DE2623951A1 - Hydro-pneumatischer druckspeicher - Google Patents

Description

• Gegenstand : Hydro-pneumatischer Druckspeicher
• Die Erfindung bezieht sich auf einen hdro-pneumatischen Drucksneicher mit einem aus zwei Gehäusehälften zusammengesetzten Gehäuse und einer das Innere des Gehäuses gasdicht in einen Gasraum und einen Flüssigkeitsraum veränderlicher Größe unterteilenden, walkfähigen Membran, die mit ihrem Randbereich etwa in der Äquatorzone des Druckspeichers mittels eines Haltegliedes geaen die Innenwand einer der Gehäusehälften gepreßt wird, deren sich von der Aquatorzone aus erstreckende Innen fläche im wesentlichen der Form der ungedehnten Membran entspricht, während die auf der anderen Seite der suatorzone sich erstreckende Innenfläche des Druckseeichers größer ist als die Fläche der um das Halteglied gestülpten, ungedehnten Membran.
• Es ist bekannt, daß in den Gasraum eines Druckspeichers meist ein unter Druck stehendes Gas, im allgemeinen Stickstoff, eingefüllt wird. Die Membran legt sich dabei an die Innenfläche des Gehäuses an und ist so bemessen, daß allenfalls eine ganz aeringe Dehnung dabei auftritt. Beim Einfüllen von Flüssigkeit in den Flüssigkeitsraum beginnt die Membran zu walken, wobei sich entsprechend den Gasgesetzen der Gas raum unter Erhohuna des Gasdruckes verkleinert. Das Verhältnis von jeweiligem Druck zur Gasvorspannung wird Druckverhältnis bezeichnet. Es ist das Kennzeichen von Druckspeichern mit Membran, daß sie in der Lage sind, hohe Druckverhältnisse von z.B. 10 : 1 zu gestatten. Frühere Konstruktionen besaQen zwei halbkugelformige Gehäusehälften, die zusammengeflanscht wurden und zwischen ihrer Stirnfläche eine halbkugelige Membrane hielten. Eine solche Membrane könnte unter gleichen Bedingungen entweder zur einen oder zur anderen Seite walken ohne dabei aedehnt zu werden.
• Solche Konstruktionen waren jedoch nicht für eine Befestigung der Gehäusehälften durch Schweißen geeignet. Bei Schweißkonstruktionen ist man daher dazu übergegangen, die Membran mit Hilfe eines Haltegliedes an einer von der Schweißung entfernten Stelle zu befestigen. Um auch hier hohe Lastverhältnisse zu erreichen, hat man beispielsweise einen mit einem zvlindrischen Rand versehenen Halbkugelboden mit einem vergleichsweise flachen Deckel verschlossen, an den sich beim "Durchwalken" die Membran ohne wesentliche Dehnung oder Faltenbildunq anlegen konnte. Beim Einsatz solcher Druckspeicher als Druckstoß- oder Schwingungsdämpfer hat sich nun herausgestellt, daß zur Erzielung ausreichender dynamischer Festigkeit ein flacher Deckel aufgrund des ungünstigen Kraftlinienverlaufs nicht geeignet ist. Wesentlich längere Betriebszeiten bei qleicher Belastuna erreicht man demgegenüber durch Druckspeicher, die an Stelle eines flachen Deckels eine Gehäusehälfte in Form eines Korbbogenbodens besitzen, dessen zylindrische Krempe mit dem zylindrischen Rand z.B. eines Halbkugelbodens gepaart wird. Diese Konstruktion hat sich für niedrige Druckverhältnisse, z.B. 5 : 1, sehr gut bewährt. Bei hoheren Druckverhältnissen als etwa 10 : 1 tritt jedoch der Nachteil auf, daß die umgestülpte Membran einen geringeren Raum einnimmt als der Korbbogenboden und erst nach einer zur vorzeitigen Zerstörung führenden Dehnung an diesem zur Anlage kommt. Daneben kennen je nach Art des Haltegliedes auch scharfkantige Falten entstehen, die ebenfalls zur Zerstörung der Membran beitragen.
• Es ist daher Aufgabe der Erfindung, einen Druckspeicher der eingangs genannten Art so auszugestalten, daß trotz eines hohen Druckverhältnisses eine ausreichende Lebensdauer der Membran erreicht wird. Die Größe des Drucksseichers soll den üblichen Rahmen nicht übersteigen. Die in den Technischen Regelwerken für Druckbehälter empfohlenen Gehäuseformen sollen verwendet werden können. Das Gewicht soll gering bleiben. Der Druckspeicher soll im Rahmen einer Massenfertigung mit geringen Kosten herstellbar sein.
• Die Losung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß dadurch, daß innerhalb des Gasraums der Raum zwischen der Innenfläche des Gehäuses und der ganz umgestülpten, ungedehnten Membran im wesentlichen mit einem inkompressiblen, gasundurchlässigen Füllkörper ausgefüllt ist.
• Es ist zwar schon bekannt, bei Druckspeichern mit flachen Membranen sogenannte Membranstützen in Form leicht gewölbter Lochbleche oder Sinterkörper vorzusehen, durch welche der Hub der Membrane begrenzt werden kann. Diese Membranstützen sind aber nicht dazu geeignet, ein hohes Druckverhältnis zu ermöglichen. Da sie den Gasraum praktisch in zwei mit einander kommunizierende Räume unterteilen, wird die Membran bereits bei vergleichsweise geringen Druckverhältnissen zur Anlage kommen. Es ist weiterhin bei sogenannten Blasenspeichern bekannt, im Innern einer als Trennwand zwischen Gasraum und Flüssigkeitsraum dienenden Blase Stützkörper oder Stützglocken anzuordnen, die ein Zusammenknittern der Blase bei überschreiten eines bestimmten Druckverhältnisses verhindern sollen. Eine Erhöhung des zulässigen Druckverhältnisses ist dabei nicht beabsichtigt. Eine Übertragung derartiger Stützkörper oder Stützglocken auf Membranspeicher würde auch nicht zum Erfolg führen, da die Innenfläche des Gasraumes nur vergrößert würde und die Membran noch mehr gedehnt würde als ohne derartige Einbauten.
• Die erfindungsgemäße Lösung hat demgegenüber den Vorteil, daß der Füllkörper sowohl inkompressibel als auch gasundurchlässig ist. Dadurch wird das Volumen des Gasraumes verkleinert. Durch die Formgebung des Füllkörpers wird auch die freie Innen fläche des Gasraumes gerade in dem Maße verkleinert, daß Dehnungen der Membrane vermieden werden.
• Ausgestaltungen der Erfindung werden aus der Beschreibung und den Unteransprüchen ersichtlich.
• Die Erfindung wird anhand eines in der Abbildung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert.
• Die Abbildung zeigt einen Schnitt durch einen Druckspeicher längs seiner Achse.
• Ein hydro-pneumatischer Druckspeicher 1 besitzt zwei Gehäusehälften 2 und 3, deren Ränder 4 und 5 durch Schweißen fest und dauerhaft miteinander verbunden werden. Ein Halteglied 6, welches in einer umlaufenden Nut 7 in der Gehäusehälfte 3 fixiert ist, umschließt weiterhin einen verdickten Rand 8 einer Membran 9 mit Vorspannung, so daß einerseits eine Halterung der Membran 9 und andererseits eine gasdichte Abdichtung in der Einspannzone erzielt wird.
• Die Einspannzone liegt im wesentlichen in der Äquatorzone A-B des Druckspeichers 1. Die Membran teilt das Innere des Druckspeichers 1 in einen Gasraum 10 und einen Flüssigkeitsraum 11. In den Gasraum 10 mündet eine GaseinfüllDffnung 12, die mittels einer Verschlußschraube 13 und einer Dichtung 14 nach dem Einfüllen eines unter Druck stehenden Gases, meist Stickstoff, verschlossen wird. Die Gehäusehälfte 3 ist mit einem Anschlußstück 15 verschweißt, in dem sich ein Flüssigkeitsanschluß 16 befindet, der in den Flüssigkeitsraum 11 mündet. Die Innenfläche der Gehäusehälfte 3 wird mit 17 bezeichnet, während die auf der anderen Seite der Äquatorzone A-B liegende Innenfläche die Bezugszahl 18 erhält. Die Membran 9 ist einmal bei nahezu entleertem Flüssigkeitsraum 11 in ihrer natürlichen, ungedehnten Form dargestellt und zusätzlich gestrichelt in jener Lage, die sie ganz umgestülpt, aber ungedehnt bei einem hohen Druckverhältnis einnehmen würde. Es ist ersichtlich, daß der Abstand zur Gehäusehälfte 2 stellenweise beträchtlich ist, so daß bei weiterer Druckerhöhung starke Dehnungen auftreten würden. Um dies zu verhindern, ist der Raum zwischen der umgestülpten Membran 9 und der Innenfläche 18 mit einem Füllkörper 19 ausgefüllt. Der Füllkörper 9 liegt mit seiner Außenfläche an der Innenfläche 18 des Gehäuses an. Zur Halterung in der Gehäusehälfte 2 besitzt der Füllkörper 19 einen kleinen umlaufenden Wulst 20, der in eine entsprechend geformte Nut 21 in der Gehäusehälfte 2 einrastet. Weiterhin zur Fixierung dient eine bis zum Halteglied 6 reichende Schürze 22. Es ist natürlich auch möglich, den Füllkörper 19 einzukleben oder anzuvulkanisieren. Da der Füllkörper inkompressibel und gasundurchlässig ist, bleibt auch bei hohen Druckverhältnissen noch ein Restgasvolumen zwischen Membran 9 und Füllkörper 19 bestehen, vorausgesetzt, daß dieser den ihm zugedachten Raum auch vollständig ausfüllt.

Claims (6)

1. Patentansprüche Hydro-pneumatischer Druckspeicher mit einem aus zwei Gehäusehälften zusammengesetzten Gehäuse und einer das Innere des Gehäuses gasdicht in einen Gasraum und einen Flüssigkeitsraum veränderlicher Größe unterteilenden, walkfähigen Membran, die mit ihrem Randbereich etwa in der Äquatorzone des Druckspeichers mittels eines Haltegliedes gegen die Innenwand einer der Gehäusehälften gepreßt wird, deren sich von der Äquatorzone aus erstreckende Innenfläche im wesentlichen der Form der ungedehnten Membran entspricht, während die auf der anderen Seite der Äquatorzone sich erstreckende Innenfläche des Druckspeichers größer ist als die Fläche der um das Halteglied gestülpten, ungedehnten Membran, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb des Gasraumes (10) der Raum zwischen der Innenfläche (18) des Gehäuses (2, 3) und der ganz umgestülpten, ungedehnten Membran (9) im wesentlichen mit einem inkompressiblen, gasundurchlässigen Füllkörper (19) ausgefüllt ist.
2. 2. EIydro-pneumatischer Drackspeicher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Füllkörper (19) aus Kunststoff besteht.
3. 3. Hydro-pneumatischer Druckspeicher nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Füllkörper (19) in einer zur Äquatorzone (A-B) parallelen Ebene außen einen umlaufenden Wulst (20) besitzt, der in eine entsprechend geformte Nut (21) in der benachbarten Gehäusehälfte (2) einrastet, wobei die Nut (21) in einer im wesentlichen in Achsrichtung des Druckspeichers (1) verlaufenden Partie der Gehäusehälfte (2) angeordnet ist.
4. 4. EIydro-nneumatischer Druckspeicher nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Füllkörper (19) eingeklebt oder anvulkanisiert wird.
5. 5. Hydro-nneumatischer Druckspeicher nach einem oder mehreren der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Füllkörper (19) eine sich bis zum Halteglied (6) erstreckende Schürze (22) besitzt, und sich auf diesem abstützt.
6. 6. Hydro-pneumatischer Druckspeicher nach Anspruch 5 mit zusammengeschweißten Gehäusehälften, dadurch gekennzeichnet, daß die Schürze (22) im Bereich der Schweißnaht mit Abstand von der Innenfläche (t8) verläuft.