DE906226C

DE906226C - Membrananordnung fuer Steuergeraete, insbesondere von Druckluftbremsen

Info

Publication number: DE906226C
Application number: DEK8711A
Authority: DE
Inventors: Dr Ernst Moeller
Original assignee: KNORR BREMSE GmbH; Knorr Bremse AG
Current assignee: KNORR BREMSE GmbH; Knorr Bremse AG
Priority date: 1951-01-20
Filing date: 1951-01-20
Publication date: 1954-03-11

Description

Membrananordnung für Steuergeräte, insbesondere von Druckluftbremsen Flür Steuergeräte, wie sie z. B. die Steuerventile von Druckluftbremseinrichtungendarstellen, sind an sich Flachmembranen wegen ihrer hohen Ansprechempfindlichkeit im Bereich kleiner Hübe sehr geeignet. Nachteilig macht sich jedoch dabei bemerkbar, daß der Gesamthubbereich mehr begrenzt ist, die Eigenspannung der Membran stark hubabhängig ist und die beim Einspannen der Membran auftretenden Volumenverschiebungen im Werkstoff leicht zur Faltenbildung führen.
Eine Hubvergrößerung wurde zwar bereits durch sogenannte Wälzhäute erzielt, bei welchen das Membranglied im ausgebauten Zustand konische Topfform besitzt, dem aber im eingebauten Zustand eine sich ausstülpende Form aufgezwungen wird, wobei der Rand dieses Gebildes nur am Ende in das umgebende Gehäuse eingespannt ist. Diese Wälzhäute besitzen den Nachteil einer niederen Ansprechempfindlichkeit. Demgegenüber ist es Aufgabe der Erfindung, eine Membrananordnung zu schaffen, welche den Vorteil der Flachmembran, also hohe Ansprechempfindlichkeit aus dem neutralen Ruhezustand und im Bereich kleiner Hübe, mit dem Vorteil eines großen Hubbereiches verbindet. Darüber hinaus sollen die beim Einspannen der Membran auftretenden Volumenverschiebungen des Werkstoffes von der eigentlichen, den Steuerdrücken ausgesetzten Membranfläche ferngehalten werden.
Diese Aufgabe wird bei einem topfförmigen Membranglied, bei welchem der Rand des Topfes nur in der Gegend seines dem Boden entgegengesetzten Endes in das umgebende Gehäuse eingespannt ist, dadurch gelöst, daß die Topfform des Membrangliedes im eingebauten Zustand zylindrisch ist und seinem Rand einschließlich seines Überganges in den Bodenteil eine kegelförmige, im wesentlichen konzentrisch zu ihm verlaufende, .in dem inneren Gehäuseteil vorgesehene Ausnehmung gegenüberliegt, die der Membran ein begrenztes Bewegungsspiel gestattet, alles zu dem Zweck, daß unter Druckbeaufschlagung der Bodenteil der Membran seine Bewegung als Flachmembran beginnt, wobei die Übergangszone zwischen Zylinder-und Bodenteil wie eine Einspannstelle wirkt, worauf im Verlauf des weiteren Hubes der zylindrische Teil der Membran unter Ausnutzung der Ausnehmung nachgezogen wird.
In der Zeichnung sind Ausführungsmöglichkeiten des Erfindungsgegenstandes in schematischer und teils schaubildlicher Weise dargestellt. Gemäß Fig. I besteht die z. B. zum Steuerventil einer Druckluftbremseinrichtung gehörende topfförmige Membran aus einem Bodenteil I und dem Rand 3, wobei der Bodenteil durch Teller 5 verstärkt ist. Das Ende des Randes 3 ist wulstförmig ausgebildet, wobei der Wulst 7 als Einspannstelle zwischen den Gehäuseteilen 9 und II liegt. Das Gehäuse II schneidet bei I3 scharfkantig in den Wulst 7 ein, wodurch trotz hohen spezifischen Druckes das durch die Einspannkräfte bedingte Fließen des Membranwerkstoffes in einem solchen Rahmen gehalten wird, daß die entstehenden Verformungen bereits im Randteil 3 aufgeschluckt werden und sich nicht bis zur Bodenfläche I ausbreiten. An den Wulst 7 schließt sich, parallel zum Boden I verlaufend, ein Ring I5 an, der ebenfalls Dichtwirkung besitzt und entweder einteilig oder, wie in Fig. 2 gezeigt, auch in Form mehrerer auf den Umfang des Wulstes 7 verteilter Ansäfze ausgebildet sein kann. Diese Ansätze können, wie ebenfalls aus Fig.2 ersichtlich ist, Öffnungen I7 aufweisen, welche Verbindungen für in den Gehäuseteilen verlaufende Leitungen bilden. Die Einspannung der Membran beschränkt sich in Richtung des Randes 3 praktisch auf den Wulst 7, während der übrige Randteil in einer aus den beiden Gehäusen 9, II gebildeten Ausnehmung I9 mit begrenztem Bewegungsspiel liegt. Dieses Bewegungsspiel wird vor allem dadurch geschaffen, daß die der Innenseite des Randes 3 zugekehrte Wand 2I des Gehäuseteiles 9 kegelförmig ausgebildet ist. Der Gehäuseteil II weist die Wölbung 25 auf, deren Zweck anläßlich der Bierschreibung der Wirkungsweise des Erfindungsgegenstandes im einzelnen erläutert wird. Wenn zu beiden Seiten der Membran I, 3 gleicher Druck herrscht, so nimmt dieselbe die in Fig. I gezeigte Lage ein. Wird in der in Fig. 3 und 4 angedeuteten Pfeilrichtung ein Überdruck auf die Membran ausgeübt, so preßt derselbe einerseits den Rand 3 gegen den Gehäuseteil II und andererseits übt er auf den Membranboden I eine in der Zeichnung nach abwärts gerichtete Bewegungstendenz aus. Bei diesen auftretenden Kräften ergibt sich (ungefähr bei 27) eine schmale Ringfläche, welche wie die Einspannzone einer Flachmembran wirkt, so daß der Membranboden I zunächst mit der hohen Empfindlichkeit einer Flachmembran seine Bewegung beginnt (Fig. I). Nachdem bei dieser Bewegung ein bestimmter, verhältnismäßig kleiner Hub zurückgelegt ist, wird der Randteil 3 nachgezogen, bis das Ganze schließlich die aus Fig. 4 ersichtliche Lage einnimmt. Diese Möglichkeit des Nachziehens des Randteiles 3 hat zur Folge, daß die anfänglich in der erwünschten Weise als Flachmembran wirkende Membran I, 3 nach Zurücklegung eines kleinen Anfangshubes einen weiteren Hubbereich zur Verfügung hat, der dem einer Wälzhaut entspricht. Wenn sich dabei die große Anfangsempfindlichkeit der Membran gegenüber Druckänderungen etwas verringert, so stellt dies keinen Nachteil dar, weil sich das System bereits in Bewegung befindet und somit Druckbeeinflussungen schneller folgt. Wenn auf der in der Zeichnung unteren Seite der Membran I ein Überdruck entsteht, besitzt die Übergangszone 27 aus formbedingten Gründen wieder erhöhte Steifheit, so daß die Membran auch in diesem Belastungsfall zuerst als Flachmembran wirkt, worauf erst der Randteil 3 unter Vergrößerung des Hubbereiches bis zum schließlichen Anliegen an der Kegelfläche 2I um die Kante 23 nachgezogen wird.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: I. Membrananordnung für Steuergeräte, insbesondere von Druckluftbremsen, bei der das Membranglied Topfform besitzt, wobei der Rand dieses Topfes nur in der Gegend seines dem Boden entgegengesetzten Endes in das umgebende Gehäuse eingespannt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Topfform des Membrangliedes im eingebauten Zustand zylindrisch ist und seinem Rand (3) einschließlich seines Überganges in den Bodenteil eine kegelförmige, im wesentlichen konzentrisch zu ihm verlaufende, in dem inneren Gehäuseteil (9) vorgesehene Ausnehmung (I9) gegenüberliegt, die der Membran ein begrenztes Bewegungsspiel gestattet, alles zu dem Zweck, daß unter Druckbeaufschlagung der Bodenteil der Membran seine Bewegung als Flachmembran beginnt, wobei die Übergangszone zwischen Zylinder-und Bodenteil wie eine Einspannstelle wirkt. worauf im Verlauf des weiteren Hubes der zylindrische Teil der Membran unter Ausnutzung der Ausnehmung (I9) nachgezogen wird. -2. Me:mb!rananordnung nach Anspruch i, da-,durch gekennzeichnet, daß mindestens einer,der das Einspannende (7) der Membran umgebenden Gehäuseteile eine scharfe Ringkante (13) besitzt, welche im eingebauten Zustand der Membran an deren Einspannende (7) unter Erzeugung eines hohen spezifischen Druckes angreift. Angezogene Druckschriften: Französische Patentschrift Nr. 759 123.