DE4405009A1 - Druckspeicher - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft Druckspeicher und ist eine Zusatzanmel
dung zu der deutschen Patentanmeldung Nr. P 42 31 927.
Es ist allgemein bekannt, in Druckspeichersystemen, z. B.
Hydroblasen bzw. Hydromembranspeichern oder Speicherakkumula
toren, Gummi- oder Elastomermembranen, die als Hohlkugeln oder
Flachmembranen ausgebildet sind und mit Gas, vorzugsweise Luft
oder Stickstoff, gefüllt sind, zu verwenden. Ihre Arbeitsweise
beruht auf der großen Kompressibilität der Gase, durch die
Energie gespeichert wird. Ihre Funktionstüchtigkeit hängt
deshalb davon ab, daß die vorgegebene Gasmenge möglichst
konstant bleibt und keine Gasverluste während des Betriebes
auftreten. Derartige Druckspeicher können als Stoßdämpfer
Verwendung finden, um Druckstöße in einem Arbeitskreis abzu
dämpfen. Sie können ferner als Energiequelle für einen pumpen
losen Notkreislauf eingesetzt werden und eignen sich schließ
lich z. B. auch als hydraulische Druckfedern (vgl. Firmen
schrift der HYDAC Technology GmbH, D-66 280 Sulzbach/Saar;
HYDAC International "Speicher, Accumulators, Accumulateurs"
Prospekt Nr. 3.000.0/3.87).
Ein gravierender Nachteil dieser Elastomermembranen besteht
darin, daß sie beim Einsatz in Abhängigkeit von der chemischen
Zusammensetzung des Elastomers und der Betriebsdauer für das
umschlossene Gas durchlässig werden. Der Stickstoff oder die
Luft lösen sich zunächst im Elastomer und diffundieren unter
Verdampfung in die Umgebung ("Gasdurchlässigkeit von gummi
elastischen Werkstoffen für Stickstoff" in Kolloidzeitschrift
und Zeitschrift für Polymere 220, Heft 2, Seite 97 ff, 1967,
Dr. Dietrich Steinkopf Verlag, Darmstadt). Auf diese Weise
verringert sich die im Speichersystem vorhandene Gasmenge und
die Funktionstüchtigkeit nimmt rapide ab, wodurch das Spei
chersystem unbrauchbar wird und auch nicht wiederverwendbar
ist, sondern entsorgt werden muß.
In der EP-A 03 60 648 wurde versucht, die Gasdurchlässigkeit
durch eine Membran aus mehreren Schichten zu verringern, wobei
zumindest eine Schicht ein Film ist, gebildet aus einem ther
moplastischen Elastomer, in dem Domänen eines Thermoplasten
eingelagert sind. Die Gasundurchlässigkeit soll im wesentli
chen dadurch bewirkt werden, daß durch die Einlagerung des
Thermoplasten der Diffusionsweg des Gases gestört wird. Als
Material für die weiteren Schichten ist ein thermoplastisches
Elastomer oder eine Mischung thermoplastischer Elastomere
vorgesehen. Zur Bildung dieser Membran wird zumindest die den
Thermoplasten enthaltende Schicht aufwendig im Spritzgußver
fahren hergestellt.
Durch die DE-OS 41 17 411 ist eine aufwendig hergestellte
Kunststoffmembran bekannt, die aus einer Polyvinylalkohol-
Kunstharzschicht besteht, auf die zumindest einseitig eine
Kautschukschicht laminiert ist.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Druckspeicher
mit einer leicht herstellbaren gasdichten Membraneinheit
bereit zustellen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die Kombina
tion der Merkmale des Anspruchs 1.
Dadurch, daß die zweite Kunststoffmembran als Träger eine
Folie aus einem gasdichten Kunststoff aufweist, kann das im
Druckspeicher umschlossene Gas nicht mehr durch die Membran
einheit diffundieren.
Die erfindungsgemäße Verwendung einer Folie ermöglicht es, die
zweite Membraneinheit leicht und unter Vermeidung aufwendiger
Spritzgußverfahren und/oder Laminatbildungen herzustellen.
Außerdem besteht fertigungstechnisch der Vorteil, daß die
herkömmlichen Druckspeicher lediglich mit einer zusätzlichen
Kunststoffmembran ausgerüstet werden müssen, unter Beibehal
tung der bisher üblichen, aus einem Elastomer bestehenden
Kunststoffmembran. Dies ist besonders deshalb vorteilhaft,
weil die zweite Kunststoffmembran als Träger eine Folie auf
weist und daher leicht gehandhabt werden kann.
Dadurch, daß zwei Kunststoffmembranen vorgesehen sind, können
die enormen Druckbelastungen, denen Membranen in Druckspei
chern ausgesetzt sind, besser abgefangen werden, was insbeson
dere für die die Gasdichtigkeit bewirkende zweite Kunststoff
membran von Bedeutung ist.
In einer ersten Ausführungsform sind die erste und die zweite
Kunststoffmembran im wesentlichen nicht miteinander verbunden.
Die erste und die zweite Kunststoffmembran können jedoch in
einer zweiten Ausführungsform in an sich bekannter Weise im
wesentlichen vollflächig miteinander verbunden sein.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbei
spiels in Zusammenhang mit der Zeichnung näher erläutert.
Die einzige Figur zeigt einen Längsschnitt des Ausführungs
beispiels eines erfindungsgemäßen Druckspeichers.
Der in der einzigen Fig. 1 dargestellte Druckspeicher stellt
eine Schweißkonstruktion eines Druckspeichers dar und besteht
aus einem Flüssigkeitsteil 3 mit einem Flüssigkeitsanschluß 4
und einem Gasteil 5, der eine Gasfüllschraube 6 aufweist,
sowie einer erfindungsgemäßen Membraneinheit 7 als gasdichtes
Trennelement.
Der Flüssigkeitsteil 3 steht mit einem hydraulischen Kreislauf
in Verbindung, so daß beim Anstieg des Druckes der Druckspei
cher 1 gefüllt und das Gasvolumen im Gasteil 5 komprimiert
wird. Beim Absinken des Druckes expandiert das verdichtete
Gasvolumen und verdrängt dabei die gespeicherte Druckflüssig
keit in den Kreislauf. Im Membranboden ist ein Ventilteller 9
eingesetzt, der bei völliger Entleerung den hydraulischen
Ausgang verschließt und so eine Beschädigung der Membranein
heit 7 verhindert.
Die Membraneinheit 7 weist eine erste und eine zweite Kunst
stoffmembran 11, 13 auf. Die erste Kunststoffmembran 11 be
steht aus einem Elastomer. Dieses kann Naturkautschuk oder ein
Synthesekautschuk sein, der je nach Betriebsmedium und -tempe
ratur gewählt wird. Die zweite Kunststoffmembran 13 bewirkt
die Gasdichtigkeit. Sie besteht aus einer Trägerfolie 15 aus
einem Polyester, vorzugsweise aus Polyethylentherephthalat,
die auf der in den Gasteil 5 des Druckspeichers 1 weisenden
Seite eine Schicht 17 aus einem Elastomer, vorzugsweise einem
vernetzten Polysiloxan, besonders bevorzugt einem wärmever
netzten Dimethylpolysiloxan aufweist. Es kann vorgesehen sein,
daß auch die in Richtung auf die erste Kunststoffmembran 11
weisende Seite der Trägerfolie 15 eine Elastomerschicht,
vorzugsweise dieselbe, wie oben angegeben, aufweist. Die erste
und die zweite Kunststoffmembran 11, 13 sind im wesentlichen
nicht miteinander verbunden. Dies ist in der Fig. 1 zeichne
risch durch einen Zwischenraum zwischen der ersten und zweiten
Kunststoffmembran 11, 13 veranschaulicht. Zusammen mit der
Tatsache, daß der Träger 15 eine Folie ist, wird so ferti
gungstechnisch eine leichte Herstellung ermöglicht.
Es ist auch möglich, daß der Druckspeicher in einer in der
Zeichnung nicht dargestellten Schraubkonstruktion gefertigt
ist. Bei dieser Konstruktionsart ist die Membraneinheit aus
wechselbar, was den Vorteil hat, daß schon bestehende die
erste Kunststoffmembran 11 aufweisende Druckspeicher mit einer
zweiten Kunststoffmembran 13 nachgerüstet werden können.
In einer weiteren Ausführungsform kann es jedoch auch vorgese
hen sein, daß die erste Kunststoffmembran 11 und die zweite
Kunststoffmembran 13 in an sich bekannter Weise im wesentli
chen vollflächig miteinander verbunden sind.
Claims (7)
1. Druckspeicher mit einer Membraneinheit aus einer ersten
Kunststoffmembran (11) und einer zweiten Kunststoffmembran
(13), wobei die zweite Kunststoffmembran (13) aus einer
Trägerfolie (15) aus einem gasdichten Kunststoff mit einer
Glasumwandlungstemperatur Tg von mindestens -40°C besteht
und auf einer oder auf beiden Seiten eine Schicht aus
einem Kunststoffmaterial (17) aufweist.
2. Druckspeicher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die erste Kunststoffmembran (11) aus einem Elastomer
besteht und daß die zweite Kunststoffmembran (13) elasti
sche Eigenschaften aufweist.
3. Druckspeicher nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich
net, daß die erste Kunststoffmembran (11) und die zweite
Kunststoffmembran (13) im wesentlichen nicht miteinander
verbunden sind.
4. Druckspeicher nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich
net, daß die erste Kunststoffmembran (11) und die zweite
Kunststoffmembran (13) im wesentlichen vollflächig mitein
ander verbunden sind.
5. Druckspeicher nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, daß die Trägerfolie (15) der zweiten
Kunststoffmembran (13) eine Polyesterfolie ist und daß das
Kunststoffmaterial (17) aus einem vernetzten Polysiloxan
besteht.
6. Druckspeicher nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß
die Trägerfolie (15) eine Polyethylentherephthalatfolie
ist.
7. Druckspeicher nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß
das vernetzte Polysiloxan ein wärmevernetztes Dimethyl
polysiloxan ist
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