SE524340C2 - Sätt att tillverka ett membran och membran tillverkat enligt sättet - Google Patents

Description

20 =» »i » . ,.25 .- Û I mil: . - . . s; 524 340 A4 nära en trycksatt vätska eller gas, som går igenom en armering och expanderar gummiskiktet på den andra sidan till en bubbla. Även rent allmänt medför arrneringslägesförskjutningar i relation till det avsedda läget risker för funktionsstörningar, t ex genom ändringar i membranets avsedda rörlighet och elastiska deformationsbeteende, och för kvalitetsförsärnringar.

Syftet med föreliggande uppfinning är att motverka och så långtgående som möjligt undanröja ovannämnda brister och olägenheter samt att även i andra avseenden utveckla teknikens ståndpunkt på detta område vidare och öppna nya applikationsmöjligheter. I samtliga fall skall icke önskvärda lägesförändringar av armeringen eller arrneringama motverkas eller undvikas, varvid antingen en önskvärd lägesförskjutning av armeringen eller arrneringama skall ske inom ämnet eller ämnena eller ingen sådan lägesförskjutning skall ske och/eller en önskad sträckning eller förspänning av arrneringen eller armeringarna skall erhållas, allt beroende på membranutförandet resp applikationen.

Detta syftemål förverkligas enligt uppfinningen genom att ett sätt av det inledningsvis angivna slaget i huvudsak utföres så, som anges i den kännetecknande delen av patentkravet l. Nämnda syftemål förverkligas även genom ett membran, som är utfört i huvudsak enligt den kännetecknande delen av det första anordningskravet resp genom ett formverktyg i enlighet med det första forrnverktygskravet.

Ytterligare kännetecken av och fördelar med uppfinningen framgår av följande beskrivning under hänvisning till bifogade ritningar, som visar några föredragna, dock ej begränsande utföringsexempel av uppfinningen. I detalj föreställer i diametrala, delvis schematiserade genomskärningar: Fig 1 tillverknings- resp bruksläget av ett konventionellt membran, 10 15 20 , i O l \ ~-ß v I H sura» 524 540 'š o Q o . ,, o Fig 2 tillverkningsläget for ett membran enligt uppfinningen, Fig 3 bruksläget for membranet enligt fig 2, Fig 4 och 5 ett modifierat tillverknings- resp bruksläge för ett annat membran enligt uppfinningen, Fig 6 och 7 dito for ett tredje membran enligt uppfinningen, Fig 8 och 9 dito för ett fjärde membran enligt uppfinningen, Fig 10 - 12 successiva steg i tillverkningen enligt uppfinningen av ett membran enligt fig 4 - 9 med användning av ett formverktyg enligt uppfinningen.

Ett membran 1 enligt fig 1 har företrädesvis tillverkats tillsammans med och ev samtidigt vulkats på en stödtallrik 2 i t ex metall i den visade membranformen, som tillika är bruksformen. Stödtallriken har exempelvis en ringdel 3 med en övre upplagsyta 4 med utsträckning i radialled och med en anslutande yttre, något längre runtomgående axiell fläns 5 samt med en likaså anslutande inre, något kortare runtomgående axiell vägg 6, vars från upplagsytan vända kant ansluter till en i ett radiellt plan belägen botten 7 med ett centralt cirkulärt hål 8.

Mellan flänsen 5 och väggen 6 kan sträcka sig ekrar 9.

Membranet l är fört runt hålet 8 till att anligga mot bottnens 7 undersida mot ett kantområde kring hålet 8. Sedan följer membranet hålväggen och bottnens ovansida, väggen 6 samt upplagsytan 4, vilken är förlängd utåt i form av ett kortare utsprång 10 av ringdelen med en övre rundning 11 och en nedre, mera accentuerad eller skarp avsats 12, vilken är en praktisk nödvändighet för anslutning av en formverktygsdel till stödtallriken. Membranet följer rundningen och utsprångets axiella utsida 13 och fortsätter sedan i form av en yvig, från nämnda avsats i tvärsnitt ungefärligen cirkelbågfonnig sväng 14 nedåt och utåt och åter uppåt för att sedan fortsätta i form av en axiell rakdel 15 bakåt i förhållande till den beskrivna svängens inledning till en nivå ovanför eller, axiellt sett, framför upplagsytan for att där avslutas i form av en i tvärsnitt 10 15 20 1 I H Q --ß H ,U . ø c ø | s. 524 540 4 huvudsakligen cirkelrund vulst 16, som till övervägande delen kan ligga innanför det av nämnda rakdel inneslutna området resp en imaginär fortsättning av detsamma.

Den nu beskrivna formgivningen är givetvis rotationssymmetrisk och meningen är, att vulsten 16 tätande skall klämmas fast mellan t ex två stationära ventildelar (ej visade), medan hålet 8 med angränsande membranavsnitt skall trädas på t ex en ventilspindel (ej visad), varvid intill bottnen kan finnas särskilda upplags- eller fästmedel (ej visade). Membranet i övrigt är tillsammans med en ev stödtallrik anordnad axiellt rörligt, varvid rörelserna i huvudsak är avsedda att under elastisk deformation tas upp av svängen 14 och de angränsande membranavsnitten. I det i fig 1 visade typfallet kan åtminstone periodvis råda ett högre tryck i en vätska eller gas på membranets ovan- eller yttre infästningssida 17, där alltså den konkava delen av svängen 14 närmast är utsatt för tryckfallet.

Sidan 17 är trycksida både i praktiskt bruk och vid membranets tillverkning, i det senare fallet eftersom en som patris utförd forrndel svarar för svängens tillkomst och en viss dragning av membranämnets plana utgångsskikt runt patrisdelama är oundviklig.

Såsom framgår av förstoringsdelen i fig 1, har under vulkaniseringen membranets uppmjukade gummiskikt 18 förflyttat sig från den konkava sidan av svängen och genom membranets anneringsskikt 19 till den konvexa sidan, så att anneringen ligger nästan på ytan inom området för svängens insida. Detta kan få som följd, att mot svängens insida verkande, trycksatta vätskor eller gaser på ett nästan okontrollerbart sätt verkar igenom armeringen och mot gummiskiktet på anneringens andra sida, som kan komma att expanderas till en eller flera bubblor, vilka givetvis innebär svåra funktionsstörningar och i förlängningen kan brista och helt upphäva funktionen. 10 15 20 524 540 v c u n un n För att råda bot på dessa olägenheter och risker föreslås enligt uppfinningen att formgiva de membranavsnitt, vilka i bruksläget går fria från stödytor resp ändrar läge eller deformeras under bruk, minst delvis med en från bruksformen avvikande tillverkningsfonn.

Det första utföringsexemplet för uppfinningen visas i fig 2 och 3, där fig 3 till det yttre långtgående stämmer överens med fig l. Ser man emellertid på förstoringsdelen i fig 3, så kan man konstatera, att armeringen inom området för svängen 14 i huvudsak ligger nära under den konvexa sidan. Detta innebär, att även maximalt beräknade tryckfall inte förrnår pressa det tjocka gummiskiktet på membranets trycksida genom armeringen till membranets läsida 20. Detta har åstadkommits genom att membranet tillverkats i det i fig 2 visade läget med svängen med den konvexa sidan vänd mot trycksidan. Tillverkningen sker på motsvarande sätt som för utförandet enligt fig 1, dock med platsbyte för matris- och patrisdelarna och rakdelen vänd nedåt istället för uppåt. När så ett membran har stelnat i läge enligt fig 2, kränges svängen 14 nedåt och rakdelen 15 uppåt, varvid den i fig 3 visade bruksforrnen erhålles, vilken sedan bibehålles, eftersom membranfonnen är sj älvstabiliserande, vilket bl a den kompaktare och därmed spänstigare vulsten 16 bidrar till.

Till följd av krängningen har dock membranet enligt uppfinningen en viss inneboende spänst, som tenderar att sträcka svängen radiellt utåt. Detta bör i vissa fall beaktas och kompenseras, vilket sker genom att svängen väljes med mindre krökningsradie i tillverkningsfasen (se förstoringsdelen i fig 2). Sedan sker vid krängningen till bruksläget självständigt en expansion till börrnåtten (se förstoringsdelen i fig 3).

I förhållande till den icke förspända konventionella formen enligt fig l kan formen enligt fig 3 leda till en mindre distansering av svängens ansatsområde 10 15 20 x~pro 524 540 6 » o : . nu från ringdelens resp flänsens utsida, eftersom detta ansatsområde böjes i nästan l80° i förhållande till tillverkningsformen. Detta torde dock vara utan praktisk betydelse. Skulle det ändå tillmätas någon betydelse, så är en möjlig motåtgärd att utforma membranet något tunnare inom området för rundningen 1 1.

Ett utsprång 10 kan undvaras helt för utförandet enligt fig 2 och 3, eftersom i tillverkningsläget enligt fig 2 icke erfordras någon under svängen placerad formdel.

Slutligen får man ev beakta, att vulstens radiella insida i tillverkningsfasen blir dess radiella utsida i bruksläget. En önskad eller fórhandenvarande rundning resp kant placeras därför under tillverkningen på motsatt sida i radialled i förhållande till det önskade läget vid monteringen.

Man behöver emellertid ej tillverka en "felvänd" sväng för att sedan göra om den till en rättvänd sådan. Utförandena enligt fig 4 - 7 anvisar sätt att under tillverkningen sträcka membranavsnittet för den tilltänkta svängen huvudsakligen rakt divergerande nedåt, vilket enklast kan beskrivas under hänvisning till fig 10 - 12. Där har stödtallriken 2 placerats i eller på en nedre forrnverktygshalva 21, som med insidan av en uppåtskjutande spetsig ring 22 ligger dikt an mot den axiella flänsens 5 utsida. Den senare kan nära ringdelen 3 vara svagt avsatsliknande utvidgad i radialled, medan i plan med ringdelen en rundning 23 skjuter ytterligare utåt i radialled och leder mjukt över till upplagsytan 4. Mellan rundningen 23 och ringens 22 spets 24 bildas en liten inskärning 25, som under vulkaniseringen kommer att fyllas med gummimaterial. Ringens 22 utsida divergerar svagt och huvudsakligen rakt nedåt, men med en svag avfasning eller rundning 26 nära spetsen och en liknande avfasning e dyl 27 nära den nedre formhalvans 21 lämpligen radiellt utåtriktade anslagsyta 28, som innerst uppvisar en ringformig urgröpning 29, till 10 15 20 vanan n n o - nu 524 540 vilken avfasningen e dyl 27 gränsar, och vilken är avsedd att bilda ena sidan av vulsten 16. De båda avfasningarna e dyl 26 och 27 är således svagt vinklade radiellt inåt från den företrädesvis raka mittdelen 30 mellan dem.

Den övre formverktygshalvan 31 är huvudsakligen fomikomplementär till den nedre, går med en anslagsyta 32 mot anslagsytan 28, uppvisar en urgröpning 33 till komplettering av vulstforrnen och är likt den nedre formhalvan försedd med en avfasning e dyl 34 på membrantj ockleksavstånd mittemot den nedre avfasningen e dyl 27. Däremot saknas företrädesvis en övre avfasning e dyl och fortsätter i stället den på membrantjockleksavstånd mittemot den nedre formverktygshalvans raka mittdel 30 anordnade rakan 35 ända fram till den ovanför upplagsytan 4 belägna toppytan 36. Den senare och rakan 35 ansluter till varandra i form av en mjuk rundning och lämnar således även plats för en viss membranförtj ockning 37 inom området för avfasningen e dyl 26. I övrigt är forrnhalvoma av konventionellt utförande till erhållande av den önskade membranformen.

Enligt fig 10 har på den nedre formverktygshalvan placerats en stödtallrik 2 och på denna ett exempelvis plant, tillskuret och med ett centralt hål 38 försett membranämne 39 bestående av med varandra förbundna eller icke förbundna, företrädesvis jämntjocka gummiskikt 40 och 41 och däremellan ett armeringsskikt 19 exempelvis bestående av en något glesare väv.

Enligt fig ll har den övre formverktygshalvan sänkts halvvägs ned på den nedre formverktygshalvan med börjande deformering av membranämnet.

Enligt fig 12 har de båda formverktygshalvorna helt förts samman och sker i detta läge vulkanisering och därmed formgivning av membranet. Tack vare den beskrivna och visade utformningen sker redan under slutfasen av övergången 10 15 20 :unna 524 B40 §ßës:frï@ë@.fif:§@ från läget enligt fig ll till läget enligt fig 12 en sträckning av membranämnet i riktning från upplagsytan till vulsten, eftersom formverktygshalvorna mellan dessa båda områden inte rör sig rakt mot varandra utan glider den övre formhalvan under ständigt nännande förbi den nedre. Till slut håller de båda nedre avfasningama e dyl 27 och 34 och de anslutande urgröpningskanterna membranämnet inom detta område mellan sig i fonn av ett nyp, som drar med sig och sträcker membranet något mot verkan av det nedre gummiskiktet 41.

Dess elasticitet upphävs emellertid under vulkaniseringen och övergår i ett uppmjuknande, som tillåter den något spända armeringen att tränga något in i det nedre gummiskiktet, vars uppmjukade material tränger något igenom armeringen och förenar sig med det övre gummiskiktet 40, såsom fig 12 åskådliggör. I detta läge stelnar gummit och därmed membranet, som således har erhållit ett excentriskt anordnat armeringsskikt. De båda åt samma håll svagt vinklade avfasningarna e dyl 26 och 27 och den i axialled relativt långa raka mittdelen 30 däremellan svarar i kombination med nämnda nyp och även det något vidare avståndet mellan formhalvorna inom området för förtj ockningen 37 för att en adekvat, nämligen lätt och jämnformig sträckningskraft appliceras på anneringen, vilken i sin tur kan reagera på motsvarande sätt, dvs med en j ämnformig förflyttning in i det nedre gummiskiktet, varigenom en god och framförallt jämnformig arbetsfunktion för membranet säkerställes.

Sistnämnda jämnhet framgår av det antagna bruks- eller monteringsläget enligt fig 5, där man tydligt ser det jämna förloppet av anneringen genom hela svängen. Endast inom området för svängansatsen föreligger risk för att armeringen trängts helt igenom det nedre gummiskiktet. Här inverkar dock förtjockningen 37 skyddande och stabiliserande, så att detta inte bör kunna leda till några funktionsstömingar eller en för tidig materialutmattning. 10 15 20 :vann » 4 a n en 524 54-0 9 Utförandet enligt fig 6 och 7 stämmer långtgående överens med det förra, så när som på att förtjockningen 37 omger rundningen 23 mera fullständigt än i det förra utförandet och på så vis svarar för ett större membranstöd inom svängens ansatsornråde. Detta senare utförande erhålles med formen enligt fig 10 - 12.

Slutligen anvisar utförandet enligt fig 8 och 9 ett sätt att erhålla en centralt placerad arrnering genom att endast en del av svängen, nämligen dess yttre eller nära vulsten belägna del formges med en mera utpräglad avvikande tillverknings- än bruksform. Som synes, motsvarar svängens nära upplagsytan belägna del under tillverkningen i försvagad form den avsedda bruksformen, medan den yttre delen är vänd åt motsatt håll i förhållande till bruksformen.

Dessa båda åt inbördes motsatta håll riktade tillverkningssvängar svarar för att inga ensidiga dragkrafter inverkar på armeringen, som i stället förblir centrisk, såsom flg 9 klart indikerar.

Uppfinningen är inte begränsad till ovan beskrivna och på ritningama visade utföranden utan kan modifieras och kompletteras på godtyckligt sätt inom ramen för uppfmningstanken och följande patentkrav. Således kan godtyckliga delar överföras till godtyckliga utförande och där ersätta resp komplettera motsvarande delar. Ej heller erfordras några stödtallrikar eller andra stödorgan.

Ett membran enligt Uppfinningen kan således tillverkas helt för sig eller också tillverkas tillsammans med godtyckliga delar. Vulster och svängar är ej nödvändiga. Även godtyckligt utformade, t ex i sin helhet mer eller mindre plana membran omfattas av uppfinningen. I sin enklaste form kan ett membran enligt uppfinningen uppvisa bara ett gummiskikt och ett armeringsskikt. Tack vare att det senare spännes mot gummiskiktet under vulkaniseringen, kan det partiellt tränga in i gummiskiktet och åstadkomma särdragen enligt uppfinningen.

Claims (12)

10 15 20 25 524 340 10 Patentkrav

1. Sätt att av ett eller flera membranärnnen (39) genom vulkanisering tillverka ett membran (1), som innefattar minst ett gummiskikt (40,4l) och minst ett intill det senare resp mellan två eller fler gummiskikt placerade genomträngliga arrneringsskikt(l9) avtexenväv, kä nnetecknat därav, att i syfte att motverka respektive förhindra icke önskvärda lägesförskjutningar av nämnda armeringsskikt (19), vissa membranavsnitt (14), nämligen sådana som i bruksläget går fria från stödytor resp ändrar läge eller deformeras, tillverkas med en från bruksformen avvikande form, och att dessa membranavsnitt bringas att genom krängning antaga önskade former i monterings- resp bruksläget.

2. Sättenligtpatentkravet 1, kännetecknat dä rav, att anneringen resp armeringama (19) utsättes för sträckning tvärs mot gummiskiktsförloppet under vulkaniseringen för att inom nämnda membranavsnitt (14) åstadkomma en förflyttning av nämnda arrneringsskikt (19) tvärs genom en del av minst ett av nämnda gummiskikt (40,4l) och därmed ett från ämnesuppbyggnaden avvikande läge under vulkaniseringen.

3. Sättenligtpatentkravet 1 el1er2, kä n n etec kn at d ä rav, att ett membran (1) med ett i monterings- eller bruksläget konvext ringavsnitt (14) tillverkas med detta avsnitt utformat konkavt och med en gummiskiktsförflyttning (18) genom armeringen ( 19) till den konvexa tillverkningssidan, varefter det kränges till konvex form med nämnda gummiskiktsíörflyttning till den konkava sidan.

4. Sättenligtpatentkravet 1 el1er2, kä n netecknat dä rav, att hos ett membran med i bruksläget mot trycksidan (17) konkavt ringavsnitt (14) 10 15 20 25 5 2 4 3 4 0 ll detta ringavsnitt tillverkas på en huvudsakligen som en konvergerande stympad kon utformad patrisdel (21), som bringas att samverka med en huvudsakligen motsvarande utformad matrisdel (31).

5. Sättenligtpatentkravet4, kä n netecknat d ä rav, att den stympade konens mantelyta förses vid basen och/eller toppen med en avfasning (26 resp 27) i syfte att hos armeringen (19) alstra en mot den däremellan belägna raka mittdelen (30) riktad spänning och partiell genomträngning genom ett underliggande gummiskikt (41) under vulkaniseringen,

6. Sättenligtpatentkravet5, kännetecknat därav, att matrisdelen (31) utföres forrnföljande inom området för åtminstone en avfasning (26 resp 27) och/eller med en förtjockning (37) resp förtunning.

7. Sättenligt patentkravet 1, kän n etecknat dä rav, att isyfte att erhålla ett i förhållande till ämnesuppbyggnaden huvudsakligen oförändrat armeringsläge en i monterings- eller bruksläge konkav membranringdel tillverkas delvis i konkav och delvis i konvex form, företrädesvis med en inre del i konkav och med en yttre del i konvex form, och att den senare delen vid monteringen resp i bruksläget bringas att inta konkav form.

8. Membran (1) tillverkat enligt sättet enligt patentkravet 1, vilket membran är bildat av ett eller flera ämnen (3 9) genom vulkanisering och innefattar minst ett gummiskikt (40,41) och minst ett intill det senare resp mellan flera gummiskikt placerade genomträngliga armeringsskikt (19) av t ex en väv, k ä n n e te c k- n a t d ä r a v, a t t i syfte att motverka respektive förhindra icke önskvärda lägesförskjutningar av nämnda armeringsskikt (19), vissa membranavsnitt ( 14), nämligen sådana som i bruksläget går fria från stödytor resp ändrar läge eller deformeras, är tillverkade med en från bruksformen avvikande form och är 10 15 20 25 524 34-0 avsedda att i monterings- resp bruksläget bringas att genom krängning antaga önskade former.

9. Membran enligt patentkravet 8, k ä n n e t e c k n a t d ä r a v, a tt armeringen resp armeringama (19) i nämnda membranavsnitt (14) är läges- och/eller spänningsjusterade i förhållande till ämnesuppbyggnaden med en förflyttning tvärs genom en del av minst ett av nämnda gummiskikt (40,41) genom att under vulkaniseringen varit utsatta för sträckning.

10. Membran enligt patentkravet 8, k ä n n e t e c k n at d ä r a v, a tt membranet (1) har ett i monterings- eller bruksläget relativt läsidan (20) konvext ringavsnitt (14), vilket är tillverkat med detta avsnitt utformat konkavt och med en gummiskiktsförflyttning (18) genom arrneringen (19) till den konvexa tillverkningssidan, och att det konkavt tillverkade ringavsnittet (14) är krängt till konvex form med nämnda gummiskiktsförflyttning till den konkava sidan.

11. Membranenligtpatentkravet 8, kän neteckn at dä rav, att i syfte att erhålla ett i förhållande till ämnesuppbyggnaden huvudsakligen oförändrat armeringsläge en i monterings- eller bruksläge konkav membranringdel är tillverkad delvis i konkav och delvis i konvex form, företrädesvis med en inre konkav och en yttre konvex del, och att den senare delen vid monteringen resp i bruksläget är krängd till att intaga konkav form.

12. F ormverktyg för utförande av sättet enligt något av patentkraven 1 - 7 resp för tillverkning av ett membran (1) enligt något av patentkraven 8 - 11, vilket forrnverktyg uppvisar en patrisdel (21) och en matrisdel (31) och är avsett att mottaga exempelvis plana membranämnen i form av minst ett gummiskikt (40, 41) och minst ett armeringsskikt (19) och att genom vulkaniseringimjuka upp nämnda gummiskikt och forma membranet, k ä n n e t e c k n a t d ä r a v, 524 540 13 a tt i syfte att motverka respektive förhindra icke önskvärda lägesfórskjut- ningar av nämnda anneringsskikt (19), vissa formverktygsavsnitt avsedda for vissa membranavsnitt (14), nämligen sådana som i membranets monterings- eller bruksläge går fria från stödytor resp ändrar läge eller deformeras, är formgivna med en från membranets monterings- eller bruksform avvikande form, vilken är avsedd att genom krängning ges membranet i dess monterings- resp bruksläge.