DE7047516U - Membran, insbesondere für Membranventile - Google Patents

Description

Membran, insbesondere für Membranventile

Die Erfindung betrifft eine Membran, insbesondere für Membranventile, die aus Gummi oder einem Austausobmaterial besteht und die mit einer verstärkenden, mit Ausnehmungen versebenen Einlage ausgestattet ist·

Membranen, die während ihres Betriebes einer hohen Beanspruchung unterworfen sind, werden zur Erhöhung ihrer Festigkeit mit verstärkenden Einlagen versehen* Als Einlagen wurden bisher in der Hauptsache Gewebe verwendet, die wegen der zu fordernden hohen Belastbarkeit mexst sehr fest und dicht ausgeführt waren· Naturgemäß bildeten diese Gewebeeinlagen zwischen die Membranwerkatoffschichten eingeschobene Trennschiehten.

Da aufgrund der in wechselnder Richtung erfolgenden Durchbiegung einer Membran in den verschiedenen Schichten unterschiedliche Zug- und Druckspannungen auftreten, die sich in der Trennschicht als Scherepannung auswirken, muß die Verbindung zwischen den Schichten sehr innig und widerstandsfähig sein. Dies umso mehr, als noch weitere trennende Kräfte auf die Verbindungsstellen d«r Membranechichten einwirken:

Das vergleichsweise steife Gewebe vermag den Membranbe— wegungen nicht so elastisch zu folgen wie der das Gewebe umgebende Werkstoff. Dadurch werden zusätzliche S>pannungen

hervorgerufen. Überdies wird der Stärke der zu verwendenden Gewebe, die in einem gewissen Verhältnis zu der Steifheit steht, eine Grenze gesetzt. Diese Tatsache zwang bei der Herstellung seiir stark beanspruobter Membranen oftmals dazu, mehrere, voneinander getrennte Gewebe einlagen vorzusehen· Das hatte aber zur Folge, daß mindestens ein· der Einlagen außerhalb der Zone der geringsten Verformung lag, daher hoch belastet wurde und wegen ihrer Trennfunktion stark· Spannungen hervorrief.

Eine weitere Beanspruchung der Membranschichtenverbindung kann sich aus der Einsatzert ergeben, wenn hoher Druck oder Vakuum, starke Valkarboit, hohe Ts&per&taren auf die Membran einwirken. Vor allem thermische Belastung und Einsatz im Vakuum führten oftmals zu Ablesungen der unteren Membranschicht .

Durch den Membranwerkatoff hindurch diffundierendes Medium kann in möglicherweis· vorhandenen kleinen Hohlräumen im Bereich der Trennschicht einen die Verbindung zusätzlich beanspruchenden Differenzdruck aufbauen. Vm Ablösungen der Membranschichten voneinander zu vermeiden, mußte der Membran· werkstoff dicht und fest mit -der Gewebeeinlage verbunden wer·» den. Es sollten die einzelnen Fäden des Gewebes möglichst vollkouaen mit Membranwerkstoff umhüllt sein. Eine solche Verbindung läßt sich aber bei Sonderkautschuken oder Kunststoffen nur schwer oder gar nicht verwirklichen.

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Ua die völlige Trennung der Mevbranwerketoffachichten voneinander aufzuheben, wurde bereite eine Gewebeeinlage verwendet, die von einer Vielzahl kleiner Öffnungen durchnrüguäü w« , Ziisssrhalb dieser Öffnungen fanä "la* punktweise Vulkanisation der Werkstoffschichten statt. Zur Erlangung einer auerelcbenden Verbindungsfestigkeit bei bober Beanspruchung der Membran reichte aber diese Maßnahme nicht aus. Außerdem mußten zur Kernteilung derartiger durchbrochener Gewebe aufwendige Webverfahren angewendet werden, da der Padenverlauf aus Festigkeitsgründe» nicht ^T rochen werden durfte. Die Elastizität und die Dehnba js Gewebes waren beschränkt«

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verstärkende Einlage für Membranen aus Gummi oder einem Austauschmaterial zu schaffen, die der Membran eine hohe Festigkeit verleibt und die Ablösungen der Werkstoffschichten auch bei einem Einsatz unter extremen Bedingungen sicher verhindert. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die Einlage mit Ausnehmungen versehen ist, die so groß bemessen sind, daß die ober» und unterhalb der Einlage befindlichen Werkstoff» schichten innerhalb der Ausnehmungen, auf einer insgesamt breiten Fläche miteinander verbvreden sind, wobei die Ausnehmungen einen Anteil von etwa der Hälfte oder mehr an der Gesamtfläche der Einlage besitzen. Die Tatsache, daß

die Meabranwerkstoffschichten slob auf breiter Fläobe Miteinander verbinden, schafft überdies die Möglichkeit, die Starke der Einlage, die nun nicbt mehr als Trennsoblcbt wirkt, zu vergrößern. Die Verwendung mebrerer Einlagen erübrigt sieb weitgebend. Werden aber in Ausnahmefällen dennoch mehrere Einlagen verwendet, so bilden diese keine Spannungen hervorrufenden Trennschiebten mehr·

Die Einlage kann in vorteilhafter Weise einstückig ausgebildet sein, also beispielsweise aus einer mit Ausstanizungen versehenen Folie oder aus einem aus Kunststoff gegossenen Netzwerk bestehen. Dadurch bietet sich die Möglichkeit, bei der Wahl des Materials und der Formgebung der Einlage die an die Membran gestellten besonderen Airibrderungen zu berücksicht igen .

Eine weitere vorteilhafte Ausführung der erfindungsgenäßen Membran ist mit einer Einlage aus einem Netz aus Schoß- und Kettfäden verseben. Die Verwendung eines solchen Netzes bietet den Vorzug, daß einerseits sehr starke Fäden verwendet werden können, die der Membran eine hohe Festigkeit geben, daß andererseits aber auch die zwischen dien Fäden verbleibenden Öffnungen eine große Fläche bilden« innerhalb derer sieb die Werkstoffschichten miteinander verbinden. Die Dehnbarkeit der Schuß- und Kettfäden der Gewebeeinlage sollt« annähernd gleich sein, um eine m&glichst gleichmäßige Belastbarkeit der Membran in allen Richtungen zu errreichen.

Die Dehnbarkeit der Netzgewebeeinlage kann dadurch erhöht werden, daß die Schußfäden und/oder Kettfäden eine vergleichsweise starke Zwirnung erhalten« Dies bietet zunächst den Vorteil, daß sich bei der Membranfertigung <*ie Einlage, ohne vorgeprägt zu sein, auch stark auegeformten Membranen ohne Überbeanspruchung anpaßt. Die mit einer Einlage aus stark gezwirnten Fäden versehene Membran hat überdies den Vorzug, daß sie Druckstöße elastisch aufzufangen vermag und daß sie widerstandsfähiger ist gegen dynamische Beanspruchung und Walken. Die elastische Netzgewebeeinlage ist weniger steif und wirkt nicht als Spannungen hervorrufende Trennschicht. Eine weitere Erhöhung der Festigkeit und Widerstandsfähigkeit der Membran ergibt sich, wr^tn die Schußfäden und/oder Kettfäden aus mehreren miteinander verzwirnten Einzelfäden bestehen.

Anwendungabereich des Erfindungsgegenstandes beschränkt sieb nicht auf Membranen für Membranventile oder -pumpen, auf Steuer- oder Arbeitemembranen; die erfindungsgemäße Ausbildung der verstärkenden Einlage kann auch bei den Verschlußstücken verschiedener Ventile, beispielsweise Schlauch· und Quetschventilen Verwendung finden.

Anhand eines Ausfunrungsbeispiele wird die Erfindung näher erläutert. Die Zeiohnung zeigt in

Pig· 1 einen Querschnitt durch eine erfindungsgctmäS ausgebildete Membran, in

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Fig. 2 einen Ausschnitt aus einer aus Schuß- und Kettfaden

gebildeten Netzgewebeinxage, und in Fig. 3 einen Ausschnitt aus einer aus stark gezwirnten

Schuß- und Kettfäden gebildeten Netsge'-sbeeinlage.,

Die in der Fig,1 dargestellte Membran 1 iac aus zwei aus Gummi oder einem Austauschmaterial bestehenden Schichten 2, 3 zusammengesetztο In der unteren Schicht 3 ist ein die ober« Schictat 2 durchstoßender Befestigungsbolzen h verankert. Zur Verstärkung ist eine zwischen die beiden Werkstoff schichten 2 und 3 eingefügte Gewebeeinlage 5 innerhalb u&r Membran 1 angeordnet.

Xn den Fig. 2 und 3 werden zwei verschiedene Gewebeeinlagen für Membranen in Ausschnitten gezeigt· Die Gewebeeinlage 5& der Fig.2 besteht aus eines aus Schußfäden 6 und Kettfäden gebildeten Netzgewebe, wobei die Fäden 6, 7 nur eine geringe Zwirnung besitzen.

^r ι in der Fig. 3 dargestellte Netzgewebe 5b dagegen bat t rk gezwirnte Schußfäden β und Kettfäden 9· Die starke Zwirnung der Fäden 8_t 9 bewirkt eine sehr gute Anpassung der Gewebeeinlage 5b an die Membranform, was insbesondere bei stark gewölbten Membranen, wie sie beispielsweise in Ventilen mit zylindrischem Strömungsdurchlaß verwendet werden, von großem Vorteil istt Die Gewebeeinlage 5b braucht

litt · '

1 · Λ

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vor dam Einlegen zwischen die beiden Werkstoffschichten der Membran nicht mehr vorgeformt zu werden« Auch beim Ein? in dynamisch hoch beanspruchten Membranen oder bei L·- ckstößen erweist sich die aus stark gezwirnten Fäden 8₉ 9 gebildete Gewebeeinlage 5b wegen ihrer hohen Elastizität als sehr vorteilhaft.

Die Fäden der Gewebeeinlage 5 können entsprechend den geforderten Eigenschaften der Membran gewählt werden. Das Material der Fäden beschränkt sich nicht auf Garne aus Natur- oder Kunstfasern; es können auch mit Metallfäden, verstärkte Garne, Metallitze oder massive Kunstfädon verwendet werden.

Die verstärkende Membraneinlage kann auch durch Gießen, Tauchen eines vorgefertigten Netzgewebes, z.B. aus Metallfäden, in einen umhüllenden Werkstoff, Ausstanzen einer Folie oder durch jedes andere Verfahren hergestellt werden, bei dem die Bedingungen der für den Einsatzfall ausreichenden Eigenschaften der Einlage und der guten Verbindung der Werkst off schicht en (Anteil der Ausnehmungen etwa Hälfte der Gesamtfläche oder mähr) erfüllt sind« Die For» der Membraneinlage beschränkt sich selbstverständlich nicht auf die des im Ausführungsbeispiel gezeigten - Netzes.

Claims (1)

1. c^n s ρ r ü c h e

   « Membran, insbesondere für Membranventil le, die aus ~*ummi oder einem Austauscbmaterial besteht und die mit einer verstärkenden, mit Ausnehmungen versebenen Einlage ausgestattet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmungen der Einlage so bemessen sind, daß die ober- und unterhalb der Einlage befindlichen Werkstoff schiebt en innerhalb der Ausnehmungen auf einer insgesamt breiten Fläche miteinander verbunden sind, wobei die Ausnehmungen einen Anteil von etwa der Hälfte oder mehr an der Gesamtfläche der Einlage besitzen.

   2. Membran nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die mit Ausnehmungen versehene Einlage einstückig ausgebildet ist.

   3. Membran nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlage aus einem Netz aus Schuß- und Kettfäden gebildet ist.

   h. Membran nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Dehnbarkeit der Schuß- und Kettfäden annähernd gleich ist.

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   7Μ7516Λ.2.72

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   5. Membran nacn einem der Ansprüche 3 oder k_t dadurch gekennzeichnet, daß die Schußfäden und/oder Kettfäden der Netzgewebeeinlage eine vergleichsweise starke Zwirm-^g besitzen.

   6. Membran nach einem oder mehreren der Ansprüche 3 Uis 5· dadurch gekennzeichnet, daß die Schußfäden und/oder die Kettfäden der Netzgewebeeinlage aus mehreren miteinanderverzwirnten einzelfäden bestehen.