DE1191190B

DE1191190B - Druckbehaelter mit einer nachgiebigen Trennwand

Info

Publication number: DE1191190B
Application number: DEM42238A
Authority: DE
Inventors: Jean Mercier
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1958-07-30
Filing date: 1959-07-24
Publication date: 1965-04-15

Description

Druckbehälter mit einer nachgiebigen Trennwand Die Erfindung bezieht sich auf einen Druckbehälter mit mindestens einer Öffnung zum Ein- und Auslaß von Druckmittel und einer nachgiebigen Trennwand, die einen inneren Druckraum des Behälters umschließt und von einem äußeren Druckraum des Behälters trennt, sowie mit einem in dem inneren Druckraum liegenden Führungsglied für die Trennwand, welches im wesentlichen rohrförmig ausgebildet ist und eine für Druckmittel durchlässige Oberfläche hat und bei dem die Trennwand in ausgebreitetem, aber ungedehntem Zustand sowohl von dem Führungsglied als von der ihre Ausdehnung begrenzenden Gehäusewand einen das freie Ausdehnen und Zusammenfalten erlaubenden Zwischenraum hat.
Es wurde schon vorgeschlagen, eine den Innenraum der Blase durchsetzende Zugfeder so anzuordnen, daß sie mit ihrem einen Ende am Gehäuseoberteil, mit ihrem anderen Ende an einem am Blasengrund liegenden Schließglied, das den Druckmittelein- und -austritt zum Behälter steuert, festgehalten ist. Im einen Fall, in dem die Feder frei liegt, besteht die Gefahr, daß bei vollständig gedehnter Feder die Blasenwand zwischen die Federwindungen geklemmt und beschädigt werden kann. In einem anderen Fall, in dem die Feder in einem mit Durchlässen versehenen Stützrohr liegt, kann die Blasenwand in diese Durchlässe gedrückt und ebenfalls beschädigt werden.
Es ist bekannt, als Führungsglied für die Trennwand eine feste Stütze vorzusehen, die als Rohr oder sonstiger Hohlkörper ausgebildet ist, und in dieser Stütze Löcher anzubringen, welche den notwendigen Durchtritt von Druckmittel erlauben.
Es ist auch bekannt, als eine solche Stütze eine Feder zu verwenden, deren Windungen verhältnismäßig weiten Abstand voneinander haben, insbesondere gleich dem mehrfachen Durchmesser des Federdrahts.
Alle diese Stützen haben den Nachteil, daß die Trennwand beim Anlegen gegen die Stütze, insbesondere wenn ein überdruck auf sie einwirkt, durch Einquetschen von Teilen in diese Ausnehmungen oder Zwischenräume beschädigt werden kann. Wenn die Stütze starr ist, kann die Trennwand auch beim Anlegen stark auf Reibung beansprucht werden, wenn sie z. B. beim ersten Anlegen nicht symmetrisch verteilt war und die spätere Druckverteilung eine andere Lage der Trennwand zu erzwingen versucht. Das kann ebenfalls zu einer Beschädigung der Trennwand führen.
Häufig liegt die nicht gespannte, insbesondere rohrförmige Trennwand nahezu oder ganz auf der ihr kleinstes Volumen bestimmenden Stütze auf, die selbst starr ist. Das erhöht die Gefahr der Beschädigung einer Trennwand. Es ist bekannt, auf die Außenseite einer derart abgestützten Trennwand eine in Doppelwendeln gewickelten Feder aufzulegen, auf welche sich die Trennwand stützt, wenn sie sich ausdehnt. Dann entfernen sich die Federwindungen voneinander, so daß die Trennwand auch auf dieser Seite beschädigt werden kann, wenn größere Druckunterschiede auftreten.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Druckbehälter zu schaffen, der einfach im Aufbau ist, dessen Trennwand vor Beschädigungen weitgehend geschützt ist und der dadurch eine lange Lebensdauer verspricht.
Dies wird gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß das Führungsglied eine Feder ist, deren Windungen sich berühren, deren die Windungen geschlossen haltende Kraft aber kleiner ist als die Kraft des dem Federinneren zugeführten, zum Füllen des inneren Druckraumes dienenden Druckmittels.
Auf diese Weise wird das Zusammenfalten der Trennwand begrenzt und gelenkt, und es besteht keine Gefahr, daß die Trennwand beim Zusammenfalten und Anlegen an dem Führungsglied beschädigt werden kann, da dieses keine axiale Längenänderung erfährt. Diese Gefahr besteht auch dann nicht, wenn zwischen seiner Innen- und Außenseite unerwartet hohe Druckunterschiede auftreten. Die Nachteile der bekannten Ausführung sind somit vermieden.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt. Es zeigt F i g. 1 einen Druckspeicher im Längsschnitt mit freistehender Stütze, F i g. 2 einen Druckübertrager im Längsschnitt mit einer an beiden Enden befestigten Stütze, F i g. 3 bis 6 Abwandlungen von Einzelheiten des Druckspeichers.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 1 ist das Innere eines Gehäuses 10 von einer Trennwand 11 in zwei Druckräume mit veränderlichem Rauminhalt unterteilt. Die im wesentlichen blasenförmige, weiche und ;,glastiseh , dehnbare Trennwand ist mit einer Randzone 12 ihrer Öffnung an dem Gehäuse 10 befestigt mit Hilfe eines Zwischenstücks 13, das durch eine Öffnung 14 des Gehäuses 10 hindurch-'ragt. Sein nach außen gerichteter Fortsatz ist mit i5 bezeichnet; ein nach innen gerichteter Fortsatz dient als Stützbolzen 16. Das Zwischenstück wird mit Hilfe des .F6iisatzes 15 durch Aufschrauben einer Mutter 17 an dem Gehäuse festgehalten. Auf dem Stützbolzen 16 ist mit einem Endabschnitt eine Feder 18 angebracht, die als Feder mit sich berührenden Windungen ausgebildet ist. Die Windungen haben kreisförmigen Querschnitt.
Das Zwischenstück 13, der Fortsatz 15 und der Stützbolzen 16 sind der Länge nach durchbohrt, so daß in den von der Trennwand umschlossenen inneren Druckraum ein Druckmittel eingeführt werden kann. Der Stützbolzen hat radiale Querbohrungen 19, welche die Verteilung des eingeführten Druckmittels erleichtern.
An dem frei innerhalb der Trennwand stehenden Ende der Feder 18 ist ein Verschlußstück 20 befestigt, das auf seiner Außenseite allseitig abgerundet ist, so. daß das Ende der Feder die Trennwand nicht beschädigen kann, wenn sich letztere gegen die Feder anlegt.
In dem äußeren Ende der Längsbohrung des Fortsatzes 15 ist ein nicht gezeichnetes Gasrückschlagventil angebracht.
Ein Ventil 21 am entgegengesetzten Ende des Gehäuses beherrscht einen Druckmittelein- und -auslaß und schließt sich, wenn die Trennwand auf den Verschlußkörper des Ventils drückt.
Vor dem Betrieb wird der Innenraum der Trennwand über das nicht dargestellte Ventil und die Bohrung des Fortsatzes 15 mit Gas gefüllt. Da dessen Kraft größer ist als die die Windungen geschlossen haltende Kraft, längt es die Feder geringfügig und tritt über die Querbohrungen 19 und die entstandene Spalte zwischen den Federwindungen hindurch. Es füllt den inneren Druckraum aus und legt die Trennwand gegen die Innenwand des Gehäuses 10, wobei die Trennwand das Ventil 21 schließt. Darauf wird ein nicht zusammendrückbares Druckmittel durch die dem Ventil 21 zugeordnete Öffnung in den Druckspeicher gedrückt.
Die Trennwand schwimmt nun zwischen dem inneren und äußeren, jeweils unter gleichem Druck stehendem Druckraum. Sie könnte dabei, wenn die Feder 18 nicht vorhanden wäre, eine unsymmetrische Lage einnehmen, sich mit scharfen Knikken zusammenfalten und auch an der Innenwand des Gehäuses 10 reiben, so daß sie nach einer begrenzten Zahl von Lastwechseln beschädigt würde. Die Feder bewirkt dagegen, daß die Mitte der Blase stets etwa in der Mitte des Behälters bleibt und die Blase sich gleichmäßig mit im wesentlichen der Länge nach verlaufenden Falten verkleinert, wenn die Menge des im äußeren Druckraum vorhandenen Druckmittels zunimmt. Legt sich die Blase ganz oder teilweise an die Feder an, so findet sie an deren eng aneinander geschlossenen Windungen einen sicheren Halt, ohne daß Teile der Trennwand an Rändern von Durchbrüchen reiben oder, wenn durch besondere Umstände ein überdruck im äußeren Druckraum auftritt, in Ausnehmungen hineingequetscht werden könnten. Es besteht also keine Gefahr, daß Teile der Trennwand abgeschert werden.
Bei dem Ausführungsbeispiel der F i g. 2 ist ein Druckübertrager dargestellt. Er hat ein Gehäuse 30 und eine Trennwand 31: Das Gehäuse 30 hat zwei einander gegenüberliegende Öffnungen 32 und 33; die Trennwand 31 hat an ihren Enden zwei von Randzonen 34, 35 umgebene Öffnungen. Die Randzone 34 ist zwischen einem Zwischenstück 36 und einem Verschlußstopfen 37 eingeklemmt, die Randzone 35 ebenso zwischen einem Zwischenstück 38 und der Innenwand des Gehäuses 30. Der Verschlußstopfen 37 ist mit dem Zwischenstück 36 durch Schrauben 40 verbunden; das Zwischenstück 38 ist mit einem Flanschteil 39 verschraubt.
Die Zwischenstücke 36 und 38 sind auf einen stangenförmigen Stützbolzen 41 aufgeschraubt, der eine Längsbohrung 42 hat. Diese ist durch radiale Bohrungen 43 mit der Außenseite des Stützbolzens verbunden. Der Stützbolzen ist von einer Feder 44 mit im wesentlichen dicht aneinanderliegenden Windungen umgeben. Die Längsbohrung 42 ist mit der Außenseite des Druckbehälters durch eine Bohrung 45 des Zwischenstücks 38 und des Flanschteils 39 verbunden.
An die Längsbohrung 42 ist außerdem eine Entlastungsöffnung 46 des Verschlußstopfens 37 durch eine Bohrung 47 im Zwischenstück 36 angeschlossen.
Der zwischen der Feder 44 und der Trennwand 31 liegende innere Druckraum ist mit der Entlüftungsöffnung 46 durch einen Kanal 48 verbunden, der quer durch das Zwischenstück 36 führt.
Der äußere, zwischen der Trennwand 31 und dem Gehäuse 30 liegende Druckraum ist mit der Außenseite des Behälters über einen Kanal 49 und eine zum Entlüften dieses Druckraumes dienende, verschließbare Bohrung 50 verbunden.
Der Druckübertrager arbeitet in der folgenden Weise: Die Entlüftungsöffnung 46 und die Entlüftungsbohrung 50 sind zunächst geöffnet. Man leitet in die Bohrung 45 Druckmittel ein, das über die Querbohrungen 43 bis an die Federwindungen gelangt. Da dessen Kraft größer ist als die die Windungen geschlossen haltende Kraft, wird die Feder etwas nach außen aufgewölbt, so daß geringe Spalte entstehen, durch die das Druckmittel in den inneren Druckraum dringt. Wenn jetzt zwischen die Trennwand 31 und das Gehäuse 30 durch den Kanal 49 Gas eingeführt wird, so verdrängt dieses das im inneren Druckraum befindliche Druckmittel aus dem Druckübertrager hinaus zwischen den Federwindungen hindurch - diese liegen nie absolut dicht aneinander -, durch die radiale Bohrung 43, die Längsbohrung 42 und die Bohrung 45. Selbst wenn dieses Druckmittel oder auch das im äußeren Druckraum befindliche Gas nahezu restlos entfernt wird, kann sich die Zwischenwand nicht auf unerwünschte Weise falten und auch nicht reibend gegen die Innenwand des Gehäuses legen. -Der Stützbolzen 41 hält dabei - das Zwischenstück 36 und den Verschlüßz, stopfen 37 in ihrer Lage am Gehäuse 36.
In den äußeren Druckraum zwischen der Trennwand 31 und dem Gehäuse 30 kann statt eines Gases, auch ein nicht zusammendrückbaresDruckmittel eingefüllt werden.
Der Stützbolzen 41 kann mit einem der Zwischenglieder auch aus einem Teil bestehen, umgekehrt kann der Stützbolzen 16 des Ausführungsbeispiels nach F i g. 1 auch von dem Zwischenstück 13 getrennt hergestellt und erst nachträglich mit diesem verbunden sein. Die Ränder der Zwischenwand können auch auf andere Art, beispielsweise durch Einklemmen zwischen Teilen des Gehäuses, befestigt werden.
Eine vorteilhafte Abwandlung der gezeigten Ausführungsformen ergibt sich dadurch, daß sich der Stützbolzen 16 oder 41 und die Feder 18 oder 44 nicht über den ganzen Umfang hinweg berühren, sondern voneinander abweichende Querschnitte haben. Der Stützbolzen 16' nach dem Ausführungsbeispiel der F i g. 3 hat beispielsweise Längsrillen 51, während die Stütze selbst innen im wesentlichen kreiszylindrische Form hat. Der Stützbolzen 16" des Ausführungsbeispiels nach F i g. 4 hat - bei gleicher Form der Stütze - Abflachungen 52 und ist als Vieleck ausgebildet. Die Feder kann auch aus einem Draht bestehen, der einen rechteckigen oder quadratischen Querschnitt mit abgerundeten Ecken hat wie die Feder 18' nach F i g. 5 und die Feder 18" nach F i g. 6. Es ist auch möglich, einen der Druckräume des Druckbehälters schon beim Zusammenbau mit elastischem Druckmittel oder mit einem gasentwikkelnden Mittel zu füllen und dann dicht zu verschließen, so daß der Druckbehälter im Betrieb nur eine nach außen führende Öffnung hat.

Claims

Patentansprüche: 1. Druckbehälter mit mindestens einer Öffnung zum Ein- und Auslaß von Druckmittel und einer nachgiebigen Trennwand, die einen inneren Druckraum des Behälters umschließt und von einem äußeren Druckraum des Behälters trennt, sowie mit einem in dem inneren Druckraum liegenden Führungsglied für die Trennwand, welches im wesentlichen rohrförmig ausgebildet ist und eine für Druckmittel durchlässige Oberfläche hat und bei dem die Trennwand in ausgebreitetem, aber ungedehntem Zustand sowohl von dem Führungsglied als auch von der ihre Ausdehnung begrenzenden Gehäusewand einen das freie Ausdehnen und Zusammenfalten erlaubenden Zwischenraum hat, dadurch gekennzeichnet, daß dieses Führungsglied eine Feder (18, 44) ist, deren Windungen sich unabhängig von der Ausdehnung der Trennwand berühren und deren die Windungen geschlossen haltende Kraft kleiner ist als die Kraft des dem Federinneren zugeführten, zum Füllen des inneren Druckraumes dienenden Druckmittels.
2. Druckbehälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die insbesondere kreisförmigen Windungen der Feder aus einem Draht bestehen, dessen Querschnitt die Form eines Rechtecks, insbesondere eines Quadrats, mit abgerundeten Ecken hat.
3. Druckbehälter nach Anspruch 1; dadurch .gekennzeichnet, daß.die Feder (18, . 44) mindestens mit einem Endabschnitt auf einem ihr .'gegenüber starren, einen Durchlaß enthaltenden Stützbolzen (16, 41) aufliegt, der seinerseits an dem .Gehäuse (10) des Behälters befestigt ist.
4. Druckbehälter nach Anspruch 3 mit einer blasenförmigen Trennwand, in welche die Feder frei stehend hineinragt, dadurch gekennzeichnet, daß das innere Ende der Feder ein Verschlußstück (20) mit abgerundeten Außenformen trägt, auf das sich die Trennwand (11) beim Zusammenfalten anlegt, ohne beschädigt zu werden.
5. Druckbehälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennwand (31) im wesentlichen die Form eines Schlauches hat, die Feder (44) an beiden Enden mit dem Gehäuse (30) des Druckbehälters verbunden in der Längsachse der Trennwand befestigt ist und der Stützbolzen (41) durch die ganze Länge der Stütze hindurchgehend ebenfalls an beiden Enden befestigt ist.
6. Druckbehälter nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Stützbolzen (16, 41) auf seiner ganzen Länge axial durchbohrt ist und von dieser Bohrung (42) nach seiner Außenseite führende radiale Bohrungen (19,43) hat.
7. Druckbehälter nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Stützbolzen einen von der Form der Federwindungen abweichenden Querschnitt hat, so daß zwischen beiden Teilen parallel zu ihrer Längsachse verlaufende Hohlräume gebildet sind. B.
Druckbehälter nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Stützbolzen Längsrillen hat, während die Feder kreisrund gewunden ist.
9. Druckbehälter nach einem der Ansprüche 1 bis 8 mit einer blasenförmigen, an den Rändern ihrer Öffnung mit Hilfe eines durch eine Gehäuseöffnung ragenden Haltegliedes an dem Behältergehäuse befestigten Trennwand, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder an dem Halteglied befestigt ist mit Hilfe eines Stützbolzens, dessen Durchlaß zum Einfüllen von Druckmittel in den von der Trennwand umschlossenen, die Feder enthaltenden Raum dient.
10. Druckbehälter nach einem der Ansprüche 1 bis 8 mit einer schlauchförmigen, mit beiden Enden an dem Behältergehäuse befestigten Trennwand, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder an beiden Enden an dem Behältergehäuse befestigt und so gehalten ist, daß sie den Durchfluß von Druckmittel in beiden Richtungen erlaubt, daß ferner der Stützbolzen die ganze Feder durchdringt und sein Durchlaß mit einer Druckmittelöffnung des Behälters verbunden ist, während eine zweite Druckmittelöffnung des Behälters unbeeinträchtigt von der Befestigung der Feder mit dem zwischen der Trennwand und der Gehäuseinnenwand liegenden Druckraum verbunden ist.
11. Druckbehälter nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Gehäuse des Behälters zwei einander gegenüberliegende Öffnungen angebracht sind und daß an jeder derselben, insbesondere mit Hilfe von durch die Öffnung nach außen ragenden Mitteln, ein Zwischenstück bebefestigt ist, in dem die Feder und der Stützbolzen und ferner mit den Randzonen ihrer Öffnungen dichtend eingesetzt die Trennwand befestigt sind. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 893148; französische Patentschrift Nr. 1166 571; britische Patentschrift Nr. 486 855; USA: Patentschriften Nr. 2 609 001, 2 786 488, 2841181, 2 851059.