EP2233844B2 - Membrane pressure expansion container - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft ein Membrandruckausdehnungsgefäß zum Anschließen an ein Leitungsnetz mit zwei Gefäßteilen, die in einem umfänglichen Verbindungsbereich druck- und fluiddicht miteinander verbunden sind, wobei der von den beiden Gefäßteilen gebildete geschlossene Gefäßinnenraum von einer flachen bzw. halbschalenförmigen Membran in einen Wasserraum und einen Gasraum getrennt ist, wobei der Wasserraum über einen Anschlussstutzen mit dem Leitungsnetz verbindbar ist.The invention relates to a membrane expansion vessel for connection to a pipeline network with two vessel parts, which are pressure-tight and fluid-tightly interconnected in a circumferential connection region, the closed vessel interior formed by the two vessel parts being separated from a flat or half-shell-shaped membrane into a water space and a gas space is, wherein the water space is connectable via a connecting piece with the pipe network.
Derartige Ausdehnungsgefäße mit Membranen dienen zur Aufnahme von Volumenänderungen, beispielsweise durch druckabhängiges Ein- und Ausschalten von Pumpen, durch Druckschlagdämpfer oder auch temperaturbedingt in geschlossenen Flüssigkeitskreisläufen, die in Wasserversorgungssystemen oder Heizungskreisläufen auftreten.Such expansion vessels with membranes are used to accommodate changes in volume, for example, by pressure-dependent switching on and off of pumps, by pressure shock absorbers or temperature-related in closed fluid circuits that occur in water supply systems or heating circuits.
Es werden im Wesentlichen zwei unterschiedliche Ausdehnungsgefäßtypen unterschieden, nämlich Gefäße mit zwei Gefäßteilen und einer flachen bzw. halbschalenförmigen Membran sowie Gefäße mit einer blasenförmigen Membran, die mit ihrem Öffnungsrand in den Wasseranschlussstutzen des Ausdehnungsgefäßes eingesetzt ist und den Wasserraum bildet. Alternativ kann die Membran auch den Gasraum bilden.Essentially, two different expansion vessel types are distinguished, namely vessels with two vessel parts and a flat or half-shell-shaped membrane and vessels with a bubble-shaped membrane which is inserted with its opening edge into the water connection of the expansion vessel and forms the water space. Alternatively, the membrane can also form the gas space.
Bei Ausdehnungsgefäßen mit flacher bzw. halbschalenförmiger Membran gibt es unterschiedliche Gefäßformen, wobei in erster Linie zwischen Flachgefäßen, die z.B. in Wandheizthermen eingesetzt werden, und zylindrischen bzw. kugelartigen Gefäßen unterschieden wird. Diesen beiden Gefäßtypen ist gemeinsam, dass der Gefäßinnenraum durch eine flache bzw. halbschalenförmige Membran aus einem elastischen Material in einen Wasser- und einen Gasraum unterteilt wird, wobei die Membran gleichzeitig als Abdichtelement zwischen den beiden Gefäßteilen dienen kann. Eine solche Lösung ist z.B. in
Aus
Aus
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Membrandruckausdehnungsgefäß so weiter zu entwickeln, dass eine Permeation von Gas aus dem Gasraum in den Wasserraum zuverlässig vermieden wird, ohne dass dadurch der Herstell- und Montageaufwand nennenswert vergrößert wird.The object of the invention is to further develop a membrane expansion vessel so that a permeation of gas from the gas space into the water space is reliably avoided, without thereby significantly increasing the manufacturing and assembly costs.
Diese Aufgabe wird mit einem Membrandruckausdehnungsgefäß gemäß Patentanspruch 1 gelöst.This object is achieved with a membrane expansion vessel according to claim 1.
Es steht somit ein Membrandruckausdehnungsgefäß zur Verfügung, dessen wenigstens einschichtige Kunststoffmembran gasundurchlässig ist, wodurch eine Permeation von Gas, insbesondere von Luft oder Stickstoff, vermieden wird. Als Kunststoffmaterial kann beispielsweise als Basis ein Ethylen-Vinyl-Alkohol-Copolymer (EVOH) verwendet werden.Thus, there is a membrane expansion vessel available whose at least one-layer plastic membrane is gas impermeable, whereby a permeation of gas, in particular of air or nitrogen, is avoided. As the plastic material, for example, an ethylene-vinyl alcohol copolymer (EVOH) can be used as a base.
Um ohne zusätzlichen Montageaufwand gleichzeitig die Abdichtfunktion der Membran zwischen den beiden Gefäßteilen zu gewährleisten, ist erfindungsgemäß der Außenrand der Membran mit einem Dichtelement verbunden. Dieses umlaufende Dichtelement ist in geeigneter Weise auf den Außenrand der Membran aufgebracht.In order to simultaneously ensure the sealing function of the membrane between the two vessel parts without additional installation effort, according to the invention, the outer edge of the membrane is connected to a sealing element. This circumferential sealing element is suitably applied to the outer edge of the membrane.
Dabei ist vorgesehen, dass das Dichtelement C-förmig ausgebildet ist und den Außenrand der Membran ober- und unterseitig umgreift. Ein solches C-förmiges Dichtelement kann z.B. durch Umspritzen mit dem Außenrand der Membran verbunden werden.It is provided that the sealing element C-shaped is and surrounds the outer edge of the membrane top and bottom. Such a C-shaped sealing element can be connected, for example by encapsulation with the outer edge of the membrane.
In besonders bevorzugter Ausgestaltung ist vorgesehen, dass das Dichtelement aus einem auf den Außenrand der Membran aufgebrachten Dichtungsschaum besteht. Ein solcher Dichtungsschaum, z.B. auf einer 2K-Polyurethan-Basis, lässt sich herstellungstechnisch besonders einfach auf den Außenrand der Membran aufbringen. Das Dichtelement folgt somit der Kontur des Außenrandes der Membran, die von der jeweiligen Gefäßform abhängig ist (z.B. rund, mehreckig, mehreckig mit abgerundeten Kanten).In a particularly preferred embodiment, it is provided that the sealing element consists of a sealing foam applied to the outer edge of the membrane. Such a sealing foam, e.g. On a 2K polyurethane base, manufacturing technology makes it particularly easy to apply to the outer edge of the membrane. The sealing element thus follows the contour of the outer edge of the membrane, which is dependent on the particular vessel shape (e.g., round, polygonal, polygonal with rounded edges).
Die druck- und fluiddichte Verbindung der beiden Gefäßteile wird in an sich bekannter Weise vorzugsweise dadurch gewährleistet, dass die beiden Gefäßteile im Verbindungsbereich unter Einklemmung des Außenrandes der Membran formschlüssig miteinander verbunden sind. Ein Beispiel für eine solche formschlüssige Verbindung ist in der
Die Membran selbst ist nach einer ersten bevorzugten Ausgestaltung bevorzugt aus einem Kunststoffblend gebildet. Ein solcher Kunststoffblend, insbesondere ein Polymerblend, ist eine molekular verteilte oder mikroskopisch dispergierte Kunststofflegierung, also eine Mischung aus mindestens zwei Basiskunststoffen bzw. Basispolymeren. Ein Basismaterial weist dann vorzugsweise die erforderlichen elastischen Eigenschaften, welche die Verformung der Membran bei Druckänderungen ermöglicht, und das andere die Gassperreigenschaften auf.The membrane itself is preferably formed according to a first preferred embodiment of a plastic blend. Such a plastic blend, in particular a polymer blend, is a molecularly distributed or microscopically dispersed plastic alloy, ie a mixture of at least two base plastics or base polymers. A base material then preferably has the required elastic properties, which allows the deformation of the membrane under pressure changes, and the other the gas barrier properties.
Zusätzlich oder alternativ ist in weiterer bevorzugter Ausgestaltung vorgesehen, dass die Membran aus einem wenigstens zweischichtigen Verbundwerkstoff mit einer ersten Schicht aus einem elastischen Kunststoff und einer mit der ersten Schicht verbundenen zweiten Schicht aus einem elastischen gasundurchlässigen Kunststoff besteht. Bei dieser Ausführungsform dient die eine Schicht als Trägerschicht, auf welche z.B. durch Coextrusion die zweite Schicht aufgebracht wird.Additionally or alternatively, it is provided in a further preferred embodiment that the membrane consists of at least two layers Composite material having a first layer of an elastic plastic and a second layer connected to the first layer of an elastic gas-impermeable plastic. In this embodiment, the one layer serves as a carrier layer, to which, for example, by coextrusion, the second layer is applied.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Membran einen wenigstens dreischichtigen Aufbau aufweist, wobei die dritte Schicht aus einem elastischen Kunststoff besteht. Die zweite Schicht aus einem elastischen gasundurchlässigen Kunststoff ist dann beidseitig eingebettet.In a further advantageous embodiment, it is provided that the membrane has an at least three-layer structure, wherein the third layer consists of an elastic plastic. The second layer of an elastic gas-impermeable plastic is then embedded on both sides.
Zwischen den Schichten können Haftvermittler vorgesehen sein.Adhesion promoters may be provided between the layers.
Ausführungsformen der Erfindung werden nachstehend anhand der Zeichnung beispielhaft näher erläutert. Diese zeigt in
- Fig. 1
- einen Schnitt durch ein Membrandruckausdehnungsgefäß,
- Fig. 2
- in vergrößerter Darstellung einen Querschnitt des Aufbaus der Membran nach einer nicht erfindungsgemäßen Ausführungsform,
- Fig. 3
- eine Teildraufsicht auf die Membran nach
Fig. 2 , - Fig. 4
- in vergrößerter Darstellung einen Querschnitt des Aufbaus der Membran nach einer erfindungsgemäßen Ausführungsform und in
- Fig. 5
- eine Teildraufsicht auf die Membran nach
Fig. 4 .
- Fig. 1
- a section through a diaphragm pressure expansion vessel,
- Fig. 2
- in an enlarged view a cross section of the structure of the membrane according to a non-inventive embodiment,
- Fig. 3
- a partial plan view of the membrane behind
Fig. 2 . - Fig. 4
- in an enlarged view a cross section of the structure of the membrane according to an embodiment of the invention and in
- Fig. 5
- a partial plan view of the membrane behind
Fig. 4 ,
Ein Membrandruckausdehnungsgefäß ist in
Das Membrandruckausdehnungsgefäß 1 weist zwei halbschalenförmige Gefäßteile 2, 3 aus Metall auf. Die beiden Gefäßteile 2, 3 können grundsätzlich jede beliebige geometrische Form aufweisen, z.B. auch oval oder eckig. Die Gefäßteile 2, 3 sind in einem allgemein mit 4 bezeichneten umfänglichen Verbindungsbereich druck- und fluiddicht miteinander verbunden, was nachfolgend näher erläutert wird.The membrane pressure expansion vessel 1 has two half-shell-
Im Gefäßteil 2 ist ein Anschlussstutzen 5 zum Anschließen des Membrandruckausdehnungsgefäßes 1 an ein nicht dargestelltes Leitungsnetz vorgesehen. Der Innenraum des Membrandruckausdehnungsgefäßes 1 ist von einer Membran 6 in einen mit dem Anschlussstutzen 5 in Verbindung stehenden Wasserraum 7 und einen Gasraum 8 unterteilt, dieser Gasraum 8 ist mit einem unter einem vorgegebenen Überdruck stehenden Gas, z.B. Luft oder Stickstoff, gefüllt. Dazu ist eine Gasbefüllöffnung vorgesehen, die z.B. mittels eines einfachen Stopfens oder eines Gasfüllventils 9 verschlossen ist.In the
Wenn sich das Volumen des Wassers im Leitungsnetz vergrößert, dringt Wasser durch den Anschlussstutzen 5 in den Wasserraum 7, d.h. in das Innere des Gefäßes 1 ein, wodurch die Membran 6 gegen das Gaspolster zusammengedrückt wird.As the volume of water in the conduit network increases, water will penetrate through the spigot 5 into the water space 7, i. into the interior of the vessel 1, whereby the
Wesentlich für das Membrandruckausdehnungsgefäß 1 ist die Gestaltung der Membran 6. Diese weist bevorzugt eine Kontur auf, welche an die halbschalenförmige Kontur des Gefäßteiles 2 weitestgehend angepasst ist.Essential for the membrane pressure expansion vessel 1 is the design of the
Die Membran 6 besteht aus einem wenigstens einschichtigen gasundurchlässigen Kunststoff, z.B. aus einem Kunststoffblend, d.h. einer Kunststofflegierung aus wenigstens zwei Bestandteilen, wobei der eine Bestandteil elastische Eigenschaften und der andere gasundurchlässige Eigenschaften aufweist. Der gasundurchlässige Bestandteil kann beispielsweise EVOH sein und ist selbstverständlich ebenfalls so elastisch, dass die Membran 6 bei Druckänderungen ihre Form verändern und den Gasraum 8 zusammendrücken kann. Dazu kann die Membran 6 mit zusätzlichen Profilierungen, Sicken oder dgl. ausgerüstet sein, was nicht näher dargestellt ist.The
Bei der in
Der Außenrand 10 der Membran 6 ist vorzugsweise ober- und unterseitig jeweils mit einem Dichtelement 11 verbunden. Dieses Dichtelement 11 ist bevorzugt ein auf den Außenrand der Membran 6 aufgebrachter Dichtungsschaum, z.B. auf 2K-Polyurethan-Basis.The
Bei der Montage des Membrandruckausdehnungsgefäßes 1 wird die Membran 6 mit ihrem mit den Dichtelementen 11 versehenen Außenrand 10 in den Verbindungsbereich 4 zwischen den beiden Gefäßteilen 2, 3 eingebracht, anschließend werden die Gefäßhälften 2, 3 im Verbindungsbereich 4, vorzugsweise formschlüssig, miteinander verklemmt, z.B. mittels eines umlaufenden Klemmringes 12.During assembly of the membrane expansion vessel 1, the
Die Membran 6 dient dann neben ihrer eigentlichen Membranfunktion zugleich als Dichtelement im Verbindungsbereich 4. Die Dichtfunktion ist durch das umlaufende Dichtelement 11 am Außenrand 10 der Membran 6 zuverlässig gewährleistet, auch wenn das Material der Membran 6 selbst nicht als Dichtmittel geeignet ist.The
In den
Im Unterschied zur Ausführungsform nach
Natürlich ist die Erfindung nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt. Weitere Ausgestaltungen wie in den Patentansprüchen beschrieben sind möglich. So können die beiden Gefäßteile 2, 3 auch, wie vorerwähnt, eine andere geometrische Form aufweisen. Die Membran 6 selbst kann auch nur einen ein- oder zweischichtigen Aufbau aufweisen. Wenn die Membran 6, wie in den Ausführungsbeispielen dargestellt, einen dreischichtigen Aufbau aufweist, kann bei entsprechender Materialauswahl das Dichtelement auch von der elastischen Schicht 6a bzw. 6c selbst durch entsprechende Materialverdickung gebildet sein. Ein solches Ausführungsbeispiel fällt jedoch nicht unter den Schutzbereich der Ansprüche.Of course, the invention is not limited to the illustrated embodiments. Further embodiments as described in the claims are possible. Thus, the two
Claims (5)
- Membrane pressure expansion vessel for connection to a network comprising two vessel parts (2, 3) which are interconnected in a peripheral connection region (4) in a pressure- and fluid-tight manner, the closed interior of the vessel formed by the two vessel parts (2, 3) being separated into a water chamber (7) and a gas chamber (8) by a planar or half-shell-shaped membrane (6), it being possible for the water chamber (7) to be connected to the network via a connecting piece (5), the membrane (6) being formed from an at least single-layer, gas-tight plastics material and being connected to a sealing element (11, 11') peripherally on the outer edge (10) of said membrane, the outer edge (10) of the membrane (6) being bonded in a fluid-tight manner to the sealing element (11, 11') between the two vessel parts (2, 3) in the connection region (4) whereby the sealing element (11, 11') is applied to the outer edge (10), whereby the sealing element (11') is C-shaped and surrounds the outer edge (10) of the membrane (6) on the upper side and underside.
- Membrane pressure expansion vessel according to claim 1, characterised in that the two vessel parts (2, 3) are interlocked in the connection region (4), with the outer edge (10) of the membrane (6) being clamped.
- Membrane pressure expansion vessel according to one or more of claims 1 or 2, characterised in that the membrane (6) is formed from a blend of plastics materials.
- Membrane pressure expansion vessel according to one or more claims 1 to 3, characterised in that the membrane (6) consists of an at least two-layer composite material, comprising a first layer made of a resilient plastics material and a second layer, which is connected to the first layer and is made of a resilient gas-tight plastics material.
- Membrane pressure expansion vessel according to claim 4, characterised in that the membrane (6) has an at least three-layer construction, the third layer consisting of a resilient plastics material.
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