DE1525508B2 - Rollmembran - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Rollmembran bestehend aus einem biegsamen, aus einem elastomeren Werkstoff hergestellten Schlauch, in den eine Fadenverstärkung eingebettet ist, die eine Dehnung der Rollmembran in Längsrichtung verhindert, jedoch eine Umfangsdehnung der Rollmembran zuläßt.

Derartige Rollmembranen werden zur Abdichtung eines Kolbens gegenüber einem Zylinder verwendet. Sie ermöglichen bei sehr geringer Reibung und unter Vermeidung von übermäßigem Verschleiß das ständig wiederholte axiale Verschieben eines Kolbens in einem Zylinder im Zuge von Langhubbewegungen. Im Betrieb erfolgt dabei gleichzeitig mit der durch Schwankungen des Flüssigkeitsdrucks auf der Innenseite der Membran bewirkten Verschiebung des Kolbens in dem Zylinder ein glattes Abrollen der Membran aus der Anlage gegen den Kolben in die Anlage gegen den Zylinder oder umgekehrt.

Membranen dieser Art weisen bei allgemein schlauchförmiger Ausbildung für gewöhnlich eine kegelstumpfartig verjüngte Form auf, um ein glattes Abrollen zu erleichtern und ein leichtes Anbringen des weiteren Endes an dem Zylinder und des engeren Endes an dem Kolben zu ermöglichen. Beim Einbau wird das engere Ende, bevor man es an dem Kolben befestigt, in das Innere der schlauchförmigen Membran hineingestülpt, oder aber das weitere Ende wird vor seiner Befestigung an dem Zylinder nach außen umgeschlagen, so daß sich eine tiefe Stulpe ausbilden kann.

Der Beschaffenheit der für solche Rollmembranen verwendeten Fadenverstärkung kommt große Bedeutung zu. Die Fadenverstärkung ist bestimmend für die Festigkeit der Membran in der Längsrichtung, wodurch die Größe des Flüssigkeitsdrucks begrenzt wird, mit dem die Membran belastet werden kann. Auch muß die Fadenverstärkung beim Anlegen eines Drucks eine merkliche Längung der Membran in der Längsrichtung verhindern, während sie gleichzeitig eine beträchtliche Dehnung in der Umfangsrichtung zulassen soll, wie sie beim Abrollen der Membran von dem Kolben auf den Zylinder mit einer raschen Rückführung zum Abrollen in der Gegenrichtung auftritt. In der Umfangsrichtung ist eine verhältnismäßig geringe Festigkeit erforderlich, da die Membran während des gesamten Hubes in Anlage gegen den Zylinder und gegen den Kolben gehalten wird.

Es ist bereits eine Rollmembran bekannt, deren Fadenverstärkung aus zwei Lagen gleichartiger Fäden besteht (US-PS 6 91 190). Die Fäden der beiden Lagen sind dabei unter einem entgegengesetzten spitzen Winkel zu der Längsachse der Rollmembran angeordnet.

Wegen des schrägen Verlaufs der Fäden kann diese bekannte Fadenverstärkung eine Dehnung der Rollmembran in Längsrichtung nur ungenügend verhindern. Außerdem wird auch durch die zur Erzielung einer ausreichenden Festigkeit in den Verbindungsbereichen der beiden Lagen erforderliche Überlappung die Dicke der Membran erhöht und damit ihre Biegsamkeit verringert.

Es ist auch bereits eine Fadenverstärkung für Rollmembranen bekannt, die ausschließlich aus in Längsrichtung der Membran verlaufenden Fäden besteht (US-PS 2178 953). Es ist jedoch verhältnismäßig schwierig, eine Vielzahl derartiger Fäden um den Umfang der Membran herum im wesentlichen parallel zueinander und in einem gleichmäßigen Abstand voneinander anzuordnen. Das völlige Ermangeln einer Verstärkung in der Umfangsrichtung würde es außerdem selbst einem geringfügigen Riß, wie er beim Zusammenbau entstehen kann, erlauben, sich längs der Membran in dem Gummischlauch zwischen den in der Achsrichtung verlaufenden Garnfäden auszubreiten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine mit einer Fadenverstärkung versehene Rollmembran zu schaffen, die in Längsrichtung keine bzw. nahezu keine Dehnbarkeit und in Umfangsrichtung eine begrenzte Dehnbarkeit aufweist und die einfach und billig in der Herstellung ist.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Fadenverstärkung ein in Form einer nahtlosen Hülle hergestelltes Gewebe ist, dessen Kettfäden ausschließlich in Längsrichtung und dessen Schußfäden ausschließlich in Umfangsrichtung der Rollmembran verlaufen, wobei die Kettfäden aus einem Garn mit einer Mindest-Trockenreißfestigkeit von 3 Gramm pro Denier und mit einem anfänglichen Mindestmodul von 20 Gramm pro Denier bestehen und die Schußfäden aus einem thermoplastischen synthetischen Dehnungsgarn mit einem Mindest-Zerreißdehnungswert von 100% und einem anfänglichen Höchstmodul von 0,05 Gramm pro Denier bestehen.

Ein schlauchförmiges Verstärkungsgewebe für Rollmembranen ist an sich bereits bekannt (DT-PS 50 953). Bei diesem bekannten Gewebe sind die Schuß- und Kettfäden jedoch unter dem gleichen Winkel zu der Längsachse der Rollmembran geneigt angeordnet, was zur Folge hat, daß das Verstärkungsgewebe in Längsrichtung der Rollmembran die gleiche Dehnung zuläßt wie in Umfangsrichtung.

Es ist ferner ein Verstärkungsgewebe für Rollmembranen mit Schuß- und Kettfäden bekannt, bei dem diese Fäden auf Grund der komplizierten Herstellung der Rollmembran jedoch nicht über den gesamten Rollbereich orthogonal verlaufen (US-PS 31 37 215).

Im Gegensatz zu diesen bekannten Verstärkungsgeweben sind in der erfindungsgemäßen Rollmembran in der Längsrichtung angeordnete, verhältnismäßig feste Kettfäden, die einer Dehnung in Längsrichtung einen Widerstand entgegensetzen, die aber leicht ein- und abrollbar sind, sowie leicht dehnbare, in der Umfangsrich-

tung angeordnete Schußfäden vorgesehen, welche die Kettfäden in ihrer Stellung festhalten und eine Dehnung in der Umfangsrichtung zulassen, während sie gleichzeitig eine weitere Längsausbreitung eines Einschnitts oder eines im Entstehen begriffenen Risses in dem elastomeren Schlauchmaterial verhindern.

Die bevorzugten Werkstoffe für die Kettfaden sind aus hochfesten Fäden bestehendes Reyon-Viskosefasergarn oder aus hochfesten Fäden bestehendes Polyestergarn (beispielsweise Terephthalsäureglycolester-Garn), doch ist auch jede andere synthetische oder Naturfaser mit einer Mindest-Trockenreißfestigkeit von 3 Gramm pro Denier und mit einem anfänglichen Mindestmodul von 20 Gramm pro Denier geeignet.

Für die Schußfäden ist ein Garn von beachtlicher Dehnfähigkeit und raschem Rückführvermögen erforderlich. Solche Garne werden einfacherweise als Dehnung- oder Kräuselgarne bezeichnet. Sie werden durch Verformung und Wärmebehandlung thermoplastischer Synthesefasern in Form endloser Fäden hergestellt, die einen Mindest-Zerreißdehnungswert von 100% und einen anfänglichen Höchstmodul von 0,05 Gramm pro Denier aufweisen. Der anfängliche Modul ist definiert als die Neigung der Spannungs-Dehnungskurve am Anfang.

Derartige Dehnungsgarne werden aus einem aus endlosen Fäden bestehenden thermoplastischen Garnmaterial, wie beispielsweise Nylon, das eine Zerreißdehnung von annähernd 26% und einen Anfangsmodul von 30 Gramm pro Denier aufweist, nach einer Vielzahl nach dem Stand der Technik bekannter Verfahren hergestellt. Wenngleich Nylon das bevorzugte Material für die Schußfäden ist, so kann auch jede andere Faser, die ein Dehungsgarn mit den obigen Merkmalen liefert, verwendet werden.

Aus den oben beschriebenen Kett- und Schußfäden bestehende schlauchförmige Gewebe können als Verstärkung in einer Rollmembran von kegelstumpfartiger Form Anwendung finden und weisen im Betrieb ein gutes Ansprechvermögen und ein einwandfreies Abrollverhalten auf. Eine ausreichende Widerstandsfähigkeit gegen eine Längsdehnung infolge des inneren Flüssigkeitsdrucks wird durch die Kettfaden gewährleistet, deren Anzahl und Festigkeit entsprechend den jeweiligen maximalen Arbeitsdrücken, die bei dem betreffenden Verwendungszweck in Frage kommen, gewählt werden können.

Ein weiterer Vorteil dieser Verstärkung ist es jedoch, daß die Dehnungseigenschaften des Schußfadens beim Befestigen der Membran an dem Zylinder das Dehnen der Membran in der Umfangsrichtung erlauben. Es kann daher an Stelle einer kegelstumpfförmigen Membran auch eine solche von einfacher zylindrischer Form benutzt werden. Die zylindrische Form bietet wichtige Vorteile in der Herstellung, da sie die Erzeugung großer Längen, die dann in einzelne Membranen zerteilt werden können, nach Wickel- oder Extrusionsverfahren erlaubt. Solche großen Längen sollten allerdings vulkanisiert werden, während sie auf einen Dorn aufgespannt und eng mit Gewebe umwickelt sind.

Im Betrieb bewirken die in der Umfangsrichtung vorhandene Dehnbarkeit und der innere Flüssigkeitsdruck, daß die Membran gegen die Wandungen des Kolbens und des Zylinders angedrückt wird und glatt von der einen Wandung auf die andere Wandung abrollt.

Die Herstellung der erfindungsgemäßen Rollmembran wird im folgenden an Hand einiger in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine kegelstumpfförmige Rollmembran, deren Gummioberfläche teilweise entfernt ist, um die schlauchförmige Gewebeverstärkung zu zeigen;

F i g. 2 eine Darstellung entsprechend F i g. 1, in der jedoch eine zylindrische Rollmembran wiedergegeben ist, und

F i g. 3 eine Schnittdarstellung einer zwischen einem Kolben und einem Zylinder angeordneten Rollmembran im Betriebszustand.

I. Herstellung einer kegelstumpfförmigen Rollmembran

nach F i g. 1

Eine kegelstumpfförmige Membran mit den Abmessungen: Innendurchmesser am weiteren Ende 53,3 mm, Innendurchmesser am engeren Ende 38,1 mm, Länge 190,5 mm und Wandstärke 1,52 mm, kann wie folgt hergestellt werden:

1. Eine Schicht aus einer nicht vulkanisierten Gummimischung auf der Basis von Natur- oder Synthesekautschuk, die mit den üblichen Zusätzen zur Verstärkung, Vulkanisation usw. versetzt ist, wird in einer Stärke von annähernd 0,51 mm auf einen konischen Metalldorn der obigen Abmessungen aufgebracht, und es wird eine von Kante zu Kante verlaufende Verbindungsnaht hergestellt. Es kann auch eine aus der Gummimischung extrudierte Hülle zur Erzielung eines Paßsitzes auf den konischen Dorn aufgeschoben werden.

2. Eine Länge eines schlauchförmigen Gewebes von annähernd 38,1 mm Durchmesser, das aus 120 Kettfäden aus einem zweisträhnigen, hochfesten 1000-Denier-Terephthalsäureglycolester-Garn mit 10 Drehungen auf je 25,4 mm eines aus einem viersträhnigen Kräuselnylon von 70 Denier bestehenden Schußfadens zusammengesetzt ist, wird über die auf dem Dorn befindliche Gummischicht gezogen.

3. Eine äußere Schicht, die aus der gleichen Gummimischung besteht und annähernd 0,51 mm dick ist, wird entweder in Folienform oder in Form einer extrudierten Hülle über das Gewebe gezogen.

4. Das so zusammengesetzte Erzeugnis wird von dem Dorn abgenommen und in einer Stahlform von den erforderlichen Abmessungen unter Anwendung von Hitze und Druck vulkanisiert. Die Form kann dazu benutzt werden, an der Membran gebördelte Enden auszubilden oder andere Hilfsmittel vorzusehen, die erforderlichenfalls das Befestigen der Membran an dem Kolben und an dem Zylinder erleichtern.

5. Das vulkanisierte Erzeugnis wird aus der Form entnommen und abgegratet.

II. Herstellung einer zylindrischen Rollmembran nach F i g. 2

Eine zylindrische Membran von 229 mm Länge, die zwischen einem Kolben von 44,45 mm Durchmesser und einem Zylinder von 50,80 mm Durchmesser verwendet werden soll, kann wie folgt hergestellt werden:

1. Eine Hülle aus einer unvulkanisierten Gummimischung mit einer Wandstärke von 0,5 mm wird auf einen zylindrischen Metalldorn mit einem Durchmesser von 44,45 mm und mit einer Länge von etwa 9,45 cm aufgezogen.

2. Eine Länge eines schlauchförmigen Gewebes von annähernd 44,45 mm Durchmesser, das aus 220 Kettfäden aus einem einsträhnigen, aus hochfesten Fäden be-

stehenden Kunstseidegarn von 1650 Denier mit 12 Drehungen auf je 25,4 mm eines aus einem viersträhnigen Kräuselnylon von 70 Denier bestehenden Schußfadens zusammengesetzt ist, wird über die auf dem Dorn befindliche Gummischicht gezogen. Falls dies erwünscht ist, kann auf das schlauchförmige Gewebe vor der Verarbeitung ein Klebstoff aufgetragen werden, um ein besseres Anhaften an dem Gewebe zu erzielen.

3. Eine 1,02 mm starke, aus der gleichen Gummimischung bestehende Hülle wird auf das Gewebe aufgebracht.

4. Das so zusammengesetzte Erzeugnis wird eng mit einem Gewebe umwickelt und mit Dampf unter Anwendung von Druck vulkanisiert.

5. Die Umwicklung wird entfernt und die Außenfläche des Schlauches zur Erzeugung einer glatten Oberfläche und einer gleichbleibenden Wandstärke von 1,52 mm glattgeschliffen.

6. Der Schlauch wird in Membranen von 229 mm Länge zerteilt.

F i g. 3 der Zeichnung zeigt eine zwischen einem Kolben 11 und einem Zylinder 12 angeordnete Rollmembran 10 im Betriebszustand. Die Membran 10 weist an ihren Enden Einsatzbördelungen 13 auf, die in entsprechende Nuten des Kolbens 11 und des Zylinders 12 eingreifen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Rollmembran, bestehend aus einem biegsamen, aus einem elastomeren Werkstoff hergestellten Schlauch, in den eine Fadenverstärkung eingebettet ist, die eine Dehnung der Rollmembran in Längsrichtung verhindert, jedoch eine Umfangsdehnung der Rollmembran zuläßt, dadurch gekennzeichnet, daß die Fadenverstärkung ein in Form einer nahtlosen Hülle (2) hergestelltes Gewebe ist, dessen Kettfäden (4) ausschließlich in Längsrichtung und dessen Schußfäden (5) ausschließlich in Umfangsrichtung der Rollmembran verlaufen, wobei die Kettfäden (4) aus einem Garn mit einer Mindest-Trockenreißfestigkeit von 3 Gramm pro Denier und mit einem anfänglichen Mindestmodul von 20 Gramm pro Denier bestehen und die Schußfäden (5) aus einem thermoplastischen synthetischen Dehnungsgarn mit einem Mindest-Zerreißdehnungswert von 100% und einem anfänglichen Höchstmodul von 0,05 Gramm pro Denier bestehen.