DE3243774A1

DE3243774A1 - Pneumatisches arbeitselement mit membrankolben

Info

Publication number: DE3243774A1
Application number: DE19823243774
Authority: DE
Inventors: Dieter 7031 Aidlingen Feichtiger; Rüdiger 7032 Sindelfingen Hoffmann; Theodor 7030 Böblingen Reinhard
Original assignee: Daimler Benz AG
Current assignee: Daimler Benz AG
Priority date: 1982-11-26
Filing date: 1982-11-26
Publication date: 1983-11-03

Description

Pneumatisches Arbeitselement mit Membrankolben
Die Erfindung betrifft ein pneumatisches Arbeitselement mit Membrankolben nach dem Oberbegriff von Anspruch 1, wie es beispielsweise aus der DE-OS 24 52 748 als bekannt hervorgeht.
Aufgrund der axialen Einspannung der Membran im Überlappungsbereich der beiden Gehäusehälften und aufgrund der Umbiegung der Membran über den verrundeten Rand der radial innenliegenden Gehäusehälfte ist die Membraneinspannung von radialen Kräften entlastet. Jedoch ist in radialer Hinsicht für die Einspannung der Membran relativ viel Bauvolumen aufgewendet worden. Dadurch kann bei vorgegebenem Einbauraum und vorgegebenem Arbeitsdruck nur eine beschränkte Kraft durch ein solches Arbeitselement aufgebracht werden.
Aufgabe der Erfindung ist es, die von einem pneumatischen Arbeitselement der zugrundegelegten Art bei vorgegebenem Einbauraum und vorgegebenem Arbeitsdruck aufbringbare Kraft zu erhöhen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale von Anspruch 1 gelöst. Aufgrund der relativ langen axialen Einspannung der Membran wird die Hauptzuglast auf die Membran rbschlüssig von der Einspannung aufgefangen, so daß die wulstartige Verdickung am Membranaußenrand sehr klein gehalten werden kann und nur noch zur Aufnahme des geringen restlichen Zuges am Außenrand und einer örtlich definierten Anlage der Membran dient.
Die Erfindung ist anhand zweier in den Zeichnungen dargestellter Ausführungsbeispiele nachfolgend noch kurz erläutert; dabei zeigen die beiden Figuren Querschnitte durch zwei verschiedene Ausführungsbeispiele von pneumatischen Arbeitselementen mit Membrankolben.
Da die beiden dargestellten Ausführungsbeispiele weitgehend übereinstimmen, gilt die nachfolgende Beschreibung für beide Ausführungsbeispiele.
In einem in grober Näherung kreiszylindrischen oder auch ovalen Gehäuse ist ein Membrankolben 1 axialbeweglich untergebracht, dessen Membran 7 axial etwa in der Gehäusemitte dichtend mit den wandungsbildenden Gehäuseteilen verbunden ist. Die Kolbenstange 11 ist durch die eine Stirnseite des Gehäuses hindurchgeführt, wobei die Durchtrittsstelle mit einem Dichtbalg 12 verschlossen ist. Bei den dargestellten Ausführungsbeispielen handelt es sich um sogenannte Einkammer-Elemente, bei denen lediglich einer der beiden Kammern mit einem Arbeitsanschluß 10 versehen ist und mit Überdruck oder Unterdruck wechselweise beaufschlagt werden kann. Es wäre aber auch ohne weiteres denkbar, daß die obere Kammer oder daß beide Kammern mit einem Arbeitsanschluß versehen und demgemäß druckbeaufschlagbar sind.
Das Gehäuse des Arbeitselementes ist quer zur Hubrichtung des Membrankolbens geteilt, wobei sich die beiden Gehäusehälften jeweils etwa über den halben Kolbenhub axial erstrecken. An ihrer Verbindungsstelle überlappen sich die Gehäusehälften am gesamten Umfang des Gehäuses. Die im Überlappungsbereich radial außenliegende Gehäusehälfte 3 erstreckt sich axial über die Gehäusemitte hinaus; sie ist am Außenumfang der inneren Gehäusehälfte 3 fixiert. Der Rand 5 der inneren Gehäusehälfte ist sauber verrundet und die Membran 7 ist über diesen Rand hinweg axial umgebogen.
Sie ist im Überlappungsbereich 4 der beiden Gehäusehälften dichtend zwischen ihren Wandungen eingeschlossen. Am Außenrand der Membran ist eine wulstartige Verdickung 6, 6t vorgesehen, die in entsprechenden umlaufenden Aussparungen in den Gehäusehälften aufgenommen wird.
Um die Einspannung der Membran in radialer Hinsicht besonders schmal zu halten und eine möglichst große wirksame Kolbenfläche bei vorgegebenem Außendurchmesser D des Arbeitselementes realisieren zu können, ist die axiale Einspannlänge L so lang wie möglich gestaltet, d.h. sie entspricht etwa dem halben Kolbenhub H. Aufgrund dieser langen axialen Einspannlänge der Membran wird die Zugbelastung weitgehend reibschlüssig aufgefangen. Die wulstartige Verdickung 6, 62 vom Außenrand der Membran kann daher in Radialrichtung sehr schmal gehalten werden, weil sie nur noch einen ganz kleinen Rest von Zugbelastung aufnehmen muß und weil sie im wesentlichen lediglich einer definierten örtlichen Lagesicherung dient.
Bei dem in Figur 1 dargestellten Ausführungsbeispiel erstreckt sich die wulstartige Verdickung 6 radial sowohl nach außen als auch nach innen und es sind in der äußeren und in der inneren Gehäusehälfte jeweils entsprechende Ausnehmungen vorgesehen. Dies ist bei der dort gewählten Art der Verbindung zwischen den beiden Gehäusehälften ohne Vergrößerung des Außendurchmessers des Arbeitselementes möglich, weil die Wandung der äußeren Gehäusehälfte im unmittelbaren Bereich vor der Verbindungsstelle mit Rücksicht auf die Schweißverbindung 9 der beiden Gehäusehälften ohnehin auf einen sehr schmalen Steg zurückgenommen werden muß. Die Schweißung der beiden aus Kunststoff bestehenden Gehäusehälften erfolgt im Bereich einer ganz schmalen Randlinie am äußersten Umfang des Gehäuses. Es handelt sich dabei um eine bekannte Hochfrequenzschweißung oder auch um eine Ultraschallschweißung, bei denen jeweils relativ wenig Wärme in das angrenzende Gummi der Membran 7 eingetragen wird.
Beim Ausführungsbeispiel nach Figur 2 erstreckt sich die wulstartige Verdickung 6' radial ausschließlich nach innen; ebenso ist lediglich im Bereich der radial innenliegenden Gehäusehälfte 3 eine entsprechende ringförmige Ausnehmung zur Aufnahme dieser wulstartigen Verdickung vorgesehen.
Die äußere Gehäusehälfte 2 ist im Bereich des Membranaußenrandes ungeschwächt und glattflächig gestaltet. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist eine Klipsverbindung 8 zwischen den beiden Gehäusehälften vorgesehen, bei der am freien Rand der radial außenliegenden Gehäusehälfte 2 mehrere Haken am Umfang vorgesehen sind, die hinter eine entsprechende scharfkantige Vertiefung an der anderen Gehäusehälfte einrasten. Anstelle mehrerer Haken kann auch ein umlaufender im Querschnitt hakenförmiger Ringwulst am freien Rand der äußeren Gehäusehälfte vorgesehen sein.
Der Vorteil der Erfindung liegt darin, daß bei gleichem Bauvolumen in Durchmesserrichtung und bei gleichem Arbeitsdruck die mit einem solchen Arbeitselement erzielbare Kolbenkraft gegenüber herkömmlichen Arbeitselementen in erheblichem Maß gesteigert werden kann. Bei einem ausgeführten Beispiel mit 42 mm Außendurchmesser des Arbeitselementes konnte bei einem Teilvakuum von 0,3 bar eine Kolbenkraft von 58 N erzielt werden. Demgegenüber war mit einem herkömmlichen Arbeitselement unter vergleichbaren Bedingunbn lediglich eine Kolbenkraft von etwa 35 N erzielbar.
Leerseite

Claims

Patentansprüche /C32 W Pneumatisches Arbeitselement mit Membrankolben, mit einem quer zur Hubrichtung des Membrankolbens geteilten Gehäuse, dessen Gehäusehälften sich jeweils etwa über den halben Kolbenhub erstrecken und an ihrer Verbindungsstelle sich am ganzen Umfang überlappen, wobei sich die im Überlappungsbereich radial außenliegende Gehäusehälfte axial über den halben Kolbenhub hinaus erstreckt und am Außenumfang der anderen Gehäusehälfte fixiert ist und wobei die Gehäusehälften im Überlappungsbereich die über den verrundeten Rand der radial innenliegenden Gehäusehälfte axial umgebogene Membran zwischen sich dichtend einschließen und eine wulstartige Verdickung am Außenrand der Membran in entsprechenden umlaufenden Aussparungen aufnehmen, dadurch gekennzeichnet, daß die axiale Erstreckung des Uberlappungsbereiches (4) und die axiale Einspannlänge (L) der Membran (7) darin etwa dem halben Kolbenhub (H) entspricht.
2. Arbeitselement nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i.c h n e t daß die beiden Gehäusehälften (2, 3) verschweißt sind (Schweißverbindung 9, Figur 1).
3. Arbeitselement nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t daß die wulstartige Verdickung (6') und die sie aufnehmende Aussparung ausschließlich auf Seiten der radial innenliegenden Gehäusehälfte (3) angeordnet sind (Figur 2).