DE621827C

DE621827C - Sensitive metal membrane for large lifts, especially for regulators

Info

Publication number: DE621827C
Application number: DEH140627D
Authority: DE
Original assignee: Huebner & Mayer
Current assignee: Huebner & Mayer
Priority date: 1933-07-13
Filing date: 1934-07-10
Publication date: 1935-11-15

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine empfindliche Metallmembran für große Hübe, die im allgemeinen Maschinenbau, insbesondere im Apparate- und Armaturenbau, und überall dort Anwendung finden kann, z. B. bei Reglern, wo die Membran als druckempfindliches Konstruktionselement gebraucht wird.The invention relates to a sensitive metal diaphragm for large strokes that in general mechanical engineering, especially in apparatus and valve construction, and everywhere can be used there, e.g. B. in regulators, where the membrane is sensitive to pressure Construction element is needed.

Für derartige Zwecke sind bereits Anordnungen bekanntgeworden, bei denen die im Querschnitt wellenförmige Membran durch einen Rost von radialen Rippen versteift ist, die auf der Membran frei aufliegen und gleichzeitig zur Übertragung des Membranhubes dienen.For such purposes, arrangements have already become known in which the im Cross-section of the undulating membrane is stiffened by a grate of radial ribs, which rest freely on the membrane and at the same time transfer the membrane stroke to serve.

Es sind auch schon Membrananordnungen vorgeschlagen worden, bei welchen die ebene Membranfläche durch mehrere ineinanderliegende Ringe unterteilt wurde, die sich ihrerseits gegen quer laufende, den Membranhub übertragende Hebel abstützen.Membrane arrangements have also been proposed in which the plane Membrane surface was divided by several nested rings, which in turn Support against transverse levers that transmit the diaphragm stroke.

Die Erfindung besteht nun darin, daß die Ringe mit abgerundeten Flächen die Wellentäler der üblichen gewellten, zwischen den Ringen freiliegenden Membran stützen, wobei sie mit Schneidenlagern an den Roststäben bzw. ,an den den Membranhub übertragenden Hebeln anliegen, um eine einstellfähige, gleichmäßige Verteilung der Membranbeanspruchung zu erzielen.The invention now consists in the fact that the rings with rounded surfaces form the wave troughs the usual corrugated membrane exposed between the rings, whereby they with cutting edge bearings on the grate bars or on the ones that transmit the diaphragm stroke Levers are applied to ensure an adjustable, even distribution of the stress on the membrane to achieve.

Der Forderung nach einer soweit als nur irgend möglich gleichmäßigen Verteilung der Membranbeanspruchung über deren Arbeitsfläche kann dabei durch entsprechende Anordnung der den Membrandurck auf die quer laufenden Hebel übertragenden Schneiden der Abstützringe entsprochen werden.The demand for a distribution of the Membrane stress over its working surface can be determined by an appropriate arrangement the cutting edges of the support rings that transmit the diaphragm pressure to the transverse levers.

Die Zeichnung erläutert in Abb. 1 den Grundgedanken der Erfindung, während die Abb. 2 und 3 zwei Ausführungsbeispiele derselben wiedergeben. Die Abb. 4 und S veranschaulichen im Querschnitt bzw. in Draufsicht eine weitere Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes. Abb. 6 stellt eine Einzelheit dar.The drawing explains in Fig. 1 the basic idea of the invention, while the Fig. 2 and 3 show two embodiments of the same. Figs. 4 and S illustrate in cross section or in plan view a further embodiment of the subject matter of the invention. Fig. 6 shows a detail.

In den Abb. 1 und 2 bezeichnet 2 die im Querschnitt wellenförmig gestaltete Mem-' bran, die an ihrem Außenrande im Gehäuse 1 eingespannt ist. Das Mittelfeld dieser Membran wird mit der Bewegungsspindel 3 durch das Rohrstück 4 unter Vermittlung der Schraubenmutter 5 fest und dicht verspannt. Die Abstützung der Druckbelastung erfolgt durch mehrere konzentrisch ineinanderpassende Ringe 6", 6^b, & und 6^d, die in den Wellentälern der Membran liegen und mit ihren Schneiden .? gegen quer laufende Hebel 7 anliegen. Diese Hebel bilden ebenso wie die Ringe 6 in ihrer Gesamtheit eine bewegliche Scheibe, können aber auch in geringerer Anzahl und im Abstand voneinander angeordnet sein. Jeder Hebel 7 liegt an seinem Außenende gegen eine Nase ΐ^α im Ge-In FIGS. 1 and 2, 2 denotes the membrane, which is wave-shaped in cross section and which is clamped in the housing 1 at its outer edge. The middle section of this membrane is clamped tightly and tightly with the movement spindle 3 through the pipe section 4 through the intermediary of the screw nut 5. The support of the load is carried by a plurality of concentric mating rings 6 ", 6 ^b, and 6 ^d, which lie in the wave troughs of the membrane and bear with their cutting.? Against transversely running lever 7. This lever also form as the rings 6 in their entirety a movable disc, but can also be arranged in smaller numbers and at a distance from one another. Each lever 7 lies at its outer end against a nose ΐ ^α in the structure

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häuseoberteil an und stützt sich am inneren Ende gegen die Unterseite der Mutter 5 ab.the upper part of the housing and is supported at the inner end against the underside of the nut 5.

Durch die Anordnung der Abstützringe 2 wird eine der Ringzahl entsprechend weitgehende Unterteilung der freien Membranarbeitsfläche und eine dementsprechende Verminderung der an der belasteten Membran auftretenden Beanspruchungen erzielt. Dadurch, daß die Ringe in die Wellentäler eingreifen, werden die zwischen zwei aufeinanderfolgenden Ringen emporgewölbten Membranzonen überaus günstig nach Art eines Behälters beansprucht, der einem- Innendruck ausgesetzt ist. Die dem Fall eines Behälters unter Außendruck entsprechende Beanspruchung der Membranwellen selbst ist durch das Anliegen gegen die Ringe 6 praktisch überhaupt vermieden.Due to the arrangement of the support rings 2, one of the number of rings is correspondingly extensive Subdivision of the free membrane working area and a corresponding reduction the stresses occurring on the loaded membrane achieved. Through this, that the rings engage in the wave troughs are those between two successive ones Rings arched membrane zones extremely favorably stressed in the manner of a container that has an internal pressure is exposed. The stress corresponding to the case of a container under external pressure the membrane waves themselves are practically avoided at all due to the contact against the rings 6.

Um jedoch bei gegebener Membranbelastung und bei gegebenem Membranhub eine vorher bestimmte, vorzugsweise annähernd gleichmäßige Verteilung der Membranbeanspruchung über die freie Arbeitsfläche zu erzielen, wird gemäß Abb. 1 folgender Vorgang bei Anordnung der Ringschneiden s eingehalten: In order to achieve a certain, however, at a given load and membrane for a given cone excursion before, preferably approximately uniform distribution of the stress on the diaphragm-free work surface 1, the following process in arrangement of the ring is cut as shown in Fig adhered s.:

In Abb. ι sei mit H strichpunktiert die Stellung des Hebels 7 bezeichnet, die dem vollen Membranhub entspricht. Mit β sei der zulässige, über den ganzen Querschnitt der Membran annähernd konstant zu haltende Biegungswinkel zwischen je zwei aufeinanderfolgenden Membranelementen bezeichnet. In dem Profilmittel a-ß des Ringes 6" beträgt χ die unter Einhaltung dieses Biegungswinkels noch zulässige Aufbiegung der Membran, während der Hebel 7 in der Stellung H die wesentlich größere Aufbiegung y zuläßt. Die Einstellung auf den zulässigen Wert χ wird für den Ring 6° dadurch erreicht, daß man die Ringschneide s^a aus dem Profilmittel a-a so weit nach links verlegt, bis auch auf H der Wert χ erreicht ist.In Fig. Ι the position of the lever 7 is indicated by dash-dotted lines H, which corresponds to the full diaphragm stroke. The permissible bending angle between two successive membrane elements, which is to be kept approximately constant over the entire cross-section of the membrane, is designated by β. In the profile means a-ß of the ring 6 ″ , χ is the permissible bending of the membrane while maintaining this bending angle, while the lever 7 in the position H allows the much greater bending y . The setting to the permissible value χ is for the ring 6 ° achieved by moving the cutting edge s ^a from the profile center aa so far to the left until the value χ is also reached on H.

Das nächste Membranelement (zwischen den Profilmitteln a~a und b~b der Ringe 6^a und c?) soll nun wieder unter Einhaltung des zulässigen Winkels β abgebogen werden. Dieser Winkel bedingt eine Gesamtaufbiegung der zugeordneten Membranzone um den Betrag z, während der Hebel 7 in seiner Stellung ff die etwas größere Aufbiegung ν zuläßt. Die Einstellung auf den zulässigen Wert ζ erfolgt wieder durch Verlegung der Ringschneides⁰ nach links um leinen Betrag, der in derselben Weise bestimmt wird wie die Verlegung der Ringschneide s". The next membrane element (between the profile means a ~ a and b ~ b of the rings 6 ^a and c?) Should now be bent again while maintaining the permissible angle β. This angle causes a total bending of the associated membrane zone by the amount z, while the lever 7 in its position ff allows the somewhat greater bending ν . The setting to the permissible value ζ takes place again by moving the ^{cutting edge 0} to the left by a small amount, which is determined in the same way as the moving of the cutting edge s ".

Die Fortsetzung dieses Ermittlungsverfahrens ergibt, daß die Ringschneiden s" und J* um zunehmende Beträge aus den Querschnittsmitteln c-c bzw. d-d ■ nach rechts verlegt werden müssen, damit der Forderung gleicher Biegungswinkel zwischen je zwei aufeinanderfolgenden Membranzonen Rechnung getragen ist.The continuation of this determination procedure shows that the ring cutting edges s " and J * must be moved to the right by increasing amounts from the cross-sectional means cc and dd ■ so that the requirement for the same bending angle between two successive membrane zones is taken into account.

Abb. 3 zeigt im Querschnitt eine Membran 2 mit einem einzigen Unterteilungsring (Abstützring) 6, der in der Mitteldrucklinie der Membran, d. h. so angeordnet ist, daß er die Membran in zwei gleichbelastete Zone;i unterteilt. Die Anordnung der Hebel 7, die sich bei dieser Ausführungsform zweckmäßig zu einer beweglichen Scheibe zusammenschließen, ist im übrigen die gleiche wie gemäß den Abb. 1 und 2.Fig. 3 shows in cross section a membrane 2 with a single dividing ring (Support ring) 6, which is in the mean pressure line of the membrane, d. H. is arranged so that he the membrane is divided into two equally loaded zones; i. The arrangement of the levers 7, the in this embodiment join together to form a movable disc, is otherwise the same as in Figs. 1 and 2.

Um eine gleichmäßige Verteilung der Membranbeanspruchung zu erzielen, kann man auch abweichend vom Verfahren gemäß Abb. i. sämtliche Ringschneiden s in den Querschnittssymmetralen der Ringprofile belassen, dafür aber den Hebeln 7, die sämtlich im Mittelfeld der Membran angreifen, eine derart abwechselnd abgestufte Radialerstrekkung geben, daß an der druckbelasteten Membran wiederum vom Rande bis zur Mitte gleiche oder annähernd gleiche Biegungswinkel auftreten. Eine solche Anordnung zeigen die Abb. 4 und 5. Mit 7" sind die kürzesten Hebel, mit J^b, y^c und y^d die folgenden Hebel von stufenweise wachsender Radialerstreckung bezeichnet. Die äußeren Enden dieser Hebel stützen sich gegen entsprechende Schneiden s¹, s², s³, J⁴ an der Innenseite des Membrangehäuses ab. Sämtliche Hebel y^a bilden die innerste Äbstützzone und stellen sich bei einem bestimmten Membranhub am steilsten. Die Hebel y^b bilden den zweiten Kranz von Abstützelementen und stellen sich für einen gegebenen Membranhub etwas weniger steil. Noch flacher liegen die den Kranz y^c bildenden Hebel, am flachsten schließlich die Hebel j^d. In order to achieve an even distribution of the membrane stress, one can also deviate from the method according to Fig. I. Leave all the ring cutting s in the cross-sectional symmetry of the ring profiles, but give the levers 7, which all act in the middle of the membrane, an alternating radial extension in such a way that the same or approximately the same bending angles occur on the pressure-loaded membrane from the edge to the middle. Such an arrangement is shown in Figs. 4 and 5. 7 " denotes the shortest levers, J ^b , y ^c and y ^d denote the following levers of gradually increasing radial extension. The outer ends of these levers are supported against corresponding cutting edges s ¹ , s ² , s ³ , J ⁴ on the inside of the diaphragm housing. All levers y ^a form the innermost support zone and are steepest at a certain diaphragm stroke. The levers y ^b form the second ring of support elements and are positioned for a given diaphragm stroke The levers forming the ring y ^c are even flatter, and finally the levers j ^{d are} the flattest.

Abb. 6 zeigt eine Einzelheit, die auf alle dargestellten Anordnungen anwendbar ist. Damit die Hebel 7 geringe Längsverschiebungen vollführen können, sind sie entweder an ihren äußeren Enden (gegen das Gehäuse i) oder an ihren inneren Enden (gegen die Mutter 5) mittels gelenkiger Schneiden 10 abgestützt. Die Schneiden können eine Mittelbohrung 11 aufweisen für den Durchtritt no eines Drahtringes, der sämtliche Schneiden zu einem Kranz vereinigt. An Stelle der Schneiden kann auch irgendeine andere gelenkige Lagerung, z. B. durch Kugeln, treten.Fig. 6 shows a detail which is applicable to all of the illustrated arrangements. So that the lever 7 can perform small longitudinal displacements, they are either at their outer ends (against the housing i) or at their inner ends (against the nut 5) is supported by means of articulated blades 10. The cutting edges can have a central hole 11 have for passage no a wire ring that unites all cutting edges to form a wreath. Instead of Cutting can also be any other articulated mounting, e.g. B. by balls, kick.

Schließlich sei noch bemerkt, daß bei Bruch der Membran entweder die in ihrer Gesamtheit eine bewegliche Scheibe bildenden Hebel 7 oder die ineinanderpassenden Abstützringe 6 einen wirksamen Schutz gegen das ausströmende Druckmittel bilden.Finally it should be noted that if the membrane ruptures either the in its entirety a lever 7 forming a movable disc or the support rings 6 which fit into one another form an effective protection against the escaping pressure medium.

Ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen, kann man auch die Hebel 7 so anord-Without departing from the scope of the invention, the levers 7 can also be arranged

nen, daß sie sich sämtlich mit einem Ende außen in einer Zone gleichen Durchmessers abstützen und die Abstufung der radialen Erstreckung dieser Hebel nach innen Platz greift.nen that they are all with one end outside in a zone of the same diameter support and the gradation of the radial extent of this lever inward place engages.

Claims

Claim:

Sensitive metal membrane for large

Strokes, especially for controllers, with weleher the working surface of the membrane is supported by profiled rings on the one hand against the membrane, on the other hand against radial ones that transmit the membrane stroke Grate bars rest, characterized in that the rings with rounded surfaces the wave troughs of the usual corrugated, support the exposed membrane between the support rings, resting against the grate bars with knife-edge bearings, in order to achieve an adjustable, even distribution of the stress on the membrane.

For this purpose ι sheet of drawings