DE2814162A1 - Membran-ausdehnungsgefaess - Google Patents
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Description
18 402/3 60/ko
28U162
Societe VIATOUR
BP 12 - Clouange 57 120 Rombas / Prankreich
Membran-Ausdehnungsgefäß
Die Erfindung betrifft ein Membran-Ausdehnungsgefäß, welches zum Anschluß an einen geschlossenen Flüssigkeitskreislauf
bestimmt ist, insbesondere an eine Zentralheizungsan— lage für ein Wohngebäude.
Es ist bekannt, eine solche Heizungsanlage mit einem Ausdehnungsgefäß
zu versehen, welches aus einem metallischen Speicherbehälter besteht, dessen Innenraum mittels einer
verformbaren elastomeren Membran in zwei Kammern mit variablem Volumen unterteilt ist. Eine dieser Kammern enthält
ein Gas unter Druck, beispielsweise Stickstoff, welches über ein Pumpventil in die Kammer eingeführt wird. Die
andere Kammer enthält die Flüssigkeit aus dem Heizungskreislauf, wobei diese Flüssigkeit unter Druck gehalten
werden soll.
Aus Platzgründen und insbesondere, um das Ausdehnungsgefäß im Heizkessel integriert einbauen zu können, werden solche
Ausdehnungsgefäße in der Regel grundsätzlich flach und eben ausgeführt, beispielsweise rechteckförmig oder mit kreisförmigem
Umriß. Die Trennungsmembran ist dabei parallel zu der Ebene ausgerichtet, welche durch die größere Oberfläche
des Ausdehnungsgefäßes gebildet ist* Der Körper des Ausdehnungsgefäßes ist durch zwei zusammengefügte Gehäusehälften
gebildet, die an ihrem Umfang auf an sich bekannte Weise, beispielsweise mittels eines Kaltprofiles,
dicht miteinander verbunden sind. Damit der Körper oder das Gehäuse des Ausdehnungsgefäßes trotz der relativ großen
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Oberfläche den auftretenden Innendrücken widerstehen kann, ist es bekannt, wenigstens eine eingedrückte Mulde an jeder
Gehäusehälfte vorzusehen, wobei die beiden Zentralbe—
reiche zu beiden Seiten eines so bestimmten Knotenbereiches vorzugsweise in der Mitte der Membran gegeneinander festgelegt
oder verspannt sind.
Auf diesem Prinzip ist eine Reihe von Bauformen entwickelt worden, die jedoch alle nicht in vollem Umfange befriedigen.
So ist aus der FR-PS 2 114 211 ein Ausdehnungsgefäß bekannt,
dessen beide Gehäusehälften durch eine Stütze voneinander getrennt sind, die in Axialrichtung zwischen den beiden
eingedrückten Muldenbereichen eingesetzt ist und eine solche Ausbildung aufweist, daß eine Abdichtung gleichzeitig
zwischen den beiden Innenräumen in Höhe der Membran und im Bereich der Kontaktstellen mit den Gehäusehälften gewährleistet
ist und diese Ausführungsform besitzt den Nachteil, daß eine Stütze erforderlich ist, deren Fertigung
relativ kompliziert ist, und zwar um so mehr, als die Stütze darüberhinaus auch noch mit einem Ventil versehen ist, welche
die Einfüllung von Gas in eine der Kammern des Ausdehnungsgefäßes gestattet. Daher ist diese Ausbildung umständlich
zu benutzen und erfordert eine zusätzliche Verbindung oder Dichtung. Darüberhinaus erfordert die Montage der
Gehäusehälften um die Stütze herum wenigstens zwei Anzugs-Arbeit sgänge.
Bei einem aus der BE-PS 797 288 oder der DE-OS 2 246 131
bekannten Ausdehnungsgefäß ist ein direkter Kontakt zwischen den beiden Gehäusehälften durch eine entsprechend
tiefe Eindrückung der Muldenbereiche hergestellt, wodurch eine eigene Stütze entbehrlich wird. Dies hat jedoch zur
Folge, daß eine entsprechend tiefe Mulde gezogen werden muß. Damit das Gefäß den auftretenden Innendrücken unverändert
standhalten kann, muß daher von einem dickeren Blech ausgegangen werden, um in den tiefgezogenen Muldenzonen
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eine immer noch ausreichendeBlechdicke zu erhalten. Diese
Gefäßausbildung ist daher ebenfalls aufwendig, da entsprechend dicke Bleche erforderlich sind.
Aus der DE-AS 1 667 018 weiterhin ist ein Ausdehnungsgefäß
bekannt, bei dem die Knotenbereiche durch eine metallische Stütze gebildet sind, auf der die Membran über einen verstärkten
Mittelbereich mit Preßsitz angedrückt ist, wobei der Mittelbereich die unter Druck arbeitende Dichtungsverbindung zwischen den beiden Gehäusehälften ergibt. Auch
diese Ausführungsform weist eine Reihe von Nachteilen auf,
insbesondere was die Membran betrifft. Eine solche Vorrichtung benötigt nämlich eine Membran, deren Mittelbereich
gegenüber den übrigen Bereichen erheblich widerstandsfähiger ausgebildet ist. Derartige Membrane aus elastomeren Werkstoffen,
beispielsweise aus Wutylkautschuk, werden in der Regel durch Spritzguß erzeugt, was eine wenig aufwendige
Serienfertigung ermöglicht. Bei diesem bekannten Ausdehnungsgefäß ermöglicht jedoch nur ein Formguß oder ein
Formpressen die Herstellung zufriedenstellender Membrane, da die Unterschiede in den Querschnitten zwischen den
einzelnen Abschnitten der Membran zu groß sind, wodurch insgesamt die Herstellungskosten wesentlich erhöht werden.
Zur Beseitigung dieser Nachteile soll mit der Erfindung
ein Ausdehnungsgefäß mit einem zentralen Knotenbereich geschaffen werden, bei dem die zur Stützung und zur Abdichtung
vorgesehene Vorrichtung sowohl leicht montierbar als auch mit geringem Aufwand herstellbar ist, gleichwohl
aber unter dem Gesichtspunkt der sicherheit der Dichtung einwandfrei arbeitet.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt bei einem Ausdehnungsgefäß nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 durch die kenn-
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zeichnenden Merkmale des Anspruchs 1.
So gewährleistet das Ineinandergreifen des konischen Abschnittes des Befestigungszapfens und des Lagersockels die
Abdichtung in Höhe der Membran und ist, im Unterschied zu den bekannten Ausführungsformen, nur eine einzige Dichtstelle
zu beachten und deren Dichtheit zu gewährleisten, nämlich den mittleren Bereich der Membran, der Teil der
Dichtverbindung bildet.
Die Dichtheit gegenüber dem Außenraum ist durch die bleibende Befestigung des Lagersockels und des Befestigungszapfens
auf jeder der beiden Gehäusehälften gewährleistet. Vorzugsweise sind der Lagersockel und der Befestigungszapfen durch
Schweißung oder Induktionslötung bleibend befestigt.
Der Befestigungszapfen ist weiterhin vorzugsweise mit Schultern versehen, an denen sich eine gegen die Membran abstützende
Druckscheibe anliegt, wobei die Druckscheibe die Membran gegen das vorzugsweise ringförmige Ende des Lagersockels
drückt.
Der Befestigungszapfen ist jenseits des konischen Bereiches durch einen zylindrischen Bereich verlängert, der an seinem
von dem konischen Bereich abliegenden Ende mit einem Gewinde versehen ist. Auf diese Weise greift der Befestigungszapfen
ohne direkten Kontakt in den Lagersockel ein und hintergreift die gegenüberliegende Gehäusehälfte. Das Gewinde ermöglicht
eine Festlegung des Befestigungszapfens an der gegenüberliegenden Gehäusehälfte mittels einer Mutter.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist eine ganze Reihe
von Vorteilen auf. So kann eine Membran verwendet werden, welche einen einfachen Aufbau hat, so daß sie in der üblichen
Weise kostengünstig durch Spritzguß hergestellt werden kann.
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Hieraus ergibt sich eine erhebliche Wirtschaftlichkeit der Herstellung aus der Sicht der Produktionskosten. Der Befestigungszapfen
mit seinem konischen Abschnitt und der Lagersockel sind ebenfalls problemlos und daher ohne Aufwand
zu fertigen. Wenn der Lagersockel und der Befestigungszapfen angeschweißt sind, so muß nur eine einzige Dichtungsstelle hinsichtlich der Dichtwirkung beachtet werden, nämlich
die Dichtung zwischen den beiden Kammern.
Weiterhin wird die Vorrichtung durch einen einzigen Anzugsvorgang unter Spannung fertig montiert, was nicht nur einen
Zeitgewinn ergibt, sondern auch eine Vereinfachung bedeutet, welche eine schnelle Montage und Demontage durch unqualifizierte
Arbeitskräfte ermöglicht.
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles
anhand der Zeichnung. Es zeigt
Fig. 1 einen Querschnitt durch ein erfindungsgemäßes Ausdehnungsgefäß
und
Fig. 2 eine Draufsicht auf das Ausdehnungsgefäß gemäß Fig.
Das.in Fig. 1 veranschaulichte Ausdehnungsgefäß weist zwei
Gehäusehälften 1 und 2 auf. Die Gehäusehälften 1 und 2 können beispielsweise kreisförmigen oder rechteckigen
Umfang aufweisen und eben oder gewölbt oder gebördelt sein» Die Gehäusehälften 1 und 2 sind entlang ihres gesamten Umfanges
durch ein Kaltprofil 3 in an sich bekannter Weise gegeneinander festgelegt. Die Gehäusehälften 1 und 2 spannen
zwischen sich dichtend den Umfang einer verformbaren elastomeren Membran 4 ein. Die Membran 4 weist dieselbe Grundform
auf wie die beiden Gehäusehälften 1 und 2, nämlich kreisförmig oder rechteckförmig. Die Membran 4 ist an ihrem Um-
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fang mit einem Wulst 5 versehen, der unter Druck dichtend
zwischen den beiden Gehäusehälften 1 und 2 eingeklemmt wird.
Die Membran 4 unterteilt den Innenraum des Ausdehnungsgefäßes in zwei Kammern 6 und 7» deren Volumen gleich oder
unterschiedlich sein können.
Die Kammer 6 ist über einen Schraubstutzen 8 an einen Flüssigkeitskreislauf, beispielsweise an eine Zentralheizungsanlage
angeschlossen.
Die Kammer 7 ist mit Gas, beispielsweise Stickstoff, angefüllt, welches über ein Ventil 27 eingeführt wird.
Die Membran 4 weist einen zentralen Knotenbereich mit vergrößerter
Dicke auf, der durch eine Erhebung 9 gebildet ist, welche eine konische Durchgangsöffnung 28 und einen ebenen
Bereich 32 bildet. In der veranschaulichten Ausführungsform ist nur ein zentraler Knotenbereich dieser Art vorgesehen,
jedoch können bei größeren Ausdehnungsgefäßen auch mehrere solcher Knotenbereiche vorgesehen werden.
Die Gehäusehälfte 2 ist in ihrem Mittelbereich mit einer eingedrückten Mulde 10 versehen, deren ebener Boden 11
eine Öffnung aufweist. Gleichermaßen ist die Gehäusehälfte 2 in ihrem Mittelbereich mit einer eingedrückten Mulde
versehen, deren ebener Boden 13 ebenfalls mit einer Öffnung
versehen ist.
Jede der beiden Gehäusehälften 1 und 2 kann im Falle von ebenen Gehäusehälften mit Rippen 14, 15, 16 und 17 versehen
sein, welche der Aussteifung dienen.
Zwischen den beiden Böden 11 und 13 ist eine insgesamt mit
18 bezeichnete Vorrichtung vorgesehen, an welcher die Er-
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findung angreift und die gleichzeitig eine Querstütze bildet und die Dichtheit gewährleistet.
Die Vorrichtung 18 ist durch einen Befestigungszapfen 19
gebildet, der einen zylindrischen Abschnitt 20 und einen kegeligen oder konischen Abschnitt 21 aufweist, der durch
einen zylindrischen Zapfen 22 verlängert ist, der an seinem dem Kegelabschnitt 21 abgewandten Ende mit einem Gewinde
versehen ist. Der Befestigungszapfen 19 ist weiterhin mit
einer Ringschulter 23 versehen, welche eine als Ronde ausgebildete Druckscheibe 24 lagesichert und abstützt.
Anstelle einer solchen Ringschulter 23 kann der Befestigungszapfen 19 selbstverständlich auch mit einem solchen Kegelabschnitt
versehen sein, dessen Basisdurchmesser kleiner
ist als der Durchmesser des Zylinderabschnittes des Befestigungszapfens 19, um auf diese Weise ohne besondere
zusätzliche Maßnahmen eine entsprechende Ringschulter zu bilden.
Der Kegelbereich 21 des Befestigungszapfens 19 liegt in einem Lagersockel 25 an, der in seinem mittleren Bereich
mit einer Ausnehmung versehen ist und eine vorspringende Ringschulter 26 aufweist. Hierdurch wird eine Abscherung
der Membran im Bereich der Abdichtung vermieden. Der Lagersockel 25 und der Befestigungszapfen 19 sind jeweils an den
Böden 11 und 13 in der bei 30 und 31 veranschaulichten Weise
angeschweißt. Der Zylinderzapfen 22 ist durch eine Mutter
festgelegt.
Der Mittelbereich der Membran 4 weist bevorzugt eine größere Dicke auf als der Rest der Membran. Um das optimale Anzugsmoment
an der Mutter 29 bestimmen zu können, ist davon auszugehen, daß der Mittelbereich durch den sich einstellenden
Druck gegenüber seiner Normaldicke um bis zu maximal 40%
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komprimiert werden darf. Wenn die Dicke dieses Mittelbereiches im Ruhezustand bekannt ist, so kann davon der maximale
Anzugsweg der Mutter 29 abgeleitet werden und kann beispielsweise das Gewinde des ZyIinderzapfens 22 derart begrenzt
werden, daß eine zu starke Einspannung vermieden wird, welche den Mittelbereich 9 der Membran unnötig zu stark verformen
würde.
Das Ausdehnungsgefäß ist im Kessel durch Befestigungsteile und 34, beispielsweise Klemmen, befestigt.
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ee
Claims (10)
1. Membran-Ausdehnungsgefäß bestehend aus zwei an ihrem Umfang
dicht miteinander verbundenen Gehäusehälften zu beiden
Seiten einer verformbaren Membran, wobei die Mittelbereiche der Gehäusehälften derart muldenförmig eingedrückt sind,
daß in der Mitte der Membran ein fester Knotenbereich definiert
wird, und mit einer axial angeordneten Vorrichtung zur Stützung und zur Abdichtung, dadurch gekennzeichnet,
daß die Vorrichtung (18) durch einen Befestigungszapfen (19)
gebildet wird, der einen steckerartigen Kegelabschnitt (21) aufweist, der in einen muffenartigen konischen Zentralbereich
.(9) der Membran (4) eingreift, wobei sowohl der Zentralbereich (9) der Membran (4) als auch der Kegelbereich (.21) des Befestigringszapfens (19) in einen komplementären
Lagersockel (25) eingreifen und der Lagersockel (25)
und der Befestigungszapfen (19) bleibend je an einer der
Gehäusehälften (1, 2) befestigt sind.
2. Ausdehnungsgefäß nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die bleibende Befestigung des Lagersockels (25) und
des Befestigungszapfens (19) an den zugehörigen Gehäusehälften
(1 bzw. 2) durch Schweißung oder Lötung gewährleistet ist.
3» Ausdehnungsgefäß nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß der abdichtende Mittelbereich (9) der Membran (4) gegenüber dem Rest der Membran (4) mit erhöhter Dicke ausgebildet
ist.
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4. Ausdehnungsgefäß nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Lagersockel (25)mit einer vorspringenden
Ringschulter (25) versehen ist.
5. Ausdehnungsgefäß nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Befestigungszapfen (19) einen
Zylinderabschnitt (20) und daran anschließend einen Kegelabschnitt
(21) aufweist, der wiederum durch einen Zylinderzapfen (22) verlängert ist.
6. Ausdehnungsgefäß nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinderzapfen (22) an seinem vom Kegelabschnitt (21)
abliegenden Ende mit einem Gewinde versehen ist, auf welches eine Mutter (29) aufschraubbar ist.
7. Ausdehnungsgefäß nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Anzugsweg der Mutter (29) entsprechend der maximalen
Kompression begrenzt ist, welche der Mittelbereich der Membran (4) ohne Beschädigung erfahren kann.
8. Ausdehnungsgefäß nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Befestigungszapfen (19) eine Schulter
(23) aufweist, an der eine vorzugsweise als Ronde ausgebildete, auf die Membran (4) wirkende Stützscheibe (24)
abgestützt ist.
9. Ausdehnungsgefäß nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Befestigungszapfen mit einem solchen
Kegelabschnitt versehen ist, dessen Basisdurchmesser geringer ist als der Durchmesser des Zylinderabschnitts (20) des Befestigungszapfens
(19).
10. Verwendung eines Ausdehnungsgefäßes nach einem der Ansprüche 1 bis 9 im Kreislauf einer Zentralheizungsanlage für ein Wohnhaus.
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