CH687969A5 - Faserverstaerkte Membran. - Google Patents
Faserverstaerkte Membran. Download PDFInfo
- Publication number
- CH687969A5 CH687969A5 CH02346/92A CH234692A CH687969A5 CH 687969 A5 CH687969 A5 CH 687969A5 CH 02346/92 A CH02346/92 A CH 02346/92A CH 234692 A CH234692 A CH 234692A CH 687969 A5 CH687969 A5 CH 687969A5
- Authority
- CH
- Switzerland
- Prior art keywords
- membrane
- fiber
- short fibers
- reinforced
- membrane according
- Prior art date
Links
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
- F16K7/00—Diaphragm valves or cut-off apparatus, e.g. with a member deformed, but not moved bodily, to close the passage ; Pinch valves
- F16K7/12—Diaphragm valves or cut-off apparatus, e.g. with a member deformed, but not moved bodily, to close the passage ; Pinch valves with flat, dished, or bowl-shaped diaphragm
- F16K7/14—Diaphragm valves or cut-off apparatus, e.g. with a member deformed, but not moved bodily, to close the passage ; Pinch valves with flat, dished, or bowl-shaped diaphragm arranged to be deformed against a flat seat
- F16K7/16—Diaphragm valves or cut-off apparatus, e.g. with a member deformed, but not moved bodily, to close the passage ; Pinch valves with flat, dished, or bowl-shaped diaphragm arranged to be deformed against a flat seat the diaphragm being mechanically actuated, e.g. by screw-spindle or cam
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16J—PISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
- F16J3/00—Diaphragms; Bellows; Bellows pistons
- F16J3/02—Diaphragms
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
- F16K17/00—Safety valves; Equalising valves, e.g. pressure relief valves
- F16K17/02—Safety valves; Equalising valves, e.g. pressure relief valves opening on surplus pressure on one side; closing on insufficient pressure on one side
- F16K17/04—Safety valves; Equalising valves, e.g. pressure relief valves opening on surplus pressure on one side; closing on insufficient pressure on one side spring-loaded
- F16K17/0446—Safety valves; Equalising valves, e.g. pressure relief valves opening on surplus pressure on one side; closing on insufficient pressure on one side spring-loaded with an obturating member having at least a component of their opening and closing motion not perpendicular to the closing faces
- F16K17/0453—Safety valves; Equalising valves, e.g. pressure relief valves opening on surplus pressure on one side; closing on insufficient pressure on one side spring-loaded with an obturating member having at least a component of their opening and closing motion not perpendicular to the closing faces the member being a diaphragm
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Diaphragms And Bellows (AREA)
- Reinforced Plastic Materials (AREA)
Description
1
CH 687 969 A5
2
Beschreibung
Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der technischen Membranen. Sie betrifft eine faserverstärkte Membran für die Trennung von zwei Räumen, in denen unterschiedliche Drücke herrschen, welche Membran einen flächigen, in der Richtung senkrecht zur Membranfläche zumindest in Teilbereichen elastisch auslenkbaren Membrankörper aus einem Elastomer umfasst, wobei der Membrankörper durch eine Vielzahl von in das Elastomer eingebetteten Kurzfasern verstärkt ist.
Eine solche Membran ist z.B. aus einem Vortrag der Firma Monsanto, «Übersicht über industrielle Anwendungen der Santoweb® Faser in der Gummiindustrie», gehalten auf dem 8th International Rubber Symposium, Gottwaldow (CSSR), Oktober 1981, bekannt.
Stand der Technik
Technische Membranen sind grundsätzlich bewegliche, dichtende Wände, die zwei Räume mit in der Regel unterschiedlichen Medien (Gasen, Flüssigkeiten) und/oder unterschiedlichen Druckverhältnissen voneinander trennen. Das besondere Merkmal einer Membran ist dabei ihre Beweglichkeit, insbesondere ihre Fähigkeit, senkrecht zu ihrer Einspannfläche (Membranfläche) nach beiden Richtungen - mechanisch angetrieben oder infolge einer Druckdifferenz - einen mehr oder weniger grossen Hub auszuführen.
Die Bewegungsfähigkeit einer Membrane hängt im wesentlichen ab von den Eigenschaften ihres Werkstoffes (bei einem Verbundaufbau: ihrer Werkstoffe), von ihren Abmessungen und bei grösseren Hüben - von ihrer bei der Herstellung vermittelten Formgebung. Wesentliche Kriterien für Membranwerkstoffe sind ausreichende
- Flexibilität (Beweglichkeit),
- Elastizität (Dichtungsfunktion),
- Zugfestigkeit (Druckaufnahme), und
- chemische Beständigkeit innerhalb des einsatzbedingten Temperatur- und Druckdifferenzbereichs sowie bei Anwesenheit entsprechender, durch die Membran zu trennender Medien. Als Grundwerkstoffe werden hauptsächlich Elastomere verwendet, die für bestimmte Anwendungen zur Erzielung einer höheren Zugfestigkeit mit Gewebe oder auch Faserbeimischungen verstärkt werden können.
Man unterscheidet bei den Membranen im Allgemeinen drei Anwendungsbereiche: die Umwandlung einer Druckdifferenz in eine mechanische Kraft (hydraulisch oder pneumatisch betätigte Stellantriebe, Druck- oder Durchflussregler, Ventile), die umgekehrte Umsetzung einer mechanischen Kraft in einen Druck (Pumpen, Kompressoren) und die reine Trennung von unterschiedlichen Medien ohne nennenswerte Druckdifferenz (Expansionsgefässe, Druckspeicher).
Die Vielzahl der dazu benötigten Membran-Ausführungsformen lässt sich auf zwei Grundformen, die Flachmembranen und Formmembranen zurückführen, wobei sich die Formmembranen ihrerseits wie folgt unterteilen lassen in:
- Sickenmembranen
- Tellermembranen
- Rollmembranen und
- Kalottenmembranen.
Die Flachmembranen lassen sich in besonders einfacher Weise aus vorgefertigtem Bahnmaterial ausstanzen, müssen allerdings beim Einbau vorgespannt werden, um einen einwandfreien Betrieb zu ermöglichen. Die Formmembranen haben den Vorteil eines grösseren Hubes, einer geringeren Wirkflächenänderung über den gesamten Hubbereich und einer einfacheren Montage (ohne Vorspann-Operation). Sie werden entweder ebenfalls aus Bahnmaterial durch Konturprägen oder Tiefziehen, oder aber direkt durch Formvulkanisierung hergestellt.
Als Elastomere haben sich bei Membranen beispielsweise die folgenden Werkstoffe bewährt:
- Acrylnitril-Butadien-Kautschuk (NBR)
- Äthylen-Propylen-Terpolymer-Kautschuk (EPDM)
- Fluor-Kautschuk (FKM)
- Fluor-Silikon-Kautschuk (FVMQ)
- Silikon-Kautschuk (VMQ)
- Chlor-Butadien-Kautschuk (CR)
- Epichlorhydrin-Kautschuk (ECO)
- Butyl-Kautschuk (HR)
- Isopren-Kautschuk (IR)
- Naturkautschuk (NR)
- Polyurethan (PUR).
In Form von verstärkenden Geweben, die entweder ein- oder beidseitig auf die Membran aufgelegt, oder direkt in die Membran eingelegt werden, haben sich z.B. die folgenden Faserstoffe bewährt:
- Polyamide
- aromatische Polyamide (Aramide)
- Glas
- Polyester
- Zellwolle.
Die oben erwähnte Herstellung von gewebeverstärkten Membranen (insbesondere Formmembranen) durch Formvulkanisieren führt zu verschiedenen Problemen: Da beim Formvulkanisieren das verstärkende Gewebe zusammen mit dem Elastomer in die entsprechende Vulkanisierform eingebracht wird, kommt es bei komplizierteren Formen leicht zu Verschiebungen bzw. lokalen Aufstauchungen des Gewebes, die dazu führen, dass bei der fertigen Membran an diesen Stellen entweder die mechanischen Eigenschaften von den gewünschten Werten abweichen, oder das Gewebe in unerwünschter Weise an die Oberfläche tritt, dort dem Angriff des angrenzenden Mediums ausgesetzt ist, und so eine Schwachstelle für die Membran bildet. Weiterhin besteht bei den gewebeverstärkten
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
65
2
3
CH 687 969 A5
4
Membranen grundsätzlich der Nachteil, dass sie mehrschichtige Verbundkörper bilden, deren einzelne Schichten (Elastomerschichten und Gewebeschichten) unterschiedliche mechanische Eigenschaften aufweisen, so dass sich das einvulkanisierte Gewebe durch die Walkbewegung der Membran während des Betriebes mit der Zeit von den aufliegenden Elastomerschichten ablösen kann und die Membran auf diese Weise unbrauchbar wird.
Schliesslich führt die Einlage eines durchgehenden, verstärkenden Gewebes dazu, dass über der gesamten Membranfläche wesentliche mechanische Eigenschaften der Membran wie z.B. die Dehnbarkeit durch die Art des Gewebes vorbestimmt und konstant sind. Es ist daher nicht möglich, die Membran so auszulegen, dass diese mechanischen Eigenschaften in vorbestimmten Funktionsbereichen der Membran, z.B. in einer Sicke oder in einem Rollbereich, von vornherein anders eingestellt werden. So ist z.B. durch die Gewebeverstärkung in der Regel die Bruchdehnung über die gesamte Membranfläche auf einen Wert von kleiner 10% beschränkt, während die Bruchdehnung bei einem herkömmlichen Kautschuk ohne Verstärkung in der Grössenordnung von 500% liegt.
Um speziell das oben angesprochene Problem der verschobenen Textileinlage zu lösen, ist in der eingangs zitierten Druckschrift vorgeschlagen worden, bei Gummi-Pressteilen wie Dichtungen oder Membranen anstelle einer Verstärkung durch textiles Gewebe in die Gummi-Matrix eingelagerte Kurzfasern aus Zellulose einzusetzen, die vorzugsweise beim Spritzgiessen in bestimmter Weise ausgerichtet werden, um optimale mechanische Eigenschaften zu erzielen. Angaben über Gewichtsanteile sowie Länge und Durchmesser der Zellulosefasem oder die mechanischen Eigenschaften der resultierenden Membranen können der Druckschrift allerdings nicht entnommen werden.
Schliesslich sei noch darauf hingewiesen, dass es seit längerem bekannt ist, synthetische Kurzfasern, insbesondere in Form einer Aramidfaserpulpe, als Verstärkungsfüllstoff in Kautschukmischungen einzubringen (siehe dazu den Artikel von L.L. Outzs «Einsatz von Aramidfaserpulpe/Neopren-Masterbat-ches», GAK 5/1991, S. 226-234). Die Aramidpulpe weist dabei einen Faserdurchmesser von ca. 12 um und eine mittlere Faserlänge von 1 mm auf. Die verfügbare Oberfläche der Aramidstapelfaser beträgt dabei nur 0,1 m2/g, während der Herstellungs-prozess der Pulpe durch die Fibrillierung der Oberfläche diesen Wert auf 7-9 m2/g bringt. Als Anwendungsbereiche für derartige Masterbatches mit Aramidfaserpulpe werden Schläuche, Antriebsriemen, Massivreifen, Gleiskettenpolster, Dichtungen einschliesslich Ölbohrpackungen, Walzenbezüge, Schuhsohlen und allgemein Erzeugnisse aus Plattenmaterial genannt. Für dynamisch belastete Membranen ist diese Art der Faserverstärkung allerdings nicht vorgesehen.
Probleme werden bei der Verstärkung mittels Kurzfasern generell dadurch hervorgerufen, dass die Kurzfasern untereinander nur über die Elastomermatrix mechanisch verbunden sind. Dies hat zur Folge, dass Modul und Bruchdehnung in der
Regel erheblich von den Werten für gewebeverstärktes Material abweichen und sich diesen Werten erst mit relativ hohen Faseranteilen annähern, wodurch sich aber wiederum andere Eigenschaften des Materials verschlechtem. Dies ist vermutlich auch der Grund, weshalb sich die Verstärkung mit Kurzfasern bisher bei dynamisch belasteten Membranen in der Praxis nicht hat durchsetzen können.
Darstellung der Erfindung
Es ist nun Aufgabe der Erfindung, eine faserverstärkte Membran zu schaffen, die dynamisch belastet werden kann und sich durch verbesserte mechanische Eigenschaften bei gleichzeitig vereinfachter Herstellung auszeichnet.
Die Aufgabe wird bei einer Membran der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass die Membran eine Bruchdehnung von grösser gleich 50% und kleiner gleich 150% aufweist und der Spannungswert bei einer Dehnung von 50% grösser gleich 5 N/mm2 ist.
Der Erfindung liegt die überraschende Erkenntnis zugrunde, dass es bei dynamisch belasteten Membranen für die volle Funktionstüchtigkeit ausreicht, die Bruchdehnung auf einem vergleichsweise hohen Wert zu lassen, wenn gleichzeitig der Modul auf einen ausreichend grossen Wert angehoben wird. Auf diese Weise ist es möglich, mit relativ geringen Anteilen an Fasermaterial auszukommen.
Eine erste bevorzugte Ausführungsform der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass als Kurzfasern hoch reissfeste synthetische Fasern und/oder Kohlefasern verwendet werden.
Derartige Fasern, die beispielsweise in Form von Aramidfasern bereits als Asbestersatz zur Erhöhung der Abriebfestigkeit in Elastomeren eingesetzt worden sind, zeichnen sich durch sehr gute mechanische Eigenschaften aus, sodass bereits mit vergleichsweise kleinen Faseranteilen ein hoher Verstärkungseffekt in der Membran erzielt wird. Hierdurch wird es möglich, insbesondere auch im Spritzgiessverfahren hochflexible, stark strukturierte Membranen herzustellen, welche auch die herkömmlichen gewebeverstärkten Membranen ohne Einschränkung ersetzen können, jedoch wesentlich einfacher herzustellen sind.
Eine zweite bevorzugte Ausführungsform der er-findungsgemässen Membran zeichnet sich dadurch aus, dass
(a) die Kurzfasern aus einem aromatischen Polyamid (Aramid) hergestellt sind;
(b) die Kurzfasern fibrilliert sind;
(c) die mittlere Länge der Kurzfasern zwischen 0,8 und 1,5 mm liegt; und
(d) das Verhältnis von Faserlänge zu Faserdurchmesser der Kurzfasern im Bereich von etwa 100 liegt.
Besonders günstig gestalten sich Herstellung und mechanische Eigenschaften der Membran, wenn gemäss einer anderen bevorzugten Ausführungsform dem Elastomer Aramidfasern mit einem Gewichtsanteil zwischen 3 und 8% zugesetzt werden.
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
65
3
5
CH 687 969 A5
6
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist schliesslich dadurch gekennzeichnet, dass die Kurzfasern innerhalb des Membrankörpers mit ihren Faserachsen überwiegend in Richtung einer Zugbelastung der Membran ausgerichtet sind. Hierdurch lassen sich vorteilhaft richtungsabhängige mechanische Eigenschaften realisieren, die hinsichtlich der im Anwendungsfall auftretenden Belastungen optimiert sind.
Weitere Ausführungsformen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die Erfindung soll nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert werden. Es zeigen
Fig. 1 ausschnittweise und im Querschnitt den an sich bekannten Anwendungsfall für eine dynamisch belastete Membran in einem Sicherheitsventil;
Fig. 2 im Querschnitt den inneren Aufbau der Membran aus Fig. 1 mit Gewebeverstärkung nach dem Stand der Technik;
Fig. 3 einen Ausschnitt aus der Membran nach Fig. 2 mit fehlerhaft eingelagerter Gewebeverstärkung;
Fig. 4a den Querschnitt durch eine mit Kurzfasern verstärkte Membran, bei welcher die Fasern mit (schematisch angedeuteter) isotroper Richtungsverteilung eingelagert sind;
Fig. 4b den Querschnitt durch eine mit Kurzfasern verstärkte Membran, bei welcher die Fasern mit (schematisch angedeuteter) uniaxialer Richtungsverteilung eingelagert sind; und
Fig. 4c den Querschnitt durch eine Membran gemäss einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, bei der an unterschiedlichen Stellen durch Änderung der Dicke unterschiedliche mechanische Eigenschaften verwirklicht sind.
Wege zur Ausführung der Erfindung
In Fig. 1 ist ein beispielhafter Anwendungsfall einer dynamisch belasteten, elastischen Membran in einem Sicherheitsventil im Querschnitt dargestellt. Eine Membran 10 mit einem tellerförmigen, rotationssymmetrischen Membrankörper 1 ist am Rande zwischen zwei Flanschen 7a und 7b eingespannt. Die Membran 10 trennt dabei zwei Räume R1 und R2, in denen in der Regel Medien mit unterschiedlichen Drücken und Druckdifferenzen von einigen bar vorhanden sind.
Am äusseren Umfang des Membrankörpers 1 ist für diese Anwendung vorzugsweise ein Dichtungswulst 2 angeformt, der in einer speziell ausgeformten Nut in einem der Flansche 7a, b zu liegen kommt und eine entsprechende Dichtungsfunktion übernimmt. Im zentralen Teil des Membrankörpers 1 ist ein metallischer Stützteller 4 einvulkanisiert, der den Druck eines vertikal verschiebbaren Druckstempels 5 aufnimmt und breitflächig in die Membran einleitet. Der unter dem Stützteller befindliche Teil des Membrankörpers 1 bildet eine elastische Dichtfläche 3, die beim Herunterdrücken des
Druckstempels 4 abdichtend gegen einen gegenüberliegenden Ventilsitz 6 gepresst wird. Bei diesem Schliessvorgang des Ventils wölbt sich in der Regel der zwischen Zentralteil (3, 4) und Dichtungswulst 2 gelegene Teil des Membrankörpers 1 auf und bildet eine Sicke (in Fig. 1 der Einfachheit halber nicht dargestellt).
Damit die Membran 10 auch bei höheren Druckdifferenzen zwischen den Räumen R1 und R2 den auftretenden wechselnden Kräften auf Dauer gewachsen ist, wird der Membrankörper 1 im Stand der Technik - wie in Fig. 2 dargestellt - mit einer weitgehend in der Körpermitte verlaufenden Gewebeeinlage 8 ausgestattet, welche den Elastomerkörper bei gleichzeitig relativ hoher Elastizität mechanisch verstärkt.
Wegen des einvulkanisierten Stütztellers 4 und des angeformten Dichtungswulstes 2 ist es in der Regel notwendig, die dargestellte Membran in einem Spritzgussverfahren herzustellen, bei welchem zunächst die Gewebeeinlage 8 in die Spritzform eingelegt und anschliessend mit dem Elastomer umgeben wird. Das in die Form eingespritzte Elastomer verschiebt dabei möglicherweise die Gewebeeinlage 8, so dass sich - wie in Fig. 3 angedeutet - entweder ein Aufstauchen (Bereich A) oder eine Abweichung von der Mittellage (Bereich B) ergibt. In beiden Fällen resultiert aus der Verschiebung der Gewebeeinlage aus der Ideallage eine Schwächung der mechanischen Eigenschaften der Membran, die nicht toleriert werden kann.
Es wird deshalb bei der erfindungsgemässen Membran die Gewebeeinlage einerseits vollständig durch im Volumen verteilte Kurzfasem ersetzt. Andererseits werden für das fertige Membranmaterial die Bruchdehnung mit Werten zwischen 50% und 150%, und das Modul mit einem Spannungswert von grösser gleich 5 N/mm2 bei einer Dehnung von 50% gewählt. Unter diesen Voraussetzungen ergeben sich überraschenderweise für die dynamische Beanspruchung ausreichende mechanische Eigenschaften bei gleichzeitig guter Herstellbarkeit.
Die Kurzfasern bestehen vorzugsweise aus einem hochreissfesten synthetischen Material und/ oder Kohlenstoff, insbesondere aus einem aromatischen Polyamid, und sind dem Elastomer mit bestimmten Gewichtsanteilen (insbesondere 3 bis 8%) zugemischt. Die besondere Art des Fasermaterials, speziell auch die Fibrillierung, erlaubt dabei eine sehr hohe bindungsaktive Oberfläche, so dass mit Faserlängen zwischen 0,8 und 1,5 mm und Verhältnissen von Faserlänge zu Durchmesser von etwa 100 eine sehr gute Einbindung der Fasern in die Elastomermatrix möglich ist. Auf diese Weise lässt sich ein hoher Verstärkungseffekt erreichen, ohne die Verarbeitungseigenschaften der Elastomer/Fa-ser-Mischung massgeblich zu verschlechtern. Als besonders günstig für den Einsatz hat es sich auch erwiesen, die Membran (10) auf eine Härte zwischen 60 und 90 Shore «A» einzustellen.
Die Richtungsverteilung der Kurzfasern 11 im Membrankörper 1 hängt massgeblich von der Art der Herstellung ab (Fig. 4a und 4b). In Fig. 4a sind die Kurzfasern 11 isotrop ausgerichtet, was durch die abwechselnd senkrecht zueinander stehenden
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
65
4
7
CH 687 969 A5
8
Fasertripel angedeutet werden soll. Diese Ausrich-tungsart ist für eine Membran deshalb nicht optimal, weil die Zugbelastungen überwiegend in radialer Richtung und in der Ebene des Membrankörpers liegend auftreten. Es ist deshalb von Vorteil, die Kurzfasern 11 - wie in Fig. 4b dargestellt - mit ihren Faserachsen überwiegend radial zur Symmetrieachse des Membrankörpers 1 zu orientieren. Dies kann bei der Herstellung in an sich bekannter Weise z.B. dadurch erreicht werden, dass die Elastomer/Faser-Mischung vom Zentrum her so in die Membranform eingespritzt wird, dass entsprechende radiale Scherkräfte auftreten, welche die Fasern orientieren.
Da die Kurzfasern 11 - anders als eine Gewebeeinlage - die mechanischen Eigenschaften des Elastomers im gesamten Volumen ändern, können einerseits der Membran leicht Dichtungswülste 2 angeformt werden, die ebenfalls faserverstärkt sind und mit dem übrigen Membrankörper eine Einheit bilden. Es ist dadurch andererseits auch möglich, die mechanischen Eigenschaften der Membran durch die Wahl der Materialdicke in unterschiedlichen Bereichen unterschiedlich einzustellen, um unterschiedlichen Beanspruchungen und erforderlichen Flexibilitäten Rechnung zu tragen. Auf diese Weise kann z.B. die Membran - wie dies aus der Fig. 4c deutlich wird - im Funktionsbereich 9 zwischen Zentrum und Aussenrand, in welchem sich die Membran beim Betrieb des Ventils wölbt, durch eine Reduzierung der Dicke von d2 auf d1 gezielt geschwächt werden, um ein günstigeres Wölbungsverhalten hervorzurufen. Insbesondere hat es sich in diesem Zusammenhang bewährt, die Dicke d1 der Membran in ihrem Funktionsbereich 9 kleiner gleich 2,5 mm zu wählen.
Es versteht sich von selbst, dass die Erfindung nicht auf die in den Figuren beispielhaft gezeigte Membranform beschränkt ist, sondern auch bei anderen dynamisch belasteten Membranen mit Erfolg eingesetzt werden kann. Darüber hinaus ist im Rahmen der Erfindung eine Vielzahl von Kombinationen aus Elastomeren und Kurzfasern denkbar.
Insgesamt ergibt sich mit der Erfindung eine Membran für dynamische Belastungen, die leicht und mit geringem Aufwand herstellbar ist, flexibel den Erfordernissen des Anwendungsfalls angepasst werden kann und ausgezeichnete mechanische Eigenschaften aufweist.
Bezeichnungsliste:
1 Membrankörper
2 Dichtungswulst
3 Dichtfläche
4 Stützteller
5 Druckstempel
6 Ventilsitz
7 a, b Flansch
8 Gewebeeinlage
9 Funktionsbereich
10 Membran
11 Kurzfaser d1, d2 Dicke
R1, R2 Raum
Claims (10)
1. Faserverstärkte Membran (10) für die Trennung von zwei Räumen (R1, R2), in denen unterschiedliche Drücke herrschen, welche Membran (10) einen flächigen, in der Richtung senkrecht zur Membranfläche zumindest in Teilbereichen elastisch auslenkbaren Membrankörper (1) aus einem Elastomer umfasst, wobei der Membrankörper (1) durch eine Vielzahl von in das Elastomer eingebetteten Kurzfasern (11) verstärkt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Membran (10) eine Bruchdehnung von grösser gleich 50% und kleiner gleich 150% aufweist und der Spannungswert bei einer Dehnung von 50% grösser gleich 5 N/mm2 ist.
2. Faserverstärkte Membran nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Membran (10) eine Härte zwischen 60 und 90 Shore «A» aufweist.
3. Faserverstärkte Membran nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Kurzfasern (11) hochreissfeste synthetische Fasern und/oder Kohlefasern verwendet werden.
4. Faserverstärkte Membran nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass
(a) die Kurzfasern (11) aus einem aromatischen Polyamid hergestellt sind;
(b) die Kurzfasern (11) fibrilliert sind;
(c) die Länge der Kurzfasern (11) zwischen 0,8 und 1,5 mm liegt; und
(d) das Verhältnis von Faserlänge zu Faserdurchmesser der Kurzfasern (11) im Bereich von etwa 100 liegt.
5. Faserverstärkte Membran nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil der Kurzfasern (11), bezogen auf das Gesamtgewicht, zwischen 3% und 8% beträgt.
6. Faserverstärkte Membran nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Kurzfasern (11) innerhalb des Membrankörpers (1) mit ihren Faserachsen überwiegend in Richtung einer Zugbelastung der Membran (10) ausgerichtet sind.
7. Faserverstärkte Membran nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Membrankörper (1) rotationssymmetrisch ausgebildet ist, und dass die Kurzfasern (11) mit ihren Faserachsen überwiegend radial zur Symmetrieachse des Membrankörpers (1) orientiert sind.
8. Faserverstärkte Membran nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Membrankörper (1) mit einer örtlich unterschiedlichen Dicke (d1, d2) ausgebildet ist.
9. Faserverstärkte Membran nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Membran (10) einen Funktionsbereich (9) aufweist, und dass die Dicke (d1) der Membran (10) im Funktionsbereich (9) kleiner gleich 2,5 mm ist.
10. Faserverstärkte Membran nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass dem Membrankörper (1) am äusseren Umfang ein Dichtungswulst (2) angeformt ist.
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
65
5
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CH02346/92A CH687969A5 (de) | 1992-07-24 | 1992-07-24 | Faserverstaerkte Membran. |
DE4323856A DE4323856A1 (de) | 1992-07-24 | 1993-07-16 | Faserverstärkte Membran |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CH02346/92A CH687969A5 (de) | 1992-07-24 | 1992-07-24 | Faserverstaerkte Membran. |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CH687969A5 true CH687969A5 (de) | 1997-04-15 |
Family
ID=4231654
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CH02346/92A CH687969A5 (de) | 1992-07-24 | 1992-07-24 | Faserverstaerkte Membran. |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
CH (1) | CH687969A5 (de) |
DE (1) | DE4323856A1 (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE202014105448U1 (de) | 2014-11-12 | 2016-02-15 | Woco Industrietechnik Gmbh | Stellantrieb |
Families Citing this family (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19631081C1 (de) * | 1996-08-01 | 1997-10-09 | Helmut Heidrich | Membrane mit großer Haltbarkeit |
DE19710970C2 (de) * | 1997-03-17 | 2000-08-10 | Pelikan Produktions Ag Egg | Tintenbehälter für einen Tintenstrahl-Drucker oder -Plotter |
US7766947B2 (en) | 2001-10-31 | 2010-08-03 | Ortho Development Corporation | Cervical plate for stabilizing the human spine |
DE20211511U1 (de) | 2002-07-13 | 2002-12-05 | Flowserve Essen GmbH, 45141 Essen | Ventil |
GB2399616A (en) * | 2003-03-19 | 2004-09-22 | Crane Process Flow Technologie | Diaphragm valves and diaphragms therefor |
DE102004058545A1 (de) * | 2004-12-03 | 2006-06-14 | Woco Industrietechnik Gmbh | Faserverstärkter Silikonkautschukformkörper, ein Verfahren zu dessen Herstellung sowie dessen Verwendung als Membran, Dichtungskörper, Ummantelung, Federkörper und Abdeckung |
DE502006003990D1 (de) * | 2006-04-08 | 2009-07-30 | Polytec Automotive Gmbh & Co Kg | Druckbegrenzungsventil, vozugsweise zur Regelung des Druckes im Kurbelgehäuse eines Verbrennungsmotors |
DE102010010110A1 (de) * | 2010-03-04 | 2011-09-08 | Smk Systeme Metall Kunststoff Gmbh & Co. Kg. | Pneumatischer Steller |
EP3323583A1 (de) | 2016-11-21 | 2018-05-23 | SISTO Armaturen S.A. | Membrananordnung und verfahren zu deren herstellung |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1991015356A1 (fr) * | 1990-04-06 | 1991-10-17 | Applications Mecaniques Et Robinetterie Industrielle (A.M.R.I.) | Procede pour l'amelioration des proprietes mecaniques et d'etancheite de garnitures d'etancheite en elastomere, et garnitures obtenues a l'aide de ce procede |
-
1992
- 1992-07-24 CH CH02346/92A patent/CH687969A5/de not_active IP Right Cessation
-
1993
- 1993-07-16 DE DE4323856A patent/DE4323856A1/de not_active Ceased
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1991015356A1 (fr) * | 1990-04-06 | 1991-10-17 | Applications Mecaniques Et Robinetterie Industrielle (A.M.R.I.) | Procede pour l'amelioration des proprietes mecaniques et d'etancheite de garnitures d'etancheite en elastomere, et garnitures obtenues a l'aide de ce procede |
Non-Patent Citations (5)
Title |
---|
GAK Nr. 5, 1991, Seiten 226 - 234 OUTZS 'einsatz von aramidfaserpulpe/neopren-masterbatches' in der Anmeldung erwähnt * |
KAUTSCHUK+GUMMI KUNSTSTOFFE Bd. 35, Nr. 7/82, Juli 1982, GOTTWALDOV Seiten 599 - 599 CAMPBELL,LLOYD 'übersicht über "santoweb"-applikationen in der gummi-industrie' in der Anmeldung erwähnt * |
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 16, no. 310 (C-960)8. Juli 1992 * |
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 16, no. 456 (M-1314)22. September 1992 * |
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 8, no. 093 (C-220)27. April 1984 * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE202014105448U1 (de) | 2014-11-12 | 2016-02-15 | Woco Industrietechnik Gmbh | Stellantrieb |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE4323856A1 (de) | 1994-01-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE60030012T2 (de) | Leichterer Notlaufring für Luftreifen | |
DE68924938T2 (de) | Verfahren zum Herstellen einer Glasscheibe mit einer Abdichtung und Form zum Herstellen einer solchen Glasscheibe. | |
DE29906626U1 (de) | Betätigungseinrichtung | |
DE3038356A1 (de) | Elastisches zylindrisches lager | |
AT389689B (de) | Endloses gelaenderlaufband aus elastischem material | |
EP1837564A1 (de) | Dichtring | |
DE2604303C3 (de) | Verfahren zur Herstellung eines Dichtungsrings | |
DE2058764B2 (de) | Keilriemen | |
DE3447248C2 (de) | Endloses Förderband | |
CH687969A5 (de) | Faserverstaerkte Membran. | |
DE4109951A1 (de) | Blech-elastomer-flachdichtung | |
WO2007019812A1 (de) | Dichtanordnung aus verschiedenartigen polymerwerkstofftypen | |
EP2507479A2 (de) | Dichtanordnung für schacht- und tunnelbauten | |
EP0225485A1 (de) | Blattfeder aus Faser-Kunststoff-Verbundwerkstoff | |
EP1792098A1 (de) | Luftfederrollbalg aus elastomerem werkstoff | |
EP0264539B1 (de) | Gürtelreifen für Fahrzeuge | |
DE102013108900A1 (de) | Luftfederrollbalg mit Stützgewebe | |
DE112009002234T5 (de) | Balg umfassend einen Befestigungsbereich mit mindestens zwei umlaufenden äußeren Rippen | |
DE102008021043A1 (de) | Luftfederbalg | |
DE102005039056A1 (de) | Dichtanordnung | |
DE3731186A1 (de) | Gelenkplatte | |
DE4312538C2 (de) | Topf- oder Rollmembran | |
EP0058211A1 (de) | Selbstdichtende Unterlegscheibe | |
DE102015215564A1 (de) | Balg für eine Luftfeder oder einen Kompensator | |
DE2823062A1 (de) | Trapezfoermiger antriebsriemen bzw. keilriemen |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PL | Patent ceased |