EP0733863A2

EP0733863A2 - Expansion tank

Info

Publication number: EP0733863A2
Application number: EP96103700A
Authority: EP
Inventors: Horst Böhme
Original assignee: Franz Kaldewei GmbH and Co KG
Current assignee: Franz Kaldewei GmbH and Co KG
Priority date: 1995-03-22
Filing date: 1996-03-09
Publication date: 1996-09-25
Anticipated expiration: 2016-03-09
Also published as: EP0733863A3; DE29520889U1; DE19510360A1; DE59602983D1; EP0733863B1; ATE184387T1; DE19510360C2

Abstract

The pressure compensating container has a rigid holder housing having a supply connection and an outlet connection for the fluid and an elastic membrane (10) inside the housing. The membrane divides the holder into a fluid chamber and a gas chamber. The membrane has an upper ring-formed section (13) of a ring projection type which is provided above a section having a straight cross-section (16). The membrane also has, or alternatively has, a lower ring-formed section (14) of a ring projection type provided underneath the section with a straight cross-section. The membrane has a concave inward curvature (17) provided between the upper and/or the lower ring-formed section.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Druckausgleichsgefäß zur Aufnahme von Volumenänderungen einer Menge einer auf Temperaturänderungen ansprechenden Flüssigkeit mit einem starren Behältergehäuse, das einen Zuführstutzen und einen Ablaufstutzen für die Flüssigkeit aufweist und einer in dem Gehäuse befestigbaren dehnbaren Membran, die den Innenraum des Behälters in einen Flüssigkeitsraum und einen Gasraum unterteilt, wobei die Membran im ungedehnten Ausgangszustand einen Bereich mit einer im Querschnitt etwa sternförmigen Faltung aufweist.The present invention relates to a pressure compensation vessel for accommodating changes in volume of a quantity of a liquid which is responsive to temperature changes, with a rigid container housing which has a supply connection and an outlet connection for the liquid and an expandable membrane which can be fastened in the housing and which separates the interior of the container into a liquid space and divides a gas space, the membrane having an area with an approximately star-shaped fold in cross section in the unexpanded initial state.

Druckausgleichsgefäße dieser genannten Art werden für Heizungen oder Warmwasserbereitungssysteme verwendet. Ein Druckausgleichsgefäß der eingangs genannten Gattung ist z.B. aus dem deutschen Gebrauchsmuster 19 85 404 (U1) bekannt. Die Membran hat hier im ungedehnten Ausgangszustand einen Bereich mit einer im Querschnitt etwa sternförmigen Faltung. Durch diese von der Kreisform abweichende Querschnittsform wird eine schonendere Beanspruchung und Verformung der Membran bei der Ausdehnung erzielt.Pressure expansion vessels of this type are used for heating or water heating systems. A pressure compensation vessel of the type mentioned at the beginning is e.g. known from German utility model 19 85 404 (U1). The membrane has an area with an approximately star-shaped fold in cross section in the unstretched initial state. This cross-sectional shape, which differs from the circular shape, results in a gentler stress and deformation of the membrane during expansion.

Ein weiteres Druckausgleichsgefäß ist aus dem deutschen Gebrauchsmuster 85 07 701.1 (U1) bekannt. Bei diesem bekannten Druckausgleichsgefäß hat man sich mit dem Problem befaßt, daß die Gefahr besteht, daß bei stillstehendem Wasser im Inneren des Behälters sich Bakterien ansiedeln. Um dieser Bakterienbildung entgegen zu treten wird bei dem bekannten Behälter eine Möglichkeit geschaffen, um eine gewisse Durchströmung des Flüssigkeitsraums mit dem flüssigen Medium (in der Regel Wasser) zu erzielen. Hierzu verwendet man ein tellerförmiges Element mit aufrecht stehenden Rippen und ordnet den Zulaufstutzen und den Ablaufstutzen an der Oberseite des Behälters nebeneinander an. Der Flüssigkeitsraum ist oberhalb des Gasraums angeordnet. Die Membran ist in der ungedehnten Ausgangsstellung gespannt und nach oben gewölbt und nimmt bei zunehmendem Druck im Flüssigkeitsraum eine S-förmige Faltung an. Diese Anordnung bei dem bekannten Druckausgleichsbehälter eignet sich nur für einen Behältertyp der genannten Art.Another pressure compensation vessel is known from German utility model 85 07 701.1 (U1). In this known pressure compensation vessel, the problem has been dealt with that there is a risk that bacteria will settle inside the container when the water is still. In order to counteract this bacterial formation, a possibility is created in the known container in order to achieve a certain flow through the liquid space with the liquid medium (usually water). For this purpose, a plate-shaped element with upright ribs is used and the inlet connection and the outlet connection on the top of the container are arranged side by side. The liquid space is arranged above the gas space. The membrane is tensioned in the unstretched starting position and arched upwards and assumes an S-shaped fold as the pressure in the liquid space increases. This arrangement in the known surge tank is only suitable for a type of tank of the type mentioned.

Weiterhin ist aus der EP-A-0 137 322 ein Druckausgleichsbehälter bekannt, bei dem Zulaufstutzen und Ablaufstutzen unten bzw. oben axial am Behälter angeordnet sind und sich die Membran in Längsrichtung mittig konzentrisch in dem etwa zylindrischen Behälter erstreckt, so daß der Gasraum den Flüssigkeitsraum konzentrisch umgibt. Die Membran ist bei diesem bekannten Druckausgleichsbehälter eine im ungedehnten Zustand zylindrische Schlauchmembran. Bei der Ausdehnung dieser Schlauchmembran aufgrund zunehmendem Wasserdruck können sich undefinierte Faltungen ergeben, so daß sich Wassertaschen bilden, in denen Restwasser nicht vollständig ausgetauscht wird und dadurch wiederum das Problem der Bakterienbildung auftritt.Furthermore, EP-A-0 137 322 discloses a pressure compensation container in which the inlet and outlet connections are arranged axially at the bottom and top of the container and the membrane extends concentrically in the longitudinal direction in the center of the approximately cylindrical container, so that the gas space defines the liquid space concentrically surrounds. The membrane in this known surge tank is a cylindrical tubular membrane in the unstretched state. When this hose membrane expands due to increasing water pressure, undefined folds can result, so that water pockets are formed in which residual water is not completely exchanged, which in turn causes the problem of bacterial formation.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Druckausgleichsgefäß der eingangs genannten Art mit einer Membran zu schaffen, die eine hohe Verschleißfestigkeit aufweist, sich immer definiert ausdehnt und zusammenzieht, so daß keine undefinierten Faltungen mit unerwünschten Wassertaschen gebildet werden können und bei der ein besserer Längenausgleich bei druckbelasteter Membran gegeben ist.The object of the present invention is to provide a pressure compensation vessel of the type mentioned at the outset with a membrane which has a high wear resistance, always expands and contracts in a defined manner, so that undefined folds can be formed with undesired water pockets and in which a better length compensation is given with a pressure-loaded membrane.

Die Lösung dieser Aufgabe liefert ein erfindungsgemäßes Druckausgleichsgefäß der eingangs genannten Art mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs. Die erfindungsgemäß vorhandenen Ringwülste und die konkaven Wölbungen verbessern den Längenausgleich bei druckbelasteter Membran. Im ungedehnten Ausgangszustand ist die Membran außerdem gefaltet, so daß sich im Querschnitt etwa eine Sternform ergibt. Bei zunehmenden Flüssigkeitsdruck im Flüssigkeitsraum im Inneren der Membran werden die konkaven Abschnitte der sternförmigen Membran nach außen gedrückt, so daß sich die Membran einer Zylinderform annähert. Nimmt der Flüssigkeitsdruck im Innenraum der Membran wieder ab, dann nimmt diese wieder die ursprünglich vorgegebene sternförmige Faltung ein.The solution to this problem is provided by a pressure compensation vessel according to the invention of the type mentioned at the outset with the characterizing features of the main claim. The ring beads present according to the invention and the concave curvatures improve the length compensation when the membrane is under pressure. In the unstretched initial state, the membrane is also folded, so that there is approximately a star shape in cross section. With increasing liquid pressure in the liquid space inside the membrane, the concave sections of the star-shaped membrane are pressed outwards, so that the membrane approximates a cylindrical shape. If the liquid pressure in the interior of the membrane decreases again, then this takes on the originally predetermined star-shaped fold again.

Eine solche Membran hat ein hohes Dehnungspotential und ist folglich sehr verschleißfest. Sie dehnt sich aus und zieht sich wieder zusammen quasi wie ein Lungenflügel.Such a membrane has a high expansion potential and is therefore very wear-resistant. It expands and contracts again like a lung.

Vorzugsweise wird die Membran in einem etwa zylindrischen Behälter mit Deckelteil und Bodenteil im Deckelbereich bzw. Bodenbereich z.B. über einen Flansch gehalten, der an Teilen des Behälters im Deckelbereich bzw. Bodenbereich festgeklemmt wird. Die Membran erstreckt sich vorzugsweise in Längsrichtung im Behälter, wobei innen der Flüssigkeitsraum liegt, der konzentrisch von dem Gasraum umgeben wird und der Flüssigkeitsraum über oben und unten im Achsbereich des Behälters angebrachte Zulaufstutzen bzw. Ablaufstutzen gespeist wird. Vorzugsweise ist zur Abstützung der ausgedehnten Membran ein diese umgebendes Stützblech mit Öffnungen für den Gasdurchlaß vorgesehen. Zur Abstützung der gefalteten Membran ist innerhalb derselben ein zweites Abstützrohr angebracht. Dieses gelochte Rohr, das dem Rohr für die Wasserzuführung entsprechen kann, verhindert ein vollkommenes Schließen der Membran nach innen und sorgt für die Möglichkeit eines ständigen Wasserdurchflusses im ungedehnten Ausgangszustand der gefalteten Membran.The membrane is preferably placed in an approximately cylindrical container with a lid part and bottom part in the lid area or bottom area, e.g. held by a flange that is clamped to parts of the container in the lid area or bottom area. The membrane preferably extends in the longitudinal direction in the container, with the inside of the liquid space, which is concentrically surrounded by the gas space and the liquid space is fed via inlet and outlet connections attached above and below in the axial region of the container. A supporting plate with openings for the gas passage surrounding it is preferably provided to support the expanded membrane. To support the folded membrane, a second support tube is attached within it. This perforated tube, which can correspond to the tube for the water supply, prevents the membrane from completely closing inwards and ensures the possibility of constant water flow in the unexpanded initial state of the folded membrane.

Oberhalb eines Abschnitts mit dem etwa sternförmigen Querschnitt und/oder unterhalb dieses Abschnitts weist die Membran noch eine Ringwulst auf. Zwischen Ringwulst und sternförmigem Abschnitt ist oben und/oder unten eine konkave Wölbung vorhanden. Der sternförmig gefaltete Teil kann drei oder mehr Sternarme über den Umfang verteilt in symmetrischen Anordnung mit jeweils dazwischenliegenden konkav gewölbten Abschnitten aufweisen.Above a section with the approximately star-shaped cross section and / or below this section, the membrane also has an annular bead. A concave curvature is present at the top and / or at the bottom between the annular bead and the star-shaped section. The star-folded part can have three or more star arms distributed over the circumference in a symmetrical arrangement with concavely curved sections in between.

Die Unteransprüche betreffen bevorzugte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Aufgabenlösung. Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Figurenbeschreibung.The subclaims relate to preferred developments of the task solution according to the invention. Further advantages of the invention result from the following description of the figures.

Im folgenden wird die vorliegende Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher beschrieben. Dabei zeigen

Fig. 1: eine Faltenmembran für ein Druckausgleichsgefäß gemäß der Erfindung im teilweisen Längsschnitt;
Fig. 2: eine entsprechende Draufsicht auf diese Faltenmembran im teilweisen Schnitt;
Fig. 3: einen vertikalen Längsschnitt durch die erfindungsgemäße Faltenmembran entlang der Linie III-III von Fig. 2;
Fig. 4: eine vertikale Schnittansicht durch einen erfindungsgemäßen Druckausgleichsbehälter mit Faltenmembran.

The present invention is described in more detail below using an exemplary embodiment and with reference to the accompanying drawings. Show

Fig. 1: a fold membrane for a pressure compensation vessel according to the invention in partial longitudinal section;
Fig. 2: a corresponding plan view of this fold membrane in partial section;
Fig. 3: a vertical longitudinal section through the fold membrane according to the invention along the line III-III of Fig. 2;
Fig. 4: a vertical sectional view through a surge tank according to the invention with pleated membrane.

Es wird zunächst auf die Fig. 1 bis 3 Bezug genommen und anhand dieser die erfindungsgemäß besonders ausgebildete Faltenmembran erläutert. Fig. 1 zeigt die Faltenmembran im unteren Teil in der seitlichen Ansicht, im oberen Teil im vertikalen Längsschnitt. Wie man sieht, hat die Faltenmembran 10 oben einen Befestigungsflansch 11, der durch eine Art Falz gebildet ist und am unteren Ende befindet sich ein entsprechender Befestigungsflansch 15 für die Befestigung im Druckausgleichsbehälter. Von oben nach unten gesehen verläuft die Wandung der Faltenmembran 10 zunächst in einem oberen ringförmigen Abschnitt 13. An diese Ringwulst schließt sich nach unten hin eine Wölbung 17 nach innen an. Im Anschluß an diese Wölbung 17 verläuft die Wandung der Faltenmembran 10 wieder nach außen und mündet in einem längeren Abschnitt 16, der, wie man aus Fig. 2 erkennen kann, in der Draufsicht gesehen sternförmig gefaltet ist. Der Schnitt gemäß Fig. 1 zeigt den Übergangsbereich 17 zwischen der oberen Ringwulst 13 und dem sternförmig gefalteten Abschnitt 16 in seiner größten Breitenausdehnung. Man erkennt aus Fig. 2, daß diese sternförmige Faltung 16 über den Umfang der Faltenmembran gesehen vier symmetrische Arme 16a aufweist, zwischen denen jeweils diese verbindende konkave breitere Abschnitte 16b verlaufen. Der Schnitt Fig. 1 verläuft also durch einen Arm 16a der Sternfaltung. Der Schnitt Fig. 3 verläuft dagegen durch den schmalsten Abschnitt 16b der konkaven Wölbung des sternförmig gefalteten Bereichs.Reference is first made to FIGS. 1 to 3, and the fold membrane specially designed according to the invention is explained on the basis thereof. Fig. 1 shows the fold membrane in the lower part in a side view, in the upper part in a vertical longitudinal section. As can be seen, the fold membrane 10 has a fastening flange 11 at the top, which is formed by a type of fold, and at the lower end there is a corresponding fastening flange 15 for fastening in the surge tank. Viewed from top to bottom, the wall of the fold membrane 10 initially runs in an upper annular section 13. A bulge 17 adjoins this annular bead toward the bottom. Following this curvature 17, the wall of the fold membrane 10 runs outwards again and opens into a longer section 16 which, as can be seen from FIG. 2, is folded in a star shape when viewed from above. The section according to FIG. 1 shows the transition region 17 between the upper annular bead 13 and the star-folded section 16 in its greatest width dimension. It can be seen from FIG. 2 that this star-shaped fold 16 extends over the circumference of the fold membrane seen has four symmetrical arms 16a, between each of which concave wider sections 16b connecting them. The section Fig. 1 thus runs through an arm 16a of the star fold. The section FIG. 3, on the other hand, runs through the narrowest section 16b of the concave curvature of the area folded in a star shape.

Wie man aus Fig. 2 weiterhin erkennen kann, ist der Befestigungsflansch 11 nicht rund sondern an zwei gegenüberliegenden Seiten mit jeweils einer Abflachung 12 versehen. Die vier Arme 16a der sternförmigen Faltung ragen etwas weiter nach außen als die obere Ringwulst 13. Oberhalb des unteren Befestigungsflanschs 15 befindet sich eine ebenso geformte untere Ringwulst 14, wie man aus Fig. 1 erkennt. Darüber ist die Faltenmembran 10 wieder konkav gewölbt und geht nach oben hin in den sternförmigen Abschnitt 16 über.As can also be seen from FIG. 2, the mounting flange 11 is not round but is provided with a flattened portion 12 on two opposite sides. The four arms 16a of the star-shaped fold protrude somewhat further outwards than the upper annular bead 13. Above the lower fastening flange 15 there is an equally shaped lower annular bead 14, as can be seen from FIG. 1. The fold membrane 10 is concavely curved again and merges upwards into the star-shaped section 16.

Schneidet man die Faltenmembran 10 in Längsrichtung im schmalen Abschnitt der konkaven Wölbung 16b an der schmalsten Stelle, dann ergibt sich von dort aus nach oben hin ein schräger Übergangsbereich 18 zu der oberen Ringwulst 13 hin.If the fold membrane 10 is cut in the longitudinal direction in the narrow section of the concave curvature 16b at the narrowest point, an oblique transition region 18 to the upper annular bead 13 results from there upwards.

Fig. 4 zeigt nun einen erfindungsgemäßen Druckausgleichsbehälter mit eingebauter Faltenmembran 10. Der gesamte Behälter ist mit dem Bezugszeichen 20 bezeichnet. Er besteht aus einem Oberteil 20a und einem Unterteil 20b, die miteinander verschweißt sind. Der Behälter 20 hat eine etwa zylindrische Form, wobei die zylindrische Wandung oben in einen flachen Deckelabschnitt übergeht und unten in einen flachen Bodenabschnitt. Wie man sieht, sind oben und unten jeweils Haltevorrichtungen 29 vorgesehen, die den Befestigungsflansch 11 bzw. 15 im Deckelbereich der Behälterwandung bzw. im Bodenbereich der Behälterwandung festklemmen. Konzentrisch erstreckt sich axial durch den Behälter 20 ein Wasserrohr 21, über das durch den oberen Zuführstutzen 25 Wasser in den Behälter gelangt. An der Unterseite wird das Wasser über den Ablaufstutzen 28 abgeführt. Das Wasserrohr 21 hat Öffnungen 22, über die das Wasser in den Flüssigkeitsraum 23 im Inneren der Faltenmembran 10 gelangt. Außerhalb der Faltenmembran befindet sich der Gasraum 24. Zwischen Faltenmembran 10 und Behälterwandung ist außerdem ein Stützblech 26 vorgesehen mit Öffnungen 27, an dem sich die bei Zunahme des Drucks im Flüssigkeitsraum 23 sich ausdehnende Faltenmembran 10 abstützt. Die erfindungsgemäße sternförmige Faltung der Faltenmembran 10 führt zu einer definierten Ausdehnung bzw. Kontraktion der Faltenmembran und verhindert die Ausbildung von Wassertaschen. Das Restwasser kann dadurch immer vollständig ausgetauscht werden. Die Ringwülste 13, 14 und die konkaven Wölbungen dienen zum Längenausgleich bei druckbelasteter Membran.FIG. 4 now shows a pressure compensation container according to the invention with a built-in fold membrane 10. The entire container is designated by reference number 20. It consists of an upper part 20a and a lower part 20b, which are welded together. The container 20 has an approximately cylindrical shape, the cylindrical wall merging into a flat lid section at the top and into a flat bottom section at the bottom. As can be seen, holding devices 29 are provided at the top and bottom, which clamp the fastening flange 11 or 15 in the lid region of the container wall or in the bottom region of the container wall. A water pipe 21 extends concentrically through the container 20, through which water reaches the container through the upper feed pipe 25. On the underside, the water is discharged via the outlet connection 28. The water pipe 21 has openings 22 through which the Water gets into the liquid space 23 inside the fold membrane 10. The gas space 24 is located outside the fold membrane. Between the fold membrane 10 and the container wall, a support plate 26 is also provided with openings 27, on which the fold membrane 10, which expands as the pressure in the liquid space 23 increases, is supported. The star-shaped folding of the fold membrane 10 according to the invention leads to a defined expansion or contraction of the fold membrane and prevents the formation of water pockets. The residual water can thus always be completely replaced. The annular beads 13, 14 and the concave curvatures serve to compensate for the length when the membrane is under pressure.

Aus Fig. 4 ist ersichtlich, daß das Gasfüllventil 30 für die Befüllung des Gasraums des Druckausgleichsbehälters im Bereich der Wandung an dessen Oberseite angebracht ist und zwar mit Abstand zur Behälterachse. Die Öffnung des Gasfüllventils 30 zeigt unter einem Winkel von 45° zur Zylinderachse des Behälters nach außen. Ebensogut sind auch andere Winkel zur Zylinderachse des Behälters möglich. Das Gasfüllventil 30 ist durch diese erfindungsgemäße Anordnung für eine Bedienungsperson besonders gut zugänglich.From Fig. 4 it can be seen that the gas filling valve 30 for filling the gas space of the surge tank is mounted in the region of the wall on the top thereof and at a distance from the axis of the container. The opening of the gas filling valve 30 points outwards at an angle of 45 ° to the cylinder axis of the container. Other angles to the cylinder axis of the container are also possible. The gas filling valve 30 is particularly easily accessible to an operator through this arrangement according to the invention.

Claims

Pressure compensation vessel for receiving changes in volume of a quantity of a liquid which is responsive to changes in temperature, with a rigid container housing which has a supply connection and an outlet connection for the liquid and an expandable membrane which can be fastened in the housing and divides the interior of the container into a liquid space and a gas space, wherein the membrane in the unstretched initial state has an area with an approximately star-shaped fold in cross-section, characterized in that the membrane (10) has an upper annular section (13) in the manner of an annular bead, which is then in the section with an approximately star-shaped cross-section (16) passes over and / or the membrane (10) below the section with an approximately star-shaped cross-section (16) has a lower annular section (14) in the manner of an annular bead in order to bring about a length compensation
and that the membrane (10) between the upper annular section (13) and / or lower annular section (14) and the section (16) with an approximately star-shaped cross section each has a concave curvature (17) inwards.

Pressure compensation vessel according to claim 1, characterized in that the membrane (10) is arranged concentrically in the longitudinal direction in the approximately cylindrical container, so that an annular gas space (24) surrounding the membrane (10) results between the membrane (10) and the container wall and a In cross section, at least in sections, approximately star-shaped liquid space (23) inside the membrane (10).

Pressure compensation vessel according to claim 1 or 2, characterized in that the membrane (10) at the upper end and / or at the lower end each one Has mounting flange (11, 15) which is clamped to a holding device (29) of the container.

Pressure compensation vessel according to one of claims 1 to 3, characterized in that the membrane (10) in the section (16) with an approximately star-shaped cross-section distributed over the circumference four arms with the largest expansion in diameter and in between each concave sections connecting the arms (16a) (16b).

Pressure compensation vessel according to one of claims 1 to 4, characterized in that the membrane (10) in the container housing is concentrically surrounded by a support plate (26) with openings (27) to which it bears when it expands.

Pressure compensating vessel according to one of claims 1 to 5, characterized in that a water pipe (21) connected to the feed pipe (25) and the drain pipe (28) runs concentrically centrally in the axial direction within the membrane (10), the water pipe (21) having openings (22) towards the interior of the membrane.

Pressure compensation vessel according to one of claims 1 to 6, characterized in that the container has approximately a cylindrical shape with a lid and a bottom and the axis of the gas filling valve (30) forms an angle with the cylinder axis of the container