DE20310612U1 - Fluid-operated membrane actuator has peripheral membrane zone secured around peripheral holding chamber by roll-over beading - Google Patents
Fluid-operated membrane actuator has peripheral membrane zone secured around peripheral holding chamber by roll-over beadingInfo
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Abstract
Description
G 22454 - leps 21. Mai 2003G 22454 - leps 21 May 2003
FESTO AG & Co, 73734 Esslingen Fluidbetätigter MembranaktorFESTO AG & Co, 73734 Esslingen Fluid-operated diaphragm actuator
Die Erfindung betrifft einen fluidbetätigten Membranaktor, mit einem einstückigen, platten- oder scheibenartigen Grundkörper -und mit einer gemeinsam mit dem Grundkörper einen fluidbeaufschlagbaren Betätigungsraum begrenzenden, einer flächenhafte Ausdehnung aufweisenden Membran, die randseitig unter Abdichtung am Grundkörper fixiert ist, indem sie mit ihrem Randbereich in einer vom Grundkörper definierten ringförmigen Haltekammer festgeklemmt ist.The invention relates to a fluid-operated membrane actuator, with a one-piece, plate- or disk-like base body - and with a membrane which, together with the base body, delimits a fluid-actuated actuation space and has a planar extension, which is fixed at the edge to the base body in a sealed manner by being clamped with its edge region in an annular holding chamber defined by the base body.
Bei einem aus dem deutschen Gebrauchsmuster 202 15 127 bekannten Membranaktor dieser Art ist die Membran mit ihrem zur Ausdehnungsebene des Grundkörpers parallel ausgerichteten Randbereich in eine ringnutartige Haltekammer des Grundkörpers eingesetzt und darin durch Verformung des Grundkörpers zwischen sich gegenüberliegenden Wandbereichen der Haltekammer fest eingespannt. Dieser Membranaktor läßt sich zwar relativ kostengünstig herstellen. Wie sich jedoch gezeigt hat, neigt die Membran bei Fluidbeaufschlagung des Betätigungsraumes zum Herausrutschen aus der Haltekammer. Besonders ausge-In a membrane actuator of this type known from German utility model 202 15 127, the membrane is inserted with its edge area aligned parallel to the plane of expansion of the base body into an annular groove-like holding chamber of the base body and is firmly clamped therein by deformation of the base body between opposing wall areas of the holding chamber. This membrane actuator can be manufactured relatively inexpensively. However, it has been shown that the membrane tends to slip out of the holding chamber when fluid is applied to the actuating space. Particularly special
prägt ist diese Neigung, wenn die Membran über gummielastische Eigenschaften verfügt.This tendency is particularly pronounced when the membrane has rubber-elastic properties.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, unter Beibehaltung einer geringen Anzahl von Bauteilen eine sichere Fixierung der Membran am Grundkörper zu gewährleisten.It is therefore the object of the present invention to ensure a secure fixation of the membrane to the base body while maintaining a small number of components.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist vorgesehen, dass die Membran an ihrem in der Haltekammer sitzenden Randbereich einen sich entlang ihres Umfanges erstreckenden und bereits vor dem Festklemmen vorhandenen Verankerungswulst aufweist, um den der Rand des Grundkörpers unter Bildung der Haltekammer so von außen nach innen herumgebogen ist, dass er mit seinem freien Endabschnitt vor die zum Zentrum der Membran weisende Innenseite des Verankerungswulstes ragt.To achieve this object, it is provided that the membrane has, at its edge region located in the holding chamber, an anchoring bead extending along its circumference and already present before clamping, around which the edge of the base body is bent from the outside to the inside to form the holding chamber in such a way that it protrudes with its free end section in front of the inside of the anchoring bead pointing towards the center of the membrane.
Durch die zueinander komplementäre Formgebung des Haltewulstes und der Haltekammer wird nun erreicht, dass der Randbereich der Membran auch bei starken Zugkräften sicher in der Haltekammer verankert bleibt. Selbst bei gummielastischer Ausgestaltung der Membran kann sich der Verankerungswulst nicht so stark verformen, dass er durch den zwischen dem Endabschnitt des umgebogenen Randes des Grundkörpers und dem diesem gegenüberliegenden Boden des Grundkörpers hindurch rutscht. Indem die Wandung der Haltekammer zumindest teilwei-The complementary shape of the retaining bead and the retaining chamber ensures that the edge area of the membrane remains securely anchored in the retaining chamber even under strong tensile forces. Even if the membrane is made of rubber-elastic material, the anchoring bead cannot deform so much that it slips through the space between the end section of the bent edge of the base body and the base of the base body opposite it. By at least partially covering the wall of the retaining chamber, the
se von dem um den Verankerungswulst herumgebogenen Rand des Grundkörpers gebildet ist, läßt sich die Membran selbst bei einen relativ großen Querschnitt aufweisendem Verankerungswulst problemlos montieren. Die sichere Befestigung läßt sich daher mit einer sehr einfachen Montage verbinden.Because the membrane is formed by the edge of the base body that is bent around the anchoring bead, it can be easily installed even if the anchoring bead has a relatively large cross-section. The secure fastening can therefore be combined with very simple installation.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.Advantageous further developments of the invention emerge from the subclaims.
Zweckmäßigerweise ist der Verankerungswulst so ausgebildet, dass er lediglich in der zum Boden entgegengesetzten Richtung von der Membran absteht. Die dem Boden des Grundkörpers zugewandte Fläche der Membran kann dadurch verhältnismäßig eben ausgebildet werden, was eine geringe Bauhöhe des Membranaktors begünstigt.The anchoring bead is expediently designed in such a way that it only protrudes from the membrane in the direction opposite to the base. The surface of the membrane facing the base of the base body can thus be designed to be relatively flat, which facilitates a low installation height of the membrane actuator.
Besonders zweckmäßig ist eine höckerartige Ausgestaltung des Verankerungswulstes.A hump-like design of the anchoring bead is particularly useful.
Es sind Anwendungsfälle denkbar, bei denen ein kugeliges Auswölben der Membran bei Aktivierung des Membranaktors nicht erwünscht ist, sondern an der Außenseite der Membran eine möglichst ebene Beaufschlagungsfläche angestrebt wird. Um dies zu erreichen, kann die Membran im Bereich der Beaufschlagungsfläche relativ dickwandig ausgebildet werden. AlsApplications are conceivable in which a spherical bulging of the membrane when the membrane actuator is activated is not desired, but rather a flat application surface is desired on the outside of the membrane. To achieve this, the membrane can be designed with relatively thick walls in the area of the application surface.
vorteilhafter wird jedoch eine Bauform angesehen, bei der in den vom Verankerungswulst umgebenen aktiven Membranabschnitt eine für die Gestalttreue verantwortliche Faserverstärkung eingebettet ist. In diesem Falle kann der die Beaufschlagungsfläche definierende Membranabschnitt in aller Regel weiterhin relativ dünnwandig ausgebildet werden, was sich positiv auf das Verformungs- und Anschmiegeverhalten bei der Beaufschlagung eines Gegenstandes auswirkt.However, a design in which a fiber reinforcement responsible for the shape fidelity is embedded in the active membrane section surrounded by the anchoring bead is considered more advantageous. In this case, the membrane section defining the impact surface can generally still be designed with relatively thin walls, which has a positive effect on the deformation and conforming behavior when an object is impacted.
Ein Membranaktor mit besonders hoher Druckfestigkeit läßt sich realisieren, wenn der Verankerungswulst mit mindestens einem konzentrisch angeordneten Versteifungsring ausgestattet ist. Der Versteifungsring ist zweckmäßigerweise in den Verankerungswulst eingebettet und besteht beispielsweise aus Metall oder aus einem im Vergleich zum Material der Membran härteren Kunststoffmaterial.A membrane actuator with particularly high compressive strength can be realized if the anchoring bead is equipped with at least one concentrically arranged stiffening ring. The stiffening ring is expediently embedded in the anchoring bead and consists, for example, of metal or of a plastic material that is harder than the material of the membrane.
Der Versteifungsring ist insbesondere derart im Verankerungswulst angeordnet, dass der freie Endabschnitt des umgebogenen Randes des Grundkörpers vor seinen Innenumfang ragt. Der freie Endabschnitt des umgebogenen Randes übernimmt dann besonders effektiv die Funktion einer den Verankerungswulst zurückhaltenden Barriere.The stiffening ring is arranged in the anchoring bead in such a way that the free end section of the bent edge of the base body protrudes in front of its inner circumference. The free end section of the bent edge then particularly effectively takes on the function of a barrier that holds back the anchoring bead.
Der einstückige Grundkörper besteht zweckmäßigerweise aus einem verformbaren Metall mit ausreichend hoher Festigkeit, beispielsweise Stahl, Messing oder Aluminium.The one-piece base body is preferably made of a malleable metal with sufficiently high strength, for example steel, brass or aluminium.
Ausgangspunkt für die Herstellung des Grundkörpers ist zweckmäßigerweise ein Stanzteil, das anschließend in einem entsprechenden Umformwerkzeug, nach vorherigem Einlegen der Membran, zur Bildung der Haltekammer kalt umgeformt wird.The starting point for the production of the base body is conveniently a stamped part, which is then cold formed in an appropriate forming tool, after prior insertion of the membrane, to form the holding chamber.
Für die Betätigung des Membranaktors genügt es in der Regel, wenn lediglich ein Fluidkanal in den von der Membran und vom Grundkörper gemeinsam definierten Betätigungsraum ausmündet.To actuate the membrane actuator, it is usually sufficient if only one fluid channel opens into the actuation space defined jointly by the membrane and the base body.
Um den Boden des Grundkörpers relativ dünnwandig ausführen zu können, empfiehlt es sich, den Boden mit einer geeigneten Versteifungsstruktur zu versehen, beispielsweise in Gestalt einer oder mehrerer eingeformter Sicken.In order to be able to make the base of the base body relatively thin-walled, it is recommended to provide the base with a suitable stiffening structure, for example in the form of one or more molded beads.
Obgleich es prinzipiell möglich wäre, den Verankerungswulst aus einem anderen Material als den restlichen Teil der Membran auszubilden, ist es aus herstellungstechnischen und auch aus Gründen der Festigkeit zu empfehlen, den Verankerungswulst als einstückigen Bestandteil der Membran auszubilden. Die Membran ist insbesondere ein Spritzgußteil.Although it would in principle be possible to make the anchoring bead out of a different material than the rest of the membrane, it is recommended for manufacturing and strength reasons to make the anchoring bead as an integral part of the membrane. The membrane is in particular an injection-molded part.
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Als vorteilhaften Kompromiß zur Erzielung einer geringen Bauhöhe des Membranaktors bei zugleich hoher Festigkeit der Klemmverbindung hat sich herausgestellt, die Höhe des Verankerungswulstes etwa eineinhalb bis zwei mal höher als die Dicke des sich an den Verankerungswulst anschließenden Membranabschnittes auszuführen.An advantageous compromise for achieving a low overall height of the membrane actuator while at the same time ensuring a high strength of the clamping connection has been found to be to make the height of the anchoring bead approximately one and a half to two times higher than the thickness of the membrane section adjoining the anchoring bead.
Nachfolgend wir die Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigen:The invention is explained in more detail below using the accompanying drawings. These show:
Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine bevorzugte Bauform des erfindungsgemäßen Membranaktors gemäß Schnittlinie I-I aus Fig. 2, wobei in der linken Bildhälfte der unbetätigte und in der rechten Bildhälfte ein betätigter Zustand gezeigt ist und wobei in der linken Bildhälfte strichpunktiert ferner die Umformung des Grundkörpers zur Bildung der Haltekammer angedeutet ist, undFig. 1 shows a longitudinal section through a preferred design of the membrane actuator according to the invention along section line I-I in Fig. 2, with the left half of the image showing the unactuated state and the right half of the image showing an actuated state, and with the left half of the image also showing the deformation of the base body to form the holding chamber in dash-dotted lines, and
Fig. 2 eine Draufsicht auf den Membranaktor aus Fig. mit axialer Blickrichtung gemäß Pfeil II.Fig. 2 is a plan view of the membrane actuator from Fig. with axial viewing direction according to arrow II.
Der aus der Zeichnung ersichtliche beispielhafte fluidbetätigte Membranaktor 1 läßt sich sowohl mit gasförmigen alsThe exemplary fluid-operated membrane actuator 1 shown in the drawing can be operated with both gaseous and
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auch mit hydraulischen Fluiden betreiben. Besonders zweckmäßig ist ein Betrieb mit Druckluft.can also be operated with hydraulic fluids. Operation with compressed air is particularly practical.
Der Membranaktor 1 besitzt einen einstückigen Grundkörper 2, der aus einem durch übliche Umformtechniken plastisch verformbaren Material besteht. Bei diesem Material handelt es sich insbesondere um Metall, beispielsweise um Stahl, Messing oder Aluminium.The membrane actuator 1 has a one-piece base body 2, which consists of a material that can be plastically deformed using conventional forming techniques. This material is in particular metal, for example steel, brass or aluminum.
Der Grundkörper 2 hat eine relativ flache Gestalt. Er ist platten- oder scheibenförmig ausgebildet. Beim Ausführungsbeispiel hat er, in axialer Draufsicht gesehen, eine kreisförmige Außenkontur. Allerdings ist auch eine andere Außenkontur möglich, beispielsweise länglich und bevorzugt rechteckförmig. The base body 2 has a relatively flat shape. It is plate- or disk-shaped. In the embodiment, it has a circular outer contour when viewed from an axial top view. However, a different outer contour is also possible, for example elongated and preferably rectangular.
An einer der beiden großflächigen Seiten des Grundkörpers 2 ist eine luftundurchlässig ausgebildete, flexible Eigenschaften besitzende Membran 3 angeordnet. Sie hat eine flächenhafte Ausdehnung, wobei ihre Ausdehnungsebene im unbetätigten Zustand des Membranaktors parallel zur Ausdehnungsebene des Grundkörpers 2 verläuft. Die Membran 3 ist hinsichtlich ihren Abmessungen so an den Grundkörper 2 angepasst, dass sich ihr außen liegender, umlaufender Randbereich 4 am äußeren Rand des Grundkörpers 2 befindet.An airtight membrane 3 with flexible properties is arranged on one of the two large-surface sides of the base body 2. It has a planar extension, with its extension plane running parallel to the extension plane of the base body 2 when the membrane actuator is not actuated. The dimensions of the membrane 3 are adapted to the base body 2 in such a way that its outer, circumferential edge region 4 is located on the outer edge of the base body 2.
Die Membran 3 ist randseitig unter Abdichtung am Grundkörper fixiert, indem sie mit ihrem Randbereich 4 in einer vom Grundkörper 2 definierten ringförmigen Haltekammer 5 festgespannt ist.The membrane 3 is fixed to the base body at the edge in a sealed manner by clamping its edge region 4 in an annular holding chamber 5 defined by the base body 2.
Die Membran 3 begrenzt gemeinsam mit dem Grundkörper 2 einen Betätigungsraum 6. In ihn mündet ein den Grundkörper 2 durchsetzender Fluidkanal 7 aus, der andernends zur insbesondere radial orientierten Außenfläche des Grundkörpers 2 hin offen ist. Die Öffnung ist als Anschlußöffnung 8 ausgebildet und ermöglicht das Anschließen einer Fluidleitung, über die das für den Betrieb des Membranaktors 1 erforderliche Fluid zu- und abgeführt werden kann.The membrane 3, together with the base body 2, delimits an actuation chamber 6. A fluid channel 7, which passes through the base body 2, opens into it and is open at the other end towards the particularly radially oriented outer surface of the base body 2. The opening is designed as a connection opening 8 and enables the connection of a fluid line, via which the fluid required for the operation of the membrane actuator 1 can be supplied and discharged.
Bei Bedarf kann der Fluidkanal 7 so ausgebildet werden, dass er nicht nur an einer, sondern an mehreren Stellen in den sich zwischen dem Grundkörper 2 und der Membran 3 erstreckenden Betätigungsraum 6 ausmündet.If required, the fluid channel 7 can be designed such that it opens into the actuating space 6 extending between the base body 2 and the membrane 3 not only at one but at several points.
Im unbetätigten Zustand des Membranaktors 1 verfügt der Betätigungsraum 6 über ein aus der linken Bildhälfte der Figur 1 ersichtliches minimales Volumen. Die Membran 3 kann hierbei mit ihrer Innenfläche 12 an der zugewandten Grundfläche 13 des Bodens 14 des Grundkörpers 2 anliegen. Es kann sich umIn the non-actuated state of the membrane actuator 1, the actuation space 6 has a minimal volume as shown in the left half of Figure 1. The membrane 3 can rest with its inner surface 12 on the facing base surface 13 of the bottom 14 of the base body 2. It can be
eine großflächige Anlage über die gesamte Innenfläche 12 hinweg handeln.a large-scale system over the entire inner surface 12.
Zur Betätigung des Membranaktors 1 wird ein unter Druck stehendes Fluid über die Anschlussöffnung 8 und den Fluidkanal 7 in den Betätigungsraum 6 eingespeist. Dies führt dazu, dass sich die Membran 3 mit ihrem nicht am Grundkörper 2 fixierten, als aktiver Membranabschnitt 15 bezeichneten Bereich vom Boden 14 des Grundkörpers 2 weg bewegt. Die Membran 3 wölbt sich aus, bis sie die in der rechten Bildhälfte der Figur 1 strichpunktiert exemplarisch angedeutete ausgefahrene Stellung einnimmt. In dieser ausgefahrenen Stellung kann sie mit einer dem Boden 14 entgegengesetzten Beaufschlagungsfläche gegen einen strichpunktiert angedeuteten beliebigen Gegenstand 17 vorgespannt sein. Der Grundkörper 2 stützt sich dabei in der entgegengesetzten Richtung an einer nicht näher dargestellten Unterlage ab.To actuate the membrane actuator 1, a pressurized fluid is fed into the actuation chamber 6 via the connection opening 8 and the fluid channel 7. This causes the membrane 3, with its area not fixed to the base body 2 and referred to as the active membrane section 15, to move away from the base 14 of the base body 2. The membrane 3 bulges out until it assumes the extended position indicated by a dash-dotted line in the right half of Figure 1. In this extended position, it can be prestressed with an impact surface opposite the base 14 against any object 17 indicated by a dash-dotted line. The base body 2 is supported in the opposite direction on a base (not shown in more detail).
Der Membranaktor 1 kann auf diese Weise beispielsweise zum Festspannen eines Werkstückes eingesetzt werden. Bei entsprechender Dimensionierung eignet er sich auch als Hubgerät, um beispielsweise Fahrzeuge oder andere Objekte vorübergehend anzuheben.In this way, the membrane actuator 1 can be used, for example, to clamp a workpiece. If dimensioned accordingly, it is also suitable as a lifting device, for example to temporarily lift vehicles or other objects.
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Wird das Fluid aus dem Betätigungsraum 6 abgeführt, kehrt der aktive Membranabschnitt 15 selbsttätig in die Ausgangsstellung zurück. Entsprechend dem jeweils gewählten Füllvolumen des Betätigungsraumes 6 kann der aktive Membranabschnitt 15 auch in beliebigen Zwischenstellungen positioniert werden, also mit variablem Abstand zum Boden 14 des Grundkörpers 2.If the fluid is drained from the actuating chamber 6, the active membrane section 15 automatically returns to its initial position. Depending on the selected filling volume of the actuating chamber 6, the active membrane section 15 can also be positioned in any intermediate position, i.e. with a variable distance from the bottom 14 of the base body 2.
Da die Membran 3 flexibel ist, kann sie sich an die Gestalt des zu beaufschlagenden Gegenstandes 17 ohne weiteres selbsttätig anpassen. Vorzugsweise besteht die Membran 3 aus einem gummielastischen Material, insbesondere einem Elastomermaterial. Sie kann durch Spritzgießen hergestellt werden.Since the membrane 3 is flexible, it can easily adapt itself to the shape of the object 17 to be acted upon. The membrane 3 preferably consists of a rubber-elastic material, in particular an elastomer material. It can be produced by injection molding.
Um bei der Betätigung ein zu starkes Auswölben des aktiven Membranabschnittes 15 zu verhindern, kann in diesen Membranabschnitt 15 eine geeignete Faserverstärkung 18 eingebettet werden, wie dies in der linken Bildhafte der Figur 1 strichpunktiert angedeutet ist. Auch die Druckfestigkeit der Membran 3 kann durch eine solche Faserverstärkung erhöht werden. In order to prevent the active membrane section 15 from bulging out too much during operation, a suitable fiber reinforcement 18 can be embedded in this membrane section 15, as indicated by dash-dotted lines in the left-hand image of Figure 1. The compressive strength of the membrane 3 can also be increased by such fiber reinforcement.
Die Membran 3 ist über ihren äußeren Randbereich 4 sowohl kraftschlüssig als auch formschlüssig am Grundkörper 2 befestigt. Durch die Klemmbefestigung wird, in Verbindung mit dem elastischen Material der Membran 3, gleichzeitig eine abge-The membrane 3 is attached to the base body 2 via its outer edge area 4 in a force-fitting and form-fitting manner. The clamp fastening, in conjunction with the elastic material of the membrane 3, simultaneously creates a
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dichtete Verbindung erreicht, so dass der Betätigungsraum 6 ohne zusätzliche, gesonderte Abdichtungsmaßnahmen zur Umgebung hin abgedichtet ist.sealed connection is achieved so that the actuating chamber 6 is sealed from the environment without additional, separate sealing measures.
Zu ihrer Befestigung weist die Membran 3 an ihrem in der Haltekammer 5 sitzenden Randbereich 4 einen sich ununterbrochen entlang ihres Umfanges erstreckenden Verankerungswulst 22 auf. Dieser ist bevorzugt ein einstückiger Bestandteil der Membran 3 und besteht somit aus dem gleichen Material wie der aktive Membranabschnitt 15.For its fastening, the membrane 3 has an anchoring bead 22 extending continuously along its circumference on its edge region 4 located in the holding chamber 5. This is preferably an integral component of the membrane 3 and thus consists of the same material as the active membrane section 15.
Der Verankerungswulst 22 wird nicht erst durch die Festklemmmaßnahmen und eine daraus resultierende Verformung der Membran 3 erzeugt, sondern liegt schon im noch nicht am Grundkörper 2 montierten Zustand der Membran 3 vor.The anchoring bead 22 is not only created by the clamping measures and a resulting deformation of the membrane 3, but is already present in the state in which the membrane 3 is not yet mounted on the base body 2.
Der Verankerungswulst 22 ist zweckmäßigerweise so ausgebildet, dass er lediglich in der zum Boden 14 des Grundkörpers 2 entgegengesetzten Richtung von der Membran 3 absteht. Auf diese Weise kann die Membran 3 im unausgelenkten Grundzustand über die gesamte Innenfläche 12 hinweg einen ebenen Flächenverlauf haben, wie dies aus der linken Bildhälfte der Figur 1 ersichtlich ist.The anchoring bead 22 is expediently designed such that it protrudes from the membrane 3 only in the direction opposite to the base 14 of the base body 2. In this way, the membrane 3 can have a flat surface profile over the entire inner surface 12 in the undeflected basic state, as can be seen from the left half of Figure 1.
Als besonders zweckmäßig hat sich eine höckerartige Ausgestaltung des Verankerungswulstes 22 erwiesen. Bezogen auf die zentrale Hochachse 23 des Membranaktors 1, die gleichzeitig die Längsachse darstellt, ist der ringförmige Verankerungswulst 22 konzentrisch angeordnet, wobei er beim Ausführungsbeipiels die Gestalt eines Kreisringes hat.A hump-like design of the anchoring bead 22 has proven to be particularly useful. In relation to the central vertical axis 23 of the membrane actuator 1, which simultaneously represents the longitudinal axis, the annular anchoring bead 22 is arranged concentrically, whereby in the exemplary embodiment it has the shape of a circular ring.
An der der Innenfläche 12 entgegengesetzten Oberseite 24 ist der Verankerungswulst 22 zweckmäßigerweise abgerundet.On the upper side 24 opposite the inner surface 12, the anchoring bead 22 is expediently rounded.
Die Höhe H des Verankerungswulstes 22, mit der der Verankerungswulst 22 in Richtung der Hochachse 23 den sich nach radial innen anschließenden aktiven Membranabschnitt 15 in vom Boden 14 entgegengesetzter Richtung überragt, bewegt sich beim Ausführungsbeispiel zwischen dem Eineinhalbfachen und dem Zweifachen der Dicke D des sich an den Verankerungswulst 22 nach innen anschließenden Abschnittes des aktiven Membranabschnittes 15.The height H of the anchoring bead 22, with which the anchoring bead 22 projects in the direction of the vertical axis 23 over the active membrane section 15 adjoining radially inwards in the opposite direction from the base 14, varies in the embodiment between one and a half times and twice the thickness D of the section of the active membrane section 15 adjoining inwards to the anchoring bead 22.
Um die Membran 3 am Grundkörper 2 zu fixieren, ist der Rand 25 des Grundkörpers 2 so von außen nach innen um den Verankerungswulst 22 herumgebogen, dass er mit seinem freien Endabschnitt 26 vor die zum Zentrum der Membran 3 weisende Innenseite 27 des Verankerungswulstes 22 ragt. Die Haltekammer 5 wird also dadurch gebildet, dass der Rand 25 des GrundkörpersIn order to fix the membrane 3 to the base body 2, the edge 25 of the base body 2 is bent from the outside to the inside around the anchoring bead 22 in such a way that its free end section 26 protrudes in front of the inner side 27 of the anchoring bead 22 facing the center of the membrane 3. The holding chamber 5 is thus formed by the edge 25 of the base body
2 um den Verankerungswulst 22 herumgebogen oder herumgebördelt wird. Der Rand 25 schließt sich einstückig an den Boden 14 des Grundkörpers 2 an.2 is bent or flanged around the anchoring bead 22. The edge 25 is integrally connected to the bottom 14 of the base body 2.
Bei einer bevorzugten Art der Herstellung des Membranaktors wird zunächst ein scheibenförmiges Stanzteil 28 erzeugt. In einem anschließenden Umformvorgang wird aus diesem zunächst noch ebenen Stanzteil 28 ein topfförmiges Gebilde 32 hergestellt. Alternativ kann letzteres auch in einem kombinierten Stanz-Biegevorgang hergestellt werden.In a preferred method of manufacturing the membrane actuator, a disk-shaped punched part 28 is first produced. In a subsequent forming process, a pot-shaped structure 32 is produced from this initially flat punched part 28. Alternatively, the latter can also be produced in a combined punching and bending process.
Auf diese Weise ergibt sich ein Zwischenprodukt, das bereits den Boden 14 und einen von diesem axial hochragenden, vorerst noch zylindrischen Rand 25' aufweist. In dieses topfförmige Zwischenprodukt 32 wird als nächstes, mit der Innenfläche voraus, eine separat gefertigte Membran 3 eingelegt, deren Außenumfang dem Innenumfang des hochragenden Randes 25' entspricht .In this way, an intermediate product is obtained which already has the base 14 and an edge 25' which protrudes axially from the base and is initially still cylindrical. Next, a separately manufactured membrane 3 is inserted into this pot-shaped intermediate product 32, with the inner surface first, the outer circumference of which corresponds to the inner circumference of the protruding edge 25'.
In einem letzten Schritt wird durch ein nicht näher dargestelltes Umformwerkzeug der hochragende Rand 25' nach radial innen umgelegt und praktisch um den Verankerungswulst 22 der eingelegten Membran 3 herumgebördelt.In a final step, the raised edge 25' is folded radially inward by a forming tool (not shown in detail) and practically flanged around the anchoring bead 22 of the inserted membrane 3.
Der gesamte Biege-Umformprozess ist durch die strichpunktiert markierten Pfeile 31 in der linken Bildhälfte der Figur 1 deutlich gemacht.The entire bending-forming process is illustrated by the dash-dotted arrows 31 in the left half of Figure 1.
Der umgebogene Rand 25 beaufschlagt mit seiner bevorzugt konkav gewölbten Innenfläche 33 die bevorzugt konvex gewölbte Oberseite 24 des Verankerungswulstes 22, so dass der Verankerungswulst 22 zwischen dem Rand 25 und dem Boden 14 fest und fluiddicht eingespannt ist.The bent edge 25 acts with its preferably concavely curved inner surface 33 on the preferably convexly curved upper side 24 of the anchoring bead 22, so that the anchoring bead 22 is clamped firmly and fluid-tight between the edge 25 and the base 14.
Der Rand 25 ist zweckmäßigerweise so weit umgebogen, dass seine stirnseitige Abschlußfläche 34 dem Boden 14 zugewandt ist und mit der Grundfläche 13 einen ringförmigen, zur Hochachse 23 konzentrischen Spalt 35 definiert, durch den hindurch die Membran 3 aus der Haltekammer 5 austritt. Die Höhe des Spaltes entspricht zweckmäßigerweise der Dicke des durch ihn hindurchtretenden Membranabschnittes.The edge 25 is expediently bent over so far that its front end surface 34 faces the base 14 and defines with the base surface 13 an annular gap 35 concentric with the vertical axis 23 through which the membrane 3 exits from the holding chamber 5. The height of the gap expediently corresponds to the thickness of the membrane section passing through it.
Da der Verankerungswulst 22 somit radial innen, also zum Zentrum der Membran 3 hin, vom Grundkörper 2 umgriffen ist, ergibt sich eine formschlüssige Abstützung bei der Fluidbeaufschlagung des Betätigungsraumes 6, so dass die Membran 3 an einem Herausrutschen aus der Haltekammer 5 gehindert ist.Since the anchoring bead 22 is thus encompassed by the base body 2 radially inward, i.e. towards the center of the membrane 3, a positive support is obtained when the actuating chamber 6 is subjected to fluid, so that the membrane 3 is prevented from slipping out of the holding chamber 5.
J-DJ-D
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Dieser Sicherungseffekt ist beim Ausführungsbeispiel noch dadurch unterstützt, dass in den Verankerungswulst 22 konzentrisch ein Versteifungsring 36 eingebettet ist. Der Versteifungsring 36 besteht aus im Vergleich zur Membran 3 härterem Material, wobei es sich insbesondere um einen Metallring oder um einen Kunststoffring handelt.This securing effect is further supported in the embodiment by the fact that a stiffening ring 36 is embedded concentrically in the anchoring bead 22. The stiffening ring 36 consists of a harder material than the membrane 3, and is in particular a metal ring or a plastic ring.
Der Versteifungsring 36 ist bevorzugt so im Innern des Verankerungswulstes 22 platziert, dass der freie Endabschnitt 26 des umgebogenen Randes 25" vor den Innenumfang des Versteifungsringes 36 ragt.The stiffening ring 36 is preferably placed inside the anchoring bead 22 such that the free end portion 26 of the bent edge 25" projects beyond the inner circumference of the stiffening ring 36.
Es wäre zwar prinzipiell möglich, den Versteifungsring 36 so anzuordnen, dass er außen am Verankerungswulst 22 oder zumindest nicht vollständig vom Material des Verankerungswulstes 22 umschlossen ist. Durch die Einbettung und die daraus resultierende komplette Umschließung mit dem Membranmaterial ist jedoch gleichzeitig ein guter Korrosionsschutz und ein sicherer Dichtkontakt zwischen dem Grundkörper 2 und dem Verankerungswulst gegeben.In principle, it would be possible to arrange the stiffening ring 36 in such a way that it is enclosed on the outside of the anchoring bead 22 or at least not completely by the material of the anchoring bead 22. However, the embedding and the resulting complete enclosure with the membrane material simultaneously provides good corrosion protection and a secure sealing contact between the base body 2 and the anchoring bead.
Anstelle lediglich eines Versteifungsringes 36 könnten auch gleichzeitig mehrere Versteifungsringe 36 im Verankerungswulst 22 vorgesehen sein.Instead of just one stiffening ring 36, several stiffening rings 36 could also be provided in the anchoring bead 22 at the same time.
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Um eine besonders dünnwandige Ausgestaltung des Bodens 14 des Grundkörpers 2 zu ermöglichen, kann dieser Boden 14 mit einer Versteifungsstruktur versehen sein, wie dies in Figur 2 strichpunktiert angedeutet ist. Die Versteifungsstruktur 37 kann beispielsweise aus einer oder mehreren bei der Herstellung des Grundkörpers 2 eingeformten Sicken bestehen.In order to enable a particularly thin-walled design of the base 14 of the base body 2, this base 14 can be provided with a stiffening structure, as indicated by dash-dotted lines in Figure 2. The stiffening structure 37 can, for example, consist of one or more beads formed during the manufacture of the base body 2.
Claims (16)
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| DE20310612U DE20310612U1 (en) | 2003-07-10 | 2003-07-10 | Fluid-operated membrane actuator has peripheral membrane zone secured around peripheral holding chamber by roll-over beading |
Applications Claiming Priority (1)
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
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2003
- 2003-07-10 DE DE20310612U patent/DE20310612U1/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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