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Druckbehälter mit einer biegsamen Trennwand Die Erfindung bezieht
sich auf einen Druckbehälter mit einer biegsamen, den Innenraum seines aus Ober-
und Unterteil bestehenden Gehäuses unterteilenden Trennwand, insbesondere einer
Blase aus nachgiebigem Werkstoff, die an ihrem Rande mit einem Stützring fest verbunden
und mit dessen Hilfe im Gehäuse gehalten ist.
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Es ist bekannt, in den Randwulst und den sich daran anschließenden
oberen Teil einer derartigen Trennwand für einen Druckbehälter eine dünne biegsame
Metalleinlage einzubetten. Diese hat lediglich die Aufgabe, die in der Trennwandrandzone
beim Arbeiten der Trennwand hervorgerufenen Biegespannungen aufzunehmen und so ein
vorzeitiges Zerstören der Trennwand zu verhindern. Am Behälter selbst wird die Trennwand
aber nur durch ihren Randwulst gehalten.
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Das hat den Nachteil, daß der Randwulst so stark zusammengepreßt wird,
wie es die Schrauben erzwingen, welche die Gehäuseteile zusammenhalten. Er kann
daher übermäßigen Druckkräften ausgesetzt sein, wodurch die Haltbarkeit der Trennwand
stark beeinträchtigt wird.
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Weiterhin ist es bekannt, insbesondere auch bei Druckbehältern der
eingangs erwähnten Art, die nach außen gerichteten Randabschnitte von Oberteil und
Unterteil des Gehäuses durch einen diese Randabschnitte klammerartig übergreifenden
Ring axial gegeneinander zu pressen.
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Meist verlangen derartige Verschlüsse eine genaue Bearbeitung des
Ringes und der Randabschnitte, um ein allseitig gutes Anliegen der Teile zu erreichen.
Dieser Aufwand ist berechtigt bei Geräten, die sehr großen Kräften unterworfen sind
oder in nicht allzu großen Stückzahlen hergestellt werden.
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Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Druckbehälter
der eingangs erwähnten Art zu schaffen mit einem Druckbehälterverschluß, der den
Trennwandrand vor übermäßiger Pressung schützt und der billig und einfach zu montieren
ist.
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Dies wird gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß der Stützring
formschlüssig Gehäuseober- und -unterteil in bestimmter Entfernung voneinander haltend
zwischen diesen Teilen liegt, wobei die Randabschnitte von Ober- und Unterteil insbesondere
in an sich bekannter Weise von einem sie klammerartig übergreifenden Ring gegeneinandergepreßt
sind, und ein Teil des Randes der Trennwand, der den Stützring mindestens teilweise
bedeckt, mit durch diese Entfernung begrenzter Pressung elastisch zwischen den an
der Befestigungsstelle aufeinandergepreßten Teilen liegt.
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Ein derartiger Behälter ist für die Serienherstellung besonders gut
geeignet.
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Ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung ist in der
Zeichnung wiedergegeben. Diese zeigt in F i g. 1 einen Längsschnitt durch einen
Druckbehälter, F i g. 2 einen Teilschnitt eines zweiten Ausführungsbeispiels, F
i g. 3 eine beim zweiten Ausführungsbeispiel verwendbare Einzelheit, F i g. 4 bis
9 je einen Teilschnitt von anderen Ausführungsbeispielen, F i g. 10 eine beim Ausführungsbeispiel
nach F i g. 9 verwendbare Einzelheit.
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Ein im Längsschnitt U-förmiger Druckbehälter 11 aus festem, hohem
Druck widerstehendem Werkstoff hat einen gewölbten Boden 12 und an seinem offenen
Ende 13 eine Innenschulter 14. Der Boden 12 weist eine Öffnung 15 auf, in die ein
nicht dargestelltes Schließventil eingebaut wird, durch das Druckflüssigkeit ein-
und ausströmen kann. In den Hohlraum des Druckbehälters 11 ragt eine biegsame Trennwand
51 - in dieser Form auch Blase genannt - hinein, die aus nachgiebigem Werkstoff;
wie Gummi oder Kunststoffen ähnlicher Eigenschaft, besteht und sich daher ausdehnen
und wieder zusammenziehen kann.
Die Wand der Blase 51 wird.nach
ihrem Rand hin dicker. In dem Randäbschriitt 52 ist ein Stützring 53 befestigt,
der ganz innerhalb des Randes der Blase liegt. Dieser scheibenförmig ausgebildete
Stützring besteht 'aus festem Werkstoff, z. B. Stahl. Sein äußerer Durchmesser ist
etwas kleiner al's der größte Innendurchmesser des von der Schultet 14 gebildeten
Absatzes, und seine Achse stimmt mit der Längsachse der Blase überein.
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Der Stützring 53 ist vom Werkstoff der Blase derart umschlossen, daß
die an seinem äußeren Rand 54 liegenden Flächen nur zeit verhältnismäßig dünnen
Schichten 55 bis 57 bedeckt sind, deren Dicke den jeweiligen Erfordernissen entspricht
und im Einzelfalle nur etwa 0,2 mm betragen kann. Der in den Blasenwerkstoff eingebettete
innere Rand 58 des Stützringes 53 bildet eine abgerundete Befestigungstläche und
ist von einer sich an die dünne Schicht 55 anschließenden dicken Schicht 61 bedeckt.
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Die Innenfläche der Blase hat im wesentlichen die Form eines Zylindermantels,
der an dem inneren Rand 62' der dickeren Schicht 61 beginnt. Die Außenfläche der
Blase hat im wesentlichen die Form eines Kegelmantels, dessen größter Durchmesser
bei der dünnen Schicht 56 liegt. Es ist auch möglich, beide Blasenwände konisch
auszuführen, insbesondere um beim Arbeiten der Blase eine von deren Befestigungsstelle
aus fortschreitende Anlage der Blase an die Druckbehälterwänd zu erzielen.
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Ein Deckel 65 deckt das offene Ende des Behälters 11 ab und
liegt auf dem Teil der Blase 51, in den der Stützring 53 eingelegt ist. Er hat einen
gewölbten Mittelabschnitt 66 mit einer öffnung 67 und einen äußeren Flanschabschnitt
68 mit einem vorstehenden Ringfortsatz 69 am äußeren Umfang 71. Der Außendurchmesser
des Deckels 65 ist etwas kleiner als der größte Innendurchmesser des von der Schulter
14 gebildeten Absatzes, und der innere Durchmesser des Fortsatzes 69 ist etwas kleiner
als der Außendurchmesser der dickeren Schicht 61. Wenn die Blase in den Behälter
11 eingelegt ist; liegt also die Schicht 56 unterhalb des Stützringes 53 auf der
Schulter 14 auf; und die Schicht 57 am Außenumfang des Stützringes 53 berührt die
Wand des von der Schulter 14 gebildeten Absatzes. Der Deckel 65 drückt mit seinem
vorstehenden Förtsatz 69 gegen die dünne Schicht 55 und der Flansch 68 gegen die
dickere Schicht 61: Die an ihrem Rand befestigte Blase 51 hängt frei im Druckbehälter
il.
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Der Deckel 65 wird durch einen 1-ialtering 74 gehalten, der mit einem
Gewinde 75 auf den Behälter 11 aufgeschraubt ist. Der iriüerd Abschnitt 76 des Halteringes
74 ragt über den Flansch 68, so daß beim Aüfschräübeii des Ringes 74 der
Deckel 65 gegen den Stützring 53 und dieser gegen, die Schultet 14 gepreßt wird.
Die während des Aüfschraübens ödes Halterhiges 74 zusäiiimengedrückten Schichten
55 bis 57 und 61 bilden eine zuverlässige Dichtung zwischen dem vorstehenden Fortsätz
69 des Deckels 65 üiid der Schifilter 14 des Druckgehäuses il, die ein Austreten
von Gas oder Flüssigkeit am Ende 13 des Behälters verhindert.
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Die Blase wird für den Betrieb mit Gas unter einem bestimmten Dilick
.gefüllt. Beim Einströmen von Dtückf(issigkeit durch das nicht dargestellte, in
der öffnürig 15 sitzende Ventil wild die gasgefüllte Bläst zü'sarniüengedrückt,
und beim Nachlassen des Druckes in der Flüssigkeit wird diese durch die sich nunmehr
ausdehnende Blase aus dem Behälter getrieben.
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Der Druckspeicher in F i g. 2 gleicht in wesentlichen Teilen dem nach
F i g. 1. Einander entsprechende Teile beider Bauformen sind deshalb mit den gleichen
Bezugszahlen versehen. Die Blase 51' hat einen verdickten Randabschnitt 52' mit
einem darin eingebetteten Stützring 81, dessen Profil bogenförmig ausgebildet ist,
wobei der einwärts gerichtete Randabschnitt 82 etwa parallel zur Blasenachse und
der auswärts gerichtete Teil des Stützringes etwa senkrecht dazu liegen. Der Stützring
81 hat Durchbrüche 83, durch die während des Formens der Blase der Blasenwerkstoff
hindurchtritt, so daß Blase und Stützring sicher verbunden sind.
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Der Blasenwerkstoff füllt die durch das bogenförmige Profil des Stützringes
geschaffene Rinne vollständig aus und erstreckt sich zweckmäßig noch über die den
äußeren und den inneren Randdes Stützringes verbindende Gerade hinaus. Der Innenraum
der Blase ist im wesentlichen zylindrisch ausgeführt. Sein Durchmesser entspricht
etwa dem des Innenrandes 85 des Stützringes 81. Die Blase ist außen kegelförmig
ausgebildet, wobei der größte Kegeldurchmesser in der Nähe des Stützringes 81 liegt.
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Am Innenrand 85 des Stützringes 81 ist eine Ringrille 86 angebracht;
in der ein ringförmiger Flansch 87 einer Verstärkungshülse 88 aus nachgiebigem Werkstoff
sitzt. Der Mantel 89 der Verstärkungshülse hat eine etwas_größere axiale
Ausdehnung als der Stützring 81 lind ist an seinem freien Ende 91 einwärts gerollt.
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Die Blase 51' sitzt mit ihrem sich nach außen erweiternden Randabschnitt
auf dem sich glockenförmig erweiternden Abschnitt 92 an der offenen Seite des Behälters.
Diese wird durch einen etwa tellerförmig ausgebildeten Deckel 65-' abgeschlossen,
dessen Außendurchmesser dem des Stützringes 81 entspricht. Die Form des Deckels
65' ist dabei so gewählt, daß beim Aufsitzen des äußeren Deckelrandes auf den äußeren
Rand des Stützringes 81 der innere Rand 85 des Stützringes bis nahe an die Deckelunterseite
heranreicht, wodurch die in die Ringrille 86 eingehängte Verstärkungshülse 88 in
ihrer Lage gehalten wird.
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Um den Deckel 65' auf dem Behälter 11' festzuhalten, ist dessen Außenrand
94 über den Rand des Deckels gebördelt. Dadurch wird der nachgiebige Werkstoff der
Blase in der Rinne des Stützringes 81 und unterhalb des Stützringes zusammengepreßt,
so daß eine zuverlässige Dichtung entsteht.
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Für den Fall, daß die Blase ausgewechselt werden soll, muß man den
tötdelrand 94 entlang der Linie X-X aufschneiden. Nach Austausch der Blase wird
der Deckel durch gebogene Klemmstücke 96 (F i g. 3) wieder auf dem Behälter befestigt.
Diese Klemmstücke sind im Querschnitt U-förmig ausgebildet, und ihre einander gegenüberliegenden
Flächen 97 bilden einen Winkel, der etwa dein Winkel entspricht, den die außenliegenden
Oberflächen des Deckels 65' und des glockenförmigezi Abschnitts 92 in. der Nähe
ihrer Ränder miteinander bilden.
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Wenn die Klemmstücke 96 über den äußeren Rand des Deckels 65' und
-den .glockenförmigen Abschnitt 92 gteifdri und ein zwecltüiäßig aus Stahl hergestellter,
die Klemmstücke ümgreifeizder Gürtel 98
durch Anwendung ehtsprdcheüder
Mittel angezogen wird, werden die Klemmstücke einwärts geschoben, so daß die Flächen
97 der Kleininstücke 96 den Deckel 65' gegen den Behälter l1' drückest, wodurch
wiederum eine wirksame Dichtung erreicht wird.
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Die Blasenform in Fi.g.4 entspricht im wesentlichen der Blase nach
F i g. 2 mit Ausnahme des Stützringes 81', der, ins Rädialschnitt gesehen, zwar
im wesentlichen die Form des Stützringes 81 hat, aber wellenförmig ausgebildet ist.
Die zum Befestigen der Blase an dein Stützring dienende Fläche wird dadurch wesentlich
vergrößert, so daß diese Teile besser aneinanderhäften.
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Die Bauform nach F i g. 5 ist ebenfalls ähnlich der nach F i g. 2
mit Ausnähme des Stützringes und des Behälterrandes. Der Behälter 100 'n F i g.
5 hat einen glockenförmigen Abschnitt 92' ohne den an-*schließenden Bördelränd 94
des zweiten Ausführungsbeispiels. Zum Befestigen des Deckels werden deshalb den
in F i g. 3 dargestellten Klemrilstücken entsprechende Klemmstücke 96' verwendet.
Der Stützring 101 der Bauform nach F i g. 5 ist ein im Radialschnitt L-förmiger
Ring aus starrem Werkstoff, z. B. Stahl. Er ist in den verstärkten Randabschnitt
102 der Blase 103 derart eingebettet, daß im Radialschnitt der äußere Schenkel
annähernd parallel zur Achse der Blase verläuft. Der senkrecht zur Achse der Blase
verlaufende innere Schenkel 104 des Stützringes 101 ist an seinem Innenrand 105
abgerundet und hat einen geringen Abstand von der Innenfläche 106 der Blase 103.
Der Schenkel 104 weist eine Anzahl von Durchbrüchen 107 auf, durch die Blasenwerkstoff
während des Herstellungsvorganges der Blase hindurchdringt, so daß eine feste Verbindung
zwischen Blase und Stützring besteht. Der parallel zur Blasenachse verlaufende Schenkel
108 des Stützringes liegt an seinem Rand auf dem glockenförmigen Abschnitt 92' des
Behälters 100 auf. Die äußeren Durchmesser des Stützringes und des glockenförmigen
Abschnitts sind gleich groß. Die Oberfläche des über dem Schenkel 104 liegenden
äußeren Randabschnitts der Blase schließt mit der Achse der Blase einen Winkel ein,
der dem Winkel entspricht, den die Innenfläche des Deckels an seinem Randabschnitt
mit der Blasenachse bildet.
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Im nicht eingebauten Zustand der Blase ist der jeweils über und unter
dem Stützring 101 liegende Teil des Randabschnitts der Blase dicker als der entsprechende
Abstand zwischen dem Stützring 101 und dem Deckel 111 bzw. dem Behälterabschnitt
92' bei eingebauter Blase. Durch den mit Hilfe der Klemmstücke auf den Behälter
100 gepreßten Deckel, der den Stützring 101 gegen den Abschnitt 92' drückt, wird
der Werkstoff am Rand der Blase zusammengepreßt und bildet eine zuverlässige Dichtung.
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Die Bauform nach F i g. 6 gleicht weitgehend der nach F i g. 5. Nach
F i g. 6 ist der Stützring 101' ebenfalls L-förmig ausgebildet. Jedoch ist, im Radialschnitt
gesehen, der nach innen ragende Schenkel 104', dessen Endabschnitt mit 115 bezeichnet
ist, dem Boden des Behälters zu abgebogen, damit noch Platz für den über dem Stützring
liegenden Randabschnitt der Blase vorhanden ist, der durch einen im wesentlichen
senkrecht zur Blasenachse angeordneten Abschnitt des Deckels 111' abgedeckt wird.
Der Behälter hat an seiner offenen Seite eine Schulter 116, auf der das untere Ende
des Schenkels 108' des Stützringes aufstellt und deren Fortsetzung sich über den
Deckel 11l' erstreckt und über dessen Außenumfang gebördelt ist, um ihn in seiner
Lage festzuhalten.
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Bei der ist F i g. 7 gezeigten Ausführungsform hat " ein mit 120 bezeichneter
Behälter an einem nach außen gerichteten Flansch 121 eine rinnenförmige, spanlos
geformte Einbuchtung 122, in der ein im Radialschnitt trapezföriniger Stützring
123 und ein damit verbundener, nach außen dicker werdender Rändabschhitt 124 einer
finit 125 bezeichneten Blase liegen. Die längere, zu der Blasenachse parallele Seite
127 des Stützringquerschnitts ist der Blase zugewandt. Je eine dünne Schicht 128
und 129 aus Blasenwerkstoff liegt auf jeder einer nicht parallelen Seite des Trapezes
entsprechenden Fläche. Falls es für die Herstellung der Blase oder aus sonstigen
Gründen von Vorteil ist, kann auch die Außenumfangsfläche des Stützringes vom Werkstoff
der Blase bedeckt sein.
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Ein Deckel 130 weist an seiner Randzone ebenfalls eine rinnenförmige,
spanlos geformte Einbuchtung 132 auf, mit der er auf dem Randabschnitt 124 der Blase
125 und auf dem Stützring 123 aufliegt. Durch einen Gürtel 133 zusammengehaltene,
im Radialschnitt Ü-förmige Klemmteile 134 greifen über die Ränder des Behälters
120 und des Deckels 130 und drücken den Deckel 130 und den Stützring 123 gegen den
Flansch 121 des Behälters 120. Durch die dünnen Schichten 128 und 129 zwischen dem
Stützring 123, dem Deckel 130 und dem Flansch 121 wird eine zuverlässige Abdichtung
des Behälters erreicht.
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An Stelle des in F i g. 7 dargestellten, im Radialschnitt trapezförmigen
Stützringes 123 wird bei der Bauform nach F i g. 8 ein im Radialschnitt kreisförmiger
Stützring 140 verwendet, dessen Außenfläche ganz von Blasenwerkstoff umgeben ist.
Der mit 141 bezeichnete Flansch des Behälters und der Randabschnitt des mit 142
bezeichneten Deckels sind der Form des Stützringes 140 angepaßt. Der zum Halten
des Stützringes 140 bestimmte Deckelrand weist einen Bördelrand 143 auf, der über
den Flansch 141 des Behälters greift. Die Zwischenlage aus Blasenwerkstoff zwischen
dem Stützring 140, dem Deckelrand 142 und dem Flansch 141 dient als Dichtung gegenüber
den im Behälter enthaltenen Druckmitteln. Wenn man die Blase auswechseln will, wird
der Bördelrand 153 entlang der Linie Y-Y vom Randabschnitt 142 getrennt, so daß
man die Blase nach Abheben des Deckels herausnehmen kann. Nach Einsetzen einer neuen
Blase kann der auf den Behälter aufgesetzte Deckel, wie in F i g. 7 gezeigt, durch
Klemmstücke wieder befestigt werden.
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Eine andere Form des Stützringes zeigt F i g. 9. Der mit 150 bezeichnete
Stützring ist im Radialschnitt annähernd halbringförmig ausgebildet. Dadurch kann
er etwa auftretenden, auf seine Enden einwirkenden axialenDruckbeanspruchungen federnd
nachgeben. An der dem Innern. des mit 151 bezeichneten Behälters zugewandten konvexen
Seite des Stützringes ist ein außen dicker werdender Randabschnitt 152 der Blase
156 befestigt. Der Werkstoff der Blase reicht hierbei bis zu den Rändern des Stützringes
150. Während ein nach auswärts gebogener Flansch 153 des Behälters 151 in einer
senkrecht zu dessen Achse liegenden Ebene verläuft, weist ein Deckel 154 einen rinnenförmigen
Randabschnitt 155 auf, welcher den Formen des Stützringes
150 und
des daran anschließenden Randabschnitts 152 angepaßt ist. Der Randabschnitt 155
greift mit einer Verlängerung 157 über den Flansch 153 des Behälters und hält den
Deckel 154 und die Blase 153 an ihrem Platz im Behälter 151 fest. Die zwischen dem
Stützring 150', dem Rand 155 und dem Flansch 153 liegenden Schichten aus Blasenwerkstoff
dienen als Behälterdichtung.
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Zum Auswechseln der Blase wird der Bördelrand 150 etwa längs der Linie
Z-Z vom Rand 155 des Deckels getrennt. Durch einen auf den Rand 155 und den Flansch
153 aufgebrachten Bördehing 160 (Fi g. 10) kann der Behälter 151 wieder geschlossen
und abgedichtet werden.