DE19510360C2 - Pressure compensation vessel - Google Patents
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Druckausgleichsgefäß zur Aufnahme von Volumenänderungen einer Menge einer auf Temperaturänderungen ansprechenden Flüssigkeit mit einem starren Behältergehäuse, das einen Zuführstutzen und einen Ablaufstutzen für die Flüssigkeit aufweist und einer in dem Gehäuse befestigbaren dehnbaren Membran, die den Innenraum des Behälters in einen Flüssigkeitsraum und einen Gasraum unterteilt, wobei die Membran im ungedehnten Ausgangszustand einen Bereich mit einer im Querschnitt etwa sternförmigen Faltung aufweist.The present invention relates to a pressure compensation vessel to accommodate volume changes in a quantity of one Temperature responsive liquid with a change rigid container housing, the one feed nozzle and one Has drain pipe for the liquid and one in the Housing attachable stretchable membrane covering the interior of the container into a liquid space and a gas space divided, with the membrane in the unstretched initial state an area with an approximately star-shaped cross section Folding.
Druckausgleichsgefäße der genannten Art werden für Heizungen oder Warmwasserbereitungssysteme verwendet. Ein Druckausgleichsgefäß ist z. B. aus dem Gebrauchsmuster DE 85 07 701 U1 bekannt. Bereits bei diesem bekannten Druckausgleichsgefäß hat man sich mit dem Problem befaßt, daß die Gefahr besteht, daß bei stillstehendem Wasser im Inneren des Behälters sich Bakterien ansiedeln. Um dieser Bakterienbildung entgegen zu treten wird bei dem bekannten Behälter eine Möglichkeit geschaffen, um eine gewisse Durchströmung des Flüssigkeitsraums mit dem flüssigen Medium (in der Regel Wasser) zu erzielen. Hierzu verwendet man ein tellerförmiges Element mit aufrecht stehenden Rippen und ordnet den Zulaufstutzen und den Ablaufstutzen an der Oberseite des Behälters nebeneinander an. Der Flüssigkeitsraum ist oberhalb des Gasraums angeordnet. Die Membran ist in der ungedehnten Ausgangsstellung gespannt und nach oben gewölbt und nimmt bei zunehmendem Druck im Flüssigkeitsraum eine S-förmige Faltung an. Diese Anordnung bei dem bekannten Druckausgleichsbehälter eignet sich nur für einen Behältertyp der genannten Art.Pressure expansion vessels of the type mentioned are used for heating or water heating systems used. A Pressure compensation vessel is e.g. B. from the utility model DE 85 07 701 U1 known. Already with this well-known Pressure compensation vessel has been dealt with the problem that there is a risk that if the water is still inside bacteria settle in the container. To this To counteract bacterial formation is the known Container created a way to a certain Flow of liquid medium through the liquid space (usually water). To do this, use a plate - shaped element with upright ribs and arranges the inlet connection and the outlet connection at the Top of the container side by side. The Liquid space is arranged above the gas space. The The membrane is tensioned and in the unstretched starting position arched upwards and increases with increasing pressure in the Liquid space an S-shaped fold. This arrangement in the known surge tank is only suitable for a container type of the type mentioned.
Weiterhin ist aus der EP 0 137 322 A2 ein Druckausgleichsbehälter bekannt, bei dem Zulaufstutzen und Ablaufstutzen unten bzw. oben axial am Behälter angeordnet sind und sich die Membran in Längsrichtung mittig konzentrisch in dem etwa zylindrischen Behälter erstreckt, so daß der Gasraum den Flüssigkeitsraum konzentrisch umgibt. Die Membran ist bei diesem bekannten Druckausgleichsbehälter eine im ungedehnten Zustand zylindrische Schlauchmembran. Bei der Ausdehnung dieser Schlauchmembran aufgrund zunehmendem Wasserdruck können sich undefinierte Faltungen ergeben, so daß sich Wassertaschen bilden, in denen Restwasser nicht vollständig ausgetauscht wird und dadurch wiederum das Problem der Bakterienbildung auftritt.Furthermore, EP 0 137 322 A2 Pressure expansion tank known in the inlet connection and Drainage socket arranged axially at the bottom or top of the tank and the membrane is centered in the longitudinal direction extends concentrically in the approximately cylindrical container, so that the gas space concentrically surrounds the liquid space. The membrane is in this known surge tank a tubular membrane which is cylindrical in the unstretched state. Due to the expansion of this tube membrane Increasing water pressure can cause undefined folds result, so that water pockets form in which Residual water is not completely replaced and as a result again the problem of bacterial formation occurs.
Aus dem Gebrauchsmuster DE-GM 19 85 404 ist ein gattungsgemäßer Druckausgleichsbehälter bekannt, bei dem ein langgestreckter Membransack im ungedehnten Ausgangszustand einen Bereich mit einer im Querschnitt etwa sternförmigen Faltung aufweist. Hierdurch soll die mechanische Beanspruchung der Membran durch Umstülpungsvorgänge beim Betrieb des Druckausgleichsbehälters reduziert werden, um so eine längere Lebensdauer zu erzielen und größere Bauformen der Membran zu ermöglichen. Dabei wird davon ausgegangen, daß in der Regel der Innenraum des Membransackes mit Gas gefüllt ist, während sich im Außenraum das Wasser befindet. Eine umgekehrte Betriebsweise wird zwar auch erwähnt, jedoch sind hierfür die oben genannten Probleme aufgrung einer Bildung von undefinierten Wassertaschen zu erwarten. Ferner besteht ein Nachteil des Membransackes darin, daß er aufgrund seiner Konstruktion keine Möglichkeit für einen Längenausgleich unter Druckbelastung bietet.From the utility model DE-GM 19 85 404 is a Generic surge tank known in which a elongated membrane bag in the unstretched initial state an area with a cross section approximately has a star-shaped fold. This is supposed to mechanical stress on the membrane Inverting operations when operating the surge tank can be reduced in order to achieve a longer service life and allow larger designs of the membrane. Doing so assumed that the interior of the Membrane bag is filled with gas while outside the water is there. The opposite is true also mentioned, but for this are the problems mentioned above due to the formation of undefined water pockets expect. There is also a disadvantage of the membrane bag in that, due to its construction, it is not an option for length compensation under pressure.
Demgegenüber besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, ein Druckausgleichsgefäß der eingangs genannten Art mit einer Membran zu schaffen, die eine hohe Verschleißfestigkeit aufweist, sich immer definiert ausdehnt und zusammenzieht, so daß keine undefinierten Faltungen mit unerwünschten Wassertaschen gebildet werden können, und bei der verglichen mit der vorbekannten Membran ein besserer Längenausgleich bei druckbelasteter Membran gegeben ist.In contrast, there is the object of the present invention therein, a pressure compensation vessel of the type mentioned to create with a membrane that is high Exhibits wear resistance, always expands in a defined manner and contracts, so that no undefined folds with unwanted water pockets can be formed, and at which is a better compared to the previously known membrane Length compensation is given for a membrane under pressure.
Die Lösung dieser Aufgabe liefert ein erfindungsgemäßes Druckausgleichsgefäß der eingangs genannten Art mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs. Bei dem erfindungsgemäßen Druckausgleichsbehälter ist die Membran im ungedehnten Ausgangszustand gefaltet, so sich im Querschnitt etwa eine Sternform ergibt. Bei zunehmendem Flüssigkeitsdruck im Flüssigkeitsraum im Inneren der Membran werden die konkaven Abschnitte der sternförmigen Membran nach außen gedruckt, so daß sich die Membran einer Zylinderform annähert. Nimmt der Flüssigkeitsdruck im Innenraum der Membran wieder ab, dann nimmt diese wieder die ursprünglich vorgegebene sternförmige Faltung ein. Dabei wird ein besserer Längenausgleich durch den oberen ringförmigen Abschnitt nach Art einer Ringwulst bzw. den entsprechenden unteren ringförmigen Abschnitt nach Art einer Ringwulst ermöglicht sowie durch die konkave Wölbung der Membran zwischen diesem oberen bzw. unteren ringförmigen Abschnitt und dem Abschnitt der Membran mit dem sternförmigen Querschnitt.A solution according to the invention provides this object Pressure expansion tank of the type mentioned with the characteristic features of the main claim. In which pressure compensation container according to the invention is the membrane in unstretched initial state folded, so in cross section about a star shape. With increasing Liquid pressure in the liquid space inside the membrane are the concave sections of the star-shaped membrane printed outside, so that the membrane is a cylindrical shape approximates. The fluid pressure in the interior decreases Membrane, then it takes the original one again predetermined star-shaped folding. It will be a better one Length compensation through the upper annular section Kind of a ring bead or the corresponding lower one allows annular section in the manner of an annular bead and the concave curvature of the membrane between them upper and lower annular section and the section the membrane with the star-shaped cross section.
Eine solche Membran hat ein hohes Dehnungspotential und ist folglich sehr verschleißfest. Sie dehnt sich aus und zieht sich wieder zusammen quasi wie ein Lungenflügel.Such a membrane has a high elongation potential and is consequently very wear-resistant. It expands and pulls back together like a lung.
Vorzugsweise wird die Membran in einem etwa zylindrischen Behälter mit Deckelteil und Bodenteil im Deckelbereich bzw. Bodenbereich z. B. über einen Flansch gehalten, der an Teilen des Behälters im Deckelbereich bzw. Bodenbereich festgeklemmt wird. Die Membran erstreckt sich vorzugsweise in Längsrichtung im Behälter, wobei innen der Flüssigkeitsraum liegt, der konzentrisch von dem Gasraum umgeben wird und der Flüssigkeitsraum über oben und unten im Achsbereich des Behälters angebrachte Zulaufstutzen bzw. Ablaufstutzen gespeist wird. Vorzugsweise ist zur Abstützung der ausgedehnten Membran ein diese umgebendes Stützblech mit Öffnungen für den Gasdurchlaß vorgesehen. Zur Abstützung der gefalteten Membran ist innerhalb derselben ein zweites Abstützrohr angebracht. Dieses gelochte Rohr, das dem Rohr für die Wasserzuführung entsprechen kann, verhindert ein vollkommenes Schließen der Membran nach innen und sorgt für die Möglichkeit eines ständigen Wasserdurchflusses im ungedehnten Ausgangszustand der gefalteten Membran. Der sternförmig gefaltete Teil kann drei oder mehr Sternarme über den Umfang verteilt in symmetrischen Anordnung mit jeweils dazwischenliegenden konkav gewölbten Abschnitten aufweisen.The membrane is preferably approximately cylindrical Container with lid part and bottom part in the lid area or Floor area z. B. held over a flange on parts of the container in the lid area or bottom area is clamped. The membrane preferably extends in the longitudinal direction in the container, the inside of the Liquid space is concentric with the gas space is surrounded and the liquid space above and below in the Axial area of the tank attached inlet connection or Drain connector is fed. Preferably for support the extended membrane with a surrounding support plate Openings are provided for the gas passage. To support the folded membrane is a second one within it Support tube attached. This perforated pipe, the pipe for the water supply can prevent a complete closing of the membrane inwards and ensures the possibility of a constant water flow in the unstretched initial state of the folded membrane. The Star folded part can have three or more star arms the scope distributed in a symmetrical arrangement with each have concave sections in between.
Die Unteransprüche betreffen bevorzugte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Aufgabenlösung. Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Figurenbeschreibung.The subclaims relate to preferred further developments of Task solution according to the invention. Other advantages of Invention result from the following Figure description.
Im folgenden wird die vorliegende Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher beschrieben. Dabei zeigenIn the following the present invention with reference to Embodiments with reference to the accompanying Drawings described in more detail. Show
Fig. 1 eine Faltenmembran für ein Druckausgleichsgefäß gemäß der Erfindung im teilweisen Längsschnitt; Figure 1 shows a fold membrane for a pressure compensation vessel according to the invention in partial longitudinal section.
Fig. 2 eine entsprechende Draufsicht auf diese Faltenmembran im teilweisen Schnitt; Figure 2 is a corresponding plan view of this fold membrane in partial section.
Fig. 3 einen vertikalen Längsschnitt durch die erfindungsgemäße Faltenmembran entlang der Linie III-III von Fig. 2;3 shows a vertical longitudinal section through the inventive membrane folds along the line III-III of Fig. 2.
Fig. 4 eine vertikale Schnittansicht durch einen erfindungsgemäßen Druckausgleichsbehälter mit Faltenmembran. Fig. 4 is a vertical sectional view through a surge tank according to the invention with a pleated membrane.
Es wird zunächst auf die Fig. 1 bis 3 Bezug genommen und anhand dieser die erfindungsgemäß besonders ausgebildete Faltenmembran erläutert. Fig. 1 zeigt die Faltenmembran im unteren Teil in der seitlichen Ansicht, im oberen Teil im vertikalen Längsschnitt. Wie man sieht, hat die Faltenmembran 10 oben einen Befestigungsflansch 11, der durch eine Art Falz gebildet ist und am unteren Ende befindet sich ein entsprechender Befestigungsflansch 15 für die Befestigung im Druckausgleichsbehälter. Von oben nach unten gesehen verläuft die Wandung der Faltenmembran 10 zunächst in einem oberen ringförmigen Abschnitt 13. An diese Ringwulst schließt sich nach unten hin eine Wölbung 17 nach innen an. Im Anschluß an diese Wölbung 17 verläuft die Wandung der Faltenmembran 10 wieder nach außen und mündet in einem längeren Abschnitt 16, der, wie man aus Fig. 2 erkennen kann, in der Draufsicht gesehen sternförmig gefaltet ist. Der Schnitt gemäß Fig. 1 zeigt den Übergangsbereich 17 zwischen der oberen Ringwulst 13 und dem sternförmig gefalteten Abschnitt 16 in seiner größten Breitenausdehnung. Man erkennt aus Fig. 2, daß diese sternförmige Faltung 16 über den Umfang der Faltenmembran gesehen vier symmetrische Arme 16a aufweist, zwischen denen jeweils diese verbindende konkave breitere Abschnitte 16b verlaufen. Der Schnitt I in Fig. 2 verläuft also durch einen Arm 16a der Sternfaltung. Der Schnitt III in Fig. 2 verläuft dagegen durch den schmalsten Abschnitt 16b der konkaven Wölbung des sternförmig gefalteten Bereichs.Reference is first made to FIGS. 1 to 3, and the fold membrane specially designed according to the invention is explained on the basis thereof. Fig. 1 shows the fold membrane in the lower part in a side view, in the upper part in a vertical longitudinal section. As can be seen, the fold membrane 10 has a fastening flange 11 at the top, which is formed by a type of fold, and at the lower end there is a corresponding fastening flange 15 for fastening in the surge tank. Viewed from top to bottom, the wall of the fold membrane 10 initially runs in an upper annular section 13 . At the bottom of this ring bulge, a curvature 17 connects inwards. Following this curvature 17 , the wall of the fold membrane 10 runs outwards again and opens into a longer section 16 which, as can be seen from FIG. 2, is folded in a star shape when viewed from above. The section according to FIG. 1 shows the transition region 17 between the upper annular bead 13 and the star-folded section 16 in its greatest width dimension. It can be seen from FIG. 2 that this star-shaped fold 16, seen over the circumference of the fold membrane, has four symmetrical arms 16 a, between each of which concave wider sections 16 b connecting these. The section I in Fig. 2 thus runs through an arm 16 a of the star fold. The section III in FIG. 2, on the other hand, runs through the narrowest section 16 b of the concave curvature of the area folded in a star shape.
Wie man aus Fig. 2 weiterhin erkennen kann, ist der Befestigungsflansch 11 nicht rund sondern an zwei gegenüberliegenden Seiten mit jeweils einer Abflachung 12 versehen. Die vier Arme 16a der sternförmigen Faltung ragen etwas weiter nach außen als die obere Ringwulst 13. Oberhalb des unteren Befestigungsflanschs 15 befindet sich eine ebenso geformte untere Ringwulst 14, wie man aus Fig. 1 erkennt. Darüber ist die Faltenmembran 10 wieder konkav gewölbt und geht nach oben hin in den sternförmigen Abschnitt 16 über.As can also be seen from FIG. 2, the mounting flange 11 is not round but is provided with a flattened portion 12 on two opposite sides. The four arms 16 a of the star-shaped fold protrude slightly further outwards than the upper annular bead 13 . Above the lower fastening flange 15 there is an equally shaped lower annular bead 14 , as can be seen from FIG. 1. The fold membrane 10 is concavely curved again and merges upwards into the star-shaped section 16 .
Schneidet man die Faltenmembran 10 in Längsrichtung im schmalen Abschnitt der konkaven Wölbung 16b an der schmalsten Stelle, dann ergibt sich von dort aus nach oben hin ein schräger Übergangsbereich 18 zu der oberen Ringwulst 13 hin.If one cuts the fold membrane 10 in the longitudinal direction in the narrow section of the concave curvature 16 b at the narrowest point, an oblique transition region 18 to the upper annular bead 13 results from there upwards.
Fig. 4 zeigt nun einen erfindungsgemäßen Druckausgleichsbehälter mit eingebauter Faltenmembran 10. Der gesamte Behälter ist mit dem Bezugszeichen 20 bezeichnet. Er besteht aus einem Oberteil 20a und einem Unterteil 20b, die miteinander verschweißt sind. Der Behälter 20 hat eine etwa zylindrische Form, wobei die zylindrische Wandung oben in einen flachen Deckelabschnitt übergeht und unten in einen flachen Bodenabschnitt. Wie man sieht, sind oben und unten jeweils Haltevorrichtungen 29 vorgesehen, die den Befestigungsflansch 11 bzw. 15 im Deckelbereich der Behälterwandung bzw. im Bodenbereich der Behälterwandung festklemmen. Konzentrisch erstreckt sich axial durch den Behälter 20 ein Wasserrohr 21, über das durch den oberen Zuführstutzen 25 Wasser in den Behälter gelangt. An der Unterseite wird das Wasser über den Ablaufstutzen 28 abgeführt. Das Wasserrohr 21 hat Öffnungen 22, über die das Wasser in den Flüssigkeitsraum 23 im Inneren der Faltenmembran 10 gelangt. Außerhalb der Faltenmembran befindet sich der Gasraum 24. Zwischen Faltenmembran 10 und Behälterwandung ist außerdem ein Stützblech 26 vorgesehen mit Öffnungen 27, an dem sich die bei Zunahme des Drucks im Flüssigkeitsraum 23 sich ausdehnende Faltenmembran 10 abstützt. Die erfindungsgemäße sternförmige Faltung der Faltenmembran 10 führt zu einer definierten Ausdehnung bzw. Kontraktion der Faltenmembran und verhindert die Ausbildung von Wassertaschen. Das Restwasser kann dadurch immer vollständig ausgetauscht werden. Die Ringwülste 13, 14 und die konkaven Wölbungen dienen zum Längenausgleich bei druckbelasteter Membran. Fig. 4 shows a surge tank according to the invention with integrated folding diaphragm 10. The entire container is designated by reference number 20 . It consists of an upper part 20 a and a lower part 20 b, which are welded together. The container 20 has an approximately cylindrical shape, the cylindrical wall merging into a flat lid section at the top and into a flat bottom section at the bottom. As can be seen, holding devices 29 are provided above and below, which clamp the fastening flange 11 or 15 in the lid region of the container wall or in the bottom region of the container wall. A water pipe 21 extends concentrically through the container 20 , through which water reaches the container through the upper feed pipe 25 . On the underside, the water is discharged via the outlet connection 28 . The water pipe 21 has openings 22 , through which the water enters the liquid space 23 inside the fold membrane 10 . The gas space 24 is located outside the fold membrane. Between the fold membrane 10 and the container wall, a support plate 26 is also provided with openings 27 , on which the fold membrane 10, which expands as the pressure in the liquid space 23 increases, is supported. The star-shaped folding of the fold membrane 10 according to the invention leads to a defined expansion or contraction of the fold membrane and prevents the formation of water pockets. The residual water can thus always be completely replaced. The annular beads 13 , 14 and the concave curvatures serve to compensate for the length when the membrane is under pressure.
Aus Fig. 4 ist ersichtlich, daß das Gasfüllventil 30 für die Befüllung des Gasraums des Druckausgleichsbehälters im Bereich der Wandung an dessen Oberseite angebracht ist und zwar mit Abstand zur Behälterachse. Die Öffnung des Gasfüllventils 30 zeigt unter einem Winkel von 45° zur Zylinderachse des Behälters nach außen. Ebensogut sind auch andere Winkel zur Zylinderachse des Behälters möglich. Das Gasfüllventil 30 ist durch diese erfindungsgemäße Anordnung für eine Bedienungsperson besonders gut zugänglich.From Fig. 4 it can be seen that the gas filling valve 30 for filling the gas space of the surge tank is mounted in the region of the wall on the top thereof and at a distance from the axis of the container. The opening of the gas filling valve 30 points outwards at an angle of 45 ° to the cylinder axis of the container. Other angles to the cylinder axis of the container are also possible. The gas filling valve 30 is particularly easily accessible to an operator through this arrangement according to the invention.
Claims (7)
sternförmigem Querschnitt (16) übergeht und/oder die Membran (10) unterhalb des Abschnitts mit etwa
sternförmigem Querschnitt (16) einen unteren ringförmigen Abschnitt (14) nach Art einer Ringwulst aufweist, um einen Längenausgleich herbeizuführen
und daß die Membran (10) zwischen oberem ringförmigen Abschnitt (13) und/oder unterem ringförmigen Abschnitt (14) und dem Abschnitt (16) mit etwa sternförmigem Querschnitt jeweils eine konkave Wölbung (17) nach innen aufweist.1. Pressure compensation vessel for receiving changes in volume of a quantity of a liquid which is responsive to temperature changes, with a rigid container housing which has a supply connection and an outlet connection for the liquid and an expandable membrane which can be fastened in the housing and divides the interior of the container into a liquid space and a gas space , wherein the membrane in the unexpanded initial state has an area with an approximately star-shaped fold in cross-section, characterized in that the membrane ( 10 ) has an upper annular section ( 13 ) in the manner of an annular bead, which is then in the section with approximately
star-shaped cross section ( 16 ) and / or the membrane ( 10 ) below the section with approximately
Star-shaped cross section ( 16 ) has a lower annular section ( 14 ) in the manner of an annular bead in order to bring about a length compensation
and that the membrane ( 10 ) between the upper annular section ( 13 ) and / or lower annular section ( 14 ) and the section ( 16 ) with an approximately star-shaped cross section each has a concave curvature ( 17 ) towards the inside.
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