DE2725339C2 - Pneumatischer Membranantrieb - Google Patents

Description

dadurchgekennzeichnet, daß

f) die Membran (21) mit eiiy:r ringscheibenförmigen Platte (22) einen in sich geschlossenen, ringförmigen und mit einem Druckluftanschluß (31) versehenen Ausdehnungskörper bildender

g) lose und selbstabdichtend in den Raum zwischen Vi„mbranteller (13) und Gehäuseschale (1 oder 2) eingelegt ist; und

h) die Ringplatte (22) innen und außen in eine umlaufende Nut (25, 26) 4er Membran (21) hineinragt

2. Antrieb nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringplatte (22) die an der Gehäuseschale (1,2) anliegende axiale Stirnfläche des aus Membran und Ringplatte bestehenden Ausdehnungskörpers bildet.

3. Antrieb nach Anspruch t oder 2, dadurc!\ gekennzeichnet, daß die Ringplatte (22) mit der Membran (21) verklebt ist.

4. Antrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringplatte (22) aus Kunststoff besteht

5. Antrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch einen nach Art eines Luftreifenventils an Membran (21) und Gehäuseschale (1,2) befestigbaren Dnickluftanschluß(31).

6. Antrieb nach einem der Ansprüche I bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der einen Teil der Abrollfläche für die Membran (21) bildende zylindrische Stutzen (17) in eine zentrale Aufnahme (15,16) der als gehäusefeste Abstützung für die Ringplatte (22) dienenden Gehäuseschale (1 oder 2) umsetzbar eingesetzt ist.

Die Erfindung betrifft einen pneumatischen Membranantrieb nach dem Gattungsbegriff des Anspruchs I. Antriebe dieser Art sind beispielsweise aus den Fig. 13 und 15 der US-PS 34 11529 sowie aus der DE-AS 11 002 bekannt. Die Rollmembran ist dort an ihrem äußeren Umfang jeweils zwischen den aneinanderliegenden Rändern der beiden Gehäuseschalen abgedichtet eingespannt und die den Steuerluftdruck aufnehmende Kammer einerseits durch Teile der einen Gehäuseschale und andererseits durch die Membran begrenzt Ragt durch diese Gehäuseschale die den Membranteller mit dem zu steuernden Stellglied verbindende Antriebsstange hindurch, so muß diese Kammer gegenüber der Antriebsstange gesondert abgedichtet werden. Dies

ίο kann entweder durch Teile der Rollmembran (Fig. 15 der US-PS 34 11 529) oder durch eine die Antriebsstange gegenüber der betreffenden Gehäuseschale abdichtende Durchführungsbuchse (DE-AS 19 11002) erfolgen.

Aus FR-PS 12 50 997 ist ein pneumatisch oder Hydraulisch betätigbares Sicherheitsventil bekannt, bei dem eine den Ventilsitz überspannende Membran als Schließkörper dient und sich auf der dem Ventilsitz abgewandten Seite als Antrieb für die Membran eine Gummiblase befindet, welche einerseits an der Membran anliegt und sich andererseits gehäusefest an einem kuppeiförmigen Deckel abstützt Die Gunimiblase ist mit einem zugleich den Deckel durchsetzenden Manometer sowie einem Anschlußstutzen für eine Druckleitung versehen. Für Regelzwecke ist dieses Ventil ungeeignet weil dem Ventilsitz als Schließkörper eine in sich verformbare Membran gegenübersteht und folglich kein reproduzierbarer Zusammenhang zwischen Steuerdruck und Ventildurchlaß besteht

Aufgabe der Erfindung ist es. Aufbau und Montage eines Antriebes der eingangs genannten Art zu vereinfachen und besondere Abdichtungsmittel zwischen der Antriebsstange und der öffnung in der Gehäuseschale zu vermeiden. Diese Aufgabe wird gelöst durch die im Anspruch 1 gekennzeichnete Erfindung. Mit dem Wegfall besonderer Dichtungsmittel zwischen der Antriebsstange und der Gehäuseschalenöffnung entfällt auch die durch eine solche Dichtung bedingte Reibung zwischen diesen Teilen. Der Antrieb kann ohne irgendwelche Zur-atzteke durch Umsetzen der neuartigen Membran, des Membrantellers und der Rückstellfedern) in seiner Wirkungsrichtung umgedreht also beispielsweise von Direkt- auf Reversbetrieb umgestellt werden. Die beiden Gehäuseschalen brau-

4; chen nicht gegeneinander abgedichtet zu werden, so daß sowohl das Befestigen der Antriebsstange am Membranteller als auch das Reversieren wesentlich vereinfacht wird. Das Gehäuse braucht nicht mehr druckdicht zu sein.

Der Aufbau des Ausdehnungskörpers aus Membran und Ringplatte ist herstellungsmäßig besonders günstig, wobei durch das Einsetzen der Scheibenbänder in Ringnuten der Membran der Steuerdruck innerhalb des Ausdehnungskörpers zugleich die Abdichtung zwischen Membran und Ringplatte unterstützt. Es empfiehlt sich, die Ringplatte auf derjenigen Stirnseite des ringförmigen Ausdehnungskörpers einzusetzen, die sich im Betrieb stationär an einer Gehäuseschale abstützt. Hierdurch wird die Abdichtwirkung noch verbessert.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen,

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in den Zeichnungen wiedergegebenen Ausführungsbeispiels erläutert. Dabei zeigt

F i g. 1 den Antrieb im Reversbetrieb, d. h. bei Zufuhr des Steuerluftdruckes zwischen der dem Stellglied zugewandten (unteren) Gehäuseschale und dem Membranteller, und zwar links van der Mittellinie bei dem

maximal auftretenden Steuerliiftdruek und rechts von der Mittellinie bei fehlendem bzw, minimalem Steuerluftdruck;

F i g, 2 den gleichen Antrieb bei Direktbetrieb, d, h, bei Zufuhr des Steuerluftdruckes zwischen der dem Stellglied abgewandten (oberen) Gehäuseschale und dem Membranteller, und zwar links von der Mittellinie bei minimalem und rechts von der Mittellinie bei maximalem Steuerluftdruck in der Membrankammer.

Das Gehäuse, bestehend aus einer unteren Gehäuseschale 1 und einer oberen Gehäuseschale 2 ist mit seiner unteren Gehäuseschale auf ein Stellglied, beispielsweise ein Ventil 3, aufgesetzt und mit diesem verbunden. Die Antriebsstange 4 ragt durch eine zentrale öffnung 5 der unteren Gehäuseschale hindurch und trägt an ihrem oberen Gewindeende eine Gewindebuchse 6, weiche mittels einer Kontermutter 7 in ihre Lage gesichert ist. Die Gewindebuchse 6 hat eine umlaufende Schulter 8, an der sich eine Abstandshülse 9 abstützt, welche zwischen sich und einem in eine umlaufende Nut 10 der Gewindebuchse 6 eingesetzten Spannring 11 den eingezogenen Boden 12 des Membranteilers 13 festklemmt und mit der Antriebsstange 4 verbindet. Der Membranteller 13 hat ringförmige Gestalt und wird in F i g. 1 durch eine sich an der oberen Gehäuseschale 2 abstützende Rückstellfeder 14 in Richtung auf das Stellglied 3 gedrückt

Beide Gehüuseschalen 1 und 2 sind in ihrem Boden jeweils mit einer zentralen Ausnehmung 15 bzw. 16 versehen, wobei in Fig. 1 in die Ausnehmung 15 ein hohlzylindrischer Stutzen 17 eingesetzt ist Eine in der oberen Gehäuseschale 2 vorgesehene zentrale öffnung 18 ist in F i g. 1 durch eine Kappe 19 abgedeckt In diese Öffnung 18 kann beispielsweise ein Druck- oder Stellungsregier eingesetzt und durch nicht dargestellte Spannmittel, z. IB. zwei oder drei Madenschrauben, in seiner Lage festgehalten werden. Zwischen der Abstandshüise 9 und dem umlaufenden Rand 8 der Gewindebuchse 6 ist ein als Hubanzeiger dienendes Federblech 20 eingespannt.

Die Membran 21 bildet zusammen mit einer Kunststoffplatte 22 eine in sich geschlossene ringförmige Membrankammer. Diese Membrankammei wird als ganzes in die untere Gehäuseschale 1 eingelegt. Die ringförmige Kunststoffplatte ragt dabei mit ihrem Innenrand 23 und mit ihrem Außenrand 24 jeweils in eine umlaufende: Nut 25 bzw. 26 der an dieser Stelle verdickten Membran 21 hinein. Hierdurch wird ein druckdichter Abschluß gewährleistet. Der Innendruck in der Kammer 27. d. h. der Steuerluftdruck drückt nämlich die Ränder 23 und 24 gegen die sich an der unteren Gehäuseschale 1 abstützenden, die Nut 25 bzw. 26 begrenzenden unteren Ränder der Membran 2t, so daß diese aus Membran 21 und Ringplatte 22 bestehende Membrankammer eine selbstdichtende Anordnung bildet. Statt dessen könnte die Kammer 27 auch vollständig durch eine in diesem Falle dann schlauchförmige Membran gebildet werden. Die Membran 21 liegt mit ihrer inneren Umfangsfläche 28 an dem zylindrischen Stutzen 17 und mit ihrer äußeren Umfangsfläche 29 an der Umfangswand der unteren Gehäuseschale 1 an. Die dem Antriebsgehäuse zugewandte Stirnfläche wird durch die Kunststoffplatte 22 gebildet, während die gegenüberliegende ringförmige Stirnfläche 30 am Mernbranteller 13 anliegt.

Die Verbindung der Membran 21 mit der Steuerluftleitung erfolgt wie in F i g, 1 rechts dargestellt, mit Hilfe einer Durchführung 31, welche nach Art eines Luftreifenventils eine Endplatte 32 mit anschließender Nut 33 aufweist und einerseits in die Membran 21 eingeknöpft ist und andererseits durch eine öffnung 34 in der Gehäuseschale 1 hindurchragt und durch eine Mutter 35 gesichert ist

Der Steuerluftdruck schwankt beispielsweise zwischen 0,2 und 1,0 bar. Durch den Minimalluftdruck von 0,2 bar wird eine anfängliche Abdichtung der Membran 21 gegenüber der Kunststoffplatte 22 gewährleistet. Mit steigendem Steuerluftdruck in der Kammer 27 bewegt sich die obere Stirnfläche 30 der Membran 21 und mit ihr der Membranteller 13 von der in F i g. 1 rechts dargestellten Ausgangsstellung ausgehend nach oben und drückt die Rückstellfeder 14 zusammen. Dabei rollen die äußeren Mantelflächen der Membran auf den Umfangsflachen 37 und 38 des Membranlellers sowie auf den Umfangsflachen der Gehäuseschale 1 und des Stutzens 17 ab. Da die Membran 21 zusammen mi! der Ringplatte 22 eine geschlossene Kammer 27 bildet, braucher· -die Gehäuseschalen 1 und 2 nicht gegeneinander abgedichtet zu werden. Gleiches gilt für die Durchführung der Antriebsstange 4 durch die Gehäuseöffnung 5 der unteren Gehäuseschale 1 sowie die

jo Öffnung 18 in der oberen Gehäuseschale '£.

Soll der Antrieb von Reversbetrieb gemäß F i g. 1 auf Direktbetrieb gemäß F i g. 2 umgestellt werden, bei dem durch wachsenden Steuerluftdruck die Antriebsstange nach unten bewegt wird, so sind die gleichen Teile des

j5 Antriebes verwendbar und werden in der aus Fig.2 ersichtlichen Anordnung eingebaut. Zu diesem Zweck wird bei druckloser Membrankammer 27 die obere Gehäuseschale 2 von der unteren abgenommen. Die Verbindung der beiden Gehäuseschalen kann durch einzelne am Umfang vorgesehene Schrauben oder in besonders einfacher Weise durch einen Renkverschluß (BaJG.iettverschluß) erfolgen. Sodann wird die Feder 14 herausgenommen, der Spannring 11 entfernt, der Membranieller 13 abgehoben, die Membrananordnung

4-, 21/22 herausgenommen und die Hülse 9 abgezogen. Anschließend setzt man die Feder 14 in die untere Gehäuseschale 1 einschiebt den Membranteller 13 über die Gewindehülse 6, setzt die Spannhülse 9 auf und sichert diese durch den Sperring 11. Anschließend wird

-,<:, die Membrananordnung 21/22 mit dem Stutzen 17 in die obere Gehäuseschale 2 eingelegt, der Steuerluftanschluß 31 in das entsprechende Anschlußloch 39 der oberen Gehäuseschale eingesetzt und festgeschraubt, und sch'ie3lich die obere Gehäuseschale auf die untere

f,5 aufgesetzt und mit dieser verspannt. Damit befinden sich die gleichen Teil»; des Antriebs in der aus Fig. 2 ersichtlichen Anordnung. Von der links der Mittellinie dargestellten Anfangslage bei minimalem Steuerluftdruck ausgehend, bewegt sich mit wachsendem

bo Steuerluftdruck der Membranteller 13 nach unten und drückt die Feder 14 zusammen, wobei zugleich die Antriebsstange 8 ebenfalls nach unten bewegt wird.

Hier/u 2 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

Patentansprflche:

1. Pneumatischer Membranantrieb für Ventile, Drosselklappen und dergleichen mit

a) einem aus zwei schalenförmigen Gehäuseteilen bestehenden Antriebsgehäuse;

b) einem mit umlaufenden Abrollflächen für eine ringförmige Rollmembran versehenen Membranteller;

c) einer mit dem Membranteller verbundenen, durch eine Öffnung in einer Gehäuseschale frei hindurchragenden Antriebsstange;

d) wenigstens einer sich einseitig an einer der Gehäuseschalen abstützenden und auf der anderen Seite gegen den Membranteller drükkenden Rückstellfeder; sowie

e) einem zentralen zylindrischen Stutzen, der in die nicht als Abstützung für die Rückstellfederin) dienende Gehäuseschale eingesetzt ist und nyt seiner umlaufenden Zylinderfläche eine gehäusefeste Abroiifläche für die Rollmembran bildet,