DE2209645C3

DE2209645C3 - Druckbehälter

Info

Publication number: DE2209645C3
Application number: DE2209645A
Authority: DE
Inventors: Jacques Henri Paris Mercier
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1971-03-04
Filing date: 1972-02-29
Publication date: 1981-09-03
Also published as: US3830259A; ES399669A1; JPS5416606B1; DE2209645B2; SE377603B; IT947820B; GB1388914A; DE2209645A1; CA954416A; FR2127322A5; CH545421A; BR7201219D0

Description

Die Erfindung betrifft einen 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 Breiie 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-PS 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 Kaft- 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.

Im übrigen ist es nicht immer möglich, für die Haftverbindung besonders haltbare Klebstoffe zu verwenden, weil das Material der Scheidewand, z. B. 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 Klebstoffe.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines 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 sich 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 bereits bekannt, zwischen einer zu 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, daß 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 Haftverbindungszone ein Zwischenmaterial Verwendung finden, das ohne Wär-

(· mebehandlung 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 eier 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 finer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist die Breite der Entlastungszone etwa gleich der vierfachen Breite der zu schützenden Haftverbindungszone, während der gegenseitige Abstand der Zonen das etwa ljfache der Breite der zu schützenden Haftverbindungszone beträgt.

Infolge der fortschreitenden Verringerung der Wandstärke in der die Beanspruchungen aufnehmenden Eiitlastungszone 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 daß die Wandstärkenverminderung auf jeder Seite des Bereiches mit 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 Zeichnung, und zwar ist

F i g. 1 ein Längsschnitt durch einen Druckbehälter gemäß der Erfindung, bei dem sich die zu schützende H aft Verbindungszone zwischen zwei Teilen der Trennwand befindet, *o

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 Haftverbindungazone und der die Beanspruchungen aufnehmenden Zone, wie sie in Fig. 1, links und in Fig. 2, rechts dargestellt sind.

Das in Fig. 1 dargestellte Ausführungsbeispiel zeigt die Anwendung bei einem öl-pneumatischen Druckakkumulator. Dieser Akkumulator hat einen starren Behälter 10 mit zwei axial fluchtenden Durchtrittsöffnungen für ein fließfähiges Medium, nämlich eine Durchtrittsöffnung 11 für Gas und eine Durchtrittsöffnung 12 für die Flüssigkeit

Die Durchtrittsöffnung U 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 Kaum des Behälters 10 in zwei Kammern für fließfähige Medien aufgeteilt. Die Gaskammer 16 steht mit dem Anschluß 13 in Verbindung, während die FlOssigkeitskammer 17 mit der Öffnung 12 verbunden ist

Die Öffnung 12 ist mit einem Anschluß 18 versehen,

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. Wenn 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 schließt

Durch den Anschluß 18 wird unter einem die Vorbelastung der Scheidewand durch das Gas 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 17 ist dann eine unter Druck stehende Flüssigkeitsmenge vorhanden, die bei Öffnung des erwähnten Hahnes nach und nach für den gewünschten Zweck Verwendung finden 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 15a und 15i>, 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 15 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 den F i g. 1 und 4 die Bezeichnung C trägt.

Die Breite C der Zone 23 ist wenigstens gleich der Breite A der zu schützenden Haftverbindungszone 22. Es ist nämlich wichtig, daß die Zone 23 eine genügende Ausdehnung hat, um die Zone 22 ohne die Gefahr von Rissebildungen entlasten zu können. Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 beträgt die Breite Cetwa das

Vierfache der Breite A.

Der Abstand B, 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 Abstand B etwa das ljfache der Breite A der Haftverbindungszone 22.

Den F i g. 1 und 4 ist zu entnehmen, daß die Wandstärkenverminderung 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 F. etwa um ein Drittel oder um die Hälfte. Es wird auf diese Weise eine zu plötzliche Wandstärkenverminderung in der Zone 23 vermieden, die Rissebildungen zur Folge haben könnte.

In Fig.2 und 3, die eine andere Ausführungsform zeigen, bezeichnen gleiche Bezugszeichen Vorrichtungsteile, die denjenigen der F i g. 1 entsprechen, nur sind in den F i g. 2 und 3 diese Bezugszeichen mit einem Strich versehen.

Bei der Ausführung nach den F i g. 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 Sitz 26 zusammenar beitet. 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 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

ίο H aft Verbindungszone 22' von Beanspruchungen, welche von der blasenförmigen Scheidewand 15' übertragen werden 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 Drittel der Breite A entspricht Die Wandstärke e an der dünnsten Steile 24' ist gegenüber der sonstigen Wandstärke E etwa um ein Drittel oder um die Hälfte vermindert.

Bei den Ausführungsbeispielen nach den F i g. 1 und 2

handelt es sich um Druckbehälter, insbesondere in 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 F i g. 1 auf der Blasenwandung symmetrisch angeordnet, während sie bei der Ausführung nach F i g. 3 nach der Innenseite der blasenförmigen Scheidewand verlagert ist Sie kann aber auch in irgendeiner anderen Weise ausgeführt und beispielsweise nach der Außenseite der blasenförmigen Scheidewand hin verlagert sein.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

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 l,7fache der Breite der zu schützenden Haftverbindungszone beträgt