DE2623950A1 - Hydro-pneumatischer druckspeicher - Google Patents

Description

• Die Erfindung bezieht sich auf einen hydro-pneumatischen
• Druckspeicher mit mindestens zwei Gehäusehälften und einer das Innere in einen mit einem Flüssigkeitsanschluß versehenen Flüssigkeitsraum und einen mit einer verschließbaren Gaseinfüllöffnung versehenen Gasraum unterteilenden, in ihrem Randbereich zwischen den Gehäusehälften eingespannten, flach geformten Membrane aus vorzugsweise einem lösungsmittelbest.indicJen Werkstoff, wobei die Membrane ausgehend von einer Mittellage bedingt durch die Form der Gehäusehälften und/oder die Form von in das Gehäuse eine setzten Membranstützen nur einen geringen Hub ausführen kann.
• Es ist i Druckspeicherbau bekannt, als Trennwände zwischen einem Gasraum und einem Flüssigkeitsraum Blasen oder halbkugel- bzw. topffirmige Membranen einzubauen. Die dabei verwendeten üblichen Werkstoffe wie zum Beispiel Perbunan, Butyl oder Viton eignen sich für eine Vielzahl verschiedener Flüssigkeiten. Im Zusammenwirken mit bestimmten Lösungsmitteln oder anderen stark aggressiv wirkenden Medien treten jedoch in sehr kurzer Zeit starke Quellungen oder Auflosunaserscheinungen auf, die einen Einsatz derartiger Werkstoffe für diese Medien ausschließen. Da andererseits in der Verfahrenstechnik diese Medien durch Pumpen gepumpt werden und die Dämpfung der dabei entstehenden Schwingungen im Hinblick auf den Verfahrensablauf, die Festigkeit der Bauteile und die Geräuschentwicklung in hohem Maße wünschenswert ist, muß man auf andere Materialien für die Membranen zurückgreifen. Leider weisen diese Materialien, wie Polytetrafluoräthylen und einige Polyamide kein gutes Walkverhalten auf. Man ist daher gezwungen, relativ flache Membranen einzusetzen und diese nur einen geringen Hub machen zu lassen. Neben diesem Nachteil wurde bei einigen Polyamiden ein weiterer festgestellt. Dieser Nachteil bestand darin, daß an der Einspannung der Membran nach einer gewissen Zeit Undichtigkeiten auftraten, die zu einem baldigen Absinken der GasvorslDannung und gar zu Flüssigkeitsleckagen führten. Es ist zu vermuten, daß diese Erscheinungen auf dem schlechten Compression-Set dieser Werkstoffe beruhen. Eine naheliegende Lösung dieses Problems durch einen nachgeschalteten Dichtring bringt auf die Dauer keinen Erfolg, da dieser Dichtring aus einem Werkstoff bestehen müßte, der durch die Flüssigkeit nicht angegriffen wird. Außerdem würde eine zusätzliche Abdichtung nach außen nicht das allmähliche Uberströmen von Gas aus dem Gasraum in den Plüssigkeitsraum unterbinden.
• Es ist daher Aufgabe der Erfindung, diese Nachteile zu ver meiden, d.h. die Membran eines eingangs erwähnten Druckspeichers so einzuspannen, daß selbst bei Verwendung eines Materials mit schlechtem Compression-Set eine dauerhafte Abdichtung des Gasraums und des Flüssigkeitsraums untereinander und gegenüber der umgebenden Atmosphäre gewährleistet ist. Die Einspannung soll einfach und billig sein und praktisch keinen zusätzlichen Einbauraum benötigen.
• Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß dadurch, daß im Einspannbereich der Membran auf ihrer dem Gas raum zugewandten Seite ein zusätzlicher Dichtring mit wesentlich besserem Compression-Set als jener der Membran in einer zur Membran hin offenen, umlaufenden Nut in jener den Gasraum umschließenden Gehäusehälfte gekammert ist, derart, daß ein bei der Montage zunächst aus der Nut herausweisender Teil des Dichtringes mit der Membran in Kontakt kommt, dann unter starker Verformung in die -Nut gepreßt wird und nach erfolgter Montage auf Grund der ihm innewohnenden Elastizität im Sinne einer Feder den Rand der Membrane gegen die gegenüberliegende Gehäusehälfte preßt.
• Diese erfindungsgemäße Anordnung bringt verschiedene Vorteile mit sich. Da der Dichtring dem Gasraum zugewendet ist, wird er nicht von Flüssigkeit benetzt und kann daher ohne Rücksicht auf eine eventuelle Verträglichkeit ausgewählt werden. Der Gasraum wird durch den Dichtring selbst sicher abgedichtet. Der Flüssigkeitsraum ist auch dicht, da die Membran selbst beim Nachlassen ihrer eigenen Vorspannung im Einspannbereich vom Dichtring weiter angedrückt wird. Unter der Voraussetzung, daß die Membrane nur kleine Hübe macht und somit die mechanischen Beanspruchungen in der Einspannzone gering sind, lassen sich als Membranen auch aus Folien oder Platten ausgeschnittene Ronden verwenden. Man vermeidet dadurch spezielle Formen und die dadurch entstehenden Kosten. Als einfache günstige Form für den Dichtring hat sich die eines 0-Ringes herausgestellt.
• Ein zusätzlicher Dichtring in der Einspannzone einer Membrane ist auch bereits in der älteren Patentanmeldung P 25 34 361.7 der Anmelderin beschrieben worden. Jener Dichtring sollte jedoch nicht als Feder dienen, sondern gleichermaßen den Flüssigkeitsraum vom Gasraum bzw. beide zusammen von der Atmosphäre trennen. Da es sich um Abdichtungs-robleme bei tiefen Temperaturen handelte, wurde von dem Dichtring in erster Linie ein gutes Kälteverhalten gefordert. Eine Beeinflussung der Membrane im Sinne der Erfindung fand nicht statt. lurch die DT-OS 2;518.249 ist es überdies für Blasenspeicher bekannt, für eine Blase eine von der Innenfläche des Gehäuses nach innen verschobene ringförmige Halterung vorzusehen, über die der Rand einer elastisch deformierbaren Blase gezogen wird Um zu verhindern, daß Teile der Blase unter hohem Druck in den Spalt zwischen Halterung und Gehäuse gepreßt werden, ist der Rand der Blase stufenförmig abgesetzt, wobei ein Dichtring zwischen der Stufe und einer entsprechenden Stufe an der Halterung angebracht ist. Bei dieser Anordnung geht es also nicht um ein Abdichtproblem, sondern das Kriechen des Blasenrandes in einen relativ großen Spalt soll verhindert werden. Ein Hinweis auf die Lösung der Aufgabe der Erfindung war dieser Druckschrift daher nicht zu entnehmen.
• Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.
• Anhand von in den Abbildungen dargestellten Ausführungsbeispielen wird die Erfindung näher erläutert.
• Figur 1 zeigt einen Druckspeicher im Schnitt.
• Figur 2 zeigt in vergrößerter Darstellung die Membraneinspannung von Figur 1.
• Figur 3 zeigt einen Schnitt durch einen Druckspeicher mit Membranstütze.
• Figur 4 zeigt in vergrößerter Darstellung die Membraneinspannung von Figur 3.
• Figur 5 zeigt eine weitere Moglichkeit einer Membraneinspannung.
• Eine Gehäusehälfte 1 besitzt ein Außengewinde 2, welches in ein entsprechendes Innengewinde 3 einer Gehäusehälfte 4 geschraubt wird. Der Einschraubvorgang wird durch als Anschlag 5 dienende Schultern begrenzt. In ihrem stirnseitigen Randbereich besitzt die Kugelhälfte 1 eine umlaufende Dichtfläche 6, an die sich nach innen ein flache Kalotte 7 anschließt. In der Gehäusehälfte 4 ist der Dichtfläche 6 gegenüberliegend eine Nut 8 angebracht, deren radial außen liegende Wand sich bis zum Anschlag 5 erstreckt. Die radial innen liegende Wand endet in einem gewissen Abstand von der Dichtfläche 6. Der Kalotte 7 gegenüberliegend befindet sich in der Gehäusehälfte 4 eine ähnlich geformte Kalotte 9. Der durch die Kalotten 7 und 9 bedingte Hohlraum wird durch eine flache Membran 10 in einen der Gehäusehälfte 4 zugewandten Gasraum 11 und einen der Gehäusehälfte 1 zugewandten Flüssigkeitsraum 12 unterteilt. Der Gasraum 11 kann über eine mittels einer Verschlußschraube 13 verschließbare Gaseinfüllöffnung 14 mit einem unter Druck stehenden Gas, meist Stickstoff, gefüllt werden. In den Flüssigkeitsraum 12 mündet ein Flüssigkeitsanschluß 15, der sich in mehrere siebartig angeordnete Bohrung 16 aufspalten kann. Die Bohrungen 16 haben nur einen' vergleichsweise geringen Durchmesser und verhindern so das Eindringen der Membran 10 in den Flüssigkeitsanschluß 15 bei entleertem Flüssigkeitsraum 12. Der Randbereich 17 der Membran 10 ist auf jener mit der Dichtfläche 6 in Kontakt kommenden Seite glatt. Auf der anderen, der Nut 8 zugewendeten Seite besitzt die Membran 10 zwei von einander mit radialem Abstand verlaufende Wülste 18 und 19, zwischen denen ein Dichtring 20 innerhalb der Nut 8 angeordnet ist. Im endmontierten Zustand ist der Dichtring 20 stark verfprmt. Da er aus einem elastischen Material mit einem guten Compression-Set besteht, übt er eine Anpreßkraft auf den Randbereich 17 in Richtung auf die Dichtfläche 6 aus, sodaß der Flüssigkeitsraum 12 sicher abgedichtet ist. Ein Entweichen von Flüssigkeit über einen Spalt zwischen Dichtfläche 6 und Randbereich 17 an die Atmosphäre wird verhindert. Eine Leckage von Gas zur Atmosphäre wird durch den Dichtring 20 vermieden. Eine Leckage zum Flüssigkeitsraum 12 wird außerdem durch die schon beschriebene Dichtung an der Dichtfläche 6 verhindert. Der Dichtring braucht nicht gegenüber der verwendeten Flüssigkeit beständig zu sein, da eine Benetzung ohne Zerstörung des Druckspeichers nicht auftritt.In den Figuren 3 und 4 sind jene mit entsprechenden Positionen von Figur 1 bzw.
• Figur 2 übereinstimmenden Positionen mit den gleichen Bezugszahlen belegt. Bei ähnlicher Funktion wurden die gleichen, aber mit einem Strich versehene Bezugszahlen verwendet. Danach besitzt die Gehäusehälfte 4' an Stelle einer flachen Kalotte nunmehr innen die Form eines Klöpperbodens 9' oder dergleichen, d.h., der umschlossene Hohlraum ist wesentlich größer geworden. Da dieser Hohlraum dem Gasraum 11' zuzurechnen ist, vergrößert sich auch dieser. Das bedeutet, daß bei einem bestimmten Hub der Membrane 10' ein geringerer Druckanstieg stattfindet. Außerdem machen sich durch Diffusion auftretende Gasverlusto weniger bemerkbar, d.h., die Gasvorspannung nimmt nicht so schnell ab wie bei einer Ausführung nach Figur 1. Damit aber die Membrane 10' nicht einen zu großen, zu ihrer Zerstörung führenden Hub machen kann, ist innerhalb des Gasraumes 11' eine Membranstütze 21 angebracht, die schwach gewölbt ist und mit ihrem Rand 22 in einer Ansenkung 23 der Gehäusehälfte 4' gehalten ist. Die Membranstütze weist Perforierungen 24 geringen Durchmessers auf und wird zentrisch durch ein in der Gaseinfüllöffnung 14' befestigtes Rohr abgestützt. Die Membran 10' ist als Ronde aus einer ebenen Platte ausgeschnitten und weist keinerlei Wülste oder dergleichen auf. Zur Erhöhung der Dichtwirkung kann die Dichtfläche 6' mit kleinen umlaufenden Kerben 26 versehen sein, in die das Material des Randbereiches 17' gedrückt wird. Eine andere Möglichkeit besteht gemäß Figur 5 darin, an einer Dichtfläche 6'' erhabene, umlaufende, schneidenartige Dichtkanten 27 anzubringen, die sich in den Randbereich 17' hineindrücken und sowohl die Dichtwirkung wie auch die Halterung verbessern. Selbstverständlich ist es in Abweichung von den dargestellten Ausführungsbeispielen auch möglich, bei einer in einer Form hergestellten Membrane eine oder mehrere Dichtlippen an der Membrane selbst anzubringen, die entweder auf einer qlatten Dichtfläche aufliegen konnen oder aber in eine entsprechend geformte Gegenkontur eingreifen.
• Insbesondere bei hohen GasvorsDannungen kann es zweckmäßig sein, den Flüssigkeitsanschluß durch ein Schließventil verschließbar zu machen oder aber an der Membran ein Schließcrlied anzuordnen, welches ein Hineinpressen der Membrane in den Flüssigkeitsanschluß verhindert.

Claims (5)

1. Patentansnrüche : Hyd Hydro-nneumatischer Druckspeicher mit mindestens zwei Gehäusehälften und einer das Innere in einen mit einem Flüssigkeitsanschluß versehenen Flüssigkeitsraum und einen mit einer verschließbaren Gaseinfüllöffnuna versehenen Gasraum unterteilenden, in ihrem Randbereich zwischen den Gehäusehälften eingespannten, flach geformten Membrane aus vorzugsweise einem lesungsmittelbeständigen Werkstoff, wobei die Membrane ausgehend von einer Mittellage bedingt durch die Form der Gehäusehälften und/oder die Form von in das Gehäuse eingesetzten Membranstützen nur einen geringen Hub ausführen kann, dadurch gekennzeichnet, daß im Einspannbereich der Membran (10, 10') auf ihrer dem Gasraum (11, 11') zugewandten Seite ein zusätzlicher Dichtring (20) mit wesentlich besserem Comoression-Set als jener der Membran (10, 10') in einer zur Membran (10, 10') hin offenen, umlaufenden Nut (8, 8') in jener den Gasraum (11, 11') umschließenden Gehäusehälfte (4, 4') gekammert ist, derart, daß ein bei der Montaqe zunächst aus der Nut (8, 8') herausweisender Teil des Dichtringes (20) mit der Membran (10, 10') in Kontakt kommt, dann unter starker Verformung in die Nut (8, 8') venreßt wird und nach erfolgter Montage auf Grund der ihm innewohnenden Elastizität im Sinne einer Feder den Rand (17, 17') der Membrane (10, 10') gegen die geqenüberliegende Gehäusehälfte (Dichtflächen 6, 6' und 6'') preßt.
2. 2. Hydro-nneumatis cher Drucksneicher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran (10) in ihrem Randbereich (17) zwei der Nut (8) zugewandte und in diese hineinragende, mit radialen Abstand unlaufende Wülste (18, 19) besitzt, zwischen denen der Dichtring (20) angreift.
3. 3. Hydro-pneumatischer Druckspeicher nach Ansnruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran (10') aus einer Folie oder Platte ausgeschnitten ist.
4. 4. Hydro-oneumatischer Drucksneicher nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die der Nut (8) gegenüber liegende Gehäusehälfte (1') in ihrem als Dichtfläche (6') dienenden Bereich mit mindestens einer umlaufenden Kerbe (26) versehen ist.
5. 5. Hydro-oneumatischer Druckspeicher nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die der Nut (8') gegenüber liegende Gehäusehälfte (1'') in ihrem als Dichtfläche (6'') dienenden Bereich mit mindestens einer erhabenen, umlaufenden, schneidenartigen Dichtkante (27) versehen ist.