DE2209645B2 - Druckbehälter - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft einen Druckbehälter, dessen Behälterraum Jurch eine an ihrem einen Ende
aufgehängte blasenförmige elastische Scheidewand in zwei mit fließfähigen Medien zu füllende Kammern
unterteilt ist, wobei die Scheidewsnd in der Nähe einer
zu entlastenden Zone eine Entlastungszone aufweist, deren Breite größer als die Breite der zu entlastenden
Zone ist und deren Wandstärke von beiden Seiten her zur Mitte der Entlastungszone hin um etwa ein Drittel
bis die Hälfte der Scheidewanddicke progressiv abnimmt und außerhalb der Entlastungszone im
wesentlichen konstant ist.
Ein Druckbehälter dieser Art ist aus der FR-^S
12 96 751 bekannt Bei diesem bekannten Druckbehälter ist die zu entlastende Zone der am Deckel des
Druckbehälters eingespannte Rand der elastischen Scheidewand, der mit einem umlaufenden Wulst
versehen ist Bei dem bekannten Druckbehälter soll durch die Entlastungszone verhindert werden, daß der
Wulst des eingespannten Randes der Scheidewand sich aufgrund der hohen Zugspannungen aus seiner Verankerung
löst; die Entlastungszone erfährt aufgrund ihrer reduzierten Wandstärke eine wesentlich stärkere
Dehnung als die eingespannte Randzone, wodurch deren Entlastung bewirkt wird.
Aus der US-PS 23 89 791 ist ein Druckbehälter mit einer elastischen Scheidewand bekannt, die aus zwei
halbkugelförmigen Teilen gebildet ist. Die halbkugelförmigen Teile sind an ihren einander zugewandten
Rändern durch eine umlaufende Haftverbindungszone vereinigt, so daß eine blasenförmige Scheidewand
entsteht. Um eine relativ breite Haftverbindungszone zu erreichen, die hohen Spannungen standhält, sind die
aneinandergefügten und miteinander verklebten Ränder der beiden Scheidewandhälften jeweils angeschrägt.
Bei ihren Bewegungen kann die Scheidewand beträchtliche Kräfte, insbesondere Zugkräfte, übertragen,
die die Haftverbindungszone aushalten muß. Die Widerstandsfähigkeit der Haftverbindungszone kann
dadurch verbessert werden, daß die Haft- oder Klebfläche vergrößert wird oder daß ein Klebstoff mit
besonders hoher Haftwirkung verwendet wird. Es ist aber nicht immer möglich und auch nicht immer
vorteilhaft eine Haftverbindungszone von großer Ausdehnung vorzusehen. Zum einen erlauben es die
Herstellungsbedingungen im allgemeinen nicht die
ίο miteinander zu verbindenden Ränder über ein gewisses
Maß hinaus anzuschrägen. Ferner hat eine Haftverbindungszone gewöhnlich eine wesentlich geringere
Dehnbarkeit als die angrenzenden Bereiche der elastischen Scheidewand, so daß die Scheidewand die
Neigung hat, längs ihrer Haftverbindungszone eine umlaufende Einschnürung zu bilden. Durch eine solche
Einschnürung entsteht in dem Druckbehälter ein unerwünschtes Totvolumen.
Haftverbindung besonders haltbare Klebstoffe zu verwenden, weil das Material der Scheidewand, ζ. Β.
Kautschuk, ein Elastomer oder Kunststoff, an sich schon mit derartigen Klebstoffen wenig verträglich ist Die
Wahl spezieller Klebstoffe, die sowohl mit dem Material der Scheidewand verträglich sind als auch gute Haft-
und Festigkeitseigenschaften haben, verbietet sich wegen des beträchtlichen Gestehungspreises solcher
Druckbehälters der eingangs genannten Art dessen Scheidewand trotz des Vorhandenseins einer Haftverbindungszone
praktisch keinerlei Totvolumen verursacht wobei auf die Verwendung teurer Spezialklebstoffe
zur Herstellung der Haftverbindung verzichtet werden kann.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst
Durch den Abstand zwischen der Haftverbindungszone und der Entlastungszone, der kleiner als die
zweifache Breite der Haftverbindungszone ist, wird erreicht daß die Scheidewand s,cl· im Bereich ihrer
Haftverbindungszone und in ihren daran angrenzenden Bereichen sehr gleichmäßig ausdehnt so daß praktisch
keine Einschnürung im Bereich der Haftverbindungszone auftritt.
Aus der GB-PS 9 44 709 ist es an sich berei's bekannt,
zwischen einer zi: entlastenden Zone und einer Entlastungszone einen Abstand vorzusehen. Die zu
entlastende Zone ist dabei der eingespannte Randbereich
der elastischen Scheidewand, in den ein ringförmiges Verankerungs- und Versteifungselement eingebettet
ist Während aber bei dem aus der GB PS 9 44 709 bekannten Druckbehälter der zu entlastende Bereich
möglichst nicht deformiert werden soll, wird bei dem erfindungsgemäßen Druckbehälter angestrebt daS sich
die Scheidewand auch im Bereich ihrer Haftverbindungszone möglichst gleichmäßig ausdehnt
Unter dem Begriff »Haftverbindungszone« wird in diesem Zusammenhang ganz allgemein eine Verbindungszone
durch Zusammenhaftung verstanden, gleichgültig, auf welche Weise und mit welchen Mitteln die
Zusammenhaftung zustande kommt. Beispielsweise kann zur Herstellung der Haftverbindungszonc ein
Zwischenmaterial Verwendung finden, das ohne Wärmebehandlung aufgetragen wird. Die Zusammenhaftung
kann aber auch durch eine Wärmebehandlung mit oder ohne ein aufzutragendes Zwischenmaterial erfolgen.
Die Haftverbindung kann schließlich auch durch
Warm- oder Kaltvulkanisation o, dgl. hergestellt werden.
Die Haftverbindungszone kann sich zwischen den Teilen einer mehrteiligen Scheidewand oder zwischen
der Scheidewand und einem andern Teil befinden, z. B. einem Verschlußorgan, insbesondere in Form eines
starren Stopfens oder Ventilkörpers, der mit einer Durchlaßöffnung des Druckbehälters zusammenarbeitet
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfin- in
dung ist die Breite der Entlastungszone etwa gleich der
vierfachen Breite der zu schützenden Haftverbindungszone, während der gegenseitige Abstand der Zonen das
etwa !,7fache der Breite der zu schützenden Haftverbindungszone beträgt
Infolge der fortschreitenden Verringerung der Wandstärke
in der die Beanspruchungen aufnehmenden Entlastungszone wird jede Gefahr einer Kerbwirkung,
die ein Einreißen der Scheidewand veranlassen könnte, vermieden. Andererseits hat sich ergeben, daß die
maximale Wandstärkenverminderung in der die Beanspruchungen
aufnehmenden Zone sich etwa in der Mitte dieser Zone befinden soll, so da8 die Wandstärkenverminderung
auf jeder Seite des Bereiches mi: maximaler Wandstärkenverminderung nach und nach zunimmt
Die maximale Wandstärkenverminderung darf allerdings nicht zu stark sein, weil die Scheidewand sonst
reißen könnte, sie darf aber auch nicht zu gering sein, weil dann die Zone, welche die Beanspruchungen
aufnehmen soll, die Haftverbindungszone nicht mehr ausreichend entlastet Im allgemeinen werden die
besten Ergebnisse dann erzielt, wenn sich die Stärke an der Stelle der maximalen Wandstärkenverminderung
um etwa ein Drittel oder die Hälfte vermindert
Ausführungsbeispiele der Erfindung zeigt die Zeich- κ
nung, und zwar ist
F i g. 1 ein Längsschnitt durch einen Druckbehälter gemäß der Erfindung, bei dem sich die zu schützende
Haftverbindungszone zwischen zwei Teilen der Trennwand befindet, -to
F i g. 2 ein Schnitt entsprechend F i g. 1 durch einen abgeänderten Druckbehälter, bei dem sich die zu
schützende Haftverbindungszone zwischen der Scheidewand und einem anderen Teil befindet,
F i g. 3 ein Teilschnitt entsprechend F i g. 2 in größerem
Maßstab und
F i g. 4 eine schematische geradlinige Darstellung der Haftverbindungszone und der die Beanspruchungen
aufnehmenden Zone, wie sie in Fig. 1, links und in F i g. 2, rechts dargestellt sind.
Das in F i g. 1 dargestellte Ausführungsbeispiel zeigt die Anwendung bei einem öl-pneumatischen Druckakkumulator.
Dieser Akkumulator hat einen starren Behälter IO mit zwei axial fluchtenden Durchtriiliöif
nungen für ein fließfähiges Medium, nämlich eine Durchtrittsöffnung 11 für Gas und eine Durchtrittsöffnung
12 für die Flüssigkeit
Die Durchtrittsöffnung 11 ist mit einem Anschluß 13 versehen, an dem eine bewegliche Scheidewand 15 aus
nachgiebigem Material befestigt ist Die Scheidewand besteht beispielsweise aus einer Blase aus faltbarem
elastischen Material, insbesondere aus Gummi. Durch die Scheidewand 15 wird der Raum des Behälters 10 in
zwei Kammern für fließfähige Medien aufgeteilt. Die Gaskammer 16 steht mit dem Anschluß 13 in
Verbindung, während die Flüssigkeitskammer 17 mit der öffnung 12 verbunden ist.
mit dessen Hilfe der Behälter 10 mit einer hydraulischen Anlage verbunden werden kann. In dem dargestellten
Ausführungsbeispiel enthält der Anschluß 18 ein unter der Belastung einer Feder 20 stehendes Ventil 19. Wann
sich die Scheidewand 15 ausdehnt und auf das Ventil 19 drückt, wird dieses in seine Schlußstellung auf den Sitz
21 bewegt
Im Betrieb wird Druckgas durch den Anschluß 13 in die Kammer 16 eingeleitet, wodurch sich die Scheidewand
15 gegen die ganze Innenwand des Behälters 10 anlegt und somit dessen maximales Volumen einnimmt
und dabei das Ventil 19 sehließt
Durch den Anschluß 18 wird unter einem die Vorbelastung der Scheidewand durch das Gao übersteigenden
Druck Flüssigkeit in die Kammer 17 eingeleitet, wodurch der von der Scheidewand 15 umschlossene
Raum sich verringert Nun wird ein zwischen dem Anschluß 18 und der hydraulischen Anlage befindlicher
Hahn geschlossen. In der Kammer 1.7 ist dann eine unter Druck stehende Flüssigkeitsmenge vorhanden, die bei
öffnung des erwähnten Hahnes nach und nach für den gewünschten Zweck Verwendung p-den kann.
Durch die Bewegungen und Verformungen der Scheidewand 15 unterliegt diese Beanspruchungen,
insbesondere Zugkräften, die hohe Werte annehmen können. Bei dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 1
besteht die Scheidewand 15 aus zwei Teilen t5a und 156, die miteinander durch eine Haftverbindungszone 22
verbunden sind. Bei einer Scheidewand 15 in Form einer Blase, die im allgemeinen die Form eines eiförmigen
Umdrehungskörpers hat, befindet sich die Haftverbindungszone 22 auf einem Band des Blasenumfanges,
dessen in der Achsrichtung des Behälters 10 gemessene Breite in F i g. 1 und 4 mit A bezeichnet ist
Wie insbesondere aus F i g. 1 ersichtlich, erstreckt sich die Haftverbindungszone 22 in schräger Richtung längs
zweier aufeinanderpassender abgeschrägter Flächen, die zu diesem Zweck auf den beiden Teilen 15a und 156
der Blase 15 vorgesehen sind. Durch diese Abschrägung erhält die Haftverbindungszone eine größere Verbindungsfläche,
als wenn die Haftverbindungszone auf einem Schnitt verlaufen würde, der rechtwinklig zur
Wandung der Blase 15 oder nur wenig geneigt zu dieser Richtung liegt.
Die Haftverbindungszone 22 muß den Beanspruchungen gewachsen sein, welche die Blase 13 bei ihren
Bewegungen und Verformungen auf diese Zone überträgt. Es handelt sich hierbei insbesondere um
Zugkräfte, welche bestrebt sind, die Teile 15a und 156 voneinander zu entfernen.
Die Blase 15 weist in der Nähe der zu schützenden Haftverbindungszone 22 eine die Beanspruchungen
aufnehmende Zone 23 auf, welche die Haftverbindungszone wenigstens teilweise entlasten soll. Die Zone 23
kennzeichnet sich durch eine Verringerung der Wandstärke der Blase 15.
Der Abstand, welcher die Zonen 22 und 23 in der Achsrichtung des Behälters 10 voneinander trennt, ist in
den F i g. 1 und 4 mit B bezeichnet, während die Breite der Zone 23 ebenfalls in der Achsrichtung des Behälters
10 gemessen in Jen Fig. 1 und 4 die Bezeichnung C trägt.
Die Breite C der Zone 23 ist wenigstens gleich der Breite A der zu schützenden Haftverbi.idungszone 22.
Es ist nämlich wichtig, daß die Zone 23 eine genügende Ausdehnung hat, um die Zone 22 ohne die Gefahr von
Rissebildungen emiasten zu können. Bei dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 1 beträgt die Breite Cetwa das
Der Abstand B1 der die Zonen 22 und 23 voneinander
trennt, ist kleiner als die zweifache Breite A der zu schützenden Haftverbindungszone 22. Es ist nämlich
wichtig, daß die Zone 23 sich in genügender Nähe der zu schützenden Haftverbindungszone 22 befindet, um die
Zone 22 in ausreichendem Maße entlasten zu können. Bei dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 1 beträgt der
Absland B etwa das IJfache der Breite A der
Haftverbindungszone 22.
Den Fig. 1 und 4 ist zu entnehmen, daß die Wandstärken verminderung in der die Beanspruchungen
aufnehmenden Zone 23 von den Enden dieser Zone, wo die Wandstärke in F i g. 4 mit ^bezeichnet ist, bis zu der
Zonenmitte 24, wo die Wandstärke die Bezeichnung e trägt, fortschreitend abnimmt und zwar gegenüber der
Wandstärke fetwa um ein Drittel oder um die Hälfte. Es wird auf diese Weise eine zu plötzliche Wandstärkenverminderung
in der Zone 23 vermieden, die Rissebildungen zur Fuige iiauci'i 'nufifiic.
In Fig.2 und 3, die eine andere Ausführungsform
zeigen, bezeichnen gleiche Bezugszeichen Vorrichtungsteile, die denjenigen der Fig. I entsprechen, nur
sind in den F i g. 2 und 3 diese Bezugszeichen mit einem Strich versehen.
Bei der Ausführung nach den Fig. 2 und 3 befindet
sich die zu schützende Haftverbindungszone 22' nicht zwischen zwei Teilen der Scheidewand 15', sondern
zwischen dieser ebenfalls blasenförmigen Scheidewand und einem anderen Teil 25. Dieser andere Teil 25 ist ein
Verschlußelement, das mit einem an der Durchlaßöffnung 12 vorgesehenen kegeligen SiIz 26 zusammenarbeitet.
Das Verschlußelement 25 besteht aus einem starren Knopf, der mit dem Ende der blasenförmigen
Scheidewand 15' in Haftverbindung steht. Die Haftverbindungszone 22' und die die Beanspruchungen
•5 aufnehmende Zone 23' mit ihrer dünnsten Stelle 24' sind aus F i g. 3, der auch die Abmessungen A, B und C zu
entnehmen sind, ersichtlich.
Wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel entlastet die die Beanspruchungen aufnehmende Zone 23' die
in Haftverbindungszone 22' von Beanspruchungen, welche
von der blasenförmigen Scheidewand 15' übertragen weiden könnten. Bei dem Ausführungsbeispiel nach
F i g. 3 (siehe auch F i g. 4) ist die Breite C etwas größer als die Breite A, während der Abstand B etwa einem
ι ί Drittel der Breite A entspricht. Die Wandstärke e an der
dünnsten Stelle 24' ist gegenüber der sonstigen Wandstärke Eetwa um ein Drittel oder um die Hälfte
vermindert.
~~ UnnA*%\* oc ci^>U um Druckbehälter, insbesondere !Π der
Form öl-pneumatischer Druckakkumulatoren, doch ist die Scheidewand-Ausbildung auch bei anderen Behältern
und insbesondere bei Druckübertragern anwendbar.
>■-, Die maximale Wandstärkenverminderung an der
dünnsten Stelle 24 bzw. 24' ist gemäß Fig. I auf der Blasenwandung symmetrisch angeordnet, während sie
bei der Ausführung nach F i g. 3 nach der Innenseite der blasen'.Vmigen Scheidewand verlagert ist. Sie kann
aber auch in irgendeiner anderen Weise ausgeführt und beispielsweise nach der Außenseite der blasenförmigen
Scheidewand hin verlagert sein.
Claims (2)
1. Druckbehälter, dessen Behälterraum durch eine an ihrem einen Ende aufgehängte blasenförmige
elastische Scheidewand in zwei mit fließfähigen Medien zu füllende Kammern unterteilt ist, wobei
die Scheidewand in der Nähe einer zu entlastenden Zone eine Entlastungszone aufweist, deren Breite
größer als die Breite der zu entlastenden Zone ist und deren Wandstärke von beiden Seiten her zur
Mitte der Entlastungszone hin um etwa ein Drittel bis die Hälfte der Scheidewanddicke progressiv
abnimmt und außerhalb der Entlastungszone in etwa konstant bleibt, dadurch gekennzeichnet,,
daß die Scheidewand (15) als zu entlastende Zone eine Haftverbindungszone (22,22*) aufweist und daß
zwischen der Haftverbindungszone und der Entlastungszone (23, 23') ein Abstand (B) vorgesehen ist,
der kleiner als die zweifache Breite (A) der Haftverbindungszone ist
2. Druckbehälter nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß die Breite der Entlastungszone (23, 23) etwa dem 4fachen der Breite der zu
schützenden Haftverbindungszone (22; 22') entspricht, während der gegenseitige Abstand der
Zonen etwa das 1,7fache der Breite der zu schützenden Haftverbindungszone beträgt
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