DE20206914U1

DE20206914U1 - Membran für Ventile, Pumpen u.dgl.

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Publication number: DE20206914U1
Application number: DE20206914U
Authority: DE
Original assignee: KVS KRUTINA VAKUUMSERVICE
Current assignee: KVS KRUTINA VAKUUMSERVICE
Priority date: 2002-05-02
Filing date: 2002-05-02
Publication date: 2002-08-08
Anticipated expiration: 2012-05-03

Description

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KVS Krutina Vakuumservice G 6711.8-kr

Rilkestr. 2

71642 Ludwigsburg

Membran für Ventile, Pumpen und dergleichen

Die Erfindung betrifft eine Membran für Ventile, Pumpen und dergleichen nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Solche Membranen werden beispielsweise in Membranpumpen eingesetzt. Es kommt vor, daß in den Membranen ein Riß eintritt, so daß die Membran unbrauchbar ist. Infolge der Rißbildung wird die Membran durchlässig für das zu fördernde Medium, so daß es, insbesondere wenn das Medium aggressiv ist, bei einer Rißbildung der Membran zu Problemen kommen kann.

Es sind Membranpumpen bekannt (DE 198 29 084 A1), bei denen in die Membran eine Schicht aus elektrisch leitendem Material eingebettet ist. Diese Schicht sowie ein Gegenpol sind mit einem elektrischen Überwachungsgerät leitend verbunden, das eine bei beginnendem Bruch der Membran auftretende Änderung einer elektrischen Größe zwischen den Polen erfaßt und anzeigt. Diese Anordnung hat den Nachteil, daß die Änderung der elektrischen Größe zwischen den Polen nur schleichend erfolgt und von der Art der zu pumpenden Flüssigkeit abhängig ist. Voraussetzung für den Einsatz dieser Membranpumpe ist, daß das zu pumpende Medium elektrisch leitend ist. Die Rißbildung wird durch die Kapazitätsänderung des Mediums erfaßt, die jedoch meßtechnisch nur schwierig zu erfassen ist. Die Membranpumpe bzw. das Überwachungsgerät müssen darum an eine Vielzahl von Medien angepaßt und geeicht werden. Darüber hinaus können sich die Werte des Oberflächenwiderstandes der Pole durch

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Ablagerungen, Korrosion und/oder chemische Einflüsse während des Betriebes ändern, was zu Ungenauigkeiten führt. Es kann auch zwischen den elektrischen Polen zu unerwünschten elektrolytischen Prozessen kommen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die gattungsgemäße Membran so auszubilden, daß zuverlässig eine Rißbildung der Membran erfaßt werden kann.

Diese Aufgabe wird bei der gattungsgemäßen Membran erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.

Bei der erfindungsgemäßen Membran ist der Träger mit dem Sensor versehen, der an die Strom/Spannungsquelle angeschlossen ist. Mit dem Sensor wird eine Rißbildung sofort erfaßt und angezeigt. Bei einer Rißbildung wird der Stromkreis unterbrochen bzw. der Ohmsche Widerstand wird hoch. Beide Zustände führen zu einem deutlichen Auslösesignal, so daß die Rißbildung der Membran zuverlässig erfaßt werden kann.

Vorteilhaft ist der Sensor in den Träger eingebettet, so daß er mit dem Medium nicht in Berührung kommt.

Der Sensor ist vorteilhaft so in den Träger eingebettet, daß er von dessen Außenseiten Abstand hat. Wenn sich daher ein Riß von einer Außenseite des Trägers aus ausbreitet und bis zum Sensor gelangt, wird bereits das Signal ausgelöst. Der Riß hat in diesem Falle jedoch noch Abstand von der gegenüberliegenden Außenseite der Membran bzw. des Trägers. Damit stellt dieser Bereich einen Notlauf für das Ventil, die Pumpe und dergleichen dar, in welches die neue Membran eingesetzt werden kann, bevor ein größerer Schaden auftritt.

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Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Ansprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen.

Die Erfindung wird anhand einiger in den Zeichnungen dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 in schematischer Darstellung einen Querschnitt durch eine erfindungsgemäße Membran,

Fig. 2 bis
Fig. 4

jeweils in Draufsicht weitere Ausführungsformen von erfindungsgemäßen Membranen,

Fig. 5 in perspektivischer Darstellung eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Membran.

Die Membran kann für Ventile, Pumpen und dergleichen eingesetzt werden. Sie hat einen Träger 1, der aus einem elastischen Werkstoff, wie Kunststoff, Gummi oder dergleichen, besteht. In den Träger 1 ist wenigstens ein elektrisch leitender Sensor 2 eingebettet, der aus einem geeigneten elektrischen Material besteht. Der Sensor 2 ist so ausgebildet, daß er beim Einsatz der Membran die Bewegungen des Trägers 1 mitmachen kann. Der Sensor 2 liegt mit Abstand zu den beiden Außenseiten 11,31 des Trägers 1. Die Membran weist dadurch zwei ober- und unterhalb des Sensors 2 liegende Bereiche 3, 3' auf. Bei Verwendung der Membran in Membranpumpen bzw. Membrandosierpumpen ist die Außenseite 31 dem Fördermedium ausgesetzt. Auf die Außenseite 11 und/oder 31 kann bei Bedarf wenigstens eine Beschichtung aufgebracht werden, die temperaturbeständig und/oder chemisch und/oder gegen äußere Einflüsse beständig ist. Dadurch kann die Membran auch für unterschiedliche Medien eingesetzt werden. Bei Verwendung der Membran in Ventilen werden bei-

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de Außenseiten 11 und/oder 31 vom Medium benetzt und können daher auch bei Bedarf entsprechend beschichtet sein. Die Beschichtung kann auf jede geeignete Weise auf die Außenseiten 11,31 aufgebracht werden, beispielsweise aufvulkanisiert, aufgeklebt, aufgesintert oder aufgedampft.

Der Sensor 2 ist vorteilhaft in den Träger 1 eingebettet, so daß er, bis auf die elektrischen Zuleitungen, nicht bis zum Rand der Membran verläuft.

Die Dauerfestigkeit und damit die Lebensdauer der Membran kann durch Einsatz von geeigneten Werkstoffen für den Sensor 2 erhöht werden. Vorteilhaft besteht der Grundwerkstoff des Sensors 2 aus dem gleichen Material wie der Träger 1. Als Material für den Träger 1 bzw. als Grundwerkstoff für den Sensor 2 kommen zum Beispiel Ethylen-Propylen-Kautschuk (EPDM), Fluorkautschuk (FKM), Polytetraethylen, aber auch Gummi, gummiähnliche Werkstoffe, Silikon und dergleichen in Betracht. Um eine elektrische Leitfähigkeit des Sensors 2 zu erreichen, werden diese Werkstoffe elektrisch leitfähig gemacht.

Es ist aber auch möglich, den Sensor 2 aus Metall, Graphit oder dergleichen herzustellen. Wesentlich ist, daß der Sensor 2 so ausgebildet ist, daß er bei einer beginnenden Rißbildung in der Membran ebenfalls einen Riß erhält, so daß in noch zu beschreibenderweise ein entsprechendes Signal ausgelöst wird.

Fig. 1 zeigt den Fall, daß sich in der Membran ein Riß 14 gebildet hat, der von der Außenseite 31 ausgeht. Der Riß 14 breitet sich auch im Sensor 2 aus. In Fig. 1 ist der Zustand dargestellt, daß der Riß 14 den Sensor 2 noch nicht ganz durchdrungen hat. Sobald die Rißbildung weiter fortgeschritten ist, ist der Sensor 2 an dieser Stelle

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durchtrennt, so daß in noch zu beschreibender Weise die Rißbildung der Membran angezeigt wird.

Wie Fig. 2 zeigt, ist die wirksame Membranfläche 23 meist als Kreisfläche ausgelegt. Im Bereich zwischen der Membranfläche 23 und dem äußeren Rand 12 wird die Membran eingespannt. Die Membran hat beispielhaft quadratischen Umriß. In den Eckbereichen befinden sich Durchtrittsöffnungen 13 für Spannbolzen und dergleichen, mit denen unter Zwischenlage der Membran Bauteile des Ventils, der Pumpe und dergleichen gegeneinander verspannt werden.

Wie Fig. 2 beispielhaft zeigt, ist der Sensor 2 so ausgebildet, daß er die Membranfläche 23 weitgehend erfaßt. Der linienförmige Sensor 2 ist fächerförmig angeordnet und hat innerhalb der Membranfläche 23 parallel zueinander liegende Abschnitte 4 bis 9, die an ihren Enden jeweils über schräg liegende Abschnitte miteinander verbunden sind. Der Sensor 2 hat ein Eintrittsende E am Außenrand 12 sowie ein Austrittsende A. Im Ausführungsbeispiel liegen die beiden Enden E, A an derselben Randseite der Membran. Über diese Anschlußenden E, A ist der Sensor 2 an eine Spannungs/Stromquelle angeschlossen. Als Strom/Spannungsquelle kommt vorteilhaft eine Gleichstromquelle in Betracht, wie eine Batterie, ein Akku oder ein Netzteil. Es kann aber auch eine Wechselstromquelle zum Einsatz kommen. Der Sensor 2 bildet einen elektrischen Leiter, der beim Einsatz der Membran ständig von Strom durchflossen ist. Die Sensorabschnitte 4 bis 9 sind so lang und haben einen solchen Abstand voneinander, daß sie große Bereiche der Membranfläche 23 erfassen. Dadurch wird erreicht, daß bei einer Rißbildung 14 zumindest einer der Sensorabschnitte 4 bis 9 vom entsprechenden Riß 14 erfaßt wird. In Fig. 2 sind beispielhaft zwei Risse 14 dargestellt, die die Sensorabschnitte 6 und 7 erfassen. Sobald der Riß 14 den entsprechenden Sensorabschnitt durchtrennt hat, ist der Leiter 2 unterbrochen. Die Stromunterbrechung wird dazu ausgenutzt, ein Signal zu erzeugen, um den Betrei-

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ber des entsprechenden Bauteiles darauf hinzuweisen, daß in der eingesetzten Membran eine Rißbildung begonnen hat. Dieses Signal kann beispielsweise dazu verwendet werden, das entsprechende Bauteil, wie ein Ventil oder eine Pumpe, abzuschalten oder eine Warnmeldung auszugeben, so daß vor einem vollständigen Bruch die Membran ausgetauscht werden kann.

Wie Fig. 1 zeigt, liegt der Sensor 2 mit Abstand zu den Außenseiten 11, 31 der Membran. Dadurch wird erreicht, daß eine Rißbildung in der Membran schon dann erkannt wird, wenn der Sensor 2 in der beschriebenen Weise unterbrochen ist. Dann ist der Riß 14 noch nicht von der Außenseite 31 bis zur gegenüberliegenden Außenseite 11 der Membran gelangt, so daß rechtzeitig vor einem vollständigen Bruch der Membran das entsprechende Signal ausgelöst werden kann. Der Bereich zwischen dem Sensor 2 und der Außenseite 11 bildet einen Sicherheitsbereich, der es erlaubt, rechtzeitig vor dem vollständigen Bruch der Membran das Auslösesignal zu erzeugen, um die Membran rechtzeitig austauschen zu können. Vorteilhaft ist es hierbei, wenn der Sensor 2 näher zur Außenseite 31 als zur Außenseite 11 gelegt wird, so daß der Sicherheitsbereich ausreichend dick ist. Dadurch steht mehr Zeit zur Verfügung, bei einer von der Oberseite 31 ausgehenden Rißbildung die Membran auszutauschen.

Die Sensorabschnitte 4 bis 9 können selbstverständlich in so geringem Abstand voneinander angeordnet sein, daß gewährleistet ist, daß ein Riß 14 auf jeden Fall einen der Sensorabschnitte erfaßt.

Beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 ist der Sensor 2 als zweigängige Spirale ausgebildet, mit der die Membranfläche 23 optimal erfaßt werden kann. Die Windungen der Spirale können so eng gelegt werden, daß die Membranfläche 23 nahezu vollständig abgedeckt ist. Dadurch ist sichergestellt, daß ein Riß 14 auch den Sensor 2 erfaßt.

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Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 4 ist der Sensor 2 in Form einer Rosette ausgebildet, deren Sensorabschnitte radial verlaufen. Die einzelnen Sensorabschnitte sind radial innen und radial außen miteinander verbunden. Die einzelnen, radial verlaufenden Sensorabschnitte können wiederum so eng gelegt werden, daß ein Riß 14, der von der Außenseite 31 der Membran ausgeht, einen der Sensorabschnitte erfaßt und ihn durchtrennt.

Bei den Ausführungsformen nach den Fig. 2 bis 4 liegt der Sensor innerhalb der Membran in einer Ebene. Es ist aber auch möglich, den Sensor 2 innerhalb der Membran so anzuordnen, daß er in unterschiedlichen Ebenen innerhalb der Membran verläuft. Eine solche Ausführungsform ist beispielhaft in Fig. 5 dargestellt. Das Eintrittsende E des Sensors 2 liegt in einer ersten Ebene 22 der Membran. Innerhalb dieser Ebene 22 verläuft der Sensor 2, ähnlich wie bei der Ausführungsform gemäß Fig. 2, innerhalb der Membranfläche 23 in zueinander parallelen Sensorabschnitten 4 bis 9 in Richtung 24. Am Punkt 26 verläuft der Sensor 2 quer zur Außenseite 31 in Richtung auf die Außenseite 11 bis zu einer Ebene 21. In ihr ist der Sensor 2 wiederum so ausgebildet, daß er zueinander parallele Sensorabschnitte aufweist, die in Richtung 25 verlaufen. Wie Fig. 5 zeigt, liegen die Sensorabschnitte 4 bis 9 und 15 bis 19, in Draufsicht auf die Membran gesehen, rechtwinklig zueinander. Sie können auch in beliebigen Winkeln zueinander angeordnet sein. Durch den räumlichen Verlauf des Sensors 2 wird erreicht, daß ein Riß 14 zumindest einen der Sensorabschnitte in der Ebene 21 und/oder der Ebene 22 erfaßt. Dadurch ist diese Anordnung des Sensors 2 für in beliebiger Richtung und Lage auftretende Rißbildungen besonders geeignet.

Dieser räumliche Verlauf des Sensors 2 kann auch bei Ausbildungen des Sensors gemäß den Fig. 3 oder 4 vorgesehen sein.

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Sobald der Riß 14 den Sensor 2 durchtrennt hat, ist der Stromkreis unterbrochen, so daß der Benutzer eines mit einer solchen Membran ausgestatteten Bauteiles frühzeitig erkennt, daß eine Rißbildung in der Membran begonnen hat und sie ausgewechselt werden muß.

Claims

1. Membran für Ventile, Pumpen und dergleichen, mit einem Träger, der aus elastischem Material besteht, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (1) mit wenigstens einem Sensor (2) versehen ist, der an eine Strom/Spannungsquelle angeschlossen ist und bei beginnender Rißbildung in der Membran ein Signal auslöst.

2. Membran nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (2) in den Träger (1) eingebettet ist.

3. Membran nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (2) Abstand von den Außenseiten (11, 31) der Membran hat.

4. Membran nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (2) von der mit Medium beaufschlagten Außenseite (31) kleineren Abstand hat als von der gegenüberliegenden Außenseite (11) der Membran.

5. Membran nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (2) aus einem Grundwerkstoff besteht, der mit elektrisch leitfähigen Partikeln versetzt ist.

6. Membran nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Grundwerkstoff des Sensors (2) aus dem gleichen Material besteht wie der Träger (1).

7. Membran nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (2) aus metallischem Werkstoff besteht.

8. Membran nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (2) aus Graphit besteht.

9. Membran nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (2) linienförmig ausgebildet ist.

10. Membran nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (2) so ausgebildet ist, daß er vom Riß (14) in der Membran durchtrennbar ist.

11. Membran nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (2) beim Durchtrennen das Auslösesignal erzeugt.

12. Membran nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (2) so angeordnet ist, daß er die wirksame Membranfläche (23) nahezu vollständig erfaßt.

13. Membran nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (1) aus Polytetrafluorethylen besteht.

14. Membran nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (1) aus Ethylen- Propylen-Kautschuk (EPDM) besteht.