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Balgmembran und Balgmembrankörper für grossen Hub und hohen Druck.
Die in der Technik gebräuchlichen Membranen und Membrankörper können zwar für grossen Hub gebraucht werden, jedoch nur zur Übertragung von verhältnismässig geringen Drücken und zur Abdichtung gegen solche geringerer Drücke. Wellenförmige Federungskörper, d. h. in der Längsrichtung dehnbare Büchsen mit grosser Wandstärke, sind zwar gegen hohe Drücke beständig, lassen aber keinen grossen Hub zu, weil wegen der grossen Wandstärke ihre Elastizität und damit ihre Aus- dehnungsmöglichkeit in der Längsrichtung nur gering ist.
Es ist schon vorgeschlagen worden, aus einzelnen Membranscheiben einen zusammenklappbaren
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so dass mit diesem Behälter weder ein grosser Hub ausgeführt, noch viel weniger ein hoher Druck angewandt werden kann.
Für Pumpen wurde auch schon ein versteifter Balg vorgeschlagen, bei dem die den Balg versteifenden Metallringe als flache Metallringe ausgebildet sind, mit denen einzelne elastische Ringe des Balgkörpers verflanscht sind. Doch auch diese Vorrichtung hält, falls die als Membran dienenden Metallscheiben aus dünnerem Material hergestellt sind und dadurch einen grösseren Hub erlauben, keinerlei hohe Drücke aus, da dir Elastizitätsgrenze der Membran sehr schnell erreicht und überschritten wird und es zur Zerstörung der Membran kommt. Werden aber stärkere Metall- scheiben genommen, so dass eine Art Wellenrohr entsteht, so lassen sich wohl höhere Drücke anwenden, die Erzielung eines grösseren Hubes aber ist infolge der geringen Elastizität des dicken Materials nicht möglich.
Zur Übertragung hoher Drüeke unter Anwendung grossen Hubes sind die genannten Vorrichtungen sämtlich ungeeignet, weil sie nicht gleichzeitig für hohen Druck und grossen Hub angewandt werden können. Hochdruck-Membrankolben mit grossem Hub z. B. waren deshalb bisher praktisch noch nicht herstellbar.
Unter einer Balgmembran versteht man mehrere hintereinander geschaltete Membranscheiben, die einen Balg bilden, d. h. ein röhrenartiges gefaltetes Gebilde. Dieser Balg kann gegebenenfalls noch mit Stützelementen versehen sein. Unter Balgmembrankörper versteht man eine gefaltete Membran, gegebenenfalls mit Abstützungen, einschliesslich Gehäuse oder Abschlussplatten an beiden Enden des Balges.
Die vorliegende Erfindung betrifft Balgmembranen und Balgmembrankörper für grossen Hub und hohen Druck, durch die die beschriebenen Mängel behoben werden. Die Balgmembranen sind sowohl für Hochdruckmembranpumpen als auch für alle andern Zwecke geeignet, bei denen trotz Auftretens hohen Druckes ein grosser Hub verlangt wird, z. B. bei Membrankolben, aber auch für andere Membrankörper aller Art, z. B. für beliebige Abdichtung-, Druckübertragungs- und Dämpfungszwecke.
Die Balgmembran gemäss Erfindung besteht aus einer Anzahl hintereinander geschalteter, gegeneinander beweglicher und miteinander verbundener ringförmiger Membranscheiben, die zweckmässig gewellt sind, u. zw. ist jede dieser Membranscheiben durch eine Anzahl sektorförmiger Platten
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nach der Seite des geringeren Druckes hin abgestützt, die wiederum in beweglichen Fassungsringen auf beiden Seiten gelagert sind. In jedem Fassungsring, mit Ausnahme der beiden äussersten Fassungringe, sind jeweils die Enden zweier benachbarter Stützplattenreihen gemeinsam gelagert. Die radial aussen liegenden Fassungsringe können zwecks besseren Auseinandernehmens und besserer Reinigung aus mehreren Teilstücken bestehen, die jeweils durch einen geschlossenen Ring zusammengehalten werden.
Sind die Membranscheiben gewellt, so hat zweckmässig die Stützplatte ebenfalls eine gewellte
Oberfläche nach der Seite der Membranscheibe hin. Es können aber auch zwischen die Membranscheiben und die Stützplatten Ringe eingelagert sein, deren Form sich den Wellen der Membranscheibe anpasst, und die die Membranscheibe gegen die Stützplatte nochmals abstützen.
Die unter Druck befindlichen, mit grossem Hub ausgebildeten, hintereinander geschalteten Membranen werden bei dieser Ausführung durch die Stützplatten und Fassungsringe gegen jeden Druck abgestützt und gegen Platzen geschützt, wobei die beiden Endmembranen durch weitere Platten oder bei Membrankolben durch die Gehäuse-bzw. Kolbenwand gesichert sind. Ein Membrankolben dieser Art bewegt sich infolge der Beweglichkeit der Stützplatten mit grossem Radialspiel und grossem Hub in einem Führungszylinder (Gehäuse), der dem Kolben eine Hubbegrenzung und ausserdem ein wechselseitiges Verschieben eines Druckmittels und einer entsprechenden Vorrichtung ermöglicht.
Ausserdem gestattet diese Ausführung der Fassungsringe und Halteteile ein schnelleres Zusammenbauen und Auseinandernehmen des Membrankolbens.
Da die den hohen Druck aufnehmenden beweglichen Teile aus sektorförmigen, nebeneinander gereihten Platten bestehen, die mit dem erforderlichen Spiel in den Fassungsringen gelagert sind, stützen sich diese Platten mit den ebenfalls beweglichen Membranwänden gegenseitig derart ab, dass sich ihre Aehsialdrücke aufheben. Von den Fassungsringen sind zweckmässig die inneren einteilig und die äusseren zwecks einfacheren Zusammenbaus im Umfang mehrteilig und mit darumliegenden Halte-oder Schrumpfringen versehen ; es ist natürlich auch umgekehrt möglich, die äusseren einteilig zu gestalten und die inneren mehrteilig und die letzteren durch einen Ring zusammenzuhalten. Bei dieser Anordnung sind Gewindeteile od. dgl. möglichst vermieden, um Raum zu sparen und den Zusammenbau wesentlich zu vereinfachen.
Die Membran dient hiebei nur zur Abdichtung der Hub-und Druckkammer. Bei Membrankolben kann die Ausführung des Kolbens z. B. derart sein, dass der komplett zusammengebaute Membrankolben in das Gehäuse (Zylinder) eingesehoben und der am Ende sitzende Fassungsring von dem Gehäusedeckel und der Distanzbüchse gegen den Gehäuseboden gepresst wird.
Die Hubbewegung des Membrankolbens wird z. B. auf folgende einfache Weise bewirkt : Das Druckmittel wird durch ein mit der Druckkammer verbundenes Rohr in diese geleitet und der Kolbenhals gleitet soweit aus dem Gehäuse heraus, bis der Sehub des Gehäuses bzw. des Kolbens abgefangen wird, oder bis der Kolben an der Endbegrenzung (Gehäusedeckel) anliegt. Der Kolben kann dann z. B. durch entsprechende Umsteuerung des Druckmittels in die Anfangsstellung zurückgebracht werden.
Die Erfindung ist in der Zeichnung beispielsweise schematisch dargestellt, u. zw. zeigt Fig. 1 die Hälfte eines Längsschnittes durch den Hochdruckmembrankolben mit Gehäuse und Fig. 2 ein Viertel eines Querschnittes durch den Hochdruekmembrankolben.
In Fig. 1 ist der Hoehdruckmembrankolben in nicht ganz ausgefahrenem Hub ersichtlich. Die an die Abstützwände angeschmiegte Membran ist mit a bezeichnet, a'zeigt z. B. eine wichtige Verstärkung dieser Membran. Die die Membran a umschliessenden Stützwände sind die sektorförmigen Platten c, die inneren Fassungsringe b, der Gehäuseboden g'und die Wand des Kolbenkopfes h. Die äusseren auf dem Umfang mehrteiligen Fassungsringe d und d'sind mit Halte- oder Schrumpfringen e versehen ; ein gegenseitiges Verschieben wird durch geeignete Sicherungen verhindert. Die Steuerungvorrichtung des Kolbens h ist in dem Zylinder oder Gehäuse g eingeschlossen. Der Kolbenkopf h ist mit dem Kolbenhals verbunden.
Der unterste Fassungsring ist zwischen dem Boden g'und dem Deckel i durch eine Buchse/gehalten.
Das in die Druckkammer führende Druekrohr k ist zur Abdichtung der Membran a mit einer zweckentsprechenden Dichtung 1 versehen.
Zur Überdeckung des Spaltes der einzelnen sektorförmigen Platten c und der Übergänge VOll den Platten c zu den Fassungsringen können bei sehr hohen Drücken zur Verhinderung von Deformationen des weichen Membranmaterials Stahlbleche od. dgl. n und bei den Membranwellen Stahlringe od. dgl. ? M unterlegt werden, oder die Auf1agef1äehen der Stützwände werden der Wellenform der Membran angepasst.
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