DE3320574C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Membranstellmotor für Ventile oder dergleichen nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Aus der DE-AS 19 11 002 ist ein Membranstellmotor dieser Art bekannt, bei dem die Verbindungsschrauben für die Ringflansche der Gehäuseschalen infolge der gleichmäßigen Dicke des Außen­ randes der Rollmembran und des übrigen Teils derselben außeror­ dentlich stark angezogen werden müssen, um dadurch ein Wandern des Außenrandes der Rollmembran unter dem Einfluß des in das Membrangehäuse eingeleiteten Druckmittels zu verhindern. Damit unter dem Einfluß der diesbezüglichen Schraubenkräfte die Ge­ häusehälften im Bereich zwischen den Verbindungsschrauben nicht verbogen werden können, müssen die Ringflansche unver­ hältnismäßig dick ausgebildet werden. Die Montage und Demontage des Membrangehäuses sind wegen des notwendigen starken An­ ziehens der Verbindungsschrauben für die Ringflansche schwierig und zeitraubend. Außerdem besteht die Gefahr, daß sich bei einem versehentlichen Anschließen der Druckmittelzuleitung auf der falschen Seite des Membrangehäuses die Rollmembran in die verkehrte Richtung stülpt, wobei sie vom Federteller abgezogen werden kann.

Aus der US-PS 33 46 014 ist es bereits bekannt, im Einspannbe­ reich einer Membran eine Verdickung vorzusehen, jedoch wird auch dabei keine Sicherung gegen ein unerwünschtes Umstülpen und damit verbundenes Abziehen der Rollmembran angesprochen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Membranstellmotor nach der DE-AS 19 11 002 dahingehend weiterzubilden, daß auch ohne sonderlich starkes Anziehen der Ringflansche der Gehäuseschalen eine zuverlässige, dichte Verbindung zwischen den Ringflanschen und damit den beiden Gehäusehälften erzeugt und außerdem die Gefahr eines Umstülpens der Rollmembran in die verkehrte Richtung unter Abziehen vom Federteller bei versehentlichem falschen Abschluß der Druckmittelzuleitung verhindert werden kann.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die im Kennzeichen des Patentanspruches 1 genannten Merkmale gelöst. Die Unteran­ sprüche betreffen vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.

Der Erfindung liegt die überraschende Erkenntnis zugrunde, daß es gelingt, die gestellte Aufgabe dadurch zu lösen, daß einmal an der Stelle des Übergangs der Rollzone der Rollmembran zu ihrem zwischen den Ringflanschen der Gehäuseschalen eingeklemmten Außenrand in der beanspruchten Weise ein Dichtungswulst vorgesehen ist, der zweckmäßig von einer entsprechenden Verdickung der Wandung der Membran gebildet werden kann, welcher aus einem elastomeren Material, wie z. B. Gummi besteht, und zum anderen die Rollmembran an ihren Innenrand, d. h. in ihrem zylindrischen Einspannbereich mit dem Federteller, eine ringförmige Verdickung erhält, welche in eine entsprechende Nut in der Außenseite des zylindrischen Randes des Federtellers eingreifen kann. Durch das Eingreifen der ringförmigen Verdickung in die Nut wird eine in beiden Bewegungsrichtungen der Rollmembran in axialer Richtung wirksame form- und kraftschlüssige Abstützung der Rollmembran an dem Federteller erreicht, die zuverlässig ein unerwünschtes Umstülpen der Rollmembran bei versehentlich "falschem" Anschluß der Druckmittelzuleitung verhindert.

In der Zeichnung ist die Erfindung anhand eines Ausführungs­ beispieles näher veranschaulicht. Es zeigen

Fig. 1 im vertikalen Längsschnitt einen Membran­ stellmotor für ein Ventil mit umkehrbarer Druckmittelbetätigung,

Fig. 2 im größeren Maßstab einen abgebrochenen Schnitt durch die Rollmembran und den Feder­ teller,

Fig. 3 die Rollmembran nach Fig. 2 für sich heraus­ gezeichnet,

Fig. 4 eine Variante der Rollmembran nach Fig. 2 und 3, und

Fig. 5 einen Teilschnitt durch den Federteller.

Der als Ausführungsbeispiel gewählte Membranstellmotor mit um­ kehrbarer Druckmittelsteuerung hat eine Arbeitsmembran, die aus einem etwa topfförmigen Federteller 1 und einer Rollmembran 2 besteht, welche am zylindrischen Tellerrand 6 des Federtellers 1 mittels eines Spannbandes 3 befestigt ist. Der Federteller 1 nimmt teilweise die Rückstellfedern 4 auf, welche im Aus­ führungsbeispiel um die Achse einer zentralen Betätigungsstange 5 herum angeordnet sind. Die Lage der Rückstellfedern 4 kann mittels Zentriervorsprüngen 8 des Federtellers 1 gesichert werden.

Die aus dem Federteller 1 und der Rollmembran 2 bestehende Ar­ beitsmembran und die Rückstellfedern 4 sind wendbar oder um­ kehrbar in dem Membrangehäuse untergebracht, welches aus einer oberen Gehäuseschale 9 und einer unteren Gehäuseschale 10 zu­ sammengesetzt ist.

Die Verbindung der Gehäuseschalen erfolgt an den Ringflanschen 14 und 15 derselben mittels Schrauben 16. Zwischen den Ring­ flanschen 14 und 15 ist der äußere Rand 11 der Rollmembran 2 in jeder gewendeten Lage der Arbeitsmembran festklemmbar. Der zylindrische Tellerrand 6 dient zugleich als Hubanschlag für die Bewegungen des Federtellers 1.

Das in die Gehäuseschalen 9, 10 ragende Ende der Betätigungs­ stange 5 ist mit einem Gewinde versehen. Dadurch kann die mit einer entsprechenden Bohrung versehene Mittelzone des Feder­ tellers 1 in jeder Wendelage der Arbeitsmembran mittels Muttern 7 auf der Betätigungsstange 5 befestigt werden.

Die Betätigungsstange 5 ist auf der den zu steuernden Organ, z. B. dem Ventilkegel eines Ventils, benachbarten Seite des Mem­ brangehäuses durch ein in den Boden der Gehäuseschale 9 einge­ setzte Durchführungsbuchse 17 unter Einfügung von Dichtungs­ ringen 18 aus dem Membrangehäuse nach außen geführt. Dort kann die Betätigungsstange 5 durch angedeutete Verbindungsmittel 13 z. B. an die Ventilstange eines Regelventils oder dergleichen angeschlossen werden. Mit Hilfe der Verbindungsmittel 13 kann gleichzeitig auch eine Vorspannung der Rückstellfedern 4 vorge­ nommen werden, so daß eine besondere, die Bauhöhe vergrößernde Federvorspanneinrichtung nicht benötigt wird.

Die obere Gehäuseschale 9 ist mit einem Druckmitteleinlaß­ stutzen 19 und die untere Gehäuseschale 10 mit einem Druck­ mitteleinlaßstutzen 20 versehen. Je nach der gewünschten Wirkungsrichtung wird der eine oder der andere Druckmittelein­ laßstutzen 19 bzw. 20 mit einer Druckmittelleitung oder Impuls­ leitung verbunden, während der jeweils andere Druckmittelein­ laßstutzen als Atmungsöffnung dienen kann. In einem Fall wird der Steuerimpuls durch den Druckmitteleinlaßstutzen 19 auf die aus dem Federteller 9 und die Rollmembran 2 bestehende Arbeits­ membran gegeben, um z. B. das zu betätigende Ventil entgegen der Wirkung der Rückstellfedern 4 zu schließen. Nach Wendung der Arbeitsmembran um 180° und entsprechender Umsetzung der Rückstellfedern 4 erfolgt die Zuführung der Steuerimpulse durch den Durckmitteleinlaßstutzen 20. Bei steigendem Impuls­ druck wird dann das Ventil entgegen der Wirkung der Rückstell­ federn 4 geöffnet.

Die Rollmembran 2 weist am Übergang ihrer Rollzone 21 zu ihrem zwischen den Ringflanschen 14, 15 der Gehäuseschalen 9, 10 einklemmbaren Rand 11 einen dem Innendruck im druckmittelbeauf­ schlagten Gehäuseinnenraum ausgesetzten Dichtungswulst 22 auf, der von einer Verdickung der Membranwand bzw. des elastomeren Membranmaterials gebildet ist. Es ist dabei vorteilhaft, daß der vorspringende Dichtungswulst 22 eine der inneren Flansch­ krümmung 23 angepaßte Abrundung 24 hat. Der Dichtungswulst 22 wird auf diese Weise von dem in den Gehäuseraum eingelassenen Druckmittel stark gegen den abgerundeten Teil des Ringflansches 15 gepreßt, während der gegenüberliegende Teil des Ring­ flansches 14 gedrückt wird. Auf diese Weise entsteht beim Be­ trieb des Membranstellmotors durch die Wirkung des Druckmittels automatisch eine vollkommene Abdichtung der Gehäuseschalen 9, 10 gegeneinander, und es genügt durchaus, die Ringflanschen 14, 15 mittels der Schrauben 16 ohne große Kraft zusammenzuhalten.

Vorzugsweise wird eine Rollmembran aus elastomerem Material mit einer Textileinlage 25 aus Textilmaterial oder dergleichen kom­ biniert. Die Textileinlage 25 befindet sich im allgemeinen auf der druckabgewandten Seite der Rollmembran 2. Der Dichtungs­ wulst 22 springt dann auf der gegenüberliegenden Seite der Rollmembran vor, wie z. B. aus Fig. 2 gut ersichtlich ist.

Der äußere Abschnitt 25′ der Textileinlage 25 wird erfindungsgemäß mit Vorteil so angeordnet, daß der in der Querschnittsmitte der Membranwand verläuft, wie in Fig. 4 angedeutet ist.

Der zylindrische Tellerrand 6 des Federtellers 1 ist an seiner Außenseite mit einer Nut 26 versehen, in die ein innerer Ring­ vorsprung 27 des Innenrandes 12 der Rollmembran 2 eingreifen kann. Wenn die Herstellungstoleranzen der Nut 26 und des Ring­ vorsprunges 27 ziemlich groß sind, ist es erfindungsgemäß vor­ teilhaft, zusätzlich noch an dem Innenrand 12 der Rollenmembran 2 eine innere, ringförmige Dichtleiste 28 vorzusehen, die sich gegen die Außenseite des Tellerrandes 6 legen kann. Dadurch wird eine noch bessere Dichtung gewährleistet.

Um die Lage des Spannbandes 3 gegen eine axiale Verschiebung zu sichern, ist es erfindungsgemäß zwischen zwei äußeren, ring­ förmigen Vorsprüngen 29 und 30 des Innenrandes 12 der Rollmem­ bran 2 geführt. Das Spannband 3 selbst kann, wie in Fig. 1 angedeutet ist, mit Hilfe einer Spannschraube 31 angezogen werden.

Claims (6)

1. Membranstellmotor für Ventile oder dergleichen mit einer von einem Druckmittel wie Druckluft beaufschlagba­ ren, mit ihrem Außenrand zwischen den Ringflanschen von schalenförmigen Gehäusehälften eines Membrangehäuses festklemmbaren und mit ihrem Innenrand an dem zylindrischen Tellerrand eines unter der Wirkung mindestens einer Rückstellfeder stehenden, mit einer Ventilbetätigungsstange verbundenen Federtellers befestigten Rollmembran, insbesondere für Ventile mit umkehrbarer Druckmittelbetätigung, bei denen die Rollmembran mit ihrem Federteller in einem mit zwei wahlweise an eine Druckmittelleitung anschließbaren Druckmitteleintrittsstutzen versehenen Membrangehäuses um 180° wendbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Rollmembran (2) am Übergang ihrer Rollzone (21) zu ihrem zwischen den Ringflanschen (14, 15) der Gehäuseschalen (9, 10) einklemmbaren Außenrand (11) einen dem Innendruck im druckmittelbeaufschlagten Gehäuseraum ausgesetzten, von einer Verdickung der Membranwand gebildeten Dichtungswulst (22) aufweist; und daß der zylindrische Tellerrand (6) des Federtellers (1) an seiner Außenseite mit einer Nut (26) versehen ist, die zur Aufnahme eines inneren Ringvorsprunges (27) des Innenrandes (12) der Rollmembran (2) dient.

2. Membranstellmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der vorspringende Dichtungswulst (22) eine der inneren Flanschkrümmung (23) angepaßte Abrundung (24) hat.

3. Membranstellmotor nach Anspruch 1 oder 2, dessen Roll­ membran mit einer Einlage aus Textilmaterial oder dergleichen versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtungswulst (22) auf der der druckabgewandten, die Textileinlage (25, 25′) enthaltenden Seite der Rollmembran (2) gegenüberliegenden Seite der Rollmembran vorspringt.

4. Membranstellmotor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Textileinlage (25′) im einklemmbaren Außenrand (11) der Rollmembran (2) in der Querschnittsmitte der Membranwand verläuft (Fig. 4).

5. Membranstellmotor nach einem der vorangehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenrand (12) der Rollmembran (2) mit einer zusätzlichen inneren, ringförmigen Dichtleiste (28) versehen ist, die sich gegen die Außenseite des Tellerrandes (6) des Federtellers (1) legt.

6. Membranstellmotor nach einem der vorangehenden Ansprü­ che, mit einem den Innenrand der Rollmembran auf dem zylindrischen Tellerrand des Federtellers festhaltenden Spannband, dadurch gekennzeichnet, daß das Spannband (3) zwischen zwei äußeren, ringförmigen Vorsprüngen (29, 30) des Innenrandes (12) der Rollmembran (2) geführt ist.