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Balgmembrankolben Die Erfindung betrifft einen Balgmembran kolben
und bezweckt, solche Kolben bei großem Hub für große Drücke brauchbar zu machen.
Bekannte Kolben dieser Art sind, sofern sie einen großen Hub aufweisen, für geringe
Drücke geeignet. Für hohe Drücke dienten dagegen wellenförmige, in der Längsrichtung
dehnbare Büchsen von großer Wandstärke, die jedoch wegen ihres geringen Hubes (Dehnungsvermögen
in der Längsrichtung) als hermetisch dicht schließende Druckkolben nur selben Verwendung
finden konnten.
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Es ist auch schon vorgeschlagen worden, eine Balgmembran in der Weise
herzustellen, daP.a ringförmige Metallmiembranscheiben zu einem Balgen zusammengelötet
wurden. Hierbei ergab sich jedoch wieder die Schwierigkeit, daß bei Verwendung dünner
Membranen der Membrankolben nur für geringen Druck verwendbar ist, während bei Verwendung
stärkerer Bleche die Elastizität der Scheiben und der Hub des Kolbens nur sehr gering
ist.
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Durch die nachstehend beschriebene Erfindung werden alle diese übelstände
behoben. Der Membrankolben gemäß Erfindung besteht aus einer Balgmembran, d. h.
einem Membrankörper, der aus einer Anzahl hinter, einandergeschalteter, meist ringförmiger
Membranscheiben zusammengesetzt ist. Jede dieser Membranscheiben wird durch eine
Reihe von Platten auf der Seite des geringeren Druckes völlig abgestützt, wobei
diese Platten derartig beweglich gelagert sind, daß jeweils die Enden zweier benachbarter
Stützplattenreihen gemeinsam in einem beweglichen Fassungsring liegen. Die Platten
haben die Gestalt von Kreisringsektoren; sie sind nebeneinandergereiht mit dem erforderlichen
Siel in den Fassungsringen gelagert, wobei sich diese Stützplatten mit den ebenfalls
beweglichen Membranwänden derart gegenseitig abstützen, daß. sich ihre Wechseldrücke
aufheben. An jeder Verbindungsstelle zwischen aufeinanderfolg-enden Membranringen
werden hierbei die entsprechenden beiden Stützplattenh reihen von einem Fassungsring
gehalten und sind in diesem Fassungsring derart frei beweglich angeordnet, daß sowohl
die Stützplatten mit den Fassungsringen als auch die auf den Platten liegende Balgmembran
einen sehr großen Hub aufweisen. Gleichzeitig wird aber dabei die Membran, die ja
nur zur Dichtung dient und die den ganzen Kolbenraum allseitig lückenlos umschließt,
überall völ?ig gegen Druck abgestützt, ohne mit der Führung der Stützplatten und
Fassungsringe etwas zu tun zu haben, so daß ein Undichtwerden ausgeschlossen ist.
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Das Wesen der Erfindung ist also einerseits die Benutzung einer zusammenhängenden
Membran als Dichtungsmittel, wobei diese Membran sehr dünn und dadurch sehr beweglich
gehalten werden kann, und anderseits, die völlige Abstützung dieser dünnen Membran
durch Stützplatten und Halte- oder Fassjungsringe, an die die Membran angeschmiegt
liegt. Dadurch ist die Membran auch bei hohem Druck spannungsfrei und wir d keinerlei
Zugbeanspruchung
ausgesetzt, während die Beweglichkeit der Membran durch die Anordnung der Stützvorrichtungen
nicht beeintrachtigt wird.
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Ein weiterer Vorteil liegt darin, daß die hermetisch dicht schließende
Membran ^die einer Reibung ausgesetzten beweglichen Teile von dem Druckmittel trennt,
so daß die beweglichen Teile auf bequeme Art ausreichend geschmiert werden können.
Auch wird hierbei die Gefahr einer Verschmutzung der beweglichen Stützteile, z.
B. durch in dem Druckmittel enthaltene Verunreinigungen, etwa Staub in Druckluft;
praktisch völlig beseitigt.
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Bei der Anordnung der Fassungsringe ist es sowohl möglich, die inneren
als auch die äußeren dieser Ringe zum einfacheren Zusammenbau im Umfang mehrteilig
auszuführen. Besonders zweckmäßig ist die Aufteilung der äußeren Ringe:; diese Ringe
werden durch besondere Halte- oder Schrumpfringe zusammengehalten. Diese Bauweise
bietet den Vorteil, daß Gewindeteile o. dgl. möglichst vermieden sind, um Raum zu
sparen, und daß der Zusammenbau. wesentlich vereinfacht und eine Reinigung der Gesamtvorricltung
leichter möglich ist.
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Der Membrankolben befindet sich in einem Gehäuse beispielsweise von
zylindrischer Foren, das zur Führung des Membrankolbens und zur Hubbegrenzung dient.
Die beiden Endmembranen des Membrankolbens sind hierbei zweckmäßig durch das Gehäuse
bzw. eine Kolbenwand gesichert. Die Ausführung des Gehäuses kann z. B. derart sein,
daß der vollständig zusammengebaute Membrankolben in den Gehäusezylinder eingeschoben
und der am unteren Ende sitzende Fassungsring von dem Gehäusedeckel und einer Distanzbüchse
gegen den Gehäuseboden gepteßt wird, während am oberen Ende des Kolbens eine besondere
Kolbenwand zur Abstützung der Membran dient, die mit dem Kolbenhals fest verbunden
ist.
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Zur Erhöhung der Beweglichkeit der Membran kann diese gewellt sein.
In diesem Falle sind die Wellen der Membranscheiben zweckmäßig durch eine entsprechende
Gestaltung der Stützplatten abgestützt, die also ebenfalls wellig sein müssen, oder
durch eingelagerte Ringe, deren Form sich der der Wellen anpaßt und die auf den
Stützplatten völlig aufliegen.
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Es ist zwar schon vorgeschlagen worden, bei der Verbindung von Rohren,
die infolge von Temperaturschwankungen geringen Längenänderungen ausgesetzt sind,
gewellte Meinbranringeeinzubauen und diese durch sektorförrnige ' Stützplatten zu
unterstützen. Bei dieser Anordnung von Membranen wird jedoch nur eine einzige am
inneren und äußeren Durchmesser fest eingeklemmte und nicht spannungsfrei gelagerte
Membran angewandt, .. wobei infolge der mangelnden Abstützung eine Verformung oder
Zerstörung schon bei ziemlich geringem Druck eintreten muß. Da die Stützplatten
auch nicht beweglich sind, " kann bei dieser Anordnung der Hub auch nur weit geringer
sein als bei den Membrankolben gemäß der Erfindung.
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Ferner ist schon vorgeschlagen worden, sehr empfindliche Membranen
für Regler durch Ringe abzustützen, die sich auf Schneiden gegen bewegliche radiale
Stäbe stützen und um diese Schneiden herum eine gewisse Beweglichkeit besitzen.
Hierbei wird aber die Membran nicht allseitig unterstützt, und die Ringe liegen
nicht vollständig auf Unterstützungsplatten auf. Die bekanntgewordene Membran kann
deshalb keinen hohen Drücken widerstehen. -Die Hubbewegung des M embrankolhens ge;
maß Erfindung 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 so weit aus dem Gehäuse heraus, bis der Schub 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.
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Die Erfindung ist in der Zeichnung beispielsweise schematisch dargestellt;
und zwar zeigt Abb. i die Hälfte eines Längsschnittes durch den Hochdruckmembrankolben
mit Gehäuse, Abb. z ein Viertel eines Querschnittes durch den Hochdruckmembrankolben.
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In Abb. i ist der Hochdruckmembrankolben 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 i sind die sektorförmigen Platten e,
die inneren Fassungsringe b, der Gehäuseboden g' und die Kolbenwand lt. Die
äußeren mehrteiligen Fas,-sungsringe d und d' sind mit Halte- oder
Schrumpfringen e versehen, .die ein gegenseitiges Verschieben durch geeignete Sicherungen
verhindern. g zeigt beispielsweise ein Gehäuse mit dem dazugehörigen Gehäusedeckel
i für einen Hochdruckmembränkolben. Der eigentliche Kolben mit Kolbenhals ist mit
h bezeichnet.
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Das in die Druckkammer führende Druckrohr k ist zur Abdichtung der
Membran a mit einer zweckentsprechenden Dichtung L versehen.
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Zur Überdeckung der Spalten zwischen den =einzelnen sektorförmigen
Platten c und der
übergänge von den Platten c zu den Fassungsringen
können bei sehr hohen Drücken zur Verhinderung von Verformungen des weichen Membranmaterials
Stahlbleche o. dgl. tt und bei den Membranwellen Stahlrhige o. dgl. in unterlegt
werden, oder die Auflageüächen der Stützwände werden der Wellenform der Membran
angepaßt.