DE4318198C1

DE4318198C1 - Diaphragm support

Info

Publication number: DE4318198C1
Application number: DE19934318198
Authority: DE
Inventors: Darko Dipl Ing Prazic
Original assignee: Individual
Current assignee: Prazic Darko Dipl-Ing 80935 Muenchen De
Priority date: 1993-06-01
Filing date: 1993-06-01
Publication date: 1994-11-03
Anticipated expiration: 2013-06-02

Abstract

The area of application of existing diaphragm arrangements can be expanded to virtually unlimited pressures by using diaphragm supports. In these arrangements, the diaphragms cannot be used as structural components, having only the function of sealing. By sealing the valve spindle with a diaphragm support, the internal energy of the medium can be used to open or close it automatically. This arrangement extends the limits of use of all diaphragm pumps and pressure regulators to virtually unlimited high pressures. In most equipment and machines, the diaphragm-support arrangements can fully replace steel springs. The desired characteristics can thus be modulated to an even greater extent.

Description

Die Erfindung bezieht auf eine Membranlehne für Membranen, die hohen Drücken ausgesetzt sind. Dabei soll eine unbelastete Bewegung von, der Hochdruckwirkung ausgesetzten Bauteilen wie z. B. der Spindel einer Absperrarmatur und eine vollständige Abdichtung gewährleistet sein.The invention relates to a membrane back for membranes that are exposed to high pressures are. An unloaded movement of components that are exposed to the high pressure effect such as B. the spindle of a shut-off valve and a complete seal can be guaranteed.

Eine aus der deutschen Patentanmeldung DE-D 7477 XII/47g vom 09.04.1953 bekannte Membranlehne für mittlere Drücke weist mehrere konzentrische untereinander formschlüssig verbundene Ringe auf, die einer Membran als bewegliche Stützmittel dienen und zugleich eine feste Anlage für die Membran in deren druckbelasteter Endstellung bilden. Bei einer Druckentlastung der Membran wird ein als pilzförmiger Bolzen ausgebildeter Membrankolben durch die Kraft einer Rückstellfeder unmittelbar gegen den mittleren Teil der Membran und den innersten Ring gedrückt. Dabei werden mittelbar auch die weiteren äußeren Ringe jeweils vom benachbarten inneren Ring gegen die Membran gepreßt und bewegen die Membran in eine druckentlastete Endstellung.One known from German patent application DE-D 7477 XII / 47g dated April 9, 1953 Diaphragm backrest for medium pressures has several concentric interlocking connected rings, which serve as a movable support means a membrane and at the same time one form a fixed system for the membrane in its pressure-loaded end position. At a A membrane piston designed as a mushroom-shaped bolt relieves the pressure in the membrane by the force of a return spring directly against the middle part of the membrane and pressed the innermost ring. The other outer rings are also each indirect pressed against the membrane by the adjacent inner ring and move the membrane in a pressure-relieved end position.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Membranlehne für eine gebräuchliche elastische Membran ohne besondere Armierung für den Einsatz in hydraulischen und pneumatischen Geräten derart weiterzubilden, daß bei hohen Betriebsdrücken eine einwandfreie Funktion gewährleistet ist.The invention has for its object a membrane back for a common elastic membrane without special reinforcement for use in hydraulic and to further develop pneumatic devices such that a high operating pressure perfect function is guaranteed.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einer Membranlehne dadurch gelöst, daß sie einerseits mit einer druckbeaufschlagten Membran und andererseits mit einem treppenförmigen Membrankolben zusammenwirkt.This object is achieved with a membrane back in that it is one hand with a pressurized membrane and on the other hand with a step-shaped Membrane piston interacts.

Die Membranlehne wird so auf die Membranaußenseite, die gegenüber der Druckwirkung auf der Membran liegt, gesetzt, wobei die Membran durch den Druck an die Lehne gepreßt wird.The membrane back is thus on the outside of the membrane, which is opposed to the pressure effect the membrane is set, the membrane being pressed against the backrest by the pressure.

Damit übernimmt die Membran nur die Funktion der Abdichtung des Raumes zwischen den Lehnenringen. Die Ringe übernehmen die Kräfte, die infolge der Druckwirkung auf die Membran entstanden sind. So that the membrane only takes over the function of sealing the space between the Backrest rings. The rings take on the forces that result from the pressure on the Membrane have arisen.

In der druckbelasteten Endstellung der Membran sind die Ringe der Lehne untereinander im Eingriff und übernehmen vollständig die entstandene Kraft, während in allen anderen Stellungen durch die Unterdrückung der Ringe durch den treppenförmige Kolben dieser den entsprechenden Teil der Kraft allein übernimmt. Die Konstruktion des treppenförmigen Kolbens ist charakterisiert durch eine Unterdrückung der Ringe - einer nach dem anderen - die es ermöglicht, daß die Membranlinie, von der Zentralsegmentkante bis zum Flansch, den ganzen Hub entlang eine gleiche Länge behalten kann.In the pressure-loaded end position of the membrane, the rings of the backrest are in contact with each other Engage and completely take over the force created while in all other positions by the suppression of the rings by the stair-shaped piston of the takes over the corresponding part of the force alone. The construction of the staircase Piston is characterized by suppression of the rings - one by one - which it enables the membrane line, from the central segment edge to the flange, to be the whole Stroke along the same length.

Dies schließt die Membranspannung und die Membrandeformation aufgrund einer Größenänderung aus.This excludes the membrane tension and the membrane deformation due to one Resizing.

Die Lage der Ringe im Arbeitseingriff in einem druckentlasteten Zustand der Membran oder während der Membranmontage und -demontage wird durch Stiftenhalter gesichert. Es bestehen zwei Typen von Membranlehnen. Der erste Typ weist eine Stangenverlängerung durch den treppenförmigen Kolben auf, die sich innerhalb des von der Membran eingeschlossenen Raumes erstreckt und eine Membran mit der Öffnung in der Mitte verlangt. Der zweite Typ hat ein einfaches Zentralsegment, das an der Membran endet und eine volle Membran ohne eine zentrale Öffnung verlangt und auch die Anwendung einer Raummembran ermöglicht, d. h. eine Membran, die an die Form des umfaßten Raumes angepaßt ist.The position of the rings during work in a pressure-relieved state of the membrane or during the membrane assembly and disassembly is secured by pin holder. There are two types of membrane backrests. The first type has a rod extension through the stair-shaped piston that is located inside the diaphragm enclosed space and requires a membrane with the opening in the middle. The second type has a simple central segment that ends at the membrane and a full one Membrane without a central opening requires and also the use of a room membrane enables d. H. a membrane that is adapted to the shape of the enclosed space.

Der Gegenstand der Erfindung wird nachfolgend anhand der in der Anlage beigefügten Zeichnungen weiter verdeutlicht.The object of the invention is described below with reference to the one attached to the system Drawings further clarified.

Dabei zeigen:Show:

Bild 1 einen Querschnitt der Membranlehne mit einer verlängerten Kolbenstange durch das Zentralsegment, Figure 1 shows a cross section of the diaphragm rest with an elongated piston rod through the central segment,

Bild 2 eine Querschnittszeichnung der Membranlehne mit einem einfachen Zentralsegment und einer Raummembran und einem Gewindeflansch, Figure 2 is a cross-sectional drawing of the membrane backrest with a simple central segment and a space membrane and a threaded flange,

Bild 3 eine Querschnittszeichnung der doppelten Membranlehne mit verlängerter Kolbenstange durch den Druckraum, Figure 3 is a cross-sectional view of the double diaphragm rest with extended piston rod through the pressure chamber,

Bild 4 eine Zeichnung des Einbaus zweier Membranlehnen mit gelöcherter Zwischenwand eines Gehäuses und einem einfachen Zentralsegment mit Voll- und Raummembran, Figure 4 is a drawing of the installation of two membrane backrests with a perforated intermediate wall of a housing and a simple central segment with a full and room membrane,

Bild 5 eine Querschnittszeichnung von serienmäßig verbundenen Membranlehneneinrichtungen im Gehäuse mit Deckel, Figure 5 is a cross-sectional drawing of serially connected membrane backrest means in the housing with lid,

Bild 6 eine Querschnittszeichnung von serienmäßig verbundenen Membranlehneneinrichtungen mit profiliertem Körper im Gehäuse mit Deckel. Figure 6 is a cross-sectional drawing of standard connected membrane backrest devices with profiled body in the housing with cover.

Die Einfachheit der Konstruktion ist auf dem Bild 1 sichtbar. Die Kolbenstange (1), die auch eine Ventilspindel sein kann, verbindet den treppenförmigen Kolben (2) und das Zentralsegment (3) und preßt über die Mutter (6) die Scheibe (5) auf die Membran (9), womit der Durchgang durch das Zentralsegment (3) abgedichtet wird. Von der anderen Seite ist der äußere Membranrand (9) zwischen dem Flansch (8) und dem Körper (11) der Vorrichtung, an der die Lehne mittels einer Schraube (10) befestigt ist, eingespannt. Die Ringe (4) übernehmen völlig die Hubdruckkraft aufgrund ihrer Form, nachdem sie im Hubgriff mit dem Zentralsegment (3) verbleiben. Wird die Kraft an die Kolbenstange (1) größer als die Hubdruckkraft, drückt der treppenförmige Kolben (2) die Ringe (4) einen nach dem anderen zurück, bis er selbst am Flansch (8) anliegt. Bleibt die Membran (9) ohne Druck, müssen die Ringe (4) gegen Ausfallen gesichert sein. Für diesen einzigen Zweck werden die Stifte (7) eingebaut.The simplicity of the construction is visible in picture 1. The piston rod ( 1 ), which can also be a valve spindle, connects the stepped piston ( 2 ) and the central segment ( 3 ) and presses the disc ( 5 ) onto the diaphragm ( 9 ) via the nut ( 6 ), thus passing through the central segment ( 3 ) is sealed. From the other side, the outer membrane edge ( 9 ) is clamped between the flange ( 8 ) and the body ( 11 ) of the device to which the backrest is attached by means of a screw ( 10 ). The rings ( 4 ) completely take over the lifting pressure force due to their shape after they remain in the lifting handle with the central segment ( 3 ). If the force on the piston rod ( 1 ) is greater than the stroke pressure force, the stepped piston ( 2 ) pushes the rings ( 4 ) back one after the other until it bears against the flange ( 8 ) itself. If the membrane ( 9 ) remains without pressure, the rings ( 4 ) must be secured against falling out. The pins ( 7 ) are installed for this sole purpose.

Bild 2 stellt die Anwendung der Raummembran (12) mit dem dazugehörenden Ventil (13), die Ausgestaltung des Zentralsegmentes (15) ohne Verlängerung und die Ausgestaltung eines Gewindflansches (14) dar. Figure 2 shows the use of the room membrane ( 12 ) with the associated valve ( 13 ), the design of the central segment ( 15 ) without extension and the design of a threaded flange ( 14 ).

Auf dem Bild 3 ist die Variante der Kolbenstangeführung (1) durch das Zentralsegment (3) bis zur Führungskolbenstange (16) ersichtlich. Figure 3 shows the variant of the piston rod guide ( 1 ) through the central segment ( 3 ) up to the guide piston rod ( 16 ).

Bild 4 stellt die Eigenschaft von über eine Raummembran (12) und eine Normalmembran (17) verbundenen Membranlehne dar. Falls der Unterteil mit der Normalmembran (17) mit Flüssigkeit gefüllt wird, wird der Durchfluß durch eine gelöcherte Wand (18) gedrosselt und die Flüssigkeit unter die Raummembran (12) verdrängt, während die Raummembran (12) unbeeinflußt bleibt. Figure 4 shows the properties of the membrane back connected by a space membrane ( 12 ) and a normal membrane ( 17 ). If the lower part is filled with liquid with the normal membrane ( 17 ), the flow is throttled through a perforated wall ( 18 ) and the liquid displaced under the room membrane ( 12 ), while the room membrane ( 12 ) remains unaffected.

Bei allen Konstruktionen vom Bild 1 bis zum Bild 4 ist die Abhängigkeit des Kolbenstangenhubes (1) von der Zahl und Abmessungen der Ringe (4) ersichtlich. Die Vergrößerung des Hubes bestimmter Konstruktionen ist nur durch eine serienmäßige Anordnung von Membranlehnen möglich, was auf den Bildern 5 und 6, bei denen die Membranlehne im Gehäuse (21) mit Deckel (20) eingebaut sind und einen Anschluß (23), entweder für ein Ventil oder für ein pneumatisches System aufweisen, dargestellt ist. Die treppenförmigen Kolben (19) wurden konstruktiv geändert - der untere Kolben und der zweiseitige Zwischenkolben (24) wurden wegen der unentbehrlichen Zwischenverbindlichkeit der Einrichtungen (19) gebohrt.The dependence of the piston rod stroke ( 1 ) on the number and dimensions of the rings ( 4 ) can be seen in all constructions from Figure 1 to Figure 4. The increase in the stroke of certain constructions is only possible through a standard arrangement of membrane backrests, which is shown in Figures 5 and 6, in which the membrane backrest is installed in the housing ( 21 ) with cover ( 20 ) and a connection ( 23 ), either for a Have valve or for a pneumatic system is shown. The stair-shaped pistons ( 19 ) were changed in design - the lower piston and the bilateral intermediate piston ( 24 ) were drilled because of the indispensable intermediate obligation of the devices ( 19 ).

Die Notwendigkeit eines möglichst kleines Zwischenraumes von zwei einander verbundenen Membranlehnen ist konstruktiv durch den profilierten Körper (20) der Vorrichtungen, wie auf dem Bild 6 dargestellt, gelöst.The need for the smallest possible space between two interconnected membrane backrests is solved structurally by the profiled body ( 20 ) of the devices, as shown in Figure 6.

Claims

1. Membranlehne für Membranen, die mit unter hohen Drücken stehenden hydraulischen oder pneumatischen Medien beaufschlagt sind, wobei die Membranlehne zwischen einem in Umfangsrichtung einer Membran (9) verlaufenden Flansch (8, 14) und einem, an einer Kolbenstange (1) befestigten Zentralsegment (3) angeordnet ist, und der Membran (9) an ihrer, einem Druckraum abgewandten Seite zugeordnet ist und diese berührend abstützt, wobei die Membranlehne aus konzentrisch angeordneten und gegeneinander axial verschieblichen Ringen (4) besteht, die mit einem Membrankolben (2) zusammenwirken, wobei die konzentrisch angeordneten Ringe (4) an ihren der Membran (9) zugewandten stirnseitigen Enden radial nach außen gerichtete und an ihren der Membran (9) abgewandten stirnseitigen Enden radial nach innen gerichtete Flansche aufweisen, wobei jeweils ein nach innen gerichteter Flansch eines radial außenliegenden Ringes den nach außen gerichteten Flansch eines benachbarten innenliegenden Ringes zur Bildung einer formschlüssigen Verbindung übergreift und dadurch eine feste Anlage für die Membran (9) in deren druckbelasteter Endstellung bildet, dadurch gekennzeichnet, daß der Membrankolben (2) koaxial an dem Zentralsegment (3) befestigt ist und eine durch ringförmige Absätze gebildete Treppenform aufweist, wobei die radialen ringförmigen Absätze den Ringen (4) der Membranlehne axial gegenüberliegen und nach außen hin von diesen axial zurückversetzt sind, und daß bei einer Einschubbewegung des Membrankolbes (2) gegen die an der druckbelasteten Membran (9) anliegende Membranlehne, die einzelnen ringförmigen Absätze, vom radial inneren beginnend und sich nach außen fortsetzend, die jeweils axial gegenüberliegenden Ringe (4) der Membranlehne entgegen der Druckkraft der Membran einzeln führen.1. Membrane back for membranes which are exposed to high-pressure hydraulic or pneumatic media, the membrane back between a flange ( 8 , 14 ) running in the circumferential direction of a membrane ( 9 ) and a central segment ( 1 ) attached to a piston rod ( 1 ) 3 ) is arranged, and the membrane ( 9 ) is assigned on its side facing away from a pressure chamber and supports it in a contacting manner, the membrane back consisting of concentrically arranged and axially displaceable rings ( 4 ) which interact with a membrane piston ( 2 ), wherein the concentrically arranged rings ( 4 ) have at their front ends facing the membrane ( 9 ) radially outward and at their front ends facing away from the membrane ( 9 ) have radially inward flanges, each with an inward flange of a radially outer one Ring the outward flange of a neighboring inner engaging ring to form a positive connection and thereby forms a fixed system for the membrane ( 9 ) in its pressure-loaded end position, characterized in that the membrane piston ( 2 ) is coaxially attached to the central segment ( 3 ) and a staircase shape formed by annular shoulders has, the radial annular shoulders axially opposite the rings ( 4 ) of the diaphragm back and are axially set back from the outside, and that when the diaphragm piston ( 2 ) is pushed in against the diaphragm back against the pressure-loaded diaphragm ( 9 ), the individual annular shoulders, starting from the radially inner and continuing outwards, individually guide the axially opposite rings ( 4 ) of the membrane back against the compressive force of the membrane.

2. Membranlehne nach Anspruch 1, dadurch gegenzeichnet, daß bei einer druckentlasteten Membran (9) die Ringe (4), durch an diesen angeordneten Stiften (7), gegen Ausfallen gesichert sind.2. Membrane backrest according to claim 1, characterized in that in a pressure-relieved membrane ( 9 ) the rings ( 4 ) are secured against failure by pins ( 7 ) arranged on them.

3. Membranlehne nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der innere Rand einer ringförmigen Membran (9) axial an dem Zentralsegment (3), das auf einer die Membran durchdringenden Kolbenstange (1) befestigt ist, anliegt und mittels einer Scheibe (5), die durch eine Mutter (6) an der Kolbenstange (1) gehaltert ist, an das Zentralsegment (3) angepreßt wird. 3. Membrane back according to claim 1 and 2, characterized in that the inner edge of an annular membrane ( 9 ) axially on the central segment ( 3 ), which is attached to a piston rod penetrating the membrane ( 1 ), and by means of a disc ( 5 ), which is held by a nut ( 6 ) on the piston rod ( 1 ), is pressed against the central segment ( 3 ).

4. Verwendung der Membranlehne nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3 in einer Vorrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zwei axial gegenüberliegende Membranlehnen aufweist, deren Membranen einander zugewandt sind, wobei die Membranlehnen durch eine die Membranen (9) und die Zentralsegmente (3) durchdringende verlängerte Kolbenstange (1) verbunden sind und dadurch die Bewegung der Membranlehnen gekoppelt ist.4. Use of the membrane back according to one or more of claims 1 to 3 in a device, characterized in that the device has two axially opposite membrane backs, the membranes of which face each other, the membrane backs through one of the membranes ( 9 ) and the central segments ( 3 ) penetrating extended piston rod ( 1 ) are connected and thereby the movement of the membrane backrests is coupled.

5. Membranlehne nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß am stirnseitigen Ende einer Kolbenstange (1) ein Zentralsegment (15) mit einer der Membran zugewandten flachen Stirnseite angebracht ist und die Membran entweder eine flache Membran (17) ohne zentrale Öffnung oder eine geschlossene Raummembran (12) ist.5. Membrane back according to claim 1 and 2, characterized in that at the front end of a piston rod ( 1 ) a central segment ( 15 ) is attached with a flat end face facing the membrane and the membrane either a flat membrane ( 17 ) without a central opening or closed space membrane ( 12 ).

6. Verwendung der Membranlehne nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3 und 5 in einer Vorrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung ein Gehäuse mit zwei axial gegenüberliegenden Membranlehnen aufweist, wobei eine Membranlehne mit einer geschlossenen Raummembran (12) zusammenwirkt und die gegenüberliegende Membranlehne mit einer flachen Membran (17) zusammenwirkt und der Raum zwischen den beiden Membranen (12, 17) durch eine mit Durchgangsbohrungen versehene Trennwand (18) abgeteilt ist, wobei der Raum zwischen Trennwand (18) und flacher Membran (17) mit einer Flüssigkeit gefühlt ist, die beim Durchströmen der Durchgangsbohrungen eine Dämpfungskraft erzeugt.6. Use of the membrane back according to one or more of claims 1 to 3 and 5 in a device, characterized in that the device has a housing with two axially opposite membrane backs, wherein a membrane back cooperates with a closed spatial membrane ( 12 ) and the opposite membrane back cooperates with a flat membrane ( 17 ) and the space between the two membranes ( 12 , 17 ) is divided by a partition wall ( 18 ) provided with through holes, the space between the partition wall ( 18 ) and the flat membrane ( 17 ) being felt with a liquid is, which generates a damping force when flowing through the through holes.

7. Verwendung der Membranlehne nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Membranlehnen mit jeweils zusammenwirkenden Membranen zur Vergrößerung des Gesamthubes einer Vorrichtung axial in Reihe geschaltet sind.7. Use of the membrane back according to one or more of claims 1 to 6, characterized characterized in that several membrane backs, each with interacting membranes are connected axially in series to increase the overall stroke of a device.