Hochdruckmembran. Gegenstand der Erfindung ist eine Hoch druckmembran, die einen sehr grossen Hub, das heisst entsprechend der Richtung des auf tretenden Druckes eine sehr grosse Beweg lichkeit im wesentlichen senkrecht zu ihrer Oberfläche aufweist.
Es sind schon Membranen vorgeschlagen worden, die zur Erhöhung der Widerstands fähigkeit gegen Druck auf der Seite des ge ringeren Druckes durch Platten oder ähnliche ebene Unterlagen abgestützt werden, und bei denen durch bewegliche Lagerung der Unter lagen und durch ihre wellige Ausbildung ein besonders grosser Hub erreicht wird. Dabei ist ferner vorgeschlagen worden, zwischen die Unterlagen und die Membranen noch Stützmittel, wie Ringe, zu legen, durch die die Wellenberge der Membranen abgestützt werden, während die Wellentäler sich auf die Unterlagen selbst stützen.
Es hat sich nun gezeigt, dass bei derar tigen gewellten Hochdruckmembranen mit darunterliegenden starren, ebenen Unterlagen unerwünschte Deformationen der Membranen mit noch grösserer Sicherheit vermieden, die Beanspruchungen der Membranen verringert und ihre Lebensdauer erheblich erhöht wer den können, wenn die zwischen den Unter lagen, z.
B. untergelegten Platten, und den Wellenbergen der Membranen befindlichen Stützmittel der Bewegung der Membran wellen bis zu einem gewissen Grad folgen können in dem Sinne, dass sie sich bei Be ginn der Bela^tung erst bei Vorhandensein eines geringen Druckes unter der Einwir kung desselben an den Unterlagen festlegen, während. die Wellentäler sich dauernd gegen die darunterliegenden ebenen Unterlagen legen. Je nach der Stärke und Eigenfederung des Membranmaterials genügt schon eine Belastung von 0,01 bis 0,1 Atmosphäre, z. B.
für eine Membran von 0,2 mm Stärke und mittlerer Eigenfederung ein Druck von 0,01 Atmosphäre, um die Stützringe unter der Einwirkung des Druckes auf den Unterlagen festzulegen.
Die durch die bisherigen Anordnungen bedingten Nachteile werden weitgehend durch eine erfindungsgemässe Hochdruck rnembran behoben, die aus einer gewellten Membran besteht, deren Wellentäler durch starre Unterlagen dauernd abgestützt sind, wobei zur Abstützung der Wellenberge der Membran Stützmittel, deren Form den Wellenbergen angepasst ist, vorgesehen sind.
Die zwischen den Wellenbergen und Unter lagen angeordneten Stützmittel liegen nun gemäss vorliegender Erfindung im unbelaste ten Zustand der Membran mit Spiel in der Hubrichtung der Membran zwischen dieser und den Unterlagen und werden erst bei Vor handensein eines geringen Druckes auf die Membran unter der Einwirkung dieses Druckes auf den Unterlagen festgelegt. Als Unterlagen kommen hierbei z. B. Platten, wie sektorförmige Stützplatten, oder Stütz ringe in Betracht; die Unterlagen brauchen nicht ganz eben zu sein, sondern können auch z. B. leicht gebogen oder gewölbt sein.
Die zwischen den Unterlagen und den Wellenbergen liegenden Abstützmittel müs sen der Form dieser Wellenberge angepasst sein. Sind die Wellen z. B., was in vielen Fällen zweckmässig sein wird, ringförmig ge staltet, so sind die Stützmittel Ringe, deren Umfang dem Umfang der Wellenberge ent spricht, und deren Querschnitt so bemessen ist, dass die Ringe in die Hohlräume zwi schen den Wellenbergen und Unterlagen hineinpassen, aber diese Hohlräume im un belasteten Zustand der Membran nicht ganz ausfüllen, sondern einen gewissen Spielraum in der Hubrichtung, z. B. gegenüber den Un terlagen, aufweisen.
Der Spielraum kann an statt zwischen den Stützringen und den Un terlagen (wie in der Zeichnung bespielsweise angegeben ist) auch zwischen den Stützrin gen und der Membran liegen. Die den Un terlagen zugekehrte Seite der Ringe wird da bei, wenn die Unterlagen eben sind, zweck mässig ebenfalls flach gestaltet sein, um auf den Unterlagen flach anzuliegen und dem Ring gleichzeitig eine gewisse Beweglich keit zu gestatten, wodurch der Hub der Membran vergrössert wird.
Eine besondere Ausführungsform ergibt sich bei sehr grossen Membranen mit ring förmigen Wellen, für die entsprechende Un terstützungsringe mit grossem Querschnitt er forderlich sind. Um diese starken Stützringe zur besseren Auflage auf die Unterstützungs platten (Unterlagen) bei Schräglage elasti scher zu gestalten, bestehen sie zweckmässig aus mehreren schichtförmig flach übereinan- derliegenden Einzelringen, wobei zwischen allen diesen Einzelringen Zwischenräume verbleiben.
Alle diese Zwischenräume sind jedoch nur im unbelasteten Zustand der Membran vorhanden; bei Belastung werden die Ringe zusammengepresst und gegen die Unterlagen gedrückt. Dabei können die Ringe derart federnd angeordnet sein, dass sie beim Aufhören des Druckes auf die Mem bran deren Wellenberge etwas anheben und sich selbst von ihrer Unterlage etwas ent fernen können.
Mit der Zusammendrückung verbunden ist eine geringe seitliche Ver schiebung der Wellen und der Ringe (einer lei, ob diese Ringe aus einem einzigen Stück oder aus mehreren übereinanderliegenden Ringen bestehen), wodurch die Membran be weglicher wird und einen grösseren Hub zulässt.
Die Membran kann Scheiben- oder ring förmig sein, aber auch jede andere Form, z. B. die eines Vielecks, ist denkbar, wenn sich auch die Abstützung bei dieser Form schwieriger gestaltet. Hiernach richtet sich wieder die Form der Wellen und der unter den entsprechenden Wellenbergen liegenden Stützmittel. Ringförmige, also z.
B. kreis ringförmige oder ellipsenringförmige Mem branen mit entsprechender Ausbildung der Membranwellen und der Stützmittel für die Wellenberge, sind besonders geeignet für den Aufbau von Balgmembranen, bei denen der Balg aus einer Anzahl derartiger Membran ringe zusammengesetzt ist, wie z:
B. im Schweizer Patent Nr. 195135 abgebildet und näher beschrieben ist. In jedem Fall wird hierdurch eine grosse Beweglichkeit der ge samten Anordnung erzielt, verbunden, mit hoher Sicherheit gegen starken Druck, und weitgehende Entlastung aller Teile der eigentlichen Membran von dem Druck durch die darunterliegenden Stützmittel. Diese Entlastung ergibt sich für alle Teile der eigentlichen Membran und bewahrt diese vor zerstörend wirkendem einseitigem Druck auf die dünnen Membranen, z. B. Membran bleche.
Dadurch, dass dieser Druck von den Stützmitteln aufgefangen wird, kann die Elastizitätsgrenze des Membranmaterials nicht überschritten, werden. Die vorliegende Anordnung lässt sich @deshalb auch bei sehr hohen Drucken, z. B. 50 atü und darüber, ohne schädliche Spannung der Membranflächen verwenden,.
Der Erfindungsgegenstand ist in der Zeichnung beispielsweise dargestellt, und zwar in Form eines Stückes einer scheiben.- förmigen Hochdruckmembran, die an ihrem äussern Umfang fest eingespannt ist oder geführt wird, während :sie in der Mitte beim Auftreten von Druck sich,durchwölbt.
Fig. 1 stellt schematisch einen radialen Schnitt durch diese Scheibe dar, wobei drei nebeneinanderliegende konzentrische Stütz ringe zusammen mit der Membran im unbe lasteten wie im belasteten Zustand der Mem bran dargestellt sind;
Fig. 2 zeigt eine Einzelpartie der Mem bran samt @Stützringen bei unbelasteter und belasteter Membran in grösserem Massstab;
F'g. ä zeigt eine ähnliche Anordnung wie F'ig. 2, mit dem Unterschied, dass, die Stützringe aus mehreren flach Übereinander liegenden Einzelringen zusammengesetzt sind.
Die gewellte Membran a aus. dünnem Blech mit den Stützringen b, b', b" unter den Wellenbergen ruht mit ihren Wellen tälern auf starren Stützplatten, deren .glatt polierte Unterstützungsfläche durch die Linien A-B angedeuet ist.
Dem Punkt <I>B</I> entspricht der äussere Umfang der scheiben förmig .gewellten; Membran; an dieser ,Stelle ist .die Membran eingespannt oder Jurch eine geeignete Führung freigehalten.
Die gewellte Membran wölbt sich beim, Auftreten von Druckbelastung beispielsweise von A nach C durch, (derart, dass bei B zwischen der ur- sprünglichen Lage der Unterstützungsfläche A-B und ihrer neuen Lage der Winkel A-B-C gebildet wird.
Die Stützringe b, b', b" usw. haben; im unibelasteten Zustand der Membran a ein ge- wissess Spiel e gegenüber der .Stützfläche A-B, wobei idie Membran auf den Ringen b, b' usw. aufliegt.
Stattdessen könnten aber auch die Stützmittel auf der Abstützfläche A-B aufliegen: und die Membran um den Abstand e von den Stützmitteln entfernt sein.
Da,das Membranmaterial mittelhart bis hart ist, wodurch die Wellen eine gewisse Eigenfederung erhalten, kann durch ,das an- gegebene Spiel der Stützmittel die Elastizi- tätsgren,ze ödes, Membranmaterials in belaste- tem Zustand nirgends Überschritten werden.
Im unbelasteten Zustand nimmt die Mem bran darum wieder mit Sicherheit ihre ur sprüngliche Ruhelage durch ihre Eigen- federung ein. Die Wellentäler der Membran a liegen im unbelasteten Zustand nur bei<I>d</I> auf den Unterstützungsplatten auf.
Wird nun die Membran unter Druck ge setzt, und bewegt sie sich um ihren Hub, z. B. von der Stelle A nach der Stelle C hin, so streckt sich die Membran in Richtung quer zu ihren Wellen, mit andern Worten:
der Abstand der einzelnen .Stützringe b, b' usw. voneinander und von dem Punkt B ist in Richtung B-C grösser als in Richtung B-A. Der Durchmesser der Stützringe <I>b, b'</I> usw. bleibt unverändert.
Jetzt kommt der Vorteil des, Spielraumres e zwischen den Rin- gen, <I>b, b'</I> usw. und ihrer Unterlage zur Gel tung:
indem sich unter der auftretenden Druck'belas@tung die Ringe an die Unter- stützungsfläche A-C anlegen, geben sie mehr von den zwischen ihnen liegenden Membranteilen (Wellentälern) frei, :
so dass diese Membranteile sich ausstrecken und der Abstandsvergrösserung zwischen den Rippen b, b' usw. folgen können und sich über einen relativ grossen Teil an die Unterlage zwi schen den Ringen anlegen (vergl. Partie d' in Fig. 2).
Liegt der .Stützring bereits auf den sektorförmigen Stützplatten (Unterlage) auf, und liegt auch die Membran (Wellen l7erge) auf ,dem Stützring auf, so kann sich die Membran (Wellentäler) auf den sektor- förmigen Stützplatten im Federbereich des Membra,nmaterials ausdehnen.
Die verschieden grossen Abstände der Ringe b, b' usw. voneinander bei den ver- schiedenen 13etriebszwstü.ndeii der Membran sind in Fig. l und 22 im unbelasteten Zustand mit e, im belasteten Zustand mit c' bezeich- net:. Infolge ihrer flachen Unterseite können sich die.
Ringe b, b' usw. lxim Auftretendes Druckes und bei der Bewegung etwa von A naeh C auch auf der Stützfläche B-C noch in Richtung von B weg gleitend be- wegen.
Mrerden die Ringe b, b' usw. aus meh reren flach übereinanderliegenden Einzel.- ringen b1, b_, b:;, b, bezw. b,', b2', b;
', b,#', wie in Fig. 3 gezeigt, gebildet, bei denen sieh die. äussere Forte der Mernbranform anpasst, so verlaufen die Zwischenräume zwischen diesen Einzelringen parallel zu den in der Zeichnung dargestellten Zwischenräumen e zwischen den Ringen b, b' usw. und der Unterlage.
Die Einzelringe b1, b=, b3, b4 eines ,jeden Stützringes b können dabei in verschiedener Weise federnd miteinander verbunden sein.
Es ist beispielsweise möglich, zwischen den Einzelringen Blattfedern einzulegen, die bei Druckentlastung die Ringe voneinander und von der Unterlage A-B abheben, während bei voller Druckeinwirkung die Ringe b,, b, b,;, b,, dicht aufeinander und auf der Unter lage aufliegen.
Es ist aber auch möglich, die sämtlichen Ringe b1 bis b4 in Form eines zusammenhängenden Spiralringes miteinan der zu verbinden, derart, dass .die Federkraft der Spirale beim Entlasten der Membran die Einzelringe in ihre ursprüngliche Lage mit Abständen voneinander zurückbringt.