Berücksichtigen Sie beim Entwerfen einer Membran immer, was getan werden kann, um die Lebensdauer des Teils zu verlängern. Wenn Sie die inhärenten Schwächen von Membranen kennen und dann entsprechend konstruieren, steigt die Wahrscheinlichkeit erfolgreicher Anwendungen.
Die Hauptfaktoren, die zum vorzeitigen Versagen einer Membran beitragen, sind:
Der erste Schritt ist natürlich das Hardware-Design. Die offensichtlichen Überlegungen sind die Beseitigung von Graten und scharfen Kanten, die mit der Membran in Kontakt kommen können. Selbst scheinbar geringfügige Fehler können sowohl am Gewebeals auch am Elastomer abschneiden und reißen, was zu einem vorzeitigen Versagen führt.
Nicht so offensichtlich ist die relative Glätte der Hardware-Oberfläche. Wenn ständig Druck ausgeübt und dann entspannt wird, reibt die Membran an den tragenden Teilen. Wenn die Oberfläche der Hardware rau ist, kann dasGewebeabgerieben werden, was zu einem früheren als dem erwarteten Ausfall führt.
Es wird empfohlen, dass diese Oberflächen nicht rauer als 32 Mikrozoll sind und bei Anwendungen mit höheren Zyklen bei Bedarf auf 16 Mikrozoll bearbeitet werden. Obwohl Membranen nicht geschmiert werden müssen, können sie vor dem Einbau mit einem Molybdändisulfid beschichtet werden, um den Abrieb zu verringern. Der Kolben kann auch mit Teflon® beschichtet sein, um die Reibung zu verringern, wenn sich die Membran dagegen verschiebt, oder mit einer Elastomerbeschichtung, die Abrieb verhindert, indem verhindert wird, dass sich die Membran verschiebt.
Der schnellste Ausfall tritt auf, wenn die Seitenwand der Membran mit sich selbst in Kontakt kommt. In diesem Fall rasten die beiden Gummiflächen zusammen, während der Kolben weiterfährt. Dies führt im Allgemeinen dazu, dass die Seitenwand der Membran zwischen dem Kolben und der Zylinderwand eingeklemmt wird, was dazu führt, dass das Elastomer und das Gewebe zerrissen werden. Hierfürgibt es imAllgemeinenzweiUrsachen.
1. Das erste ist die Ausrichtung zwischen Kolben und Zylinder. Bei hohem Druck ist es normalerweise kein Problem, wenn sich der Druck auf die Membran ausgleicht, was zur Zentrierung des Kolbens beiträgt. Bei niedrigem Druck kann die Schwerkraft jedoch den Kolben auf die Seite ziehen und ein Problem verursachen. Dies kann mit einer Buchse für den Kolben oder auf andere Weise vermieden werden, um den Kolben während seines gesamten Hubs zentriert zu halten.
2. Die zweite Ursache für diese Art von Ausfall ist der Gegendruck. In der Regel kann eine Blende nur in einer Richtung eine hohe Differenz aufweisen. Wenn der Druck auf der Niederdruckseite der Membran höher wird, kollabiert die Seitenwand und führt zu einem Ausfall. Die Probleme mit dem Gegendruck treten normalerweise auf, wenn der Benutzer nicht weiß, dass er überhaupt existiert. Da sich die meisten Membrananwendungen in geschlossenen Stellgliedern befinden, müssen Mittel vorhanden sein, um die Änderung des Gas- oder Flüssigkeitsvolumens über und unter der Membran beim Auf- und Abfahren auszugleichen.
Auf der Hochdruckseite des Diaphragmas ist die Beanspruchung normalerweise kein Problem, da Volumenänderungen einen großen Teil der Funktion der Vorrichtung bestimmen. Typischerweise treten Gegendruckprobleme auf der Niederdruckseite auf, wo das Gas- oder Flüssigkeitsvolumen bei jedem Hub der Membran entfernt und ersetzt werden muss.
Die Entlüftungsöffnungen müssen richtig bemessen sein, damit in genau der Zeit, die zum Anfahren der Membran erforderlich ist, genügend Volumen durchgelassen werden kann. Es ist auch wichtig, sich daran zu erinnern, wenn die Betätigungssequenzen während des beschleunigten Testens erhöht werden oder wenn das Gerät einer höheren Belastung oder einem schnelleren Zyklus ausgesetzt ist.
Die letzte Ursache für das Versagen ist die Umfangskompression. Dies ist ein Begriff, der verwendet wird, um die Abschnitte mit größerem Durchmesser der Membranseitenwand zu beschreiben, die um den Kolben zusammengedrückt werden. Dies führt dazu, dass die Seitenwand eine axiale Falte in der Seitenwand bildet, damit sich die Membran an den Kolben anpassen kann. Da das zur Unterstützung verwendete Gewebe ein quadratisches Muster aufweist, treten die Falten an den vier Punkten auf, an denen die Kett- und Füllfäden senkrecht zur Faltung verlaufen.
Die Umfangskompression wird am häufigsten als „Vier-Ecken-Kompression“ bezeichnet. Sie kann nicht vollständig beseitigt, sondern kontrolliert werden. Das kontinuierliche Falten an derselben Stelle führt schließlich zu einem Bruch des Querfadens, was zu einem Bruch des Elastomers führt.
Es gibt verschiedene Möglichkeiten, diese Umfangskompression zu verringern. Jeder hat seine Vor- und Nachteile. Unsere Ingenieure empfehlen Ihnen gerne, was für Sie am besten ist.
Die erste Möglichkeit besteht darin, nur die untere Hälfte des Membranhubs zu verwenden. Durch die Verwendung der unteren Hälfte des Hubs wird der Abschnitt der Seitenwand, der um den Kolben herum zusammengedrückt werden muss, nach oben begrenzt. Dies ist der Abschnitt der Seitenwand mit dem geringsten Umfangsunterschied zum Kolben, was bedeutet, dass die Falten kleiner und nicht so scharf sind. Das ErgebnisisteinelängereLebensdauer der Membran.
Eine andere Möglichkeit, die Komprimierung des Umfangs zu reduzieren—und dennoch die Gesamthubfähigkeit der Membran beizubehalten—ist die doppelt konische Membran.
Bei einer Standardmembran mit „Zylinder“ ist die Seitenwand der Membran eine gerade Linie, die den Flansch- und Kolbenradius berührt.
Bei einem doppelt verjüngten Zylinder ist die Seitenwand eine Linie, die den Zylinderradius tangiert und in einem Winkel von 45 bis 60 Grad zu einem Punkt verläuft, der ungefähr 60 Prozent des Weges durch die Faltungsbreite beträgt.
Zu diesem Zeitpunkt wird ein kleiner Radius und dann ein Punkt tangential zum Kolbenradius gewickelt. Dies macht die Seitenwand in einem viel steileren Winkel für die nutzbare Länge der Seitenwand, was wiederum den Umfang verringert.
Der gleiche Effekt kann bei einer vorgefalteten Membran erzielt werden, indem die Membran als versetzte vorgefaltete Membran geformt wird. Einfach ausgedrückt ist dies eine vorgefaltete Membran, die in der vollständig aufgerichteten Position geformt ist. Der Vorteil liegt auf der Hand: Die gesamte Arbeitsseitenwand befindet sich am Kolbenumfang, sodass die Kompression am Umfang praktisch ausgeschlossen ist.
Das letzte Mittel zur Reduzierung der Umfangskompression ist ein konischer Kolben. Dies vergrößert einfach den Kolbenumfang, wenn sich der Seitenwandumfang vergrößert. Trotz des Vorteils der Anpassung des Umfangs ist dies wahrscheinlich das am wenigsten erwünschte Mittel zur Lösung des Kompressionsproblems aus zwei offensichtlichen Gründen:
Beide druckbedingten Effekte müssen vor der Verwendung dieser Lösung sorgfältig geprüft werden.
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