DE9004560U1

DE9004560U1 - Verbundmembran

Info

Publication number: DE9004560U1
Application number: DE9004560U
Authority: DE
Original assignee: Bran und Luebbe GmbH
Current assignee: SPX Flow Technology Germany GmbH
Priority date: 1990-04-23
Filing date: 1990-04-23
Publication date: 1991-08-22
Anticipated expiration: 2000-04-24

Description

BESCHREIBUNG

Die Neuerung betrifft eine Verbundmembran für eine Membranpumpe, ein Ventil, Druckspeicher oder dgl., wobei die Membran aus mehreren Schichten zur Erkennung eines Membranbruchs besteht, und eine ringförmige Einspannzone in der Nähe ihres Außenrandes mit mindestens einer Anschlußöffnung aufweist.

Eine derartige Verbundmembran ist beispielsweise aus der DE-AS 10 00 180 bekannt. Sie wird in leckagefreien Membrandosierpumpen eingesetzt und liefert somit einen wichtigen Beitrag für die Reinhaltung der Umwelt und die Erhöhung des Sicherheitsstandards in Betrieben. Sie dient in solchen Pumpen als Verdrängungskörper und trennt die Seite des Pumpmediums von der Antriebsseite der Pumpe.

Dabei sind zwei hintereinander angeordnete Membranen in der Einspannzone durch einen Zwischenring oder eine mit Schlitzen versehene Schicht voneinander getrennt. Die beiden Membranen können hydraulisch oder über Vakuum miteinander gekoppelt werden. Kapillaren im Zwischenring verbinden den Membranzwischenraum mit einem Anzeigegerät. Diese Anordnung kann einen Membranbruch signalisieren, da bei Beschädigung einer Membran sich der Druck zwischen den Membranen ändert.

Der zusätzliche Zwischenring oder die zusätzliche Schicht erhöht den Fertigungsaufwand und gestaltet die Montage komplizierter. Der zwischen den Membranen entstehende Totraum wirkt sich bei Leckagen ebenfalls nachteilig aus, weil er die Ansprechzeit verlängert.

Aufgabe der Neuerung ist es, eine Verbundmembran anzugeben, die wirtschaftlicher zu fertigen ist, eine große Standzeit aufweist, für hohe Hubfrequenzen geeignet ist und in bestehenden Anlagen ohne aufwendige bauliche Änderungen zur Erkennung von Membranschäden nachgerüstet werden kann.

Die Aufgabe wird durch die Merkmale des Schutzanspruchs 1 gelöst. Dadurch, daß die Schichten sich unmittelbar berührend angeordnet sind und in mindestens eine der Berührungsflächen der Schichten, eine Struktur aus miteinander verbundenen Kanälen (5) eingeformt ist, die eine Verbindung zur Anschlußöffnung am Membranrand aufweist, entfällt vorteilhaft die aufwendig zu fertigende Zwischenschicht.

Die Maßnahme, daß die Schichten nur am Rande der Membran, insbesondere im Bereich der Einspannzone fest miteinander verbunden sind, verringert vorteilhaft die Biegesteifigkeit der Membran und trägt somit auch zur Erhöhung der Standzeit bei. Sie läßt sich in bereits bestehenden Anlagen nachrüsten, ohne die Hubfrequenz der Anlage verringern zu müssen.

Die Fertigung der Membran gestaltet sich einfacher, wenn mindestens eine Membranschicht, kalottenförmig und/oder ohne Kanäle ausgebildet ist, und vorzugsweise aus Plastikmaterial besteht. Auch die Lebensdauer der Membran wird durch diese Ausgestaltung der Membran vorteilhaft verlängert, da gesintertes PTFE auf diese Weise nicht geschwächt wird.

Die Maßnahme, daß nur eine Membranschicht, vorzugsweise eine gummielastische Schicht, Kanalstrukturen aufweist, erleichtert ebenfalls die Fertigung.

Besonders vorteilhaft ist die Kombination einer kautschukartigen dickeren Schicht mit einer Kunststoffschicht. Polytetraflouräthylen vereinigt in sich bekanntermaßen eine besonders hohe Temperaturbeständigkeit mit ausgezeichneter Chemikalienbeständigkeit. Diese Schicht wird meist dem aggressiven Pumpmedium zugewandt. Außerdem erlaubt es diese Materialpaarung, die Fläche der Einspannzone vorteilhaft zu verkleinern und dadurch Material einzusparen.

Bei bestimmten Schichtpaarungen kann die Standzeit der Membran dadurch erhöht werden, wenn zwischen zwei Membranschichten Schmiermittel angeordnet ist. Beispielsweise kann das Schmiermittel in einer Gaze gebunden sein, die zwischen zwei Membranschichten als Stützkörper angeordnet ist.

Eine Kanalstruktur, die aus kreisförmig konzentrisch angeordneten Kanälen mit radial ausgebildeten Ableitungen nach außen besteht, hat sich als Optimum herausgestellt. Eine derartige Struktur weist ein geringes Totvolumen auf, so daß die Zeitkonstante, mit der die Membran auf einen Schaden anspricht, vorteilhaft gering ist.

Die Betriebssicherheit der Membran wird dadurch erhöht, daß im Bereich der Einspannungszone mindestens ein hohler Stützkörper als Anschlußstück vorgesehen ist. Auch wenn die Flächenpressung in der Einspannzone höher ist als der Betriebsdruck, wird dadurch ein unbeabsichtigtes Verschließen der Anschlußöffnung vermieden.

In Ausgestaltung der Neuerung ist vorgesehen, daß die Einspannzone einseitig flach und auf der gegenüberliegenden Seite wulst- oder keilförmig ausgebildet ist. Dadurch wird eine besonders sichere Einspannung der Membran erzielt, die auch bei geringen Einspannkräften noch ihre Dichtfunktion beibehält.

Die Ansprechzeit wird günstig beeinflußt, wenn im Bereich der hohlen Stützkörper eine Kanalerweiterung vorgesehen ist.

Da die Plastikschicht meist eine höhere Pressung benötigt, um sicher abzudichten, wird die Betriebssicherheit dadurch verbessert, daß die wulst- oder keilförmig ausgebildete Fläche der Einspannzone auf der Seite der Plastikschicht angeordnet ist. In der Einspannzone wird die Membran zwischen zwei ebenen Flächen einer Nut gespannt.

Weitere Vorteile, Einzelheiten und neuerungswesentliche Merkmale ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der Neuerung unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren. Diese zeigen:

Fig. 1 einen Schnitt durch die neuerungsgemäße Membran,

Fig. 2 eine Aufsicht auf eine Berührungsfläche der Membranschichten,

Fig. 3 ein vergrößertes Detail gemäß Markierung III in Fig. 1,

Fig. 4 einen Schnitt durch einen Kanalübergang

entsprechend Schnittlinie IV-IV aus Fig. 3 und

Fig. 5 einen Schnitt durch einen Kanal entsprechend Schnittlinie V-V aus Fig. 2.

In Fig. 1 bedeutet 1 eine Schicht aus Gummi und 3 eine PTFE-Schicht, die in ihrem Randbereich verklebt sind. Dieser Bereich entspricht auch in etwa der Einspannzone. Der Bereich der Einspannzone ist strichpunktiert und mit Ziffer 4 gekennzeichnet.

Wie aus Fig. 2 deutlich erkennbar, sind in der Gummischicht 1 auf der Kontaktfläche zur PTFE-Schicht Kanäle 5 eingeformt. Diese Kanäle 5 weisen eine konzentrische Ringstruktur auf, die strahlenförmig von nach außen laufenden Kanälen gekreuzt wird. Ober den Einspannbereich hinaus nach außen sind die Kanäle mittels Kapillare 2 verbunden. Die Kapillare 2 ist aus Metall und dient als Stützkörper, um ein Verschließen der Kanalstruktur beim Einspannen der Membran zu verhindern.

In Fig. 3 ist der Einspannbereich mit der Anschlußkapillare 2 als vergrößertes Detail III (Fig. 1) dargestellt. Die Kapillare 2 ragt außen über den Rand der Membran hinaus, so daß an diese Kapillare Drucksensoren oder dgl. angeschlossen werden können. Innerhalb der Membran mündet die Kapillare 2 in einen Obergang 6. Dieser Kanalübergang 6 stellt eine Erweiterung des Kanals 5 dar, um auch bei Fertigungsungenauigkeiten einen sicheren Anschluß der Kapillaröffnung an die Kanalstruktur 5 zu erreichen.

In Figur 3 erkennt man deutlich die wulstförmige Ausgestaltung der PTFE-seitigen Membraneinspannzone 4. Im gummiseitigen Bereich der Einspannzone 4 ist die Membran dagegen flach ausgebildet. Diese Gestaltung der Einspannzone erlaubt eine besonders sichere, feste und dichte Einspannung der Verbundmembran.

Figur 4 zeigt den Obergang eines Kanals 5 in den Kanalübergang 6 entsprechend Schnittlinie IV-IV aus Figur 3.

Der Querschnitt eines Kanals 5 ist als vergrößertes Detail in Figur 5 dargestellt.

Die Anlageflächen zwischen der Membrangummischicht 1 und der PTFE-Schicht 3 können auch mit Schmiermitteln benetzt sein.

Die neuerungsgemäße Membran weist eine vorteilhaft hohe Lebensdauer auf, wobei die Möglichkeit Membranschäden zu erkennen gegeben ist, so daß der Wartungsaufwand auch von bereits im Einsatz befindlichen Anlagen mit Membranpumpen wesentlich verringert werden konnte, ohne das Umweltrisiko durch Kontamination beim Pumpen von gesundheitsgefährdenden Stoffen infolge Membranbruch zu erhöhen.

BEZUGSZEICHENLISTE Gummischicht Kapillare PTFE-Schicht

Klebe- bzw. Einspannzone Kanäle Kanalübergang

Claims

789329GA Anmelder: Bran + Luebbe GmbH, Norderstedt, (DE) 5 Verbundmembran SCHUTZANSPROCHE

1. Verbundmembran für eine Membranpumpe, ein Ventil, Druckspeicher oder dgl., wobei die Membran aus mehreren Schichten zur Erkennung eines Membranbruchs besteht, und eine ringförmige Einspannzone in der Nähe ihres Außenrandes mit mindestens einer Anschlußöffnung aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Schichten sich unmittelbar berührend angeordnet sind und in mindestens eine der Berührungsflächen der Schichten, eine Struktur aus miteinander verbundenen Kanälen (5) eingeformt ist, die eine Verbindung zur Anschlußöffnung am Membranrand aufweist.

2. Verbundmembran nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schichten nur im Bereich der Einspannzone (4) fest miteinander verbunden sind.

3. Verbundmembran nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Membranschicht (3) kalottenförmig und/oder ohne Kanalstruktur ausgebildet ist und vorzugsweise aus Plastikmaterial, insbesondere PTFE, besteht.

4. Verbundmembran nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß nur eine Membranschicht, vorzugsweise eine gummielastische Schicht (1) die Kanalstruktur aufweist.

5. Verbundmembran nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, d a durch gekennzeichnet, daß die Kanalstruktur aus kreisförmig, konzentrisch angeordneten Kanälen (5) mit radial ausgebildeten Ableitungen nach außen besteht.

6. Verbundmembran nach Anspruch 2, 3, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlußöffnung im Bereich der Einspannungszone (4) als hohler Stützkörper (2) ausgebildet ist.

7. Verbundmembran nach Anspruch 1, 2, 3, 4, 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Einspannzone (4) einseitig flach und auf der gegenüberliegenden Seite wulst- oder keilförmig ausgebildet ist.

8. Verbundmembran nach Anspruch 1, 2, 3, 4, 5, 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der hohlen Stützkörper (2) eine Kanalerweiterung (6) vorgesehen ist.

9. Verbundmembran nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die wulst- oder keilförmig ausgebildete Fläche der Einspannzone auf der Seite der Plastikschicht (3) angeordnet ist.