EP3543491A1 - Verwendung eines körpers aus kunststoff zur volumenkompensation - Google Patents
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- EP3543491A1 EP3543491A1 EP18163294.4A EP18163294A EP3543491A1 EP 3543491 A1 EP3543491 A1 EP 3543491A1 EP 18163294 A EP18163294 A EP 18163294A EP 3543491 A1 EP3543491 A1 EP 3543491A1
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- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
- F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
- F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
- F01N3/18—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control
- F01N3/20—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control specially adapted for catalytic conversion ; Methods of operation or control of catalytic converters
- F01N3/206—Adding periodically or continuously substances to exhaust gases for promoting purification, e.g. catalytic material in liquid form, NOx reducing agents
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- F01N2610/00—Adding substances to exhaust gases
- F01N2610/14—Arrangements for the supply of substances, e.g. conduits
- F01N2610/1406—Storage means for substances, e.g. tanks or reservoirs
Definitions
- the invention relates to the use of a plastic body for volume compensation with the features of claim 1.
- An example of a compensation element from the automotive sector is in the DE 10 2008 044 708 A1 described. This is in an SCR emission control system a one-piece compensating element used as a metal bellows used.
- Object of the present invention is to improve the volume compensation in a container filled with a liquid.
- a permanent, wear-free and maintenance-free solution should be proposed.
- a body ie a three-dimensional element, for volume compensation in a container filled with a liquid takes place at changing pressures in the container.
- the body is made of a plastic and has a plurality of gas-filled encapsulated cavities, ie, is designed as a closed-cell plastic foam.
- the thermoplastic material in particular has a high volume compressibility even in the non-foamed state, for example of more than 5%.
- the body in particular has a high static and partially dynamic compression resistance. The body is so advantageously carried out particularly durable, can many compression cycles at perform consistently high functionality and at the same time easy to manufacture.
- the cavities are created by the addition of microspheres under internal pressure in the plastic, d. H.
- d. H There is a foaming of the plastic with microspheres.
- Microspheres are small "beads" consisting of a thermoplastic shell filled with gas, for example hydrocarbon. When the microspheres are heated, they expand to a multiple of their volume, forming closed-cell cavities several micrometers in diameter.
- foaming with microspheres can be easily integrated into the production of the body for volume compensation and thus easily encapsulated cavities can be created in the body, which serve for pressure compensation.
- an elastomer is chosen as the material for the body.
- it may be so-called cellular rubber.
- a silicone e.g. a liquid silicone may be used, a so-called. Liquid Silicone Rubber LSR.
- the body can be manufactured as a molded part, in particular as an injection molded part. This has the advantage that even complex geometries of the body can be easily produced. Thus, a simple integration of the body in a variety of containers and an adaptation to a variety of boundary conditions is possible.
- the body has a high media resistance and / or a low fluid intake tendency (ie the body is air and water tight), and / or a high thermal resistance (in particular up to 200 degrees Celsius) and / or a high resistance to aging and / or a high reversible extensibility of the material (in particular of more than 500%) and / or a high compressive elasticity and / or a high resilience.
- the container is a closed liquid container, such as a tank.
- the container is a pipe or a conveyor, for example for the transport of water, oils, liquid fuels or beverages.
- the container is a part of a chemical or process engineering equipment and by the use of the body for volume compensation pressure peaks can be intercepted within the system.
- the fluid may be an aggressive medium such as an acid, caustic, fuel or urea (e.g., AdBlue).
- the invention relates to the use of a body 1 for volume compensation in a container 5 filled with a liquid 4.
- the body 1 is made of thermoplastic material 2, e.g. Liquid silicone, formed and has a plurality of gas-filled, encapsulated cavities 3, which are created in particular by the addition of microspheres in the plastic 2.
- thermoplastic material 2 e.g. Liquid silicone
- FIG. 1a a body 1 is shown for use according to the invention for volume compensation in a container filled with a liquid.
- the body 1 was made of a thermoplastic resin 2 in a thermoplastic injection molding process.
- the thermoplastic material may be, for example, liquid silicone.
- the body 1 is penetrated by a multiplicity of gas-filled, encapsulated cavities 3.
- the cavities were created in the manufacture of the body 1, for example by adding microspheres to the plastic 2. While the microspheres have a small diameter of about 10 to 50 microns when added These expand in the heating of the plastic 2 to a multiple and can form in the body 1 cavities 3 with a diameter of about 80 to 200 micrometers.
- encapsulated cavities 3 are required in order to achieve a good pressure compensation of the body 1.
- the body 1 is compressed while a force F acts on the body 1.
- the load of the body 1 by the force F is transmitted via the thermoplastic material 2 also on the encapsulated cavities 3, so that the cavities 3 are compressed.
- FIG. 2a shows the inventive use of the body 1 for volume compensation.
- the body 1 is located in a - only partially indicated - container 5, which is filled with a liquid 4.
- the body 1 has a volume V1. If the pressure in the container 5 now changes, forces F act on the body 1, as shown in FIG. 2b is shown. As a result, the body 1 is compressed to a smaller volume V2.
- the volume change V1 - V2 of the body 1 thus causes a volume compensation and a pressure equalization in the container 4 filled with liquid 4.
- the body 1 is shown in the figures as a cuboid with rounded corners, any other shapes of the body 1 are conceivable. In particular, when the body 1 is injection-molded, there are almost no restrictions on the shape.
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Abstract
Die Erfindung betrifft die Verwendung eines Körpers (1) zur Volumenkompensation in einem mit einer Flüssigkeit (4) gefüllten Behältnis (5): Erfindungsgemäß ist der Körper (1) aus Kunststoff (2), z.B. Flüssigsilikon, ausgebildet und weist eine Vielzahl von gasgefüllten, gekapselten Hohlräumen (3) auf, welche insbesondere durch Zugabe von Mikrosphären in den Kunststoff (2) geschaffen sind. In vorteilhafter Weise wird so eine dauerhafte, verschleißfreie und wartungsfreie Lösung vorgeschlagen.
Description
- Die Erfindung betrifft die Verwendung eines Körpers aus Kunststoff zur Volumenkompensation mit den Merkmalen von Anspruch 1.
- In mit Flüssigkeit gefüllten Behältnissen ist es bei unterschiedlichsten Anwendungen erforderlich für einen Druckausgleich in dem Behältnis zu sorgen, z.B. in Tanks, Fördereinrichtungen und Leitungen. Dazu ist es bekannt komprimierbare Ausgleichskörper aus Kunststoffschäumen zu verwenden. Nachteilig daran ist jedoch, dass die Körper nicht stabil und dauerhaft sind und für eine gleichbleibende Funktionalität regelmäßig ausgetauscht werden müssen. Weiter nachteilig ist, dass Flüssigkeit in die offenzelligen Schaumstrukturen eindringen kann. Alternativ bekannt ist die Verwendung von konstruktiv umhausten Luftkammern. Deren Konstruktion und Fertigung ist jedoch sehr aufwändig und teuer.
- Ein Beispiel eines Kompensationselements aus dem Automotive-Bereich ist in der
DE 10 2008 044 708 A1 beschrieben. Hier wird in einem SCR-Abgasreinigungssystem ein einteiliges Kompensationselement ausgeführt als metallener Faltenbalg verwendet. - In anderem Zusammenhang, nämlich der Herstellung von Dichtungselementen, sind dauerelastische Schaumstoffe bekannt, wie beispielsweise in der
WO 2006/099912 A2 beschrieben. - Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es die Volumenkompensation in einem mit einer Flüssigkeit gefüllten Behältnis zu verbessern. Dabei soll eine möglichst dauerhafte, verschleißfreie und wartungsfreie Lösung vorgeschlagen werden.
- Gelöst wird diese Aufgabe durch die Verwendung eines Körpers mit den Merkmalen von Anspruch 1.
- Erfindungsgemäß erfolgt die Verwendung eines Körpers, also eines dreidimensionalen Elements, zur Volumenkompensation in einem mit einer Flüssigkeit gefüllten Behältnis bei sich ändernden Drücken in dem Behältnis. Der Körper ist dabei aus einem Kunststoff und weist eine Vielzahl von gasgefüllten gekapselten Hohlräumen auf, d. h. ist als geschlossenzelliger Kunststoffschaum ausgebildet. Der thermoplastische Kunststoff weist insbesondere eine hohe Volumenkompressibilität bereits in ungeschäumtem Zustand auf, zum Beispiel von über 5 %. Weiterhin weist der Körper insbesondere eine hohe statische und teilweise dynamische Kompressionsbeständigkeit auf. Der Körper ist so in vorteilhafter Weise besonders dauerhaft ausgeführt, kann viele Kompressionszyklen bei gleichbleibend hoher Funktionalität ausführen und ist gleichzeitig einfach herzustellen.
- In einer besonders vorteilhaften und daher bevorzugten Weiterbildung der Erfindung werden die Hohlräume durch Zugabe von unter Innendruck stehenden Mikrosphären in den Kunststoff geschaffen, d. h. es erfolgt ein Aufschäumen des Kunststoffs mit Mikrosphären. Mikrosphären sind kleine "Kügelchen", welche aus einer thermoplastischen Hülle gefüllt mit Gas, zum Beispiel Kohlenwasserstoff, bestehen. Bei Erhitzung der Mikrosphären dehnen sich diese auf ein Vielfaches ihres Volumens aus und bilden so geschlossenzellige Hohlräume mit mehreren Mikrometern Durchmesser. Fertigungstechnisch kann das Aufschäumen mit Mikrosphären einfach in die Herstellung des Körpers zur Volumenkompensation integriert werden und können so einfach gekapselte Hohlräume in dem Körper geschaffen werden, welche der Druckkompensation dienen.
- In einer ersten Ausführungsform wird als Material für den Körper ein Elastomer gewählt. Insbesondere kann es sich dabei um sogenannten Zellkautschuk handeln. Auch kann als Kunststoff ein Silikon, z.B. ein Flüssigsilikon verwendet werden, ein sog. Liquid Silicone Rubber LSR.
- In Weiterbildung der Erfindung kann der Körper als Formteil, insbesondere als Spritzgußteil gefertigt sein. Dies hat den Vorteil, dass auch komplexe Geometrien des Körpers einfach hergestellt werden können. Damit ist eine einfache Integration des Körpers in unterschiedlichste Behältnisse und eine Adaption an unterschiedlichste Randbedingungen möglich.
- Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Körper eine hohe Medienbeständigkeit und/oder eine geringe Flüssigkeitsaufnahmeneigung (d. h. der Körper ist luft- und wasserdicht), und/oder eine hohe thermische Beständigkeit (insbesondere bis zu 200 Grad Celsius) und/oder eine hohe Alterungsbeständigkeit und/oder eine hohe reversible Dehnbarkeit des Materials (insbesondere von über 500 %) und/oder eine hohe Druckelastizität und/oder ein hohes Rückstellvermögen aufweist.
- Bei einer ersten Variante der erfindungsgemäßen Verwendung handelt es sich bei dem Behältnis um einen geschlossenen Flüssigkeitsbehälter, wie zum Beispiel einen Tank. In einer zweiten Variante handelt es sich bei dem Behältnis um eine Leitung oder um eine Fördereinrichtung, zum Beispiel zum Transport von Wasser, Ölen, flüssigen Brennstoffen oder Getränken. In einer dritten Variante handelt es sich bei dem Behältnis um einen Teil einer chemischen oder prozesstechnischen Anlage und durch die Verwendung des Körpers zur Volumenkompensation können Druckspitzen innerhalb der Anlage abgefangen werden. Bei der Flüssigkeit kann es sich um ein aggressives Medium wie zum Beispiel eine Säure, eine Lauge, ein Kraftstoff oder Harnstoff (z.B. AdBlue) handeln. Durch die Verwendung des Körpers als Volumentkompensationselement können z.B. in dem Behältnis verbaute Sensoren vor zu hohen Drücken geschützt werden.
- Die beschriebene Erfindung und die beschriebenen vorteilhaften Weiterbildungen der Erfindung stellen auch in Kombination miteinander - soweit dies technisch sinnvoll ist - vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung dar.
- Hinsichtlich weiterer Vorteile und in konstruktiver und funktioneller Hinsicht vorteilhafter Ausgestaltungen der Erfindung wird auf die Unteransprüche sowie die Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegenden Figuren verwiesen.
- Die Erfindung soll an Hand beigefügter Figuren noch näher erläutert werden. Einander entsprechende Elemente und Bauteile sind in den Figuren mit gleichen Bezugszeichen versehen. Zugunsten einer besseren Übersichtlichkeit der Figuren wurde auf eine maßstabsgetreue Darstellung verzichtet.
Es zeigen in schematischer Darstellung - Fig. 1a
- einen erfindungsgemäßen Körper in einer Schnittdarstellung
- Fig. 1b
- den Körper aus
Fig. 1a in komprimiertem Zustand - Fig. 2a
- einen erfindungsgemäßen Körper in einer Ansicht
- Fig. 2b
- den Körper aus
Fig. 2a in komprimiertem Zustand - Die Erfindung betrifft die Verwendung eines Körpers 1 zur Volumenkompensation in einem mit einer Flüssigkeit 4 gefüllten Behältnis 5: Erfindungsgemäß ist der Körper 1 aus thermoplastischen Kunststoff 2, z.B. Flüssigsilikon, ausgebildet und weist eine Vielzahl von gasgefüllten, gekapselten Hohlräumen 3 auf, welche insbesondere durch Zugabe von Mikrosphären in den Kunststoff 2 geschaffen sind. In vorteilhafter Weise wird so eine dauerhafte, verschleißfreie und wartungsfreie Lösung vorgeschlagen.
- In
Figur 1a ist ein Körper 1 dargestellt zur erfindungsgemäßen Verwendung zur Volumenkompensation in einem mit einer Flüssigkeit gefüllten Behältnis. Der Körper 1 wurde in einem thermoplastischen Spritzgußverfahren aus einem thermoplastischen Kunststoff 2 hergestellt. Bei dem thermoplastischen Kunststoff kann es sich beispielsweise um Flüssigsilikon handeln. Wie in der Schnittdarstellung von 1a zu erkennen, ist der Körper 1 mit einer Vielzahl von gasgefüllten gekapselten Hohlräumen 3 durchsetzt. Die Hohlräume wurden bei der Herstellung des Körpers 1 erzeugt, beispielsweise indem Mikrosphären zu dem Kunststoff 2 hinzugegeben wurden. Während die Mikrosphären bei der Zugabe einen geringen Durchmesser von ca. 10 bis 50 Mikrometern aufweisen dehnen sich diese bei der Erhitzung des Kunststoffs 2 auf ein Vielfaches aus und können in dem Körper 1 Hohlräume 3 mit einem Durchmesser von ca. 80 bis 200 Mikrometern bilden. Diese gekapselten Hohlräume 3 werden benötigt, um eine gute Druckkompensation des Körpers 1 zu erreichen. Wie inFigur 1b dargestellt, wird der Körper 1 komprimiert, während eine Kraft F auf den Körper 1 einwirkt. Die Belastung des Körpers 1 durch die Kraft F wird über den thermoplastischen Kunststoff 2 auch auf die gekapselten Hohlräume 3 übertragen, so dass auch die Hohlräume 3 komprimiert werden. -
Figur 2a zeigt die erfindungsgemäße Verwendung des Körpers 1 zur Volumenkompensation. Der Körper 1 befindet sich in einem - nur teilweise angedeuteten - Behältnis 5, welches mit einer Flüssigkeit 4 gefüllt ist. In unkomprimiertem Zustand besitzt der Körper 1 ein Volumen V1. Ändert sich nun der Druck im Behältnis 5 so wirken Kräfte F auf den Körper 1 ein, wie es inFigur 2b dargestellt ist. Dadurch wird der Körper 1 komprimiert auf ein kleineres Volumen V2. Die Volumenänderung V1 - V2 des Körpers 1 bewirkt so eine Volumenkompensation und einen Druckausgleich in dem mit Flüssigkeit 4 gefüllten Behältnis 5. - Während der Körper 1 in den Figuren als Quader mit abgerundeten Ecken dargestellt ist, sind beliebige weitere Formen des Körpers 1 denkbar. Insbesondere dann, wenn der Körper 1 im Spritzgußverfahren hergestellt wird, sind nahezu keinerlei Beschränkungen in der Formgebung vorhanden.
-
- 1
- Körper zur Volumenkompensation
- 2
- Thermoplastischer Kunststoff
- 3
- gekapselter Hohlraum
- 4
- Flüssigkeit
- 5
- Behältnis
- V1
- Volumen (unkomprimiert)
- V2
- Volumen (komprimiert)
- F
- Kraft auf den Körper
Claims (8)
- Verwendung eines Körpers (1) zur Volumenkompensation in einem mit einer Flüssigkeit (4) gefüllten Behältnis (5), dadurch gekennzeichnet, dass der Körper (1) aus Kunststoff (2), ausgebildet ist, aufweisend eine Vielzahl von gasgefüllten, gekapselten Hohlräumen (3).
- Verwendung eines Körpers nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Hohlräume (3) durch Zugabe von Mikrosphären in den Kunststoff (2) geschaffen sind.
- Verwendung eines Körpers nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
dass der Kunststoff (2) ein Elastomer ist, insbesondere ein Zellkautschuk. - Verwendung eines Körpers nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Kunststoff (2) ein Silikon ist.
- Verwendung eines Körpers nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
dass der Körper (1) als Formteil, insbesondere als Spritzgussteil gefertigt ist. - Verwendung eines Körpers nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
dass der Körper (1) eine hohe Medienbeständigkeit und/oder eine geringe Flüssigkeitsaufnahmeneigung und/oder eine hohe thermische Beständigkeit und/oder eine hohe Alterungsbeständigkeit und/oder eine hohe reversible Dehnbarkeit des Materials und/oder eine hohe Druckelastizität und/oder ein hohes Rückstellvermögen aufweist. - Verwendung eines Körpers nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
dass das Behältnis (5) als geschlossener Flüssigkeitsbehälter oder als Leitung
oder als Teil einer chemischen oder prozesstechnischen Anlage ausgeführt ist. - Verwendung eines Körpers nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
es sich bei der Flüssigkeit (5) um ein aggressives Medium handelt.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
EP18163294.4A EP3543491A1 (de) | 2018-03-22 | 2018-03-22 | Verwendung eines körpers aus kunststoff zur volumenkompensation |
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EP18163294.4A EP3543491A1 (de) | 2018-03-22 | 2018-03-22 | Verwendung eines körpers aus kunststoff zur volumenkompensation |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
EP3543491A1 true EP3543491A1 (de) | 2019-09-25 |
Family
ID=61837509
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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EP18163294.4A Withdrawn EP3543491A1 (de) | 2018-03-22 | 2018-03-22 | Verwendung eines körpers aus kunststoff zur volumenkompensation |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
EP (1) | EP3543491A1 (de) |
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- 2018-03-22 EP EP18163294.4A patent/EP3543491A1/de not_active Withdrawn
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ANONYMOUS: "Mikrosphären in Flüssigsilikonen schäumen | Kunststoffe.de", 1 November 2015 (2015-11-01), XP055492531, Retrieved from the Internet <URL:https://www.kunststoffe.de/kunststoffe-zeitschrift/archiv/artikel/mikrosphaeren-in-fluessigsilikonen-schaeumen--1089525.html> [retrieved on 20180713] * |
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