DE1775977A1

DE1775977A1 - Druckgefaess

Info

Publication number: DE1775977A1
Application number: DE19651775977
Authority: DE
Inventors: Jacques Henri Mercier
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1964-01-25
Filing date: 1965-01-19
Publication date: 1974-01-03
Also published as: GB1092552A; DE1475786A1; DE1475786C3; DE1475786B2; JPS4814201B1

Description

Druckgefäß
Ausscheidung aus P 14 75 786.9-12

Die Erfindung bezieht sich auf Druckgefäße und insbesondere auf Druckgefäße mit Blasen oder Membranen.

Die Erfindung betrifft Druckgefäße, die beispielsweise einen im wesentlichen zylindrischen Behälter aufweisen, der axial gegenüberliegende öffnungen hat, wobei eine Blase aus einem elastischen, deformierbaren Material zwischen die öffnungen eingesetzt ist und auf jeder Seite eine Kammer für ein fluides Medium begrenzt. Die Blase weist an einem Ende eine Mündung auf, die an einer der öffnungen befestigt ist, um die zugeordnete Kammer, die durch das Innere der Blase gebildet wird, mit einem unter Druck stehenden fluiden Medium zu beschicken, wobei die andere Kammer, die zwischen der Außenseite der Blase und der Innenseite des Behälters liegt, mit einem zweiten unter Druck stehenden fluiden Medium durch die andere Öffnung hindurch beschickt wird.

Wenn der zylindrische Behälter derart in senkrechter Richtung angeordnet wird, daß sich die Blasenöffnung am unteren Ende des Behälters befindet, und wenn die Kammer, die durch die Blase begrenzt wird, mit einem Gas beschickt wird, und wenn die andere Kammer beispielsweise mit öl gefüllt wird, oder wenn zwischen den fluiden Medien, die in die beiden Kammern eingegeben werden, ein Dichteunterschied vorhanden ist, und wenn dann die Blasenkammer mit dem fluiden Medium gefüllt wird, welches die geringere Dichte

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hat, so schwimmt das freie Ende der Blase und hat die Neigung, eine pilzförmige Gestalt anzunehmen.

Wenn beispielsweise ein Ventil, welches die Auslaßöffnung in der ölkammer steuert, geöffnet wird, um öl aus der ölkammer abzuziehen, so steigt das freie ausgeweitete Ende der Blase plötzlich nach oben zur ölauslaßöffnung hin. Daraus folgt, daß eine starke, plötzliche Zugwirkung an der Befestigungsstelle der Öffnung der Blase an der Gasöffnung ausgeübt wird, und diese Zugwirkung hat die Neigung, die Öffnung der Blase aus der Befestigungseinrichtung herauszuziehen, wodurch das Druckgefäß derart beschädigt werden kann, daß es ausfällt.

Es gehört demzufolge zu den Zielen der Erfindung, ein Druckgefäß mit einer Blase der oben beschriebenen Art zu schaffen, welches derart verwendet werden kann, daß das freie Ende der Blase nach oben gerichtet ist, und wobei die Zugkräfte, die von der Öffnung der Blase auf die Halterungen bei der Öffnung der ölöffnung ausgeübt werden, auf einem Minimalwert vermindert werden, um eine Lösung der Blasenöffnung aus den Halterungen zu verhindern.

Gemäß der Erfindung werden diese Ziele durch die Anordnung und Kombination von Elementen erreicht, die im folgenden eingehend beschrieben werden.

In den Figuren der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Es zeigen ..'..-

Fig. 1 eine Längsschnittansicht eines Ausführungsbeispieles des erfindungsgemäßen Druckgefäßes,

Fig. 2 eine der Fig. 1 entsprechende Ansicht, welche die Gaskammer innerhalb der Blase des Druckgefäßes im zusammengepreßten. ,·. Zustand zeigt, -. ... ^: ;

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Fig. 3 eine Ansicht der Blasenhalterung im vergrößertem Maßstab, wobei bei der Darstellung in Fig. 3 die Blase ausgeweitet ist,

Fig. 4 eine der Fig. 3 entsprechende Ansicht, wobei die Blase zusammengepreßt ist,

Fig. 5 eine der Fig. 1 entsprechende Ansicht einer weiteren Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 6 eine Detailschnittansicht, genommen längs der Linie 6-6 (| der Fig. 5,

Fig. 7 eine Ansicht der Halterung der in Fig. 5 gezeigten Blase im vergrößerten Maßstab, wobei die Blase ausgeweitet ist,

Fig. 8 eine der Fig. 7 entsprechende Ansicht, wobei die Blase zusammengedrückt ist
und

Fig. 9 eine der Fig. 1 entsprechende Ansicht eines weiteren Ausführungsbeispieles.

Wie Fig. 1 zeigt, weist das Druckgefäß einen zylindrischen Behäl- ^ ter 10 aus einem festen, starren Material auf. Dieser Behälter hat im wesentlichen halbkugelförmige Enden 11 und 12. Jedes Ende weist eine· öffnung 13, 14 auf. Diese öffnungen liegen, wie dargestellt, in axialer Flucht zueinander.

In der öffnung 13 ist ein Anschlußstück 15 angeordnet, welches zur Halterung einer flexiblen Trennwandung 20 im Behälter 10 dient. Die flexible Trennwandung 20 hat die Form einer Blase.

Das Anschlußstück 15 oder die Fassung 15 weist einen kreisförmigen Scheibenteil 16 auf, der einen axialen Schaft 17 hat. Der Umfang

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des Scheibenteiles hat eine Ringnut 19 und eine ringförmige Schulter 37, die zwischen der Nut 19 und dem Schaftteil 17 liegt. Die Blase 20, die vorzugsweise aus natürlichem oder synthetischem Gummi bestehen kann, weist eine öffnung mit kleinem Durchmesser auf, und an der öffnung befindet sich ein Ringwulst 21, der dazu bestimmt ist, in der Nut 19 zu sitzen. Wenn der Schaft durch die öffnung 13 eingesetzt wird, und wenn eine Mutter 18 auf das Gewindeende des Schaftes aufgeschraubt wird, so wird der Ringwulst 21 zwischen der Nut 19 und der benachbarten Wandungsoberfläche des Behälters 10 eingespannt. Auf diese Weise wird die Blase sicher in einer festen Lage gehalten. Die Schulter 37 stützt sich an der Behälterwandung ab, um die Bewegung der Fassung 15 zu begrenzen, wenn die Mutter 18 angezogen wird. Dadurch wird ein Abschneiden der Mündungsöffnung der Blase 10 verhindert.

Die Fassung 15 weist eine axiale Bohrung 22 auf, die beim dargestellten Ausführungsbeispiel mit einem Innengewinde 33 versehen ist, um einen mit einem Gewinde versehenen hohlen Zapfen 23 eines Einspanngliedes 31 aufzunehmen.

Wie Fig. 3 zeigt, kann das Einspannglied 31 beispielsweise einen kreisförmigen Flanschteil 3¹J und einen ringförmigen Kabenteil 32 mit verringertem Durchmesser aufweisen. Die Nabe 32 bildet eine Schulter 36, die gegen das innere Ende der Passung 15 anliegt. Eine elastische Aufnahme- oder Halterungsscheibe 29, die beispielsweise aus einem Gummi bestehen kann, der vorzugsweise härter ist als das Material, aus welchem die Blase 20 besteht, umfaßt die Nabe 32 und ist zwischen dem Flanschteil 3¹* des Einspanngliedes 31 und dem inneren Ende der Fassung 15 eingespannt, wenn die Schulter 36 gegen das innere Ende der Fassung anliegt.

Der Durchmesser des Flanschteiles 3¹* des Einspanngliedes 31 ist kleiner als der Durchmesser der elastischen Seheibe 29* und der Durchmesser der elastischen Scheibe ist größer als der Durchmesser des Scheibenabschnittes 16 der Fassung 15* Vorzugsweise hat die

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elastische Scheibe 29 einen derartigen Durchmesser, daß diese den Wandungsteil 38 der Blase neben der MündungsÖffnüng gegen die Wandung des Behälters 10 hält.

Beim dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Durchmesser der öffnung 14 größer-als der Durchmesser der öffnung 13, und der Durchmesser der öffnung 14 ist ebenfalls größer als der Durchmesser des Flanschabschnittes 34 des Einspanngliedes 31, so daß dieses Einspannglied zusammen mit der Blase 20, die den Scheibenteil 16 der Passung 15 umgibt, durch die öffnung 14 eingesetzt werden kann, wobei die Fassung 15 dann in der öffnung 13 befestigt werden kann.

Die öffnung 14 weist einen Auslaß 24 auf, der zum Durchlaß eines fluiden Mediums, wie beispielsweise öl, vorgesehen ist. Der Auslaß kann so ausgebildet sein, wie es in der US-Patentschrift 2 924 244 beschrieben wird, und dieses Auslaßglied weist ein federbelastetes Tellerventil 25 auf, wobei dieses Tellerventil derart ausgelegt ist, daß sich dieses schließt, wenn die aufgeblähte Blase 20 gegen dieses Ventil drückt, um ein Herausdrücken der Blase aus dem Behälter zu verhindern.

Dieses Auslaßglied 24 kann jede beliebige Form annehmen und bildet keinen Teil der Erfindung.

Obwohl die Erfindung ohne Rücksicht auf die Lage des Druckgefäßes angewendet, werden kann, hat die Erfindung eine besondere Bedeutung, wenn das Druckgefäß derart verwendet wird, daß der Auslaß 24, der die ölöffnung bildet, sich am oberen Ende des Druckgefäßes befindet.

Im Betrieb wird die Kammer 39, die von der Blase 20 gebildet wird, zuerst mit einem fluiden Medium, wie beispielsweise einem unter Druck stehenden Gas, über die Fassung 15 gefüllt, bis sich die Blase im wesentlichen so weit ausgedehnt hat, daß diese das Innere des Behälters füllt. Ein nicht dargestelltes Ventil, welches die

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Bohrung 35 der Fassung 15 steuert, wird dann geschlossen. Danach wird ein zweites fluides Medium, wie beispielsweise ein unter Druck stehendes öl, dessen Druck größer ist als der in der Kammer 39, durch das Auslaßglied 24 hineingepreßt, um die Kammer Λ0 zu füllen, die zwischen der Behälterwandung und der Blase 20 liegt. Dadurch werden die Blase 20 und das in dieser enthaltene Gas zusammengepreßt. Wenn die Kammer 40 beschickt ist, wird ein Ventil 26, welches das Glied 24 steuert, geschlossen.

Da die Blase mit einem unter Druck stehenden Gas gefüllt ist, nimmt die Blase, wenn sie zusammengepreßt wird, die Form an, die in Fig. 2 gezeigt ist. Die Blase wird langgestreckt, und das Gas wird zum oberen freien Ende der Blase gedrückt, welches in dichterem öl schwimmt. Auf diese Weise nimmt die Blase im wesentlichen eine Pilzform mit einem schmalen Halsteil 27 nahe der Fassung 15 und einem verbreiterten gewölbten Teil 28 am freien Ende der Blase an.

Wenn das Ventil 26 zum Ablassen von öl aus der Kammer ΊΟ geöffnet wird, so steigt durch die plötzliche Druckverringerung in der ölkammer 40 das Ende 28 der Blase plötzlich nach oben zum Auslaßglied 24 hin, wodurch eine große Kraft auf den Halsteil 27 der Blase ausgeübt wird. Wenn die Erfindung nicht angewendet wird, so wird diese große Kraft auf den Ringwulst 21in der Nut 19 einwirken, und diese Kraft könnte diesen Ringwulst aus der Nut herausziehen, wodurch das Druckgefäß schwer beschädigt wird μηά ausfällt.

Es ist jedoch die flexible oder elastische Scheibe 29 vorgesehen, und der Umfangsteil 30 dieser Scheibe 29 hält den Teil 28 der Blasenwandung, der neben dem Wulst 21 liegt, gegen die Wandung des Behälters fest, so daß eine kleine Kraft auf den Wulst 21 übertragen wird, wobei dieser Wulst in sicherer Weise von der Fassung 15 gehalten werden kann.

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Da die Scheibe elastisch ist, kann sich der Umfang 30 etwas verbiegen, wie es in Fig. 4 gezeigt ist. Dadurch wird eine Beschädigung des Teiles der Blasenwand verhindert, der gegen diesen Umfang 30 anliegt.

Nachdem der plötzliche Austritt des fluiden Mediums, der durch das anfängliche öffnen des Ventils 26 bewirkt wird, beendet ist, und nachdem eine normale Ausströmung stattfindet, nimmt die elastische Scheibe 29 ihre in Fig. 3 gezeigte normale Lage wieder ein.

Die in den Fig. 5 und 9 dargestellten Ausführungsbeispiele sind insbesondere dann geeignet, wenn die Druckgefäße und die Blasen in den Druckgefäßen verhältnismäßig lang sind, und bei diesen Ausführungsbeispielen wird die Ausbildung von scharfen Falten in der Blase verhindert, wenn diese zusammengedrückt ist. Diese scharfen Falten könnten nämlich sonst zu einem Zerreißen der Blase* führen.

Es sei nunmehr auf die Fig. 5 bis 8 Bezug genommen. Die Fassung 15' ist im wesentlichen die gleiche wie die in Fig. 1 dargestellte Fassung 15 mit der Ausnahme, daß die Bohrung 22' der Fassung 15' kein Innengewinde aufweist, sondern einen Abschnitt 41 mit verringertem Durchmesser am inneren Ende. Durch diesen Abschnitt ¹Jl wird eine ringförmige Schulter 42 gebildet. Eine Hülse 43, die wie bei 44 gezeigt - an einem Ende einen Flansch aufweist, ist in der Bohrung der Fassung 15* angeordnet. Das innere Ende der Hülse 43 liegt gegen die Schulter 42 an, und die Hülse 43 wird in ihrer Stellung durch einen Sprengring 45 gehalten.

Die Hülse 43 weist ein Innengewinde auf, um das Ende einer dicht gewickelten, verhältnismäßig steifen Schraubenfeder 46 aufzunehmen. Diese Feder 46 erstreckt sich axial zum Behälter. Ein poröses Rohr 47, welches vorzugsweise aus einem gesinterten Metall besteht und welches bei 48 am oberen Ende geschlossen ist, ist am freien Ende

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der Schraubenfeder dadurch befestigt, daß dieses Rohr ein Ende eines Nippels 49 umfaßt. Das andere Ende dieses Kippeis ist in die Bohrung der Schraubenfeder hineingepreßt.

An ihrem Fußende wird die Schraubenfeder 46 von einem Halterungsglied 51 umgeben. Dieses Halterungsglied ist beim dargestellten Ausführungsbeispiel kegelstumpfförmig ausgebildet. Das Halterungsglied 51 weist eine axiale Bohrung 52 auf« durch welche hindurch sich die Feder 46 erstreckt. Das Halterungsglied 51 sitzt mit Preßsitz auf der Feder 46.

Das Halterungsglied 51» welches aus einem elastischem Material, wie beispielsweise Gummi, besteht, weist eine Basis $3 auf, die sich gegen die innere Endfläche der Fassung 15' abstützt. Der Durchmesser dieser Basis ist größer als der Durchmesser des Scheibenteiles 16' der Fassung 15', so daß sich der abgerundete Umfang 54 der Basis nach außen über den Umfang der Fassung 15* hinaus erstreckt.

Die Gaskammer 39'» die durch die in Fig. 5 dargestellte Blase gebildet wird, wird dadurch gefüllt, daß ein unter Druck stehendes Gas durch die Fassung 15' eingepreßt wird.

Dieses Gas strömt aus der Bohrung der Schraubenfeder 46 zwischen den benachbarten Windungen hindurch in die Blase 20', um diese zu füllen.

Die ölkammer 40', die zwischen der Blase und der Behälterwandung liegt, wird dann mit öl gefüllt, welches unter einem Druck steht, der größer ist als der Druck in der Gaskammer 39'·

Wenn das unter Druck stehende öl in den Behälter 10' eingefüllt wird, drückt dieses die Blase 20' und das in dieser Blase enthaltene Gas zusammen. Da jedoch die Schraubenfeder vorhanden ist, die

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sich axial zum Behälter erstreckt, wird der untere Teil der Blase gegen die Schraubenfeder gedrückt, wodurch eine Ausbildung von scharfen Falten in dieser Blase verhindert wird.

Der obere Teil der Blase neigt dazu, eine gewölbte Form anzunehmen, wie es bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel beschrieben wurde. Wenn das Ventil 26·, welches das Auslaßglied 24· steuert, geöffnet wird, steigt das freie Ende der Blase plötzlich nach oben zum Auslaßglied hin.

Da jedoch das untere Ende 57 der zusammengedrückten Blase gegen die konische Seitenwandung 58 des elastischen Elementes 51 gepreßt ist, wird der plötzliche Zug der Blase durch das Umbiegen des abgerundeten Umfanges 54 der Basis des Gliedes 51 aufgenommen, wie es in Fig. 2 gezeigt ist, so daß ein geringer Zug auf den Wulstrand 21' übertragen wird oder sogar gar kein Zug. Dadurch wird der Wulst sich in der Nut 19' in der Fassung 15' eingespannt gehalten. Wenn das plötzliche Ausfließen, welches durch die anfängliche öffnung des Ventiles 26' hervorgerufen wird, beendet ist, und wenn ein normales Ausströmen stattfindet, nimmt der Umfang 5** der Halterung 51 wieder seine normale Lage ein.

Wenn die Kammer 39', die durch die Blase gebildet wird, vollständig zusammengepreßt ist, liegt die Blase 20' dicht gegen die Mittelfeder 46 und das Halterungsglied 51 an, wie es in Fig. 8 gezeigt ist. Wenn das Druckgefäß beispielsweise dazu benutzt wird, ein fluides Medium aus der Kammer 40^f dadurch zu übertragen, daß ein zweites unter Druck stehendes fluides Medium durch die Fassung 15' in die Blase 20* eingepreßt wird, wobei dieses zweite fluide Medium durch die Feder 46 in die Blase strömt, so kann dieses zweite fluide Medium dadurch, daß das obere Ende der Blase 20' im fluiden Medium in der Kammer 40· schwimmt, schnell durch das obere Ende der Schraubenfeder in den oberen verbreiterten Teil der Blase gelangen. Da zu dieser Zeit, wie Fig. 8 zeigt, der Umfang 54 der Halterung 51 unter Spannung steht, neigt dieser dazu,

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seine in Pig. 7 dargestellte normale Lage anzunehmen, wodurch die Blase zum befestigten Ende hin gezogen wird. Dies führt dazu, daß die Blase von der Schraubenfeder am unteren Ende der Schraubenfeder fortgezogen wird, so daß das fluide Medium auch in die Blase an ihrem befestigten Ende eintreten kann. Daraus ergibt sich, daß die Blase gleichförmiger über ihre Länge aufgebläht wird, wenn diese gefüllt wird. Auf diese Weise wird die Möglichkeit eines Reißens auf ein Minimum herabgesenkt.

Die in Fig. 9 dargestellte Ausführungsform ist die gleiche wie die in Fig. 5 dargestellte, mit der Ausnahme, daß das zentrale Führungsglied für die Blase anstelle einer Schraubenfeder ein perforiertes starres Rohr 61 ist.

Da die Betriebsweise der in .Fig. 9 dargestellten Ausführungsform die gleiche ist wie die Betriebsweise der in Fig. 5 dargestellten Ausführungsform, soll diese nicht näher dargelegt werden. Durch die im Vorstehenden beschriebenen Konstruktionen wird ein Druckgefäß geschaffen, bei welchem die Blase in zuverlässiger Weise in ihrer Lage eingespannt werden kann, wobei sichergestellt ist, daß ein plötzlicher, in Längsrichtung gerichteter Zug, der auf die Blase ausgeübt wird, die Öffnung der Blase nicht von der Fas*- sung löst, durch welche diese Öffnung gehalten wird. Dies gilt insbesondere dann, wenn das Druckgefäß in umgedrehter Form verwendet wird, wobei das freie Ende der Blase nach oben gerichtet ist. Durch dies'e Ausbildung wird eine gleichförmigere Ausbildung der Blase gewährleistet, wodurch ein Zerreißen der Blase verhindert wird.

Es können Abänderungen und Veränderungen bei den verschiedenen Ausführungsformen durchgeführt werden, die im Rahmen der Erfindung liegen.

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Claims

Patentanspr U.c h e

1. Druckgefäß mit einem starren Behälter, der in Längsrichtung in Flucht liegende öffnungen aufweist, und mit einer Blase aus einem deformierbaren Material, die innerhalb des Behälters angeordnet ist und die zwei Kammern begrenzt, welche mit den öffnungen in Verbindung stehen, wobei eine dieser Kammern durch das Innere der Blase gebildet wird, und wobei die Blase eine öffnung aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß ein zentrales Führungsglied vorgesehen ist, welches mit einem Ende in fester Lage an der ersten Behälteröffnung befestigt ist, und welches sich axial zum Behälter erstreckt, daß das freie Ende des Führungsgliedes in der Blase im Abstand vom freien Ende der Blase angeordnet ist, daß das Führungsglied einen Durchgang von fluiden Medien von der ersten Behälteröffnung in* die Blase hinein erlaubt, daß das FUhrungsglied sich axial vom kegelstumpfförmigen Glied erstreckt.

2. Druckgefäß nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein kegelst umpfformiges elastisches Glied eine axiale Bohrung aufweist, und daß ein Ende des FUhrungsgliedes in dieser Bohrung angeordnet ist.

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3. Druckgefäß nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Führungsglied eine Schraubenfeder ist, die dieht gewickelte Windungen aufweist, und daß ein Ende der Schraubenfeder in der axialen Bohrung des kegelstumpfförmigen Gliedes angeordnet ist.

H. Druckgefäß nach den Ansprüchen 1 bis 3* dadurch gekennzeichnet, daß die Fassung eine axiale Bohrung aufweist, daß eine Hülse in der axialen Bohrung befestigt ist, daß die Hülse ein Innengewinde aufweist, daß ein Ende der Schraubenfeder in der Gewindebohrung der Hülse befestigt ist und sich durch die axiale Bohrung in dem kegelstumpfförmigen elastischen Glied hindurch erstreckt.

5. Druckgefäß nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein poröses Glied mit einem Ende am freien Ende der Schraubenfeder in der Blase befestigt ist, und daß das freie Ende des porösen Gliedes geschlossen ist.

6. Druckgefäß nach den Ansprüchen 1 bis 5» dadurch gekennzeichnet, daß die Fassung eine axiale Bohrung hat, daß das Führungsglied ein starres perforiertes Rohr ist, dessen eines Ende in der Bohrung der Fassung befestigt ist, daß das kegelstumpfföraige elastische Glied eine axiale Bohrung hat, daß das starre Rohr sich durch die axiale Bohrung in dem kegelstumpffönaigen Glied hindurch erstreckt.

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Le e rs e i te