DEV0000640MA

DEV0000640MA - Metal membranes, in particular for remote gas ignition and gas pressure regulators

Info

Publication number: DEV0000640MA
Authority: DE
Inventors: Hans Iserlohn Jüngel
Original assignee: Vollmann & Schmelzer, Iserlohn
Publication date: 1951-04-05

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Metallmembrane, wie sie hauptsächlich für die Gasfernzündung benutzt wird. Derartige Membranen bestehen bekanntlich aus einer oder mehreren runden Scheiben, die unter der Wirkung eines Gasdrucks stehen und je nach der Höhe dieses Gasdrucks einen bestimmten Hub ausführen, dessen Größe von der Verformung der Metallmembrane abhängt. Die Metallmembranen sind an ihrem äußeren Rande eingespannt. Das Zentrum der Membrane löst beim Entstehen einer gewissen Hubgröße eine Zündeinrichtung aus.The present invention relates to a metal diaphragm as it is mainly used for remote gas ignition. Such membranes are known to consist of one or more round disks which are under the action of a gas pressure and, depending on the level of this gas pressure, execute a certain stroke, the size of which depends on the deformation of the metal membrane. The metal membranes are clamped at their outer edge. The center of the membrane triggers an ignition device when a certain stroke occurs.

Die Schwierigkeiten bei der Herstellung derartiger Metallmembranen bestanden darin, dass bei einem verhältnismäßig geringen Gasdruck ein möglichst hoher Hub entstehen sollte; denn je mehr der Hub gesteigert werden konnte, umso sicherer arbeitete die Zündeinrichtung.The difficulties in the production of such metal diaphragms consisted in the fact that with a relatively low gas pressure the highest possible stroke should occur; because the more the stroke could be increased, the safer the ignition device worked.

Man hat teilweise auch versucht, die Metallmembranen durch Gummi- oder Ledermembranen zu ersetzen. Membranen dieser Art haben sich jedoch als nicht genügend betriebssicher erwiesen.In some cases, attempts have also been made to replace the metal diaphragms with rubber or leather diaphragms. However, membranes of this type have not proven to be sufficiently reliable in operation.

Bei der Herstellung geeigneter Metallmembranen hat man zur Erreichung eines möglichst geringen Widerstandsmomentes bei noch ausreichender Montagefestigkeit zwei Wege beschritten. Der erste Weg bestand darin, dass zwischen der äußeren und inneren Einspannfläche ringförmige Stufen in dem Blech der Membrane vorgesehen wurden, die entweder in der gleichen Ebene mit den Einspannflächen lagen oder die von der äußeren Einspannfläche aus, in Richtung auf die innere Einspannfläche treppenförmig steigend oder fallend angeordnet waren. Es ist ferner die Anordnung eines Absatzes in der Membrane bekannt geworden, der unmittelbar nach der äußeren Einspann- fläche in einer Stufe nach unten führte, sich dann geradlinig bis kurz vor der inneren Einspannfläche fortsetzte, um schließlich nach einer aufwärts führenden Stufe wieder in die Ebene der Einspannflächen einzumünden. Der zweite Weg bestand darin, die Membrane in Balgteile aufzuteilen und diese Form gegebenenfalls auch in Verbindung mit den oben angegebenen Maßnahmen anzuwenden.In the manufacture of suitable metal membranes, two approaches have been taken in order to achieve the lowest possible moment of resistance while still having sufficient assembly strength. The first way was that between the outer and inner clamping surface annular steps were provided in the sheet metal of the membrane, which either lay in the same plane with the clamping surfaces or which rose from the outer clamping surface, in the direction of the inner clamping surface, or in steps were arranged falling. The arrangement of a shoulder in the membrane is also known, which immediately after the outer clamping surface led down in a step, then continued in a straight line until shortly before the inner clamping surface, and finally after an upward leading step back into the plane of the clamping surfaces. The second way was to divide the membrane into bellows parts and, if necessary, to use this shape in conjunction with the measures specified above.

Mit den geschilderten Einrichtungen konnte ohne Zweifel ein verhältnismäßig großer Hub erreicht werden. Als ausreichend wurde die erzielbare Hubhöhe nicht angesehen, insbesondere dann nicht, wenn es sich um Gasnetze mit einem verhältnismäßig geringen Gashöchstdruck handelte.With the facilities described, a relatively large stroke could be achieved without a doubt. The achievable lifting height was not considered sufficient, especially not when it came to gas networks with a relatively low maximum gas pressure.

Die Erfindung besteht demgegenüber darin, dass die Membrane von der äußeren Einspannfläche bis zum Mittelpunkt der Linie einer Kurve folgt, die dadurch charakteristisch ist, dass sie ganz oder teilweise gegen die Richtung des wirkenden Gasdrucks gewölbt ist, wobei im Bereich der inneren Einspannfläche und auch noch zusätzlich zwischen innerer und äußerer Einspannfläche Wölbungen in der entgegengesetzten Richtung vorgesehen werden.In contrast, the invention consists in that the membrane follows a curve from the outer clamping surface to the midpoint of the line, which is characteristic in that it is entirely or partially curved against the direction of the acting gas pressure, in the area of the inner clamping surface and also In addition, bulges in the opposite direction are provided between the inner and outer clamping surface.

Unter Zugrundelegen von Kurven, die dieses Charakteristiken aufweisen, ist es zweckmäßig, in der Metallmembrane ringförmige Stufen anzuordnen, die einer derartigen Kurve folgen. Statt derartiger Stufen können auch Absätze anderer Art vorgetragen werden, mit dem Ziel, zwischen der äußeren und inneren Einspannfläche senkrechte oder geneigte kleine Absätze zu schaffen.On the basis of curves which have these characteristics, it is expedient to arrange annular steps in the metal membrane which follow such a curve. Instead of such steps, paragraphs of other types can also be carried forward, with the aim of creating vertical or inclined small steps between the outer and inner clamping surface.

Zum Beispiel weist eine Metallmembrane nach der vorliegenden Erfindung ringförmige Stufen auf, die der Linie einer Kurve folgen, die dadurch charakteristisch ist, dass die Kurve von der äußeren Einspannfläche ausgehend, sich aus der Ebene dieser Einspannfläche gegen die Richtung des wirksamen Gasdrucks wölbt, etwa beim Erreichen der halben Radiuslänge den tiefsten Punkt der Auswölbung erreicht und dann allmählich wieder in die Ebene der äußeren Einspannfläche oder etwas oberhalb dieser Einspannfläche im Bereich der inneren Einspannfläche wieder in die Waagerechte übergeht. Eine der- artig ausgebildete Metallmembrane ist also im Ruhestand nicht eben, sondern wölbt sich gegen die Richtung des Gasdrucks. Steht die Metallmembrane unter Einwirkung des Gasdrucks, dann verformt sie sich derart, dass das Blech etwa in die Ebene der äußeren Einspannfläche gelangt oder sich sogar über diese hinaus nach der anderen Seite wölbt. Der mit einer derartigen Membrane erreicht Hub ist relativ viel größer als der mit den bekannten Bauarten einer Membrane erreichte Ausschlag. Wird die geschilderte Bauart einer Membrane mit der an sich bekannten Bauart einer Balgmembrane verbunden, dann wird die an sich erreichte Verbesserung vervielfacht.For example, a metal diaphragm according to the present invention has annular steps that follow the line of a curve which is characteristic in that the curve, starting from the outer clamping surface, bulges out of the plane of this clamping surface against the direction of the effective gas pressure, for example at Reaching half the radius length reaches the deepest point of the bulge and then gradually merges back into the plane of the outer clamping surface or slightly above this clamping surface in the area of the inner clamping surface again into the horizontal. One of the- A metal membrane with a similar design is therefore not flat in retirement, but rather arches against the direction of the gas pressure. If the metal membrane is under the action of gas pressure, then it deforms in such a way that the sheet metal reaches approximately the plane of the outer clamping surface or even arches beyond this to the other side. The stroke achieved with such a membrane is relatively much greater than the deflection achieved with the known types of membrane. If the described type of diaphragm is combined with the type of bellows diaphragm known per se, then the improvement achieved per se is multiplied.

Aus konstruktiven Gründen ist es vorteilhaft, eine derartige Balgmembrane auf einer GRundplatte anzuordnen, deren Außenrand eingespannt wird.For structural reasons, it is advantageous to arrange such a bellows membrane on a base plate, the outer edge of which is clamped.

In den beiliegenden Zeichnungen sind eine Anzahl Kurven und eine besonders vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung dargestellt.In the accompanying drawings, a number of curves and a particularly advantageous embodiment of the invention are shown.

Abb. 1-4 zeigen verschiedene Kurven, entsprechend deren Verlauf Membranen ausgeführt werden können.Fig. 1-4 show various curves, according to the course of which membranes can be designed.

Abb. 5 zeigt an einem Beispiel die Einspannungsverhältnisse bei einer Membrane.Fig. 5 shows an example of the restraint conditions in a membrane.

Abb. 6 zeigt eine Metallmembrane, die unter der Einwirkung des Gasdrucks eine gewisse Formänderung durchgemacht hat.Fig. 6 shows a metal membrane that has undergone a certain change in shape under the action of gas pressure.

Abb. 7 zeigt eine Metallmembrane in der Ruhelage.Fig. 7 shows a metal membrane in the rest position.

Abb. 8 zeigt die Aufsicht der Metallmembrane gem. Abb. 1 u. 2.Fig. 8 shows the top view of the metal membrane according to Fig. 1 and 2.

Abb. 9 zeigt die Untersicht.Fig. 9 shows the bottom view.

Abb. 10 zeigt in vergrößerter Darstellungsweise, wie die in der Metallmembrane angeordneten ringförmigen Stufen einer Kurve von besonderer Charakteristik folgen.Fig. 10 shows in an enlarged representation how the ring-shaped steps arranged in the metal membrane follow a curve with special characteristics.

Die Abb. 1 bis 4 zeigen verschiedene Kurvenformen, die daurch charakteristisch sind, dass sie ganz oder teilweise gegen den wirkenden Gasdruck gerichtet sind. Die Sicherung des wirkenden Gasdrucks ist durch Pfeile angedeutet. Die Kurve nach Abb. 1 zeigt eine gleichförmige Wölbung gegen den Gasdruck.Figs. 1 to 4 show various curve shapes, which are characterized by the fact that they are wholly or partially directed against the acting gas pressure. The securing of the acting gas pressure is indicated by arrows. The curve according to Fig. 1 shows a uniform curvature against the gas pressure.

Bei der Kurve nach Abb. 2 ist inzwischen der äußeren und inneren Einspannfläche jeweils eine Wölbung vorgesehen. Im Bereich der inneren Einspannfläche ist jedoch die Kurve wieder in die Ebene der äußeren Einspannfläche zurückgeführt. Bei der Kurve nach Abb. 3 ist diese im Bereich der inneren Einspannfläche über die Ebene der äußeren Einspannfläche hinaus nach der anderen Seite geführt. Die Kurve nach Abb. 4 zeigt zwischen äußerer und innerer Einspannfläche eine Wellenlinie in Form einer Sinus-Kurve.In the curve according to Fig. 2, the outer and inner clamping surfaces are each provided with a curvature. In the area of the inner clamping surface, however, the curve is returned to the plane of the outer clamping surface. In the curve according to Fig. 3, this is guided in the area of the inner clamping surface beyond the plane of the outer clamping surface to the other side. The curve according to Fig. 4 shows a wavy line in the form of a sine curve between the outer and inner clamping surface.

Bei der Abb. 5, die die Kurve nach Abb. 2 nochmals darstellt, wird schematisch gezeigt, wie die Einspannung bzw. teilweise Einspannung der Membrane im Mittelpunkt derselben zustandekommt. Diese Darstellung gilt sinngemäß auch für die übrigen Kurven.In Fig. 5, which shows the curve according to Fig. 2 again, it is shown schematically how the clamping or partial clamping of the membrane in the center thereof comes about. This representation also applies accordingly to the other curves.

Die in Abb. 6 bis 10 dargestellten Metallmembrane besteht aus zwei Balgteilen 2. Jeder Balgteil ist um einen von unten bis oben durchgehenden Hohlraum 5 angeordnet, durch den das Gas in den Innenraum der Balgteile 2 einströmen kann. Die Balgteile 2 sind vorzugsweise auf einer Grundplatte 1 angeordnet, die am Außenrand eingespannt wird.The metal membrane shown in FIGS. 6 to 10 consists of two bellows parts 2. Each bellows part is arranged around a cavity 5 which is continuous from bottom to top and through which the gas can flow into the interior of the bellows parts 2. The bellows parts 2 are preferably arranged on a base plate 1 which is clamped at the outer edge.

Auf den Balgteilen 2 sind ringförmige Stufen 3 angeordnet, die der Linie einer Kurve 6 folgen, deren Verlauf sich noch deutlicher aus der Darstellung in Abb. 5 ergibt. Eine Veränderung der Kurve würde die mit der beschriebenen Metallmembrane erzielte Wirkung so lange nicht oder nicht wesentlich verändern, als die Kurve ihre Charakteristik behält, die darin besteht, dass die Kurve 6 sich,von der äußeren Einspannfläche aus, aus der Ebene dieser Einspannfläche gegen die Richtung des wirkenden Gasdrucks wölbt und allmählich wieder in die Ebene der äußeren Einspannfläche oder etwas oberhalb dieser Einspannfläche in eine Waagerechte übergeht. Im letzteren Fall würde die Kurve etwa die Gestalt einer Wellenlinie annehmen.On the bellows parts 2, annular steps 3 are arranged, which follow the line of a curve 6, the course of which can be seen even more clearly from the illustration in FIG. 5. A change in the curve would not or not significantly change the effect achieved with the metal membrane described as long as the curve retains its characteristic, which consists in the fact that the curve 6, from the outer clamping surface, moves out of the plane of this clamping surface against the The direction of the acting gas pressure bulges and gradually merges back into the plane of the outer clamping surface or a little above this clamping surface into a horizontal plane. In the latter case, the curve would take the shape of a wavy line.

Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Grundplatte lediglich mit kreisförmigen Rillen 4 versehen. Von einer Anordnung der Stufen 3 in dieser Grundplatte wurde Abstand genommen, weil für die Formänderung hauptsächlich die Verformung der Balgteile 2, dagegen nicht die der Grundplatte 1 wichtig ist. Falls eine besonders große Verformung erreicht werden soll, wäre es im Rahmen dieser Erfindung ohne weiteres möglich, die Grundplatte ebenfalls derart auszubilden, dass sie an der Verformung der Membrane einen gewissen Anteil übernimmt.In the embodiment shown, the base plate is only provided with circular grooves 4. An arrangement of the steps 3 in this base plate has been refrained from, because the deformation of the bellows parts 2 is mainly responsible for the change in shape, but not that of the base plate 1 important is. If a particularly large deformation is to be achieved, it would be easily possible within the scope of this invention to also design the base plate in such a way that it takes on a certain proportion of the deformation of the membrane.

Es ist natürlich auch ohne weiteres ersichtlich, dass, je nach den Umständen, die Anzahl der Balgteile 2 kleiner oder größer sein kann.It is of course also readily apparent that, depending on the circumstances, the number of bellows parts 2 can be smaller or larger.

Claims

1. Metal membrane, especially for remote gas ignition devices and gas pressure regulators, characterized in that the cross section of the membrane follows the line of a curve which is entirely or partially curved against the direction of the effective gas pressure.

2. Metal membrane according to claim 1, characterized in that the curve arches out of the plane of the outer clamping surface against the direction of the acting gas pressure, reaches its turning point approximately when reaching half the radius length and gradually curves into the plane of the outer clamping surface or slightly above this clamping surface merges into the horizontal again in the area of the inner clamping surface.

3. Metal membrane according to claim 1, characterized in that the curve between the outer and inner clamping surface follows a sinusoidal line.

4. Metal diaphragm according to claim 1 and 2, characterized in that annular steps (3) follow the line of a curve that bulges from the outer clamping surface out of the plane of this clamping surface against the direction of the effective gas pressure, their turning point approximately when reaching the reaches half the radius length, and gradually merges in a curve into the plane of the outer clamping surface or slightly above this clamping surface in the area of the inner clamping surface again into the horizontal.

5. Metal diaphragm according to claim 1, characterized in that the diaphragm consists of one or more bellows-shaped parts (2) which are assembled in such a way that in the area of the inner clamping surface a cavity is formed from bottom to top for admitting the gas and the bellows-shaped Parts (2) are arranged one above the other and around this cavity (5).

6. Metal membrane according to claim 5, characterized in that the bellows membrane on a membrane Base plate (1) is arranged, which is clamped at its outer edge.