus der einen Endstellung in die andere schnappend überstellt, dadurch gekennzeichnet, daß

a) an der Membran (4) in an sich bekannter Weise jeweils eine aus starren, sektorförmigen, lose zusammengesetzten Teilstücken (10, 11) bestehende, der Bewegung der Membran folgende Stützwand (7) anliegt, daß

b) die äußere Randpartie (18) der Membran die Außenumfangsfläche (15) der Stützwand (7) umgreift und daß

c) die Teilstücke (10,11) am Halterungszapfen abgestützt sind.
2. Membran nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilstücke (10, 11) der Stützwand (7) in einem zur Membran (4) koaxialen Haltering (19) abgestützt sind, der eine Stufe aufweist, deren Wände an der Außenumfangsfläche (15) und an der der Membran abgewandten Stirnfläche der Stützwand anliegen, und daß die Membran (4) den Haltering (19) mit der an ihrem Außenumfang um 90° abgebogenen Randpartie (18) und mit einem zweiten, um etwa 90° zur Membranachse hin abgebogenen Radialbereich (23) umgreift.
3. Membran nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Haltering Z-förmig abgestuft ist und daß der zweite abgebogene Radialbereich (23) der Membran in die äußere Abstufung des Halterings von außen her eingreift.
4. Membran nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran (4) an dem Halterungszapfen des Verschlußstücks eingeknöpft ist und daß die Membran (4) sowie die Stützwand (7) zwischen einem Nietkopf (28) am äußeren axialen Ende des Halterungszapfens (25) auf der einen Seite und einem Bund (27) des Halterungszapfens mit größerem Durchmesser auf der anderen Seite sitzen.