EP2662575A2 - Membrane und Behälteranordnung - Google Patents

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EP2662575A2
EP2662575A2 EP13165977.3A EP13165977A EP2662575A2 EP 2662575 A2 EP2662575 A2 EP 2662575A2 EP 13165977 A EP13165977 A EP 13165977A EP 2662575 A2 EP2662575 A2 EP 2662575A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
container
membrane
connecting element
halves
container halves
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP13165977.3A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP2662575A3 (de
Inventor
Herwig Miessbacher
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Semperit AG Holding
Original Assignee
Semperit AG Holding
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Semperit AG Holding filed Critical Semperit AG Holding
Publication of EP2662575A2 publication Critical patent/EP2662575A2/de
Publication of EP2662575A3 publication Critical patent/EP2662575A3/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F15B1/02—Installations or systems with accumulators
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    • F15B1/08—Accumulators using a gas cushion; Gas charging devices; Indicators or floats therefor
    • F15B1/10—Accumulators using a gas cushion; Gas charging devices; Indicators or floats therefor with flexible separating means
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    • F15B1/14—Accumulators using a gas cushion; Gas charging devices; Indicators or floats therefor with flexible separating means attached at their periphery by means of a rigid annular supporting member
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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Definitions

  • the present invention relates to a membrane of a container, in particular a pressure expansion vessel, as well as a container arrangement, which is designed in particular as a pressure expansion vessel.
  • Expansion tanks or surge tank of the type in question are well known in the art.
  • surge tanks are designed as components in hydraulic systems that absorb the change in volume of the hydraulic fluid between minimum and maximum temperature and thus should keep the pressure largely constant.
  • expansion tanks are used in heating systems and service water, cold water, solar and hydraulic circuits.
  • Such reservoirs have a flexible rubber membrane, which separates the liquid and the gas storage within a vessel formed by two half-shells. Here, the membrane is clamped between the two half-shells on the outer bead and held together with a rotating steel clip.
  • a disadvantage of such embodiments is that the container wall must be made massive due to the forces occurring and the structural connection of the two half-shells. Incidentally, the installation space must be kept relatively large because of the peripheral edge. Incidentally, the complex installation of such systems leads to high production costs.
  • a membrane of a container in particular a pressure expansion vessel or expansion tank, wherein the membrane is formed of an elastic material, and wherein the membrane has a working area which is adapted to displace within a container, and a mounting area has, over which the membrane in the region of two joining regions of two container halves on the container can be fixed, that the container halves are connected to one another via a material connection.
  • the membrane thus serves in particular for use in a membrane expansion vessel and is thus designed as a preferably flexible rubber membrane.
  • the membrane advantageously consists of an elastic material or elastomer so as to shift at least in its working area within the container.
  • the materials used for the membrane are NBR (nitrile-butadiene rubber), EPDM (ethylene-propylene-diene rubber), SBR (styrene-butadiene rubber), CSM (chlorosulfonated polyethylene), FKM (fluoro rubber), NR (natural rubber) , TPV (thermoplastic elastomer) or IIR (butyl rubber) in question.
  • the membrane may be formed from mixtures of the aforementioned materials.
  • the membrane may have a layered structure of different materials. The membrane serves to separate the liquid from a gas cushion. When heated, the nearly incompressible liquid expands, compressing the gas cushion on the other side of the membrane.
  • the membrane is designed as a flat body and particularly expediently, this has a (fairly) square or round, preferably circular, planar configuration.
  • the edge regions of the membrane the latter has a fastening region, by way of which the membrane can be fixed to the container in the region of two joining regions of two container halves, so that the container halves can be connected to one another via a material connection.
  • the attachment region of the membrane can thus be a peripheral edge.
  • the joining region of a container half generally represents the region or section of the container half, via which the container half is connected or connectable to another container half or another element.
  • the fastening area is designed such that it is not clamped between the two container halves and clamped by a clamping ring, but in such a way that a cohesive connection of the two container halves is possible with each other.
  • the cohesive connection of the two container halves can be effected here indirectly or directly. In an immediate cohesive connection of the container halves they are directly contacting each other, for example glued or welded. In an indirect connection of the two container halves, an intermediate element, for example a connecting element, is provided, on which the two container halves are fixed cohesively.
  • the attachment region has an adhesion layer in order to fix it to at least one of the container halves or a connecting element.
  • the adhesion layer may for example be formed as an adhesive layer or adhesive layer and connects the attachment region of the membrane with at least one of the container halves or a connecting element such that a gas flow or a fluid flow can not occur.
  • the advantageously forming the outer periphery of the diaphragm mounting portion may therefore be determined directly or indirectly on at least one of the container halves.
  • the membrane is conveniently glued to the inner peripheral surface of the container half.
  • the fastening region of the membrane to a connecting element is expediently determined by way of bonding or welding. in this respect It is particularly useful when the mounting area is set adjacent to the joining area at the two container halves.
  • the attachment region is non-positively and / or positively and / or materially connected to a connecting element, via which the membrane can be fixed to at least one of the container halves.
  • the connection between the membrane and the connecting element can for example be made cohesively.
  • the attachment region of the membrane can be glued or welded to the connecting element.
  • a non-positive and / or positive connection can also be created.
  • the connecting element can be vulcanized into the fastening region of the membrane.
  • the engagement areas may be formed, for example, as recesses, projections or openings or the like.
  • the connecting element is made of an adhesive or weldable material, preferably a metal such as steel.
  • the connecting element and at least one of the container halves are made of the same material. This makes it possible to materially connect one or both container halves to the connecting element, for example via a weld.
  • the membrane is connected either to the connecting element or to at least one of the container halves. So it is not necessary for the attachment of the membrane several components.
  • the membrane can be explicitly attached to the connector without touching the container half (s) at the same time.
  • the membrane may be secured to one of the container halves without the other container half and / or the connecting element to touch or on both container halves, without touching the connecting element.
  • a plane is formed substantially centrally between the container halves, wherein the fastening region is arranged in this plane.
  • the plane can also be referred to as a parting plane, since it separates the two container halves, so to speak. To form the plane, the container halves do not have to touch each other. The plane, even if the container halves are spaced apart, extends substantially midway between the container halves. Expediently, the plane is arranged substantially centrally or even offset between two joining regions of two container halves and substantially parallel (or not) between two joining regions of two container halves. If the container halves are welded on impact, the two joining regions of the container halves expediently form the plane together. More generally, the container halves form a free space between them.
  • the mounting area is positioned in the region of the free space.
  • a container arrangement in particular a pressure expansion vessel or membrane expansion vessel, comprising two container halves and a membrane made of an elastic material, wherein the membrane has a working area, which is designed to be displaced within the container, and wherein the membrane has a mounting area has, over which the membrane in such a range of two joining areas of the container halves is fixed to this, that the container halves are connected or connected to each other via a material connection.
  • a container arrangement is thus provided in which the two container halves are not clamped together by a clamping ring, but which are connected to one another via a cohesive connection or connectable.
  • the cohesive connection can in this case directly or directly, for example, by welding together the two container halves, or indirectly, for example, by welding the two container halves to a vitelagertes Element or connecting element, take place. It is understood that the further advantages and features as described with regard to the membrane according to the invention can also be used in the container arrangement according to the invention.
  • the fastening region is non-positively and / or positively and / or materially connected to at least one of the container halves or a connecting element.
  • the membrane can also be connected via its mounting region with two container halves.
  • the fastening region in the assembled state of the container halves on the one or between the two flanges can be fixed cohesively and / or non-positively and positively. Seen radially outwards, the two container halves can then butt against one another and be glued or welded together or be connected to one another in another cohesive connection method.
  • the fastening region preferably has an adhesion layer, via which it is fixed to at least one of the container halves or the connecting element. This makes it possible to fix the attachment region of the membrane cohesively to the connecting element or at least one of the container halves.
  • At least one of the container halves or the connecting element has engagement regions, via which the fastening region is non-positively and positively connected to at least one of the container halves or the connecting element.
  • the engagement regions may be formed, for example, as projections, recesses, recesses or openings. In this case, it is possible for the container halves or the connecting element to be vulcanized or cast into the region of attachment of the membrane in the region of the engagement regions.
  • a connecting element is provided, via which the fastening region is fixed to at least one of the container halves.
  • the membrane is thus not directly or directly fixed to the container or the container halves. Rather, the definition of the membrane is indirectly or indirectly via the intermediate connection element.
  • the connecting element is designed as an annular body, which is fixed to the joining areas of the container halves such that the connecting element forms a part of the container wall.
  • the connecting element forms part of the container outer wall and is designed for this purpose as a ring-shaped or cylindrical body.
  • the connecting element is arranged on the respective inner lateral surface or outer lateral surface of the respective container half, that is, the cylinder jacket surface of the connecting element expediently contacts the cylindrical outer surface of each container half.
  • the container halves are fixed to the opposite end faces of the cylindrical or annular body. In other words, in the former alternative, the connecting element and the respective container halves overlap in the longitudinal direction, whereas in the second alternative, the container halves and the connecting element do not overlap, but are connected to one another adjacent to one another.
  • the connecting element is non-positively and / or positively and / or materially fixed to the joining areas of the container halves.
  • the connecting element is firmly bonded to the joining areas of the respective container halves via an adhesive connection or welded connection.
  • FIG. 1 is a known from the prior art embodiment of a membrane expansion vessel shown.
  • This has an upper container half 102, a lower container half 104 and a membrane 106.
  • the membrane 106 divides the container formed by the upper container half 102 and lower container half 104 into two spaces.
  • the membrane is clamped by a bead located at its edge by means of a clamping ring 108 between the two container halves 102, 104.
  • a liquid for example water, which can enter and leave via a connection 110.
  • FIG. 2 are a sectional view and a detailed sectional view of a preferred exemplary embodiment of the container assembly according to the invention shown.
  • the container arrangement has a first or upper container half 2, a second or lower container half 4 and a membrane 6.
  • the two container halves 2, 4 are expediently designed as closed on one side, cylindrical container.
  • the diaphragm 6 divides the space formed by the container halves 2, 4 into two partial areas, namely a lower partial area, in which advantageously a gas, such as nitrogen, is provided and an upper portion, in which a liquid, such as water is present.
  • the gas cushion arranged on the other membrane side is compressed upon heating due to the incompressibility of the liquid, so that due to the flexible membrane a pressure compensation between liquid and gas cushion is made possible.
  • the upper container half 2 has a connection 8 in order to supply and remove the liquid to the container arrangement.
  • a connecting element 10 is provided, by means of which the membrane 6 is fixed indirectly to the two container halves 2, 4.
  • the membrane 6 is expediently flexible, in particular of an elastic material, for example rubber.
  • the membrane 6 has a working area 12 which can shift within the container arrangement.
  • the working area 12 is in particular a central region of the membrane 6.
  • a fastening area 14 is provided beyond which the membrane 6 can be fixed directly or indirectly to at least one of the container halves 2, 4.
  • the connecting element 10 is formed as a cylindrical body, on whose - viewed in the radial direction r - inner lateral surface in the longitudinal direction l at least partially overlapping the first container half 2 and second container half 4 is arranged.
  • the first container half 2 is directly connected via a cohesive connection in the form of a weld 16 to the connecting element 10.
  • the two end edges of the container halves 2, 4 do not abut each other, but are spaced apart such that a free space 18 is formed between them.
  • This is an adhesion layer 20 is provided, which creates a material connection between the membrane 6 and connecting element 10.
  • FIG. 3 is a further preferred, exemplary embodiment of the container assembly according to the invention shown.
  • the connecting element 10 is not arranged in the longitudinal direction l overlapping with the two container halves 2, 4, but is located between the two end sides of the container halves 2, 4. In other words, contact the end faces of the container halves 2, 4, the end face of the annular connecting element 10th and are connected to each other via a weld 22 at their respective end faces cohesively.
  • the connecting element 10 has engaging regions 24 in its radially inwardly directed region in order to connect the fastening region 14 of the diaphragm 6 positively and positively to the connecting element 10. Additionally or alternatively, the membrane 6 can also be connected to the connecting element 10 via an adhesion layer.
  • FIG. 4 is a further preferred, exemplary embodiment of the container assembly according to the invention shown.
  • the two container halves 2, 4 have at their end faces in each case one in the radial direction r inwardly projecting flange 26, which serves to fix the diaphragm 6.
  • the attachment region 14 of the membrane 6 on the flange 26 facing sides may have an adhesion layer 20.
  • the attachment portion 14 on the two flanges 26 facing sides each have an adhesion layer 20.
  • a combination of fixing the fastening region 14 to the flange 26 via a non-positive and positive connection would be conceivable, as shown in FIG FIG. 5 is shown.
  • the two flanges 26 are concavely formed at their mutually facing sides to receive a receiving space for a bead-like region or edge region of the membrane 6 therein.
  • the end faces of the two container halves 2, 4 contact each other directly and are adhesively connected to one another via a bond 28.
  • the cohesive connection can also be brought about by welding.

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Abstract

Membrane (6) eines Behälters, insbesondere eines Druckausdehnungsgefäßes, wobei die Membrane aus einem elastischen Material ausgebildet ist, und wobei die Membrane einen Arbeitsbereich (12), welcher ausgelegt ist, sich innerhalb eines Behälters zu verlagern, und einen Befestigungsbereich (14) aufweist, über welchen die Membrane derart im Bereich von zwei Fügebereichen zweier Behälterhälften (2,4) an dem Behälter festlegbar ist, dass die Behälterhälften über eine stoffschlüssige Verbindung miteinander verbindbar sind.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Membrane eines Behälters, insbesondere eines Druckausdehnungsgefäßes, sowie eine Behälteranordnung, welche insbesondere als Druckausdehnungsgefäß ausgebildet ist.
  • Ausdehnungsgefäße bzw. Druckausgleichsbehälter der in Rede stehenden Art sind hinlänglich aus dem Stand der Technik bekannt. So werden derartige Druckausgleichsbehälter als Bauteile in hydraulischen Systemen ausgebildet, die die Volumenänderung der Hydraulikflüssigkeit zwischen minimaler und maximaler Temperatur aufnehmen und so den Druck weitgehend konstant halten sollen. Häufig werden derartige Ausdehnungsgefäße in Heizungsanlagen sowie Brauchwasser, Kaltwasser, Solar- und Hydraulikkreisläufen eingesetzt. Derartige Ausgleichsbehälter weisen eine flexible Gummimembrane auf, die die Flüssigkeit und den Gasspeicher innerhalb eines durch zwei Halbschalen ausgebildeten Gefäßes trennt. Hierbei wird die Membrane zwischen den zwei Halbschalen über den außen liegenden Wulst geklemmt und mit einer umlaufenden Stahlklammer zusammen gehalten. Nachteilig bei derartigen Ausführungsformen ist jedoch, dass die Behälterwand aufgrund der auftretenden Kräfte und der konstruktiven Verbindung der zwei Halbschalen massiv ausgeführt werden muss. Im Übrigen muss der Einbauraum wegen des umlaufenden Rands verhältnismäßig groß gehalten werden. Im Übrigen führt die aufwendige Montage derartiger Systeme zu hohen Herstellungskosten.
  • Es ist somit Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Membrane eines Behälters sowie eine Behälteranordnung, insbesondere ein Druckausdehnungsgefäß, vorzusehen, welche eine hohe Stabilität bei gleichzeitig geringen Herstellungskosten und geringem Einbauraum ermöglichen.
  • Diese Aufgabe wird durch eine Membrane eines Behälters, insbesondere eines Druckausdehnungsgefäßes, mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und durch eine Behälteranordnung, insbesondere Druckausdehnungsgefäß, mit den Merkmalen des Anspruchs 5 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
  • Erfindungsgemäß ist eine Membrane eines Behälters, insbesondere eines Druckausdehnungsgefäßes bzw. Druckausgleichsbehälter bzw. Membranausdehnungsgefäßes, vorgesehen, wobei die Membrane aus einem elastischen Material ausgebildet ist, und wobei die Membrane einen Arbeitsbereich, welcher ausgelegt ist, sich innerhalb eines Behälters zu verlagern, und einen Befestigungsbereich aufweist, über welchen die Membrane derart im Bereich von zwei Fügebereichen zweier Behälterhälften an dem Behälter festlegbar ist, dass die Behälterhälften über eine stoffschlüssige Verbindung miteinander verbindbar sind. Die Membrane dient somit insbesondere der Anwendung in einem Membranausdehnungsgefäß und ist somit als vorzugsweise flexible Gummimembrane ausgebildet. Hiefür besteht die Membrane vorteilhafterweise aus einem elastischen Material bzw. Elastomer, um somit zumindest in ihrem Arbeitsbereich sich innerhalb des Behälters zu verlagern. Als Materialien für die Membrane kommen NBR (Nitril-Butadien-Kautschuk), EPDM (Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk), SBR (Styrol-Butadien-Kautschuk), CSM (Chlorsulfoniertes Polyethylen), FKM (Fluorkautschuk), NR (Naturkautschuk), TPV (thermoplastisches Elastomer) oder IIR (Butylkautschuk) in Frage. Ferner kann die Membrane aus Mischungen der zuvor genannten Materialien ausgebildet sein. Auch kann die Membrane einen schichtweisen Aufbau aus verschiedenen Materialien besitzen. Die Membrane dient dazu, die Flüssigkeit von einem Gaspolster zu trennen. Bei Erwärmung dehnt sich die nahezu inkompressible Flüssigkeit aus und verdichtet somit das Gaspolster auf der anderen Membranseite. Aufgrund der flexiblen Ausgestaltung zumindest des Arbeitsbereichs kann sich dieser somit innerhalb des Behälters derart verlagern, dass ein Druckausgleich zwischen Flüssigkeit und Gaspolster ermöglicht werden kann. Vorteilhafterweise ist die Membrane als flächiger Körper ausgebildet und besonders zweckmäßigerweise weist diese eine (recht)eckige oder runde, vorzugsweise kreisrunde, flächige Konfiguration auf. Vorteilhafterweise in den Randbereichen der Membrane weist diese einen Befestigungsbereich auf, über welchen die Membrane derart im Bereich von zwei Fügebereichen zweier Behälterhälften an dem Behälter festlegbar ist, dass die Behälterhälften über eine stoffschlüssige Verbindung miteinander verbindbar sind. Der Befestigungsbereich der Membrane kann somit ein umlaufender Rand sein. Der Fügebereich einer Behälterhälfte stellt dabei allgemein den Bereich oder Abschnitt der Behälterhälfte dar, über welchen die Behälterhälfte mit einer anderen Behälterhälfte oder einem anderen Element verbunden oder verbindbar ist. Vorteilhafterweise ist der Befestigungsbereich derart ausgebildet, dass dieser nicht zwischen den beiden Behälterhälften geklemmt wird und über einen Spannring verspannt wird, sondern derart, dass eine stoffschlüssige Verbindung der beiden Behälterhälften miteinander möglich ist. Die stoffschlüssige Verbindung der beiden Behälterhälften kann hierbei mittelbar oder unmittelbar erfolgen. Bei einer unmittelbaren stoffschlüssigen Verbindung der Behälterhälften sind diese direkt miteinander kontaktierend beispielsweise verklebt oder verschweißt. Bei einer mittelbaren Verbindung der beiden Behälterhälften ist ein zwischengeschaltetes Element, beispielsweise ein Verbindungselement, vorgesehen, an welchem die beiden Behälterhälften stoffschlüssig festgelegt sind.
  • Vorteilhafterweise weist der Befestigungsbereich eine Adhäsionsschicht auf, um diesen an zumindest einer der Behälterhälften oder einem Verbindungselement festzulegen. Die Adhäsionsschicht kann beispielsweise als Haftschicht oder Klebstoffschicht ausgebildet sein und verbindet den Befestigungsbereich der Membrane mit zumindest einer der Behälterhälften oder einem Verbindungselement derart, dass ein Gasfluss oder ein Fluidfluss nicht auftreten kann. Der vorteilhafterweise den Außenumfang der Membrane bildende Befestigungsbereich kann daher mittelbar oder unmittelbar an zumindest einer der Behälterhälften festgelegt sein. Bei der unmittelbaren Befestigung ist die Membrane zweckmäßigerweise an der Innenumfangsfläche der Behälterhälfte festgeklebt. Bei der mittelbaren Befestigung ist der Befestigungsbereich der Membrane an einem Verbindungselement zweckmäßigerweise über eine Verklebung oder Verschweißung festgelegt. Insoweit ist es besonders zweckmäßig, wenn der Befestigungsbereich benachbart zu dem Fügebereich an den beiden Behälterhälften festgelegt ist.
  • Vorzugsweise ist der Befestigungsbereich kraft- und/oder form- und/oder stoffschlüssig mit einem Verbindungselement verbunden, über welches die Membrane an zumindest einer der Behälterhälften festlegbar ist. Die Verbindung zwischen Membrane und Verbindungselement kann beispielsweise stoffschlüssig erfolgen. Hierbei kann der Befestigungsbereich der Membrane mit dem Verbindungselement verklebt oder verschweißt sein. Zusätzlich oder alternativ kann ebenfalls eine kraft- und/oder formschlüssige Verbindung geschaffen werden. Beispielsweise wäre es denkbar, Eingriffsbereiche in dem Verbindungselement vorzusehen, in welche das Material der Membrane eingreifen kann. Beispielsweise kann das Verbindungselement in den Befestigungsbereich der Membrane einvulkanisiert sein. Die Eingriffsbereiche können beispielsweise als Rücksprünge, Vorsprünge oder Durchbrüche oder Ähnliches ausgebildet sein. Durch die Bereitstellung eines Verbindungselements ist die Membrane somit nicht mehr unmittelbar bzw. direkt an einer der beiden Behälterhälften festgelegt. Vielmehr dient das Verbindungselement einer Anbindung der Membrane an die zumindest eine der zwei Behälterhälften.
  • Zweckmäßigerweise ist das Verbindungselement aus einem klebbaren oder schweißfähigen Material, vorzugsweise einem Metall wie Stahl, ausgebildet. Vorzugsweise sind das Verbindungselement und zumindest eine der Behälterhälften aus demselben Material ausgebildet. Hierdurch ist es möglich, eine oder beide Behälterhälften an das Verbindungselement stoffschlüssig anzubinden, beispielsweise über eine Verschweißung.
  • Vorteilhafterweise ist die Membrane entweder mit dem Verbindungselement oder mit zumindest einer der Behälterhälften verbunden. Es sind also nicht mehrere Bauteile für die Befestigung der Membrane notwendig. Die Membrane kann explizit an dem Verbindungselement befestigt werden, ohne gleichzeitig die Behälterhälfte(n) zu berühren. Alternativ kann die Membrane an einer der Behälterhälften festgelegt werden, ohne die andere Behälterhälfte und/oder das Verbindungselement zu berühren, bzw. an beiden Behälterhälften, ohne das Verbindungselement zu berühren.
  • Weiter bevorzugt ist zwischen den Behälterhälften im Wesentlichen mittig eine Ebene ausgebildet, wobei der Befestigungsbereich in dieser Ebene angeordnet ist. Die Ebene kann auch als Trennebene bezeichnet werden, da sie die beiden Behälterhälften sozusagen trennt. Um die Ebene zu bilden, müssen die Behälterhälften sich nicht berühren. Die Ebene erstreckt sich, auch wenn die Behälterhälften voneinander beabstandet sind, im Wesentlichen mittig zwischen den Behälterhälften. Zweckmäßigerweise ist die Ebene im Wesentlichen mittig oder auch versetzt zwischen zwei Fügebereichen zweier Behälterhälften und im Wesentlichen parallel (oder auch nicht) zwischen zwei Fügebereichen zweier Behälterhälften angeordnet. Sind die Behälterhälften auf Stoß verschweißt, bilden die beiden Fügebereiche der Behälterhälften zweckmäßigerweise zusammen die Ebene. Allgemeiner ausgedrückt bilden die Behälterhälften zwischen sich einen Freiraum. Vorteilhafterweise ist der Befestigungsbereich im Bereich des Freiraums positioniert.
  • Weiterhin erfindungsgemäß ist eine Behälteranordnung, insbesondere ein Druckausdehnungsgefäß bzw. Membranausdehnungsgefäß, vorgesehen, umfassend zwei Behälterhälften und eine Membrane aus einem elastischen Material, wobei die Membrane einen Arbeitsbereich aufweist, welcher ausgelegt ist, sich innerhalb des Behälters zu verlagern, und wobei die Membrane einen Befestigungsbereich aufweist, über welchen die Membrane derart im Bereich von zwei Fügebereichen der Behälterhälften an diesen festlegbar ist, dass die Behälterhälften über eine stoffschlüssige Verbindung miteinander verbindbar oder verbunden sind. Wie bereits mit Bezug auf die erfindungsgemäße Membrane erläutert, wird somit eine Behälteranordnung bereit gestellt, bei welcher die beiden Behälterhälften nicht über einen Spannring miteinander verklemmt sind, sondern die über eine stoffschlüssige Verbindung miteinander verbunden bzw. verbindbar sind. Die stoffschlüssige Verbindung kann hierbei direkt bzw. unmittelbar, durch beispielsweise miteinander Verschweißen der beiden Behälterhälften, oder mittelbar, durch beispielsweise Verschweißen der beiden Behälterhälften an ein zwischengelagertes Element oder Verbindungselement, erfolgen. Es versteht sich, dass die weiteren Vorteile und Merkmale, wie sie hinsichtlich der erfindungsgemäßen Membrane beschrieben wurden, ebenfalls in der erfindungsgemäßen Behälteranordnung Anwendung finden können.
  • Vorzugsweise ist der Befestigungsbereich kraft- und/oder form- und/oder stoffschlüssig mit zumindest einer der Behälterhälften oder einem Verbindungselement verbunden. Es versteht sich, dass die Membrane über ihren Befestigungsbereich auch mit beiden Behälterhälften verbunden sein kann. So ist es beispielsweise möglich, an einer oder beiden Behälterhälften jeweils einen nach innen ragenden Flansch vorzusehen, wobei der Befestigungsbereich im montierten Zustand der Behälterhälften an dem einen oder zwischen den beiden Flanschen stoffschlüssig und/oder auch kraft- und formschlüssig festgelegt sein kann. Radial nach außen gesehen können die beiden Behälterhälften dann aufeinander stoßen und miteinander verklebt oder verschweißt sein oder in einer anderen stoffschlüssigen Verbindungsmethode miteinander verbunden sein.
  • Bevorzugterweise weist der Befestigungsbereich eine Adhäsionsschicht auf, über welche dieser an zumindest der einen der Behälterhälften oder dem Verbindungselement festgelegt ist. Hierdurch ist es möglich, den Befestigungsbereich der Membrane stoffschlüssig an dem Verbindungselement oder zumindest einer der Behälterhälften festzulegen.
  • In einer alternativen oder kumulativen bevorzugten Ausführungsform weist zumindest die eine der Behälterhälften oder das Verbindungselement Eingriffsbereiche auf, über welche der Befestigungsbereich kraft- und formschlüssig mit zumindest einer der Behälterhälften oder dem Verbindungselement verbunden ist. Die Eingriffsbereiche können beispielsweise als Vorsprünge, Rücksprünge, Ausnehmungen oder Durchbrüche ausgebildet sein. Hierbei ist es möglich, dass die Behälterhälften oder das Verbindungselement im Bereich der Eingriffsbereiche in den Befestigungsbereich der Membrane einvulkanisiert oder eingegossen sind.
  • Vorteilhafterweise ist ein Verbindungselement vorgesehen, über welches der Befestigungsbereich an zumindest einer der Behälterhälften festgelegt ist. In anderen Worten ist die Membrane somit nicht direkt bzw. unmittelbar an dem Behälter bzw. den Behälterhälften festgelegt. Vielmehr erfolgt die Festlegung der Membrane indirekt bzw. mittelbar über das zwischengeschaltete Verbindungselement.
  • In einer vorteilhaften Ausführungsform ist das Verbindungselement als ringförmiger Körper ausgebildet, der an den Fügebereichen der Behälterhälften derart festgelegt ist, dass das Verbindungselement einen Teil der Behälterwand ausbildet. In anderen Worten bildet das Verbindungselement einen Teil der Behälteraußenwand und ist hierfür als ring- bzw. zylinderförmiger Körper ausgebildet. In einer Ausführungsform ist das Verbindungselement an der jeweiligen Innenmantelfläche oder Außenmantelfläche der jeweiligen Behälterhälfte angeordnet, das heißt die Zylindermantelfläche des Verbindungselements kontaktiert zweckmäßigerweise mit der Zylindermantelfläche jeder Behälterhälfte. In einer alternativen Ausführungsform sind die Behälterhälften an den gegenüberliegenden Stirnflächen des zylinder- bzw. ringförmigen Körpers festgelegt. In anderen Worten überlappen sich bei ersterer Alternative das Verbindungselement und die jeweiligen Behälterhälften in Längsrichtung, wohingegen bei zweiter Alternative sich die Behälterhälften und das Verbindungselement nicht überlappen, sondern aneinander angrenzend miteinander verbunden sind.
  • Vorteilhafterweise ist das Verbindungselement kraft- und/oder form- und/oder stoffschlüssig an den Fügebereichen der Behälterhälften festgelegt. Besonders bevorzugt ist das Verbindungselement an die Fügebereiche der jeweiligen Behälterhälften über eine Klebeverbindung oder Schweißverbindung stoffschlüssig befestigt.
  • Weitere Vorteile und Merkmale der erfindungsgemäßen Membrane sowie der erfindungsgemäßen Behälteranordnung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung mit Bezug auf die beigefügten Figuren, wobei einzelne Merkmale von einzelnen Ausführungsformen zu neuen Ausführungsformen kombiniert werden können. Es zeigen:
    • Fig. 1:
    Eine teilweise geschnittene Ansicht eines aus dem Stand der Technik bekannten Druckausdehnungsgefäßes.
    Fig. 2:
    Eine Schnittansicht und eine geschnittene Detailansicht einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Behälteranordnung.
    Fig. 3:
    Eine geschnittene Detailansicht einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Behälteranordnung.
    Fig. 4:
    Eine geschnittene Detailansicht einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Behälteranordnung.
    Fig. 5:
    Eine geschnittene Detailansicht einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Behälteranordnung.
  • In Figur 1 ist eine aus dem Stand der Technik bekannte Ausführungsform eines Membranausdehnungsgefäßes dargestellt. Dieses weist eine obere Behälterhälfte 102, eine untere Behälterhälfte 104 sowie eine Membrane 106 auf. Die Membrane 106 teilt den durch die obere Behälterhälfte 102 und untere Behälterhälfte 104 gebildeten Behälter in zwei Räume. Hierfür ist die Membrane über einen an ihrem Rand befindlichen Wulst mittels eines Klemmrings 108 zwischen die beiden Behälterhälften 102, 104 geklemmt. Im unteren Bereich des Behälters befindet sich Stickstoff, im oberen Bereich des Behälters eine Flüssigkeit, beispielsweise Wasser, welches über einen Anschluss 110 ein- und austreten kann.
  • In Figur 2 sind eine Schnittansicht sowie eine geschnittene Detailansicht einer bevorzugten, beispielhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Behälteranordnung dargestellt. Die Behälteranordnung weist eine erste bzw. obere Behälterhälfte 2, eine zweite bzw. untere Behälterhälfte 4 sowie eine Membrane 6 auf. Die beiden Behälterhälften 2, 4 sind zweckmäßigerweise als einseitig geschlossene, zylinderförmige Behälter ausgebildet. Die Membrane 6 teilt den durch die Behälterhälften 2, 4 gebildeten Raum in zwei Teilbereiche, nämlich einen unteren Teilbereich, in welchem vorteilhafterweise ein Gas, wie Stickstoff, vorgesehen ist sowie einen oberen Teilbereich, in welchem eine Flüssigkeit, beispielsweise Wasser vorhanden ist. Da Flüssigkeiten im Wesentlichen inkompressibel und bei Temperaturänderung in ihrem Volumen zu- bzw. abnehmen, wird bei Erwärmung aufgrund der Inkompressibilität der Flüssigkeit das auf der anderen Membranseite angeordnete Gaspolster verdichtet, sodass aufgrund der flexiblen Membran ein Druckausgleich zwischen Flüssigkeit und Gaspolster ermöglicht wird. Vorteilhafterweise weist die obere Behälterhälfte 2 einen Anschluss 8 auf, um der Behälteranordnung die Flüssigkeit zu- und abzuführen. Schließlich ist ein Verbindungselement 10 vorgesehen, mittels welchem die Membrane 6 mittelbar an den beiden Behälterhälften 2, 4 festgelegt ist.
  • Die Membrane 6 ist zweckmäßigerweise flexibel ausgebildet, insbesondere aus einem elastischen Material, beispielsweise Gummi. Um einen Druckausgleich zwischen dem Gasraum und dem Flüssigkeitsraum zu ermöglichen, weist die Membrane 6 einen Arbeitsbereich 12 auf, welcher sich innerhalb der Behälteranordnung verlagern kann. Der Arbeitsbereich 12 ist insbesondere ein Mittelbereich der Membrane 6. Am Rand der Membrane 6 ist darüber hinaus ein Befestigungsbereich 14 vorgesehen, über welchen die Membrane 6 unmittelbar oder mittelbar an zumindest einer der Behälterhälften 2, 4 festlegbar ist.
  • Die Verbindung der beiden Behälterhälften 2, 4 sowie der Membrane 6 ist näher im Detailschnitt der Figur 2 dargestellt. Wie ersichtlich ist das Verbindungselement 10 als zylinderförmiger Körper ausgebildet, an dessen - in Radialrichtung r gesehenen - inneren Mantelfläche in Längsrichtung l zumindest teilweise überlappend die erste Behälterhälfte 2 bzw. zweite Behälterhälfte 4 angeordnet ist. Die erste Behälterhälfte 2 ist über eine stoffschlüssige Verbindung in Form einer Verschweißung 16 mit dem Verbindungselement 10 direkt verbunden. Gleiches gilt für die untere Behälterhälfte 4. In der dargestellten Ausführungsform stoßen die beiden Stirnkanten der Behälterhälften 2, 4 nicht aneinander, sondern sind derart voneinander beabstandet, dass zwischen diesen ein Freiraum 18 gebildet wird. In diesem Freiraum 18 ist der Befestigungsbereich 14 der Membrane 6 angeordnet und mit dem Verbindungselement 10 verbunden. Hierfür ist eine Adhäsionsschicht 20 vorgesehen, welche eine stoffschlüssige Verbindung zwischen Membrane 6 und Verbindungselement 10 schafft.
  • In Figur 3 ist eine weitere bevorzugte, beispielhafte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Behälteranordnung dargestellt. Anders als bei der in Figur 2 dargestellten Ausführungsform ist das Verbindungselement 10 nicht in Längsrichtung l überlappend mit den beiden Behälterhälften 2, 4 angeordnet, sondern befindet sich zwischen den beiden Stirnseiten der Behälterhälften 2, 4. In anderen Worten kontaktieren die Stirnseiten der Behälterhälften 2, 4 die Stirnseite des ringförmigen Verbindungselements 10 und sind über eine Verschweißung 22 an ihren jeweiligen Stirnseiten miteinander stoffschlüssig verbunden.
  • Das Verbindungselement 10 weist in seinem in Radialrichtung r nach innen gerichteten Bereich Eingriffsbereiche 24 auf, um den Befestigungsbereich 14 der Membrane 6 kraft- und formschlüssig mit dem Verbindungselement 10 zu verbinden. Zusätzlich oder alternativ kann die Membrane 6 auch über eine Adhäsionsschicht mit dem Verbindungselement 10 verbunden werden.
  • In Figur 4 ist eine weitere bevorzugte, beispielhafte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Behälteranordnung dargestellt. Die beiden Behälterhälften 2, 4 weisen an deren Stirnseiten jeweils einen in Radialrichtung r nach innen ragenden Flansch 26 auf, der zur Festlegung der Membrane 6 dient. Hierbei kann der Befestigungsbereich 14 der Membrane 6 an dem Flansch 26 zugewandten Seiten eine Adhäsionsschicht 20 aufweisen. Bevorzugterweise weist der Befestigungsbereich 14 an den beiden Flanschen 26 zugewandten Seiten jeweils eine Adhäsionsschicht 20 auf. Auch eine Kombination der Festlegung des Befestigungsbereichs 14 an dem Flansch 26 über eine kraft- und formschlüssige Verbindung wäre denkbar, wie dies in Figur 5 dargestellt ist. Hierbei sind die beiden Flansche 26 an deren zueinander gewandten Seiten konkav ausgebildet, um einen Aufnahmeraum für einen wulstartigen Bereich bzw. Randbereich der Membrane 6 darin aufzunehmen. Durch diese kraft- und formschlüssige Befestigung der Membrane 6 and den beiden Behälterhälften 2, 4 wird eine besonders sichere Verbindung geschaffen.
  • Wie ersichtlich, kontaktieren die Stirnseiten der beiden Behälterhälften 2, 4 unmittelbar miteinander und sind über eine Verklebung 28 stoffschlüssig miteinander verbunden. Alternativ kann die stoffschlüssige Verbindung auch über eine Verschweißung herbeigeführt werden.
    • Bezugszeichenliste
    • 2
    Behälterhälfte
    4
    Behälterhälfte
    6
    Membrane
    8
    Anschluss
    10
    Verbindungselement
    12
    Arbeitsbereich
    14
    Befestigungsbereich
    16
    Verschweißung
    18
    Freiraum
    20
    Adhäsionsschicht
    22
    Verschweißung
    24
    Eingriffsbereich
    26
    Flansch
    28
    Verklebung
    102
    obere Behälterhälfte
    104
    untere Behälterhälfte
    106
    Membrane
    108
    Klemmring
    110
    Anschluss
    l
    Längsrichtung
    r
    Radialrichtung

Claims (15)

  1. Membrane eines Behälters, insbesondere eines Druckausdehnungsgefäßes,
    wobei die Membrane (6) aus einem elastischen Material ausgebildet ist, und
    wobei die Membrane (6) einen Arbeitsbereich (12), welcher ausgelegt ist, sich innerhalb eines Behälters zu verlagern, und
    einen Befestigungsbereich (14) aufweist, über welchen die Membrane (6) derart im Bereich von zwei Fügebereichen zweier Behälterhälften (2, 4) an dem Behälter festlegbar ist, dass die Behälterhälften (2, 4) über eine stoffschlüssige Verbindung miteinander verbindbar sind.
  2. Membrane nach Anspruch 1, wobei der Befestigungsbereich (14) eine Adhäsionsschicht (20) aufweist, um diesen an zumindest einer der Behälterhälften (2, 4) oder einem Verbindungselement (10) festzulegen.
  3. Membrane nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Befestigungsbereich (14) kraft- und/oder form- und/oder stoffschlüssig mit einem Verbindungselement (10) verbunden ist, über welches die Membrane (6) an zumindest einer der Behälterhälften (2, 4) festlegbar ist.
  4. Membrane nach einem der Ansprüche 2-3,
    wobei die Membrane (6) entweder mit dem Verbindungselement (10) oder mit zumindest einer der Behälterhälften (2, 4) verbunden ist.
  5. Membrane nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    wobei zwischen den Behälterhälften (2,4) im Wesentlichen mittig eine Ebene ausgebildet ist, und
    wobei der Befestigungsbereich (14) in dieser Ebene angeordnet ist.
  6. Membrane nach einem der Ansprüche 2 oder 3, wobei das Verbindungselement (10) aus einem schweißfähigen Material, vorzugsweise Metall, ausgebildet ist.
  7. Behälteranordnung, insbesondere Druckausdehnungsgefäß, umfassend zwei Behälterhälften (2, 4) und eine Membrane (6) aus einem elastischen Material,
    wobei die Membrane (6) einen Arbeitsbereich (12) aufweist, welcher ausgelegt ist, sich innerhalb des Behälters zu verlagern, und
    wobei die Membrane (6) einen Befestigungsbereich (14) aufweist, über welchen die Membrane (6) derart im Bereich von zwei Fügebereichen der Behälterhälften (2, 4) an diesen festlegbar ist, dass die Behälterhälften (2, 4) über eine stoffschlüssige Verbindung miteinander verbindbar oder verbunden sind.
  8. Behälteranordnung nach Anspruch 7, wobei der Befestigungsbereich (14) kraft- und/oder form- und/oder stoffschlüssig mit zumindest einer der Behälterhälften (2, 4) oder einem Verbindungselement (10) verbunden ist.
  9. Behälteranordnung nach Anspruch 8, wobei der Befestigungsbereich (14) eine Adhäsionsschicht (20) aufweist, über welche dieser an zumindest der einen der Behälterhälften (2, 4) oder dem Verbindungselement (10) festgelegt ist.
  10. Behälteranordnung nach Anspruch 8, wobei zumindest die eine der Behälterhälften (2, 4) oder das Verbindungselement (10) Eingriffsbereiche (24) aufweist, über welche der Befestigungsbereich (14) kraft- und formschlüssig mit zumindest einer der Behälterhälften (2, 4) oder dem Verbindungselement (10) verbunden ist.
  11. Behälteranordnung nach einem der Ansprüche 7 - 10, wobei ein Verbindungselement (10) vorgesehen ist, über welches der Befestigungsbereich (14) an zumindest einer der Behälterhälften (2, 4) festgelegt ist.
  12. Behälteranordnung nach Anspruch 11, wobei das Verbindungselement (10) als ringförmiger Körper ausgebildet ist, der an den Fügebereichen der Behälterhälften (2, 4) derart festgelegt ist, dass das Verbindungselement (10) einen Teil der Behälterwand bildet.
  13. Behälteranordnung nach einem der Ansprüche 11 oder 12, wobei das Verbindungselement (10) kraft- und/oder form- und/oder stoffschlüssig an den Fügebereichen der Behälterhälften (2, 4) festgelegt ist.
  14. Behälteranordnung nach einem der Ansprüche 11-13,
    wobei die Membrane (6) entweder mit dem Verbindungselement (10) oder mit zumindest einer der Behälterhälften (2, 4) verbunden ist.
  15. Behälteranordnung nach einem der Ansprüche 7-12,
    wobei zwischen den Behälterhälften (2,4) im Wesentlichen mittig eine Ebene ausgebildet ist, und
    wobei der Befestigungsbereich (14) in dieser Ebene angeordnet ist.
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