DE19624545C1

DE19624545C1 - Membran-Druckausdehnungsgefäß

Info

Publication number: DE19624545C1
Application number: DE1996124545
Authority: DE
Inventors: Kurt Seidel
Original assignee: Flamco Stag Behaelterbau GmbH
Current assignee: Flamco Stag Behaelterbau GmbH
Priority date: 1996-06-20
Filing date: 1996-06-20
Publication date: 1997-08-21
Anticipated expiration: 2016-06-21

Description

Die Erfindung betrifft ein Membran-Druckausdehnungsgefäß für Trinkwasserversorgungs- und Erwärmungsanlagen und ist gleichfalls einsetzbar in Druckerhöhungsanlagen.

Derartige Membran-Druckausdehnungsgefäße bestehen vorzugsweise aus einem zylinderischen Druckbehälter dem sowohl ein Wasserzulaufrohr als auch ein Wasserablautrohr zugeordnet ist, das Wasserzulaufrohr in den Druckbehälter hineinragt und von einer Membran umschlossen wird.

So beschreibt die DE-PS 24 23 747 ein Membran-Ausdehnungsgefäß für Warmwasserheizungen, welches annähernd mittig in seinem zylinderischen Druckbehälter ein Wasserzuführungsrohr besitzt, welches mit entsprechenden Löchern oder Schlitzen versehen ist, durch die das eingeleitete Wasser in das Innere der Membran eintritt. Am Grund des Druckbehälters ist ein entsprechendes Wasserabführungsrohr vorgesehen, aus dem das Wasser aus dem Behälter abgeführt werden kann.

Das Hauptproblem bei derartigen Membran-Ausdehnungsgefäßen ist, daß bei zu geringer Füllung des Membraninneren bzw. bei zu geringem Innendruck die Membran in sich zusammenfällt und sogenannte Falten oder auch Säcke bildet, in denen sich Wasser bzw. das entsprechende Medium absetzen kann, was letzlich zur Beeinträchtigung der Wasserqualität führt, da das zurückgebliebene Altwasser nicht regelmäßig und kontinuierlich aus dem Membraninneren abgepumpt und abgeführt wird.

Ein weiterer Druckbehälter für flüssigkeitsdurchströmte Anlagen, welcher gleichfalls nach dem genannten Prinzip arbeitet, wird in der DE-PS 22 58 027 beschrieben. Dieser Druckbehälter besitzt im Zentrum zwei parallel angeordnete Rohre, die entsprechende Öffnungen für den Wasserein- und austritt aufweisen, wobei im Grund des zylinderischen Behälters besondere Auslaßöffnungen vorgesehen sind, die einen sicheren Austritt des Wassers aus dem Behälter ermöglichen sollen.

Auch mit dieser Lösung wird nicht sichergestellt, daß eine größtmögliche Durchströmung im Druckbehälter vor sich geht, auch wird das weitgehend schichtweise Abfließen des Wassers mit der Erfassung des Altwassers in den durch die unterschiedliche Faltung der Membran entstandenen Buchten nicht erreicht.

Unter Beachtung der Mängel des Standes der Technik ist es Aufgabe der Erfindung, ein Membran-Druckausdehnungsgefäß zu entwickeln, welches sichert, daß eine hohe Durchströmung des in dem Membraninneren befindlichen Wassers bzw. anderen Flüssigkeiten unabhängig vom Füllungsgrad der Membran gewährleistet wird.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die im Anspruch 1 gekennzeichneten Merkmale gelöst.

Besondere Ausgestaltungen und vorteilhafte Lösungen sind Gegenstand von Unteransprüchen.

Das erfindungsgemäß ausgebildete Druckausdehnungsgefäß besitzt in seinem unteren Teil eine mittig angeordnete und in den Membranraum hineinragende Strömungskappe, welche vorzugsweise mit einem gewölbten Deckel verschlossen ist und an seinem äußeren Umfang als auch im Deckel Durchtrittsöffnungen besitzt.

Die Strömungskappe ist dabei unmittelbar mit dem Behälterflansch des Druckgefäßes verbunden, vorgesehene Abdichtungen verhindern ein ungewolltes Austreten der im Membranraum vorgesehenen Flüssigkeit bzw. des im Druckgefäß befindlichen Mediums.

Unmittelbar zur Erfindung gehört auch, daß in dieser Strömungskappe ein Trennblech vorgesehen ist, welches den Wasserzulauf und den Wasserablauf mittig in der Strömungskappe trennt, wobei das Trennblech nur bis zu einer bestimmten Höhe zum Deckel der Strömungskappe vorgesehen und somit gesichert ist, daß über das Trennblech hinweg ein gewisser Teil des eingeleiteten Wassers über den Wasserablauf abfließen kann.

Somit wird erreicht, daß ein gewisser Teilstrom des Wassers über das Trennblech hinweg direkt in den Wasserablauf gelangen kann und der andere Teil über die Durchtrittsöffnungen in der Strömungskappe in den Membranraum geführt wird.

Den erforderlichen Druckverhältnissen im Membran-Druckausdehnungsgefäß Rechnung tragend, ist die Strömungskappe in ihren äußeren Abmaßen dem Druckgefäß sowohl in ihrem Durchmesser als auch in ihrer Länge anpaßbar ausführbar, somit die gewünschten Druckverhältnisse ausschlagegebender Faktor bei der Dimensionierung der Strömungskappe sind.

Entsprechend abhängig von den gewünschten Druckverhältnissen ist auch das Trennblech innerhalb der Strömungskappe wählbar anordbar und die Befestigung sowie Zuordnung des Trennbleches zur Strömungskappe, je nach Ausführungsform und Anordnung des Wasserzulaufes und Wasserablaufes, gestaltbar.

Mit dem so vorgeschlagenen Membran-Druckausdehnungsgefäß ist sichergestellt, daß sowohl bei geringen Druckverlusten als auch bei einem geringen Wasserinhalt im Membranraum eine ausreichende Verwirbelung des Wasser und ein kontinuierlicher Wasserabfluß aus dem Membrandruckausdehnungsgefäß gesichert ist.

Mit folgendem Ausführungsbeispiel soll die Erfindung näher erläutert werden.

Die dazugehörige Zeichnung zeigt in

Fig. 1: das Membran-Druckausdehnungsgefäß, teilweise im Schnitt

Fig. 2 : eine Detailansicht nach Fig. 1

Fig. 3 : eine weitere Ausführungsform nach Fig. 2.

Eine Gesamtansicht des erfindungsgemäßen Membran-Druckausdehnungsgefäßes ergibt sich aus der Fig. 1, welche bewußt in einer Halbschnittdarstellung ausgeführt ist, um einmal das Membran-Druckausdehnungsgefäß in seiner Gesamtheit und zum anderen die unmittelbare Anordnung der erfindungsgemäßen Strömungskappe 5 im Druckgefäß 1 zu zeigen.

Das Druckgefäß 1 ist als zylindrischer Mantel mit gewölbt ausgebildetem Deckel und Boden ausgeführt.

Mittig zum Druckgefäß 1 ist im unteren Boden ein Behälterflansch 10 vorgesehen, in welchem die Strömungskappe 5 einsetzbar ist und mittels eines Flanschunterteiles 9 zum Behälterflansch 10 verspannt und befestigt wird. Zwischen dem Behälterflansch 10 und der Strömungskappe 5 ist eine besonders ausgebildete Dichtung vorgesehen, an der die Mem bran 2 befestigt ist und mittels der gleichfalls sichergestellt wird, daß weder das im Druckgefäß 1 befindliche Medium als auch das im Membranraum 3 befindliche Wasser austreten kann.

Die Anordnung der Membran 2 zur Strömungskappe 5 ist so gewählt, daß die in der Strömungskappe 5 vorgesehenen Durchgangsöffnungen 12 oberhalb des Anschlusses der Membran 2 zur Strömungskappe 5 liegen und somit einen Eintritt bzw. Austritt des Wassers aus dem Membranraum 3 sicherstellen.

Die Membran 2 ist im oberen Bereich direkt am Deckel des Druckgefäßes 1 befestigt und so ausgeführt, daß sie innerhalb des Druckgefäßes 1 sich ausweiten bzw. bei zu geringem Wasserinhalt im Membranraum 3 auch ein kleineres Volumen annehmen kann.

Aus der Fig. 1 ergibt sich weiter, daß dem Druckgefäß 1 zwei von einander getrennte Rohre zugeführt werden, die als Wasserzulauf 6 und Wasserablauf 7 bezeichnet sind.

Diese beiden Rohre münden mit ihren Öffnungen unmittelbar in das Flanschunterteil 9 und sind mit diesem Flanschunterteil 9 fest verbunden. Eine im Flanschunterteil 9 vorgesehene Durchgangsbohrung gestattet den Zutritt des Wassers über den Wasserzulauf 6 in die Strömungskappe 5 und andererseits den Wasseraustritt über den Wasserablauf 7 aus der Strömungskappe 5.

Mittig der Strömungskappe 5 ist das Trennblech 4 dergestalt vorgesehen, daß es gemäß der in Fig. 2 gezeigten Teilansicht im Unterflansch 9 als auch am Wasserzulauf 6 und Wasserab lauf 7 befestigt ist.

Das Trennblech 4 ist so ausgeführt, daß es an den Innenwandungen der Strömungskappe 5 zum Anliegen kommt und in seiner Höhe bis zur oberen Reihe der am Umfang der Strömungskappe 5 vorgesehenen Durchgangsöffnungen 12 in die Strömungskappe 5 hineinragt.

Dargestellt ist eine feste, eine Schweißverbindung des Trennbleches 4 mit dem Wasserzulauf rohr 6 und Wasserablautrohr 7 zur Strömungskappe 5. Durchaus denkbar sind andere Befestigungsarten, auch muß das Trennblech 4 nicht unmittelbar fest angeordnet sein, eine formschlüssige Lagerung ist möglich, die Trennblech 4 auswechselbar in entsprechenden Führungen und alternativen Befestigungsarten aufnehmen.

Die erfindungsgemäße Ausführungsform der Strömungskappe 5 gewährleistet, daß diese Strömungskappe 5 problemlos ausgewechselt werden kann, was von Vorteil ist, wenn durch Veränderung der Gesamtanlage sich die geometrischen Bedingungen des Druckgefäßes 1 verändern, was zwangsläufig auch eine in ihren Abmaßen andere Strömungskappe 5 bedingt. Voraussetzung ist allerdings immer, daß die Strömungskappe 5 an ihrem Umfang als auch an ihrem Deckel Durchgangsöffnungen 12 besitzt, deren Abmaße und Anzahl den jeweils vorherrschenden Druckverhältnissen im Druckgefäß 1 angepaßt werden, so auch in analoger Weise die Anpassung des Trennbleches 4 an die Strömungskappe 5.

Wie bereits ausgeführt, ist diese Verbindungsart und Lagerung der Strömungskappe 5 eine bevorzugte Ausführungsvariante, denkbar ist durchaus auch eine feste Verbindung der Strömungskappe zum Behälterflansch 10.

Eine weitere Ausführungsform der Anordnung von Wasserzulauf 6 und Wasserablauf 7 sowie des Trennbleches 4 wird in der Fig. 3 gezeigt.

Bei dieser Ausführungsform ist über einen Zwischenring 11 das Unterteil 8 einer Durchströmungseinrichtung am Behälterflansch 10 befestigt, und in das Unterteil 8 sind beidseitig jeweils der Wasserzulauf 6 und der Wasserablauf 7 eingesetzt.

Das Unterteil 8 ist in seiner konstruktiven Ausführung so gewählt, daß es in seinem Mittelteil kurvenförmig ausgebildet ist und diese kurvenförmige Ausbildung den jeweiligen Strömungsrichtungen bzw. Strömungsgeschwindigkeiten des Wasserzu- und ablaufes entspricht, so daß es an dieser Stelle zu keinen Stauungen oder besonderen Verwirbelungen kommen kann.

Die Verbindung vom Unterteil 8 zum Zwischenring 10 kann sowohl als lösbare als auch als feste Verbindung ausgeführt sein.

Der Zwischenring 11 weist gleichfalls eine Durchgangsbohrung auf, über die das Wasser in die Strömungskappe 5 sowohl eintreten als auch austreten kann.

Bei dieser Ausführung ist das Trennblech 4 fest mit der Innenwandung der Strömungskappe 5 verbunden und ragt durch die Bohrung des Zwischenringes 11 hindurch bis auf das Unter teil 8.

Bei dieser Ausführungsform ist das Trennblech 4 in der Strömungskappe 5 gleichfalls so angeordnet, daß es mit Abstand zum höchsten Punkt der Strömungskappe 5 in diese hineinragt und zum anderen den Wasserzulauf 6 und Wasserablauf 7 sowohl im Bereich des Zwischenringes 11 und im Bereich des Unterteiles 8 trennt.

Der Einbau der Strömungskappe 5 in das Druckgefäß 1 kann, wie bereits oben ausgeführt, auswechselbar oder fest ausgebildet sein.

Auch bei dieser Ausführungsform ist die Ausbildung der Strömungskappe 5 in ihren geometrischen Abmessungen den vorherrschenden Druckverhältnissen und der Größe des Druckgefäßes 1 gestaltbar sowie angepaßt, und die in der Strömungskappe 5 vorgesehenen Durchgangsöffnungen 12 entsprechen in ihrer Gesamtquerschnittsfläche den Strömungs- und Druckverhältnissen dieser Anlage.

Durch die Anordnung des Trennbleches 4 in einem bestimmen Abstand zum höchsten Punkt der Strömungskappe 5 ist der Grad der Durchströmung von Wasser in dem gesamten System bestimmbar, und durch seine definierbare Anordnung in der Strömungskappe 5 kann eine Optimierung von Durchstömung und Druckverlust im gesamten System vorgenommen werden.

Zum funktionellen Ablauf

Über den Wasserzulauf 6 wird Wasser in die Strömungskappe 5 und von dieser sowohl in den Wasserablauf 7 als auch in den Membranraum 3 geführt. Je nach vorherrschenden Druckverhältnissen gelangt ein Teilstrom des zugeführten Wassers über das in der Strömungskappe 5 vorgesehene Trennblech 5 in den Abflußbereich und wird über den Wasserablauf 7 aus diesem System abgeleitet. Ein anderer Teilstrom gelangt über die in der Strömungskappe 5 vorgesehenen Durchgangsöffnungen 12 in den Membranraum 3. Die vorzugsweise kreisförmig ausgebildeten Durchgangsöffnungen 12 sind von ihrer Anzahl und von ihrer Gesamtdurchtrittsfläche so ausgeführt, daß das durch diese Durchgangsöffnungen 12 in den Membranraum 3 eindringende Wasser unter Druck steht und für eine ausreichende Verwirbelung des sich im Membranraum 3 befindlichen Wassers sorgt, welches dann über die gleichen Durchgangsöffnungen 12 aus den Membranraum 3 abgeleitet wird.

Durch die besondere Ausgestaltung der Strömungskappe 5 und der Anordnung des Trennbleches 4 entstehen bei Eintritt des Wassers in den Innenraum der Strömungskappe 5 durch die Umlenkung des Wasserstromes am Trennblech 4 Druckverhältnisse, die einen Teil des Wassers, wie bereits ausgeführt, durch die Durchgangsöffnungen 12 der Strömungs kappe 5 in den Membranraum 3 austreten lassen, während der andere Teil des Wasserstromes nach dem Trennblech 4 direkt über den Wasserablauf 7 austritt. Der in den Membranraum 3 eingeströmte Teil durchströmt den Membranraum 3 und gelangt danach über die Durchgangsöffnungen 12 der Strömungskappe 5 gleichfalls in den Wasserablauf 7.

Claims

1. Membran-Druckausdehnungsgefäß für Trinkwasserversorgungs und Erwärmungsanlagen sowie für Druckerhöhungsanlagen, bestehend aus einem vorzugsweise zylinderischen Druckbehälter, dem zu seiner Längsachse ein Wasserzulaufrohr zugeordnet ist, welches von einer Membran umschlossen und das Wasserzulaufrohr mit Wasseraustrittsöffnungen versehen ist, bei dem das Wasserzulaufrohr längsgeteilt ausgeführt ist und Austritts öffnungen aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß im Boden des Druckgefäßes (1) eine Strömungskappe (5) zwischen dem Behälter flansch (10) und einem Flanschunterteil (9), das Flanschunterteil (9) durchgreifend und in den Membranraum (3) hineinragend, vorgesehen ist, welche nach oben hin ver schlossen ist, und nach unten hin eine Eintrittsöffnung aufweist, in die die Eintritts öffnungen des Wasserzulaufes (6) und des Wasserablaufes (7) münden, die Strömungskappe (5) umfangsseitig und in ihrem Deckel Durchgangsöffnungen (12) besitzt und in der Strömungskappe (5) eine bis in die Austrittsöffnungen von Wasser zulauf (6) und Wasserablauf (7) hineinreichende Trennwand (4) angeordnet ist.

2. Membran-Druckausdehnungsgefäß nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Trennblech (4) unter einem Abstand zum Deckel bzw. höchsten Punkt der Strömungskappe (5) in der Strömungskappe (5) fest oder auswechselbar angeordnet ist.

3. Membran-Druckausdehnungsgefäß nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekenn zeichnet, daß das Trennblech (4) vorzugsweise bis zur oberen Reihe der im zylinderischen Teil der Strömungskappe (5) vorgesehenen Durchgangsöffnungen (12) ragt und die Strömungskappe (5) in einen Zufluß- und Abflußbereich unterteilt.

4. Membran-Druckausdehnungsgefäß nach einen der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, daß die Membran (2) unterhalb der unteren Reihe der Durchgangsöffnungen (12) in der Strömungskappe (5) diese umschließt und zwischen der Strömungskappe (5), der Membran (2), dem Druckgefäß (1) und dem Behälterflansch (10) eine Dichtung vor gesehen ist.

5. Membran-Druckausdehnungsgefäß nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn zeichnet, daß am Behälterflansch (10) ein Zwischenring (11) anschraubbar ist, der ein Unterteil (8) einer Durchströmungseinrichtung aufnimmt, dem beidseitig einmal der Wasserzu lauf (6) und einmal der Wasserablauf (7) zugeordnet sind.

6. Membran-Druckausdehnungsgefäß nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn zeichnet, daß die Strömungskappe (5) in ihrer größenmäßigen Ausführung sowohl den Druck- und Strömungsverhältnissen im Druckgefäß (1) als auch nach der Größe des Druckgefäßes (1) dimensionierbar und anpaßbar ausgeführt ist.

7. Membran-Druckausdehnungsgefäß nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekenn zeichnet, daß die Durchgangsöffnungen (12) von der Summe der Durchgangsöffnungen (12) in der Strömungskappe (5) Durchgangsgröße als auch von ihrer Anzahl nach, den vor herrschenden Betriebsbedingungen anpaßbar ausgeführt sind.