DE9103273U1 - Pressure compensation tank with level probe - Google Patents
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Druckausgleichsbehälter mit FüllstandssondePressure compensation tank with level probe
Die vorliegende Neuerung betrifft einen Druckausgleichsbehälter für Heizanlagen o.dgl. mit einer im Behälter angeordneten, mit einer Flüssigkeit füllbaren Membran, die im unbefüllten Zustand als flaches sackförmiges Element ausgebildet ist, dessen Öffnung sich auf einer der Breitseiten des Elementes befindet, und sich mit zunehmendem Füllgrad mehr und mehr gegen die Behälterinnerwand legt, und einer Füllstandssonde zur Erfassung des Füllgrades der Membran, die einen Sondenkopf, ein Sondenseil und ein Sondengewicht aufweist und sich etwa parallel zur Behälterseitenwand benachbart zu dieser im Behälter erstreckt.The present innovation relates to a pressure equalization tank for heating systems or the like with a membrane arranged in the tank that can be filled with a liquid, which in the unfilled state is designed as a flat bag-shaped element, the opening of which is located on one of the broad sides of the element and, as the level of filling increases, lies more and more against the inner wall of the tank, and a level probe for detecting the level of filling of the membrane, which has a probe head, a probe cable and a probe weight and extends approximately parallel to the side wall of the tank adjacent to it in the tank.
Derartige Druckausgleichsbehälter sind bekannt. Sie haben die Aufgabe, in geschlossenen Heizungsanlagen unter Trennung der Medien Wasser und Luft, die bei Temperaturanstieg entstehende Ausdehnung des Anlagenvolumens aufzunehmen. Der durch dieses Mehrvolumen auftretende Druckanstieg soll dabei ausgeglichen und auf ein geringes Maß begrenzt werden. Die sich ausdehnende Flüssigkeit füllt dabei die im Behälter vorgesehene Membran, die gegen ein außerhalb der Membran vorgesehenes Gaspolster wirkt. Zur Erfassung des Flüssigkeitsstandes in der MembranSuch pressure compensation tanks are well known. Their task is to absorb the expansion of the system volume in closed heating systems by separating the media water and air. The pressure increase caused by this additional volume should be balanced out and limited to a small extent. The expanding liquid fills the membrane provided in the tank, which acts against a gas cushion provided outside the membrane. To record the liquid level in the membrane
dient eine Füllstandssonde, die nach dem kapazitiven Meßprinzip arbeitet. Die Sonde erstreckt sich mit einem Sondenseil etwa parallel zur Behälterseitenwand und wird durch die sich von unten nach oben immer mehr ausdehnende Membran gegen die Behälterseitenwand gedrückt.A level probe is used that works according to the capacitive measuring principle. The probe extends approximately parallel to the side wall of the container with a probe cable and is pressed against the side wall of the container by the membrane, which expands more and more from bottom to top.
r Hierdurch wird auch das Sondenseil zunehmend von unten nach oben gegen die Innenseite der Behälterwandung gedrückt. Durch die sich ausdehnende Membran wird daher der Abstand zwischen dem Sondenseil und der Behälterwand verringert. Durch diese Abstandsverringerung wird die Kapazität erhöht, die somit ein Maß für den Füll zustand der Membran darstellt. Die r This also causes the probe cable to be pressed increasingly from bottom to top against the inside of the container wall. The expanding membrane therefore reduces the distance between the probe cable and the container wall. This reduction in distance increases the capacity, which is therefore a measure of the filling state of the membrane. The
,„ entsprechende Kapazitätsänderung wird vom Sondenseil erfaßt und über den Sondenkopf einem Meßumformer zugeleitet, wo sie in eine elektrische Spannung umgeformt wird.The corresponding change in capacitance is detected by the probe cable and fed via the probe head to a measuring transducer, where it is converted into an electrical voltage.
Mit zunehmendem Füll zustand dehnt sich die Membran etwa birnenförmig von ,r unten nach oben aus, wodurch ein immer größer werdender Abschnitt des Sondenseiles an die Behälterwandung gedrückt wird. Es ist dabei wesentlich, daß der jeweilige Füllstand der Membran genau erfaßt wird. Darüber hinaus ist es von Bedeutung, einen frühen Meßanfang zu erreichen, d.h. bereits bei geringen Füllständen der Membran sollen 2„ diese durch die Füllstandssonde erfaßt werden.As the filling level increases, the membrane expands in a pear shape from bottom to top, whereby an ever-increasing section of the probe cable is pressed against the container wall. It is essential that the respective filling level of the membrane is recorded precisely. It is also important to start the measurement early, i.e. even at low filling levels of the membrane, these should be recorded by the filling level probe.
Die bei den bekannten Druckausgleichsbehältern verwendete Membran ist als flaches sackförmiges Element ausgebildet, dessen Öffnung sich auf einer der Breitseiten des Elementes befindet. Die Membranöffnung ist an der zugehörigen Behälteröffnung montiert, wobei sich die Behälteröffnung außermittig am Deckel des Behälters befindet. Im am Behälter befestigten Zustand der Membran erstreckt sich somit deren Breitseite, an der die Membranöffnung angeordnet ist, zu dem der Behälteröffnung benachbarten Bereich der Behälterseitenwand (Behälterrückseite), während die andereThe membrane used in the known pressure compensation tanks is designed as a flat, sack-shaped element, the opening of which is located on one of the broad sides of the element. The membrane opening is mounted on the associated container opening, with the container opening being located off-center on the lid of the container. When the membrane is attached to the container, its broad side, on which the membrane opening is located, extends to the area of the container side wall (rear of the container) adjacent to the container opening, while the other
2Q Breitseite der Membran zum gegenüberliegenden Bereich der Behälter-2Q Broad side of the membrane to the opposite area of the container
seitenwand (Behältervorderseite) weist. Bei der Membran handelt es sich in der Regel um einen Gummi sack, der durch Aneinanderschweißen von zwei flachen Gummifolien hergestellt wird. Die entsprechende Schweißnaht läuft dabei entlang der Schmalseite bzw. den Schmalseiten dem Membran. Diese spezielle Ausführungsform der Membran ist herstellungstechnisch besonders einfach und kostengünstig.side wall (front of the container). The membrane is usually a rubber bag that is made by welding two flat rubber sheets together. The corresponding weld seam runs along the narrow side or sides of the membrane. This special design of the membrane is particularly simple and cost-effective to manufacture.
Bei derartigen bekannten Druckausgleichsbehältern hat man die FÜ11-standssonde an einer Stelle im Behälter angeordnet, die der vorstehend definierten Behältervorderseite benachbart ist. Mit anderen Worten, hierbei befindet sich die Füllstandssonde in der Behälterlängshälfte, in der sich die Behälteröffnung mit Membranöffnung nicht befindet. Dabei wurde vorzugsweise eine Stelle gewählt, die etwa um 30° von der durch die Behälteröffnung gelegten Behälterhauptachse abweicht. Diese Stelle hatte den Vorteil, daß hierbei die Füll Standssonde möglichst weit von der Behälteröffnung entfernt lag, entsprechend gut zugänglich war und ausreichend Montageplatz zur Verfugung stand.In such known pressure equalization tanks, the fill level probe was arranged at a point in the tank that is adjacent to the front of the tank defined above. In other words, the fill level probe is located in the longitudinal half of the tank in which the tank opening with the membrane opening is not located. A point was preferably selected that deviates by about 30° from the main axis of the tank through the tank opening. This location had the advantage that the fill level probe was as far away from the tank opening as possible, was therefore easily accessible and there was sufficient installation space available.
Der vorliegenden Neuerung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Druckausgleichsbehälter der angegebenen Art zu schaffen, dessen Füllstandssonde einen besonders frühen Meßanfang besitzt. The aim of this innovation is to create a pressure compensation tank of the type specified, whose level probe has a particularly early measurement start.
Diese Aufgabe wird neuerungsgemäß bei einem Druckausgleichsbehälter der angegebenen Art dadurch gelöst, daß die Füllstandssonde innerhalb des jenigen Behälterbereiches angeordnet ist, in dem die Schmalseite und die mit der Öffnung versehene Breitseite der Membran angeordnet sind.This task is solved according to the innovation in a pressure equalization tank of the specified type in that the level probe is arranged within the tank area in which the narrow side and the broad side of the membrane provided with the opening are arranged.
Bei den eingangs beschriebenen DruckausgleichsbehäUern des Standes der Technik hat sich gezeigt, daß die Füllstandssonde einen späten Meßbeginn aufweist, da sich die Membran zuerst an ihrer Schmalseite und an ihrerIn the pressure compensation vessels of the state of the art described above, it has been shown that the level probe has a late start of measurement, since the membrane first closes at its narrow side and at its
mit der Membranöffnnung versehenen Membranbreitseite ausdehnt. Die Ausdehnung zur gegenüberliegenden Breitseite und damit zur Behältervorderseite hin erfolgt später. Dies ist aufgrund der asymmetrischen Anordnung der Membran im Behälter auch verständlich. Die bekannte Anordnung hatte daher den Nachteil, daß man erst relativ spät den Füllgrad der Membran erfassen konnte, in der Regel erst bei einem Füllgrad von 30 - 50 %. with the membrane opening. The expansion to the opposite broad side and thus to the front of the container takes place later. This is understandable due to the asymmetrical arrangement of the membrane in the container. The known arrangement therefore had the disadvantage that the filling level of the membrane could only be determined relatively late, usually only when the filling level was 30 - 50 %.
Bei dem neuerungsgemäß ausgebildeten Druckausgleichsbehälter sind diese Nachteile behoben. Die Füllstandssonde ist hierbei in einem Bereich des Behälters angeordnet, in dem sich die entsprechende Membranwand durch Füllung sehr rasch an die Behälterwand heranbewegt, so daß ein sehr früher Meßbeginn erfolgen kann (bei einem Füllgrad von etwa 10 - 20 %) und insgesamt eine exaktere Messung möglich ist.These disadvantages have been eliminated in the pressure compensation tank designed in accordance with the new design. The level sensor is located in an area of the tank in which the corresponding membrane wall moves very quickly towards the tank wall when it is filled, so that the measurement can begin very early (at a filling level of around 10 - 20%) and a more precise measurement is possible overall.
Besonders bevorzugt ist dabei eine Ausführungsform, bei der die Füllstandssonde benachbart zur Schmalseite der Membran angeordnet ist. Die Schmalseite bzw. die Schmalseiten der Membran entfalten sich zuerst in Richtung auf die zugehörige Behälterwand, so daß die Messung hier sehr früh beginnen kann. In der Draufsicht ist die Füllstandssonde hierbei auf der senkrecht zur Behälterhauptachse durch die Membranöffnung am Behälterdeckel verlaufenden Behälterhauptachse angeordnet. Ist die Membran an ihrer Schmalseite bzw. ihren Schmalseiten mit einer Schweißnaht bzw. Schweißnähten versehen, so ist die Füllstandssonde vorzugsweise benachbart zur Schweißnaht bzw. zu den Schweißnähten angeordnet. An diesen Stellen findet die früheste Entfaltung der Membran statt.A particularly preferred embodiment is one in which the level probe is arranged adjacent to the narrow side of the membrane. The narrow side or sides of the membrane unfold first in the direction of the associated container wall, so that the measurement can begin very early here. In the top view, the level probe is arranged on the container main axis, which runs perpendicular to the container main axis through the membrane opening on the container lid. If the membrane is provided with a weld or welds on its narrow side or sides, the level probe is preferably arranged adjacent to the weld or welds. The earliest unfolding of the membrane takes place at these points.
Es ist jedoch durchaus auch möglich, die Füllstandssonde innerhalb desjenigen Behälterbereiches anzuordnen, in dem die mit der ÖffnungHowever, it is also possible to place the level sensor within the container area in which the
versehene Breitseite der Membran angeordnet ist. Auch in diesem Bereich erfolgt eine relativ rasche Entfaltung der Membran. Wie Untersuchungen ergeben haben, entfaltet sich die Membran zuletzt im Bereich der anderen Breitseite, so daß dieser Bereich von der neuerungsgemäßen Lösung ausgenommen ist.provided broad side of the membrane. In this area too, the membrane unfolds relatively quickly. As investigations have shown, the membrane unfolds last in the area of the other broad side, so that this area is excluded from the innovative solution.
Die benötigte Muffe zur Befestigung des entsprechenden Sondenkopfes am
Behälterdeckel wird daher neuerungsgemäß in dem angegebenen Bereich am
Behälterdeckel angebracht.
10The sleeve required to attach the corresponding probe head to the container lid is therefore attached to the container lid in the specified area, as per the new regulations.
10
Die Neuerung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der Zeichnung im einzelnen erläutert. Es zeigen:The innovation is explained in detail below using an example in conjunction with the drawing. They show:
Figur 1 eine Draufsicht auf einen Druckausgleichsbehälter; 15Figure 1 is a plan view of a pressure equalisation tank; 15
Figur 2 eine Seitenansicht des Behälters der Figur 1 in verkleinertem Maßstab;Figure 2 is a side view of the container of Figure 1 on a reduced scale;
Figur 3 eine Vorderansicht und eine Seitenansicht der im Behälter installierten Membran; undFigure 3 is a front view and a side view of the membrane installed in the vessel; and
Figur 4 einen Längsschnitt durch eine Hälfte des dargestellten Druckausgleichsbehälter, der durch die Position der
Füllstandssonde geführt ist.
25Figure 4 is a longitudinal section through one half of the pressure equalization tank shown, which is guided through the position of the level probe.
25
Figur 1 zeigt einen Druckausgleichsbehälter in der Draufsicht. Es sei betont, daß dieser Behälter nur schematisch dargestellt ist und sämtliche Zu- und Ableitungen sowie übrige Teile, die nicht für die Neuerung von Bedeutung sind, weggelassen worden sind. Figur 2 zeigt den Behälter 1 in der Seitenansicht. Er ist etwa zylinderförmig ausge-Figure 1 shows a pressure compensation tank in plan view. It should be emphasized that this tank is only shown schematically and all supply and discharge lines as well as other parts that are not relevant to the innovation have been omitted. Figure 2 shows the tank 1 in side view. It is roughly cylindrical in shape.
bildet und besitzt einen oberen und unteren gewölbten Deckel. Im oberen Deckel befindet sich eine Behälteröffnung mit entsprechender Muffe 2, an der eine entsprechende Zu- und Abfuhrleitung für eine Flüssigkeit, beispielsweise Wasser einer Heizungsanlage, installiert ist. An dieser Muffe ist von der Innenseite her ein entsprechender Öffnungsflansch 5 einer im Behälter befindlichen Membran 4 montiert. Die Ausbildung dieser Membran wird in Verbindung mit Figur 3 nachfolgend erläutert.and has an upper and lower curved lid. In the upper lid there is a container opening with a corresponding sleeve 2, on which a corresponding supply and discharge line for a liquid, for example water from a heating system, is installed. On the inside of this sleeve a corresponding opening flange 5 of a membrane 4 located in the container is mounted. The design of this membrane is explained below in connection with Figure 3.
Desweiteren befindet sich am oberen Behälterdeckel eine Muffe 3, die zur Anbringung des Kopfes 4 einer Füllstandssonde 30 dient. Die Füllstandssonde ist im montierten Zustand in Figur 4 gezeigt, auf die später noch eingegangen werden wird. Man erkennt aus Figur 1, daß die Muffe 3 zur Anbringung der Füllstandssonde benachbart zur Behälterseitenwand angeordnet ist und sich auf einer horizontalen Hauptachse befindet, die sich senkrecht zu der durch den Mittelpunkt der Muffe 2 für die Anbringung der Behältermembran 4 verlaufenden Hauptachse erstreckt. Die Muffe 3 kann auch genauso gut an der diametral gegenüberliegenden Stelle im in der Zeichnung unteren Bereich des Behälters angeordnet sein. An beiden Stellen werden optimale Effekte erzielt. Der Gesamtbereich, in dem die Muffe 3 und damit die FÜllstandssonde angeordnet sein kann, ist in Figur 1 mit einem mit Pfeilen versehenen Bogen angedeutet.Furthermore, there is a sleeve 3 on the upper container lid, which is used to attach the head 4 of a level probe 30. The level probe is shown in the assembled state in Figure 4, which will be discussed later. It can be seen from Figure 1 that the sleeve 3 for attaching the level probe is arranged adjacent to the side wall of the container and is located on a horizontal main axis that extends perpendicular to the main axis running through the center of the sleeve 2 for attaching the container membrane 4. The sleeve 3 can just as easily be arranged at the diametrically opposite point in the lower area of the container in the drawing. Optimum effects are achieved at both points. The total area in which the sleeve 3 and thus the level probe can be arranged is indicated in Figure 1 with an arc with arrows.
Figur 3 zeigt die Membran 4, die sich innerhalb des Behälters befindet, in der Vorderansicht und der Seitenansicht. Die Membran besteht aus zwei flachen Gummifolien, die übereinandergelegt und aneinandergeschweißt sind. Es entstehen dabei zwei gegenüberliegende Breitseiten und eine sich um die gesamte Membran herum erstreckende Schmalseite. Auf einer Breitseite befindet sich eine mit einem Flansch versehene Öffnung 5, die im Bereich der entsprechenden Behälteröffnung am Deckel unterhalb der Muffe 2 installiert ist. Im montierten Zustand der Membran legt sichFigure 3 shows the membrane 4, which is located inside the container, in the front view and the side view. The membrane consists of two flat rubber sheets that are placed on top of each other and welded together. This creates two opposing broad sides and a narrow side that extends around the entire membrane. On one broad side there is an opening 5 provided with a flange, which is installed in the area of the corresponding container opening on the lid below the sleeve 2. When the membrane is installed,
somit die mit der Öffnung versehene Breitseite im drucklosen Zustand des Behälters unmittelbar an dem zugehörigen Behälterseitenwandbereich an, während die gegenüberliegende Breitseite infolge der versetzten Lage der Behälteröffnung nicht mit der Behälterseitenwand in Kontakt tritt. Die Schmalseite der Membran kommt etwa entlang der in Figur 1 vertikal dargestellten Hauptachse zu liegen, an der sich die Muffe 3 befindet.Thus, when the container is depressurized, the broad side provided with the opening is in direct contact with the associated container side wall area, while the opposite broad side does not come into contact with the container side wall due to the offset position of the container opening. The narrow side of the membrane lies approximately along the main axis shown vertically in Figure 1, on which the sleeve 3 is located.
Figur 4 zeigt die Füllstandssonde 30 im installierten Zustand. Die Füllstandssonde besteht aus einem Sondenkopf 4, einem sich davon nach unten erstreckenden Sondenseil 7 und einem am unteren Ende des Sondenseiles befestigten Sondengewicht 8, das zum Straffhalten des Sondenseiles 7 dient. Die prinzipielle Funktionsweise einer derartigen Sonde ist bekannt, so daß sie an dieser Stelle nicht mehr im einzelnen erläutert werden muß. Man erkennt, daß sich der untere Teil der Membran 4 bereits gefüllt hat, so daß die Membran ein birnenförmiges Aussehen erhält. Durch weiteres Füllen wird das Sondenseil 7 in Richtung auf die Behälterseitenwand gedrückt. Die hierdurch entstehende Kapazitätsänderung wird erfaßt und als Maß für den Füllgrad verwendet. Zum Längenausgleich weist das Sondenseil 7 eine Feder 6 auf, die innerhalb eines Schutzrohres 5 angeordnet ist.Figure 4 shows the level probe 30 in the installed state. The level probe consists of a probe head 4, a probe cable 7 extending downwards from it and a probe weight 8 attached to the lower end of the probe cable, which serves to keep the probe cable 7 taut. The basic functionality of such a probe is known, so that it does not need to be explained in detail here. It can be seen that the lower part of the membrane 4 has already filled up, so that the membrane takes on a pear-shaped appearance. By filling it further, the probe cable 7 is pressed towards the side wall of the container. The resulting change in capacitance is recorded and used as a measure of the degree of filling. To compensate for the length, the probe cable 7 has a spring 6 which is arranged inside a protective tube 5.
Dadurch, daß die Sonde 30 in einem Behälterbereich angeordnet ist, dem die Schmalseite der Membran 4 zugeordnet ist, kann die Sonde sehr rasch auf die Füllung der Membran reagieren. Beim Füllen der Membran entfaltet sich nämlich der Bereich der Schmalseite zuerst, so daß ein frührer Meßbeginn erreicht wird.Because the probe 30 is arranged in a container area to which the narrow side of the membrane 4 is assigned, the probe can react very quickly to the filling of the membrane. When the membrane is filled, the area of the narrow side unfolds first, so that an earlier start of measurement is achieved.
Claims (4)
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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1991
- 1991-03-18 DE DE9103273U patent/DE9103273U1/en not_active Expired - Lifetime
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