DE3018482A1 - Absperrmembran - Google Patents

Description

Patentanwalt· Dipl. Ing. Hane-Jürgen Müller Dr. rer. uat. Thomas Bcrendt

Br.-Ing. Hans Leyli tuclle-örahn-StraB« 38 D βΜΟηΑβη 00

-δ-

Unser Zeichen: A 14 374 Lh/fi

Fritz MÜLLER ;

7118 Ingelfingen-Criesbach

Absperrmembran

1300A77 03A2

F. Müller - A 14 374

Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine Absperrmembran für Membranventile, für flüssige und gasförmige Medien, bestehend aus einer Stützmembran aus einem elastomeren Kunststoff, sowie einer mit dieser verbundenen Dichtmembran z.B. aus Polytetrafluorathylen.

Membranen der vorgenannten Art werden beim öffnen und Schließen der Ventilöffnung des zugehörigen Ventiles je nach Hub mehr oder weniger stark verformt. Zur übertragung der Kräfte dient dabei die Stützmembran, die in geeigneter Weise mit dem Ventilschaft oder Ventilstößel!! verbunden ist, während die Abdichtung von der eigentlichen Dichtmembran übernommen wird. Die Dichtmembran ist hierbei mit der Stützmembran über ihre gesamte Fläche verbunden, beispielsweise durch Vulkanisieren oder mittels eines geeigneten Klebstoffes.

Die Stützmembran, die die Kräfte überträgt, ist dicker ausgeführt als die Dichtmembran und sie kann beispielsweise eine Dicke von.z.B. 6 bis 7 mm haben, während die Dichtmembran z.B. eine Dicke von 1 mm aufweisen kann.

Es hat sich nun gezeigt, daß während des Betriebs einer solchen Membran nach einiger Zeit Ablösungen zwischen der Dichtmembran und der Stützmembran auftreten, was vermutlich auf Schubkräfte im Ubergangsbereich zwischen den beiden Membranen zurückzuführen ist, die möglicherweise eine Folge der unterschiedlichen Flexibilität der beiden Membranen sind«

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Absperrmembran der eingangs genannten Art derart zu gestalten, daß Ablösungen

■ - 2 - ■

130 047/0342

zwischen Stützmembran und Dichtmembran vermieden, wenigstens jedoch weitgehend reduziert werden.

Gemäß der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß in einem vorgegebenen Bereich der Stützmembran auf ihrer zur Dichtmembran entgegengesetzten Oberseite ihr Widerstandsmoment gegen Durchbiegung vermindert ist.

Zweckmäßigerweise ist hierzu die Stützmembran auf ihrer Oberseite mit wenigstens einer Vertiefung versehen, die vorzugs-

■-■·.-■-■■·.■- - - 'i

weise in Form wenigstens einer um die Mittelachse der Absperrmembran verlaufenden Nut oder Rille ausgebildet ist.

Zweckmäßigerweise besteht jedoch die Vertiefung aus einer Mehrzahl von um die Mittelachse der Membran verlaufende Rillen, Nuten oder Einkerbungen, die in Form von konzentrischen kreisen um die Mittelachse angeordnet sein können,.deren Abstand voneinander gleich oder unterschiedlich ist.

Die Rillen, Nuten oder Einkerbungen können nach einer weiteren zweckmäßigen Ausführungsform aber auch geradlinig verlaufen und z.B. in Foaam konzentrischer Vierecke oder Rechtecke ausgebildet sein.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird vorge- ■ schlagen, die Vertiefungen in Form einer Vielzahl von einzelnen individuellen Sackbohrungen auszubilden, die z.B. längs konzentrischer Kreise oder längs gerader Linien angeordnet sind, die'.'parallel verlaufen und ggf. in Form konzentrischer Vierecke um die Mittelachse der Membran angeordnet sind.

Vorzugsweise erstrecken sich die Rillen, Nuten oder Einkerbungen bzw. die Bohrungen von der Oberseite der Stützraembran aus bis kurz" vor die Dichtmembran, wobei vorteilhafterweise der Abstand

/ 130047/0342

zwischen dem Grund der Rillen, Nuten oder Einkerbungen bzw. Bohrungen bis zur Dichtmembran etwa 1 bis 1,5 rom beträgt*

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß die Rillen, Nuten, Einkerbungen oder Bohrungen im Querschnitt sich nach unten keilförmig verjüngend ausgebildet sind.

Die Breite der Rillen bzw. Nuten oder Einkerbungen ist an der Oberseite der Stützmembran vorzugsweise kleiner als der zwischen ihnen verbleibende Steg.

Ferner kann die Breite der Rillen oder Einkerbungen und/oder ihre Tiefe unter sich gleich oder unterschiedlich sein.

Eine beispielsweise Aueführungsform der Erfindung wird nachfolgend anhand der einzigen Figur der Zeichnung erläutert, die eine Abeperrmembran im Schnitt darstellt.

pie Absperrmembran 10 besteht aus einer Stützmembran 12 aus einem geeigneten elastomeren Kunststoff, sowie einer Dichtmembran 14, z.B. aus Polytetrafluoräthylen.

Im dargestellten Beispiel, das eine Absperrmembran in etwa natürlichen Größenverhältnissen zeigt, beträgt die Dicke der Stützmembran 12 z.B.. 6 mm und die der Dichtmembran 14 z.B.

1 mm, , .

Die beiden Membranen 12 und 14 sind z.B. durch Vulkanisierung miteinander über ihre gesamte Berührungsfläche verbunden.

In ihrem mittleren Bereich um ihre Mittelachse 34 hat die Membran 10 eine Auswölbung 16, die 8er dargestellten Ausführungsform nach oben gerichtet ist, während sie in ihren Randbereichen

. . -..■'■■=.-■■. .V - 4 -■' ■

1300A7/03A2

ί :■■■■■■■."■"■"' ^■".-".'. "> ^:- . ■ . V '

eben ausgebildet ist.

Die Membran 10 ist ferner in ihrer Mitte mit einem nach oben gerichteten Ansatz 18 versehen, der z.B. die Form eines zur Mittelachse 34 konzentrischen zylindrischen Stutzens haben kann. In den Ansatz 18 ist eine Schraube 20 z.B. eingespritzt, die dazu dient, die Absperrmembran 10 mit einem nicht-gezeigten Ventilstößel zu verbinden, über welchen die Membran betätigt, d.h. das Ventil geöffnet oder geschlossen -wird. ;"■' -, - ■;'■".;: , ^: : . :

Die Membran 10 ist längs ihres Randes 30 in einem nicht-gezeigten Ventilgehäuse gehalten bzw. eingespannt und es sind Durchgangsbohrungen 22 im Randbereich 3ö für die Durchführung geeigneter Befestigungsschrauben vorgesehen.

Die Stützmembran 12 ist in der dargestellten Ausführungsform mit einer Gewebeeinlage 24 ausgerüstet.

Während des Betriebs wird nun die Äbeperrmembran 10 beim öffnen und Schließen des sugehörlgen, nicht-gezeigten Ventlies längs ihrer Achse 34 hin- und herbewegt.

Bei dieser Bewegung entstehen zwischen den beiden Membranen 12 und 14 offenbar Kräfte, die möglicherweise auf die unterschiedliche Flexibilität bzw. auf das unterschiedliche Widerstandsmoment gegen Durchbiegung zurückzuführen sind und die nach einer gewissen Betriebszeit zu Ablösungen zwischen der Stützmembran 12 und der Dichtmembran 14 führen.

Die Stützmembran 12 ist nun mit einer Mehrzahl von Rillen 26 versehen, die man auch als Nuten oder Einkerbungen bezeichnen kann, und die von ihrer Oberseite 36 ausgehen und nach unten auf die Dichtmembran 14 zu gerichtet sind.

130 047/0 342

- sr -

In der dargestellten Ausfuhrungsform sind diese Rillen 26 in Form konzentrischer Kreise um die Mittelachse 34 der Absperrmembran 10 ausgebildet, wobei die erste Rille an den Ansatz 18 anschließt, während die letzte Rille sich im Bereich des Übergangs vom gewölbten Teil 16 zum ebenen Randbereich 30 befindet.

Die Rillen können aber auch in Form paralleler gerader Linien angeordnet sein oder sie können konzentrische Vierecke oder Rechtecke um die Achse 34 bilden, oder es können auch anstatt der durchlaufenden bzw. durchgehenden Rillen einzelne Bohrungen vorgesehen werden, die ebenfalls längs von konzentrischen Kreisen oder geraden Linien angeordnet sein können.

Der radiale Abstand der Rillen voneinander kann gleich oder unterschiedlich sein, ebenso kann ihre Breite und ihre Tiefe gleich oder unterschiedlich ausgebildet sein.

Zweckraäßigerweise ist die Breite der Rillen 26 an der Oberfläche 36 der Membran jedoch geringer als die Breite der zwischen den einzelnen Rillen 26 verbleibenden Stege 32.

Beispielsweise kann die radiale Breite der Rillen an der Ober-" seite 36 bei der dargestellten Ausführungsform etwa 1 bis 1,5 mm betragen und die Breite der Stege 32 etwa 2 bis 3 mm.

Die Rillen 26 erstrecken sich in der Tiefe bis kurz vor die Dichtmembran 14 und der Abstand zwischen dem Grund 28 der Nuten oder Rillen 26 und der ihnen zugewandten Oberseite der Dichtmembran 14 kann bei der dargestellten Ausfuhrungsform etwa 1 bis 1,5 ram betragen.

Die Rillen sind ferner im Querschnitt von oben nach unten sich keilförmig verjüngend ausgebildet, so daß ihre Breite an der

■ - 6 -

130047/0342

301B482

Oberseite 36 der Stützmembran 12 größer ist als im Nutgrund

Durch die Rillen 26 wird das Widerstandsmoment der Stützmembran 12 gegen Durchbiegung herabgesetzt. Die Membran 10 ist in der Zeichnung in geöffneter Stellung dargestellt. Wenn sie in geschlossene Stellung gebracht wird, um den Durchfluß durch das nicht-gezeigte Ventil abzusperren, wird sie, bezogen auf die Figur, längs ihrer Achse 34 nach unten durchgedrückt, bis die Dichtmembran auf·dem ihr zugeordneten, nicht-gezeigten, Ventilsitz aufliegt.

Während dieser Bewegung tritt eine Dimensionsverkürzung ein, weil die Auswölbung 16 der Membran in eine im wesentlichen ebene Form gedrückt wird. Dabei wird vor allem das Material der stützmembran 12 gestaucht. Infolge der Rillen 26 kann alber nun das Material der Stützmembran 12 insbesondere in radialer Richtung in den Bereich der Rillen 26 hinein aus·» weichen, wobei deren Querschnitt während dieser Abwärtsbewegung des ausgewölbten Teils 16 der Membran verringert wird.

Hierdurch werden offenbar die zwischen der Stützmembran 12 und der Dichtmembran 14 auftretenden Schubkräfte bzw. Schubspannungen beträchtlich reduziert, denn es hat sich bei Dauerversuchen gezeigt, daß die erfindungsgemäße Absperrmembran ein mehrfaches an Lastwechseln ohne Ablösungen zwischen Stützmembran und Dichtmembran aushält als bisherige Membranen, bei denen die Stützmembran aus einem massiven Teil besteht.

130047/0342

4K

Leerseite

Claims (12)

1. -■ A 14 374 -

   Patentansprüche

   Äbsperrmembran für Membranventile für flüssige und gasförmige Medien, bestehend aus einer Stützmembran aus einem elastomeren Kunststoff sowie einer mit dieser verbundenen Dichtmembran z.B. aus Polytetrafluoäthylen, dadurch g e k e η η ζ e i c h η et , daß in einem vorgegebenen Bereich der Stützmembran (12) auf ihrer zur Dichtmembran (14) entgegengesetzten Oberseite (36) ihr Widerstandsmoment gegen Durchbiegung vermindert ist.
2. 2. Äbsperrmembran nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η ζ ei c h η e t , daß die Stützmembran (12) auf ihrer . Oberseite (36) mit wenigstens einer Vertiefung (26) versehen ist. ■'■■*
3. 3. Absperrmembran nach Anspruch 2, dadurch g e k e η η -

   ζ ei c h η e t , daß die Vertiefung in Form einer um die Mittelachse (34) der Absperrmembran (10) verlaufenden Nut oder Rille (26) ausgebildet ist.
4. 4. Äbsperrmembran nach Anspruch 2, dadurch g e k e η η zeich η e t , daß auf der Oberseite (36) der Äbsperrmembran (10) eine Mehrzahl von um die Mittelachse (34) verlaufende konzentrische Nuten oder Rillen (26) ausgebildet sind.
5. 5» Äbsperrmembran nach Anspruch A, dadurch g e k e η η ze i c h η e t , daß die Nuten oder Rillen (26) in Form von konzentrischen Kreisen um die Mittelachse (34) verlaufen, deren Abstand voneinander gleich oder unterschiedlich ist. _■".■--.:
6. 6. Abspernnembran nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß die Nuten oder Rillen (26) geradlinig verlaufen und insbesondere in Form konzentrischer Vierecke oder Recktecke angeordnet sind.
7. 7. Absperrmembran nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet/ daß die Vertiefungen in Form einer Mehrzahl von einzelnen, individuellen Sackbohrungen ausgebildet sind.
8. 8. Absperrmembran nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet» daß die Rillen (26) bzw. die Bohrungen sich von der Oberseite (36) der Stützmembran (12) aus bis kurz vor die Dichtmembran (14) erstrecken.
9. 9. Absperrmembran nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet , daß der Abstand zwischen dem Grund (28) der Rillen (26) bzw. der Bohrungen bis zur Dichtmembran (14) etwa 1 bis 1,5 mm beträgt.
10. 10. Absperrmembran nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet/ daß der Querschnitt der Rillen (26) sich in Richtung von der Oberseite (36) nach unten zur Dichtmembran (1.4) keilförmig verjüngt.
11. 11. Absperrmembran nach einem der Ansprüche 4 bis 10, dadurch gekennzeichnet ,daß die Breite der Nuten oder Rillen (26) an der Oberseite (36) der Stützmembran (12) kleiner ist als die Breite der zwischen ihnen verbleibenden Stege (32). ^:
12. 12. Absperrmembran nach einem der Ansprüche 2 bis 11, dadurch gekennzeichnet , daß die Breite der Nuten oder Rillen (26) und/oder ihre Tiefe unter sich gleich oder unter-

    ;t schiedlich ist.

    13004770 34 2