WO2012000617A1 - Druckspeicher und einsatzteil für einen druckspeicher - Google Patents

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WO2012000617A1
WO2012000617A1 PCT/EP2011/002990 EP2011002990W WO2012000617A1 WO 2012000617 A1 WO2012000617 A1 WO 2012000617A1 EP 2011002990 W EP2011002990 W EP 2011002990W WO 2012000617 A1 WO2012000617 A1 WO 2012000617A1
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subspace
pressure accumulator
housing
fluid
holding
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PCT/EP2011/002990
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Inventor
Norbert Weber
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Hydac Technology Gmbh
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    • F15B1/04—Accumulators
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    • F15B2201/3152—Accumulator separating means having flexible separating means the flexible separating means being bladders
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F15B2201/315—Accumulator separating means having flexible separating means
    • F15B2201/3158—Guides for the flexible separating means, e.g. for a collapsed bladder

Definitions

  • the invention relates to a pressure accumulator comprising a housing, a first sub-space arranged between the housing and a flexible separating membrane, a second sub-space arranged between the separating membrane and a supporting body, and a head part adjoining the second sub-space and forming the closure of the housing the first subspace with a first fluid and the second subspace with a second fluid can be filled, wherein the first and the second subspace vary by movements of the separation membrane depending on the respective filling state in their respective size, and wherein at the head part te redesign is provided, on which the opening edge of the separation membrane is anchored.
  • Such an accumulator is known from DE 101 1 3 415 A1.
  • a flexible separating element is arranged in a storage housing, formed by a pipe end piece, and surrounds a support body having fluid passages.
  • the support body has at least sections on a non-circular cross-sectional shape.
  • the separating element is anchored to form a seal on the storage housing so that each separate receiving spaces are formed on the outside and inside of the separating element.
  • a centrally located, through bore forms a passage leading to the internal receiving space of the storage for a storage medium.
  • a gas valve is provided for filling the outside gas space.
  • the known pressure accumulator can be used for energy storage, for example in connection with vehicle suspensions, or else as a pulsation damper. Furthermore, the known solution is particularly suitable for damping pressure peaks in hydraulic or other fluid power systems. For use as an accumulator for storage media in the form of chemically aggressive fluids, such as urea-water solution, the known solution leaves nothing to be desired.
  • a pressure accumulator comprising a container main body with an outer tube of cylindrical shape, at one end of a side plate and at the other end a lid is arranged, at least one inlet opening and an outlet opening, which are formed on the outer tube, and a bladder or A membrane for dividing the interior of the container main body into a gas chamber and a liquid chamber, wherein an opening of the bubble is sealed by the lid.
  • An insert is arranged to project into the bladder for the purpose of reducing the volume of the gas chamber.
  • the insert is formed of a foot part, a middle part and a head part, wherein the head part is kept in contact with the bottom of the membrane, which makes it possible to prevent damage to the membrane by repeated contraction. When compressed, the bladder or membrane rests against the insert.
  • Pressure accumulators of this type are widely used in various sizes and constructions to receive and dispense varying volumes of respective fluids that are under the operating pressure of a fluid system connected to the fluid side, the fluid being at a pressure of the working gas at its gas side Bubble forms a pressure pad.
  • the reliability of the pressure accumulator depends primarily on the usually made of a plastic material, especially butyl, existing from memory bladder, which is not only exposed to mechanical stresses in operation, but should also be resistant to chemically aggressive storage fluids. As has been shown, it is not yet possible in connection with aggressive fluids, such as urea-water solutions, to ensure a trouble-free life of sufficient length during continuous operation, for example over 20,000 hours.
  • urea injection is increasingly used in automotive engineering to reduce the nitrogen oxides (NOx) emissions by injecting into the exhaust gas flow of internal combustion engines ,
  • the invention has the object to provide a pressure accumulator available, which is characterized in particular in connection with aggressive storage media by improved reliability and ease of installation.
  • a pressure accumulator having the features of claim 1 in its entirety.
  • the head part has a connectable to the housing cover part with inner wall parts in the form of a concentric to the axis of the housing spherical cap, and that within the cover part of the holding body is arranged such that between its outer wall in the form of spherical surface parts and the inner wall parts the lid part is formed a gap for receiving a bordering on the edge of the opening edge region of the separation membrane.
  • the housing typically has a head part which adjoins the second subspace and forms the closure of the housing.
  • the housing is expediently cup-shaped, wherein the first part is arranged on the bottom side.
  • a connection device for the second fluid can be provided in the head part.
  • a particularly secure anchoring of the separating membrane can be achieved if the holding body has an annular groove machined into the outer wall in an area axially offset from its holding part in the direction of the connecting device, in which an edge bead surrounding the edge of its opening engages for anchoring the separating membrane.
  • connection device has a screw socket which engages through an opening concentric to the central axis of the lid part and which pulls the holding body against the inner wall of the lid part by screwing with the cover part and clamps the edge region of the separating membrane located in the gap.
  • the invention further comprises an insert part for a pressure accumulator comprising a head part forming the closure of a housing, on which a holding body for anchoring the opening edge of a separating membrane is provided, and a supporting body for abutment of the separating membrane, wherein the holding body forms a holding part, on which the Support body is arranged, which is characterized in that the holding body forms a circular cylinder in the region of the holding part, on the edge region of which one or more latching elements are formed, which are provided with counter-elements. Mentes on the support body form a this anchoring snap connection.
  • the arrangement may be such that the holding body forms a circular cylinder in the region of the holding part, on the edge region of which one or more latching elements are formed which form a snap-in connection with counter-elements on the supporting body.
  • This type of anchoring of the support body is particularly easy to install and allows low production costs.
  • the locking elements can be offset from the end edge of the outer wall of the holding part and formed by depressions of the outer wall of the holding part, in which a bead-like, radially inwardly projecting projection on the inside of the support body can be snapped.
  • the latching elements on the inner wall of the holding member may be formed by a recess axially remote from its end edge and a radially inwardly projecting, adjoining the end edge projection which can be latched with counter-elements of distributed over the circumference of the opening of the support body latching fingers.
  • the assembly is particularly simple and convenient. The same applies to embodiments in which the locking takes place on the outside of the holding part. Also in this case, individual locking fingers may be provided at the end edge of the support body.
  • the pressure accumulator according to the invention comprises a housing, an insert part according to the invention inserted in the housing, an intermediate part between the housing and a flexible separation membrane. arranged on the first subspace, and arranged between the separation membrane and the support body second subspace, wherein the head part adjacent to the second subspace, wherein the holding body of the opening edge of the separation membrane is anchored, wherein the first subspace with a first fluid and the second subspace with a second fluid can be filled, and wherein the first and the second subspace vary in their respective size by movements of the separation membrane as a function of the respective filling state.
  • the support body has the shape of a rotating body, which is rounded at the end facing the first compartment and formed closed and provided with at least one lateral wall opening as a passage point between the second and third compartment.
  • the holding body has the shape of a bell whose bell casing surrounds a fourth subspace adjacent to the third subspace.
  • the support body is preferably formed from a plastic material.
  • this glass fiber-reinforced polyarylamide IXEF ® a material, which is distinguished over conventional glass fiber-reinforced plastics by a smooth, closed outer skin can be provided. Because of these properties can also be advantageous the holding body and / or the connecting device may be formed from this material.
  • the pressure accumulator is designed as a hydropneumatic bladder storage for a gaseous second fluid as a working medium and / or a liquid first fluid as a storage medium.
  • the pressure accumulator for filling a storage medium in the form of a chemically aggressive fluid, such as urea-water solution is formed. This allows use of the pressure accumulator according to the invention in the urea injection, especially in the automotive field.
  • FIG. 1 shows a longitudinal section of an exemplary embodiment of the pressure accumulator according to the invention, which is only slightly enlarged compared to a practical embodiment
  • FIG. 2 shows a longitudinal section of an insert part according to the invention comprising a holding body with supporting body fixed thereto;
  • FIG. 3 a comparison with FIG. 2 greatly enlarged detail of
  • Fig. 4 is a similar to Fig. 2 longitudinal section, in which a modified example of the latching of the support body according to the invention is shown on the holding body.
  • the invention will be explained below with reference to the example of the use of the pressure accumulator for a system of urea injection.
  • a memory housing is denoted by 2, which has the shape of a large cylindrical pot on the closed bottom 4, a flow opening 6 is located on the whole.
  • the aligned on the central longitudinal axis 10 opening 6 allows the supply and removal of a first fluid, such as a urea-water solution, to or from the first part 8, which is located in the housing 2 adjacent to the bottom 4.
  • a screwed to the storage housing 2 head part 1 2 forms the fluid-tight closure of the upper, open end of the housing second
  • the head part 12 has an outer cover part 14 on which the screw connection with the housing 2 is formed and which may consist of a metallic material, for example of aluminum, as may also be the case with the housing 2. Alternatively, the cover part 14 may also be formed from a structurally stable plastic material.
  • the cover part 14 has a central, concentric with the axis 10 opening 16. At a small distance from the opening 16, the cover part 14 inner wall parts in the form of a concentric to the axis 10 spherical cap 18.
  • the head part 12 has a holding body 20, with an integrally located thereon, the connecting means for the second fluid forming screw 22, which passes through the opening 16 of the cover member 14 and by means of which, in cooperation with a nut 24 of the holding body 20 within the lid part 14 is fixed.
  • Screw socket 22 extends a central fluid channel 26 to fill a third subspace 28 with the standing under bias pressure working fluid as a second fluid.
  • a located within the channel 26 valve insert is not shown in the drawing.
  • the holding body 20 has the shape of a bell whose shell surrounds a fourth subspace 30 which adjoins the third subspace 28.
  • the bell shell forms on its outer wall spherical surface parts 34 which define a clamping gap 36 for the anchoring region 38 located in the gap 36 of a separation membrane 40 between itself and the cap 18 of the cover part.
  • the bladder formed from a plastic suitable for such pressure accumulators, such as butyl, forms the flexible separating membrane 40 between the first subspace 28 and the second subspace 54.
  • the holding body 20 has an annular groove 42 between the end of the outer spherical surface part 34 and the screw neck 22, into which for particularly secure anchoring of the separation membrane 40 engages an edge rim 44 surrounding its opening edge.
  • the holder body 20 forms with which located within the plane formed by the separating membrane 40 bubble cap, a holding portion 46 for anchorage of a projecting into the interior of the bladder support body 48.
  • This is formed of a sufficiently structurally rigid plastic material, with glass fiber-reinforced polyarylamide IXEF ® as has proved particularly well.
  • the support body 48 has the shape of a rotational body with a spherically rounded, closed lower end located at a distance from the bottom 4 of the housing 2 and surrounds a third subspace 28 adjoining the fourth subspace 30.
  • upper end 50 of the support body 48 is on the holding part 46 by means of a
  • the support body 48 is approximately V-shaped in longitudinal section and has lateral wall openings 52 for the passage of the working fluid to the second compartment 54, which adjoins the third compartment 28.
  • FIG. 2 and 3 The details of the insert for a pressure accumulator are most clearly Figures 2 and 3 can be removed.
  • depressions 56 and 60 are formed at a small distance from the end edge 56 of the holding part 46, in which the end region of the support body 48 is receivable, wherein a radially inwardly projecting projection 62 of the support body 48 can be snapped into the recess 60.
  • the holding body 20 is formed in the present example, as well as the support body 48 and located in the channel 26 of the nozzle 22 valve made of glass fiber reinforced polyarylamide IXEF ® , so that the insert part comprising the holding body 20 with the support body 48 fixed thereto a completely made of plastic unit forms.
  • the first subspace 8 of the pressure accumulator is filled by means of a pump with the urea-water solution until an upper value of the system pressure is reached and the pump shuts off.
  • the accumulator pressure forces the metered injection storage medium into the system.
  • the pump switches on again. If it should come to unwanted pressure excesses and a certain limit of the volume increase of the first subspace 8 is exceeded, the separation membrane 40 applies to the support body 48 and is thereby protected against overloading and damage.
  • FIG. 4 shows a variant of the design of the insert part, wherein the latching elements are now arranged on the inner wall of the holding part 46 of the holding body 20. As shown in FIG. 4, this is a recess 64 axially remote from the end edge 56 and a radially inwardly projecting, adjoining the end edge 56 projection 66.
  • the counter-elements on the part of the support body 48 are formed by retaining fingers 68, over the Scope of the opening of the support body 48 are arranged distributed.
  • the latching on the outside of the holding member 46 of the holding body 20, the counter-elements of the support body 48 may be formed of individual, circumferentially distributed locking fingers.

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Abstract

Ein Druckspeicher umfassend zumindest zwei in einem Gehäuse (2) angeordnete Teilräume (8, 54, 28), ein an den zweiten Teilraum (54) angrenzendes, den Verschluss des Gehäuses (2) bildendes Kopfteil (12), wobei am Kopfteil (12) ein Haltekörper (20) vorgesehen ist, an dem der Öffnungsrand der Trennmembran (40) verankerbar ist, ist dadurch gekennzeichnet, dass das Kopfteil (12) ein mit dem Gehäuse (2) verbindbares Deckelteil (14) mit Innenwandteilen in Form einer zur Achse (10) des Gehäuses (2) konzentrischen Kugelkalotte (18) aufweist, und dass innerhalb des Deckelteiles (14) der Haltekörper (20) derart angeordnet ist, dass zwischen dessen Außenwand in Form von Kugelflächenteilen (34) und den Innenwandteilen des Deckelteiles (14) ein Spalt (36) für die Aufnahme eines an den Öffnungsrand angrenzenden Randbereiches (38) der Trennmembran (40) gebildet ist.

Description

Hydac Technology GmbH, Industriegebiet, 66280 Sulzbach/Saar
Druckspeicher und Einsatzteil für einen Druckspeicher
Die Erfindung betrifft einen Druckspeicher umfassend ein Gehäuse, einen zwischen dem Gehäuse und einer flexiblen Trennmembran angeordneten ersten Teilraum, einen zwischen der Trennmembran und einem Stützkörper angeordneten zweiten Teilraum, und ein an den zweiten Teilraum angren- zendes, den Verschluss des Gehäuses bildendes Kopfteil, wobei der erste Teilraum mit einem ersten Fluid und der zweite Teilraum mit einem zweiten Fluid befüllbar ist, wobei der erste und der zweite Teilraum durch Bewegungen der Trennmembran in Abhängigkeit vom jeweiligen Befüllungs- zustand in ihrer jeweiligen Größe variieren, und wobei am Kopfteil ein Hal- tekörper vorgesehen ist, an dem der Öffnungsrand der Trennmembran verankerbar ist.
Ein derartiger Druckspeicher ist aus DE 101 1 3 415 A1 bekannt. Bei dem bekannten Druckspeicher in Form eines hydropneumatischen Druckspei- chers ist ein flexibles Trennelement in einem Speichergehäuse, gebildet durch ein Rohrendstück, angeordnet und umgibt einen Fluiddurchlässe aufweisenden Stützkörper. Der Stützkörper weist zumindest abschnittsweise eine unrunde Querschnittsform auf. Das Trennelement ist unter Bildung einer Abdichtung am Speichergehäuse so verankert, dass an Außen- und Innenseite des Trennelements jeweils voneinander getrennte Aufnahmeräume gebildet werden. Eine zentral gelegene, durchgehende Bohrung bildet einen zum inneren Aufnahmeraum des Speichers führenden Durchlass für ein Speichermedium. Zum Befüllen des außenseitigen Gasraumes ist ein Gasventil vorgesehen. Der bekannte Druckspeicher kann zur Energiespei- cherung, beispielsweise in Verbindung mit Fahrzeugfederungen, oder auch als Pulsationsdämpfer eingesetzt werden. Des Weiteren eignet sich die be- kannte Lösung besonders für die Dämpfung von Druckspitzen in hydraulischen oder sonstigen fluidtechnischen Systemen. Für eine Verwendung als Druckspeicher für Speichermedien in Form chemisch aggressiver Fluide, wie Harnstoff-Wasser-Lösung, lässt die bekannte Lösung noch Wünsche offen.
Ein weiterer Druckspeicher ist aus DE 38 10 509 C2 bekannt. Bekannt ist ein Druckspeicher, umfassend einen Behälterhauptkörper mit einem äußeren Rohr zylindrischer Gestalt, an dessen einem Ende eine Seitenplatte und an dessen anderem Ende ein Deckel angeordnet ist, wenigstens eine Einlassöffnung und eine Auslassöffnung, welche am äußeren Rohr gebildet sind, und eine Blase bzw. Membran zum Unterteilen des Inneren des Behälterhauptkörpers in eine Gaskammer und eine Flüssigkeitskammer, wobei eine Öffnung der Blase durch den Deckel dicht verschlossen ist. Ein Einsatz ist derart angeordnet, dass er in die Blase für den Zweck vorragt, dass das Volumen der Gaskammer verringert wird. Der Einsatz ist aus einem Fußteil, einem mittleren Teil und einem Kopfteil gebildet, wobei das Kopfteil mit dem Boden der Membran in Berührung gehalten ist, was es ermöglicht, eine Beschädigung der Membran durch wiederholtes Zusammenziehen zu verhindern. Im zusammengezogenen Zustand liegt die Blase bzw. Memb- ran am Einsatz an.
Druckspeicher dieser Art finden in unterschiedlichen Baugrößen und baulichen Gestaltungen verbreitet Anwendung, um veränderliche Volumina betreffender Fluide, die unter dem Betriebsdruck eines an der Fluidseite ange- schlossenen Fluidsystemes stehen, aufzunehmen und abzugeben, wobei die auf ihrer Gasseite unter einem Vorspanndruck des Arbeitsgases stehende Blase ein Druckpolster bildet. Die Betriebssicherheit der Druckspeicher hängt in erster Linie von der üblicherweise aus einem Kunststoffmaterial, insbesondere Butyl, bestehenden Speicherblase ab, die im Betrieb nicht nur mechanischen Beanspruchungen ausgesetzt ist, sondern gegebenenfalls auch gegen chemisch aggressive Speicherfluide widerstandsfähig sein soll. Wie sich gezeigt hat, ist es in Verbindung mit aggressiven Fluiden, wie Harnstoff-Wasser-Lösungen, bislang nicht möglich, eine störungsfreie Lebensdauer ausreichender Länge bei Dauerbetrieb, beispielsweise über 20.000 Stunden, zu gewährleisten.
Die sogenannte„Harnstoffeinspritzung" kommt in zunehmendem Maße in der Fahrzeugtechnik zur Anwendung, um durch Einspritzen in den Abgasstrom von Verbrennungsmotoren die Stickoxyd (NOx)-Emissionen zu verringern. Bei derartiger Anwendung ist es besonders wesentlich, dass eine lange Betriebslebensdauer im Dauerbetrieb störungsfrei erreichbar ist.
Im Hinblick hierauf stellt sich die Erfindung die Aufgabe, einen Druckspeicher zur Verfügung zu stellen, der sich insbesondere in Verbindung mit aggressiven Speichermedien durch eine verbesserte Betriebssicherheit und eine einfache Montage auszeichnet.
Erfindungsgemäß ist diese Aufgabe durch einen Druckspeicher gelöst, der die Merkmale des Patentanspruches 1 in seiner Gesamtheit aufweist. Nach dem kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 besteht eine wesentliche Besonderheit der Erfindung darin, dass das Kopfteil ein mit dem Gehäuse verbindbares Deckelteil mit Innenwandteilen in Form einer zur Achse des Gehäuses konzentrischen Kugelkalotte aufweist, und dass innerhalb des Deckelteiles der Haltekörper derart angeordnet ist, dass zwischen des- sen Außenwand in Form von Kugelflächenteilen und den Innenwandteilen des Deckelteiles ein Spalt für die Aufnahme eines an den Öffnungsrand angrenzenden Randbereiches der Trennmembran gebildet ist.
Typischerweise weist das Gehäuse ein an den zweiten Teilraum angren- zendes, den Verschluss des Gehäuses bildendes Kopfteil auf. Das Gehäuse ist zweckmäßigerweise topfförmig ausgebildet, wobei der erste Teil räum bodenseitig angeordnet ist. Im Kopfteil kann eine Anschlusseinrichtung für das zweite Fluid vorgesehen sein. Eine besonders sichere Verankerung der Trennmembran lässt sich erreichen, wenn der Haltekörper in einem von seinem Halteteil in Richtung auf die Anschlusseinrichtung axial versetzten Bereich eine in die Außenwand eingearbeitete Ringnut aufweist, in die für die Verankerung der Trennmembran ein deren Öffnungsrand umgebender Randwulst eingreift.
Bei besonders vorteilhaften Ausführungsbeispielen weist die Anschlusseinrichtung einen Schraubstutzen auf, der eine zur zentralen Achse konzentrische Öffnung des Deckelteiles durchgreift und der durch Verschrauben mit dem Deckelteil den Haltekörper gegen die Innenwand des Deckelteiles zieht und den im Spalt befindlichen Randbereich der Trennmembran klemmt.
Die Erfindung umfasst weiter ein Einsatzteil für einen Druckspeicher umfassend ein den Verschluss eines Gehäuses bildendes Kopfteil, an welchem ein Haltekörper zur Verankerung des Öffnungsrands einer Trennmembran vorgesehen ist, und einen Stützkörper für eine Anlage der Trennmembran, wobei der Haltekörper ein Halteteil bildet, an welchem der Stützkörper angeordnet ist, welches dadurch gekennzeichnet ist, dass der Haltekörper im Bereich des Halteteiles einen Kreiszylinder bildet, an dessen Randbe- reich ein oder mehrere Rastelemente ausgebildet sind, die mit Gegenele- menten am Stützkörper eine diesen verankernde Schnappverbindung bilden.
Erfindungsgemäß ist die Anordnung so getroffen sein, dass der Haltekörper im Bereich des Halteteiles einen Kreiszylinder bildet, an dessen Randbe- reich ein oder mehrere Rastelemente ausgebildet sind, die mit Gegenelementen am Stützkörper eine diesen verankernde Schnappverbindung bilden. Diese Art der Verankerung des Stützkörpers ist besonders montagefreundlich und ermöglicht niedrige Herstellungskosten. Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Einsatzteils sind Gegenstände der entsprechenden abhängigen Patentansprüche.
Die Rastelemente können an der Außenwand des Halteteiles von dessen Endrand versetzt und durch Vertiefungen der Außenwand des Halteteiles gebildet sein, in die ein wulstartiger, radial nach innen ragender Vorsprung an der Innenseite des Stützkörpers einschnappbar ist.
Alternativ können die Rastelemente an der Innenwand des Halteteiles durch eine von deren Endrand axial entfernte Vertiefung und einen radial nach innen ragenden, sich an den Endrand anschließenden Vorsprung gebildet sein, die mit Gegenelementen von über den Umfang der Öffnung des Stützkörpers verteilten Rastfingern verrastbar sind. Bei einem derart gebildeten Kranz aus einzelnen Rastfingern gestaltet sich die Montage besonders einfach und bequem. Entsprechendes gilt für Ausführungsbeispiele, bei de- nen die Verrastung an der Außenseite des Halteteiles erfolgt. Auch in diesem Falle können am Endrand des Stützkörpers einzelne Rastfinger vorgesehen sein.
In einer besonderen Ausführungsform weist der erfindungsgemäße Druck- Speicher ein Gehäuse, ein in das Gehäuse eingesetztes erfindungsgemäßes Einsatzteil, einen zwischen dem Gehäuse und einer flexiblen Trennmemb- ran angeordneten ersten Teilraum, und einen zwischen der Trennmembran und dem Stützkörper angeordneten zweiten Teilraum auf, wobei das Kopfteil an den zweiten Teilraum angrenzt, wobei am Haltekörper der Öffnungsrand der Trennmembran verankert ist, wobei der erste Teilraum mit einem ersten Fluid und der zweite Teilraum mit einem zweiten Fluid be- füllbar ist, und wobei der erste und der zweite Teilraum durch Bewegungen der Trennmembran in Abhängigkeit vom jeweiligen Befüll ungszustand in ihrer jeweiligen Größe variieren. Bei besonders vorteilhaften Ausführungsbeispielen hat der Stützkörper die Form eines Rotationskörpers, der an dem dem ersten Teilraum zugewandten Ende gerundet und geschlossen ausgebildet sowie mit mindestens einem seitlichen Wanddurchbruch als Durchtrittsstelle zwischen zweitem und drittem Teilraum versehen ist. Bei solcher Gestaltung kann der Stütz- körper für die Trennmembran bzw. Speicherblase eine großflächige AbStützung bilden, so dass die bei Drucküberschreitung praktisch faltenfrei anliegende Speicherblase optimal geschützt ist.
Bei einer besonderen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Druckspei- chers weist der Haltekörper die Gestalt einer Glocke auf, deren Glockenmantel einen an den dritten Teilraum angrenzenden vierten Teilraum umgibt. Auf diese Weise wird die Aufnahmekapazität des Druckspeichers für das zweite Fluid bzw. das typischerweise gasförmige Arbeitsmedium vergrößert und zugleich der Materialbedarf zur Ausbildung des Druckspei- chers verringert.
Der Stützkörper ist vorzugsweise aus einem Kunststoffwerkstoff gebildet. Mit besonderem Vorteil kann hierbei glasfaserverstärktes Polyarylamid IXEF® vorgesehen sein, ein Werkstoff, der sich gegenüber üblichen glasfa- serverstärkten Kunststoffen durch eine glatte, geschlossene Außenhaut auszeichnet. Aufgrund dieser Eigenschaften können in vorteilhafter Weise auch der Haltekörper und/oder die Anschlusseinrichtung aus diesem Werkstoff gebildet sein.
Vorteilhafterweise ist der Druckspeicher als hydropneumatischer Blasen- Speicher für ein gasförmiges zweites Fluid als Arbeitsmedium und/oder ein flüssiges erstes Fluid als Speichermedium ausgebildet. Besonders bevorzugt ist der Druckspeicher zur Befüllung eines Speichermediums in Form eines chemisch aggressiven Fluids, wie Harnstoff-Wasser-Lösung, ausgebildet. Dies ermöglicht einen Einsatz des erfindungsgemäßen Druckspeichers bei der Harnstoffeinspritzung insbesondere im Kraftfahrzeugbereich.
Nachstehend ist die Erfindung anhand der Zeichnung im Einzelnen erläu- tert. Es zeigen: einen gegenüber einer praktischen Ausführungsform lediglich geringfügig vergrößert dargestellten Längsschnitt eines Ausführungsbeispieles des erfindungsgemäßen Druckspeichers;
Fig. 2 einen Längsschnitt eines erfindungsgemäßen Einsatzteils umfassend einen Haltekörper mit daran festgelegtem Stützkörper;
Fig. 3 einen gegenüber Fig. 2 stark vergrößerten Ausschnitt des
2 mit III bezeichneten Bezirks; und
Fig. 4 einen der Fig. 2 ähnlichen Längsschnitt, in dem ein abgewandeltes Beispiel der erfindungsgemäßen Verrastung des Stützkörpers am Haltekörper dargestellt ist. Nachstehend ist die Erfindung anhand des Beispieles der Benutzung des Druckspeichers für ein System der Harnstoffeinspritzung erläutert. In Fig. 1 , die das Ausführungsbeispiel des Druckspeichers in Gänze zeigt, ist ein Speichergehäuse mit 2 bezeichnet, das im großen Ganzen die Form eines kreiszylindrischen Topfes besitzt, an dessen geschlossenem Boden 4 sich eine Durchflussöffnung 6 befindet. Die auf die zentrale Längsachse 10 ausgerichtete Öffnung 6 ermöglicht die Zufuhr und Abfuhr eines ersten Fluids, wie einer Harnstoff- Wasser-Lösung, zu dem bzw. aus dem ersten Teil räum 8, der sich im Gehäuse 2 angrenzend an dem Boden 4 befindet. Ein mit dem Speichergehäuse 2 verschraubbares Kopfteil 1 2 bildet den fluiddichten Verschluss des oberen, offenen Endes des Gehäuses 2.
Das Kopfteil 12 weist ein äußeres Deckelteil 14 auf, an dem die Verschrau- bung mit dem Gehäuse 2 ausgebildet ist und das aus einem metallischen Werkstoff, beispielsweise aus Aluminium bestehen kann, wie dies auch bei dem Gehäuse 2 der Fall sein kann. Alternativ kann das Deckelteil 14 auch aus einem strukturfesten Kunststoffmaterial gebildet sein. Das Deckelteil 14 weist eine zentrale, zur Achse 10 konzentrische Öffnung 16 auf. In geringem Abstand von der Öffnung 16 weist das Deckelteil 14 Innenwandteile in Form einer zur Achse 10 konzentrischen Kugelkalotte 18 auf. Innerhalb des Deckelteiles 14 weist das Kopfteil 12 einen Haltekörper 20 auf, mit einem daran einstückig befindlichen, die Anschlusseinrichtung für das zweite Fluid bildenden Schraubstutzen 22, der die Öffnung 16 des Deckelteiles 14 durchgreift und mittels dem in Zusammenwirkung mit einer Mutter 24 der Haltekörper 20 innerhalb des Deckelteiles 14 festgelegt ist. Durch den
Schraubstutzen 22 erstreckt sich ein zentraler Fluidkanal 26, um einen dritten Teilraum 28 mit dem unter Vorspanndruck stehenden Arbeitsmedium als zweites Fluid zu befüllen. Ein innerhalb des Kanales 26 befindlicher Ventileinsatz ist in der Zeichnung nicht dargestellt. Der Haltekörper 20 hat die Gestalt einer Glocke, deren Mantel einen vierten Teilraum 30 umgibt, der an den dritten Teilraums 28 angrenzt. Der Glockenmantel bildet an seiner Außenwand Kugelflächenteile 34, die zwischen sich und der Kalotte 18 des Deckelteiles 14 einen Klemmspalt 36 für den im Spalt 36 befindlichen Verankerungsbereich 38 einer Trennmembran 40 definieren. Die aus einem für derartige Druckspeicher geeigneten Kunststoff, wie Butyl, gebildete Blase bildet die flexible Trennmembran 40 zwischen erstem Teilraum 28 und zweitem Teilraum 54. Der Haltekörper 20 weist zwischen dem Ende des äußeren Kugelflächenteiles 34 und dem Schraubstutzen 22 eine Ringnut 42 auf, in die zur besonders sicheren Verankerung der Trennmembran 40 ein deren Öffnungsrand umgebender Randwulst 44 eingreift.
Der Haltekörper 20 bildet mit der sich innerhalb der durch die Trenn- membran 40 gebildeten Blase befindlichen Glocke ein Halteteil 46 für die Verankerung eines ins Innere der Blase ragenden Stützkörpers 48. Dieser ist aus einem ausreichend strukturfesten Kunststoffmaterial gebildet, wobei sich glasfaserverstärktes Polyarylamid IXEF® als besonders gut geeignet erwiesen hat. Wie aus Fig. 1 ersichtlich, hat der Stützkörper 48 die Form ei- nes Rotationskörpers mit kugelig gerundetem, geschlossenem, im Abstand vom Boden 4 des Gehäuses 2 befindlichem unteren Ende und umgibt einen an den vierten Teilraum 30 angrenzenden dritten Teilraum 28. Das andere, obere Ende 50 des Stützkörpers 48 ist am Halteteil 46 mittels einer
Schnappverbindung festgelegt. Wie Fig. 1 außerdem zeigt, ist der Stützkör- per 48 im Längsschnitt etwa V-förmig und weist seitliche Wanddurchbrüche 52 für den Durchtritt des Arbeitsfluids zum zweiten Teilraum 54 auf, der an den dritten Teil räum 28 angrenzt.
Die Einzelheiten des Einsatzteils für einen Druckspeicher sind am deutlichs- ten den Figuren 2 und 3 entnehmbar. Wie ersichtlich sind in geringem Ab- stand vom Endrand 56 des Halteteiles 46 Vertiefungen 56 und 60 gebildet, in denen der Endbereich des Stützkörpers 48 aufnehmbar ist, wobei ein radial nach innen ragender Vorsprung 62 des Stützkörpers 48 in die Vertiefung 60 einschnappbar ist. Der Haltekörper 20 ist beim vorliegenden Beispiel, ebenso wie der Stützkörper 48 und das im Kanal 26 des Stutzens 22 befindliche Ventil aus glasfaserverstärktem Polyarylamid IXEF® gebildet, so dass das Einsatzteil umfassend den Haltekörper 20 mit dem daran festgelegtem Stützkörper 48 eine vollständig aus Kunststoff bestehende Einheit bildet. Im Betrieb wird bei einer Benutzung für die Harnstoffeinspritzung der erste Teilraum 8 des Druckspeichers mittels einer Pumpe mit der Harnstoff- Wasser-Lösung befüllt, bis ein oberer Wert des Systemdruckes erreicht ist und die Pumpe abschaltet. Durch den Speicherdruck wird das Speichermedium für die dosierte Einspritzung in das System gedrückt. Bei Erreichen eines unteren Druckwertes schaltet die Pumpe wieder ein. Wenn es zu ungewollten Drucküberschreitungen kommen sollte und ein bestimmter Grenzwert der Volumenzunahme des ersten Teilraums 8 überschritten ist, legt sich die Trennmembran 40 an den Stützkörper 48 an und wird dadurch gegen Überlastung und Beschädigung geschützt.
Die Fig. 4 zeigt eine Variante der Gestaltung des Einsatzteils, wobei die Rastelemente nunmehr an der Innenwand des Halteteiles 46 des Haltekörpers 20 angeordnet sind. Wie Fig. 4 zeigt, handelt es sich dabei um eine vom Endrand 56 axial entfernte Vertiefung 64 und einen radial nach innen ragenden, sich an den Endrand 56 anschließenden Vorsprung 66. Die Gegenelemente seitens des Stützkörpers 48 sind durch Haltefinger 68 gebildet, die über den Umfang der Öffnung des Stützkörpers 48 verteilt angeordnet sind. Bei durch einzelne Rastfinger 68 gebildeten Gegenelementen gestaltet sich die Herstellung der Verrastung besonders einfach und bequem. Auch bei der in Figuren 2 und 3 gezeigten Ausführungsform der Verrastung an der Außenseite des Halteteiles 46 des Haltekörpers 20 könnten die Gegenelemente des Stützkörpers 48 auch aus einzelnen, umfänglich verteilten Rastfingern gebildet sein.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
Druckspeicher umfassend,
- ein Gehäuse (2),
einen zwischen dem Gehäuse (2) und einer flexiblen Trennmembran (40) angeordneten ersten Teilraum (8),
einen zwischen der Trennmembran (40) und einem Stützkörper (48) angeordneten zweiten Teilraum (54), und
ein an den zweiten Teilraum (54) angrenzendes, den Verschluss des Gehäuses (2) bildendes Kopfteil (12),
- wobei der erste Teilraum (8) mit einem ersten Fluid und der zweite Teilraum (54) mit einem zweiten Fluid befüllbar ist,
wobei der erste und der zweite Teilraum (8, 54) durch Bewegungen der Trennmembran (40) in Abhängigkeit vom jeweiligen Befüllungs- zustand in ihrer jeweiligen Größe variieren, und
- wobei am Kopfteil (12) ein Haltekörper (20) vorgesehen ist, an dem der Öffnungsrand der Trennmembran (40) verankerbar ist,
- dadurch gekennzeichnet, dass das Kopfteil (1 2) ein mit dem Gehäuse (2) verbindbares Deckelteil (14) mit Innenwandteilen in Form einer zur Achse (10) des Gehäuses (2) konzentrischen Kugelkalotte (18) aufweist, und
- dass innerhalb des Deckelteiles (14) der Haltekörper (20) derart angeordnet ist, dass zwischen dessen Außenwand in Form von Kugelflächenteilen (34) und den Innenwandteilen des Deckelteiles (14) ein Spalt (36) für die Aufnahme eines an den Öffnungsrand angrenzenden Randbereiches (38) der Trennmembran (40) gebildet ist.
2. Druckspeicher nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass im
Kopfteil (12) eine Anschlusseinrichtung (22) für das zweite Fluid vorge- sehen ist. Druckspeicher nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Haltekörper (20) in einem von seinem Halteteil (46) in Richtung auf die Anschlusseinrichtung (22) axial versetzten Bereich eine in die Außenwand eingearbeitete Ringnut (42) aufweist, in die für die Verankerung der Trennmembran (40) ein deren Öffnungsrand umgebender Randwulst (44) eingreift.
Druckspeicher nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlusseinrichtung einen Schraubstutzen (22) aufweist, der eine zur zentralen Achse (10) konzentrische Öffnung (16) des Deckelteiles (14) durchgreift und der durch Verschrauben mit dem Deckelteil (14) den Haltekörper (20) gegen die Innenwand des Deckelteiles (14) zieht und den im Spalt (36) befindlichen Randbereich (38) der Trennmembran (40) klemmt.
Einsatzteil für einen Druckspeicher, umfassend
- ein den Verschluss eines Gehäuses (2) bildendes Kopfteil (12), an welchem ein Haltekörper (20) zur Verankerung des Öffnungsrands einer Trennmembran (40) vorgesehen ist, und
- einen Stützkörper (48) für eine Anlage der Trennmembran (40),
- wobei der Haltekörper (20) ein Halteteil (46) bildet, an welchem der Stützkörper (48) angeordnet ist,
- dadurch gekennzeichnet, dass der Haltekörper (20) im Bereich des Halteteiles (46) einen Kreiszylinder bildet, an dessen Randbereich ein oder mehrere Rastelemente (58, 60) ausgebildet sind, die mit Gegenelementen (62) am Stützkörper (48) eine diesen verankernde Schnappverbindung bilden.
Einsatzteil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Rastelemente an der Außenwand des Halteteiles (46) von dessen Endrand (56) versetzt und durch Vertiefungen (58, 60) der Außenwand des Halteteiles (46) gebildet sind, in die ein wulstartiger, radial nach innen ragender Vorsprung (62) an der Innenseite des Stützkörpers (48) einschnappbar ist.
Einsatzteil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Rastelemente an der Innenwand des Halteteiles (46) durch eine von dessen Endrand (56) axial entfernte Vertiefung (64) und einen radial nach innen ragenden, sich an den Endrand (56) anschließenden Vorsprung (66) gebildet sind, die mit Gegenelementen in Form von über den Umfang der Öffnung des Stützkörpers (48) verteilten Rastfingern (68) verrastbar sind.
Einsatzteil nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Stützkörper (48) aus Kunststoff gebildet ist, vorzugsweise aus glasfaserverstärktem Polyarylamid IXEF®.
9. Druckspeicher umfassend
- ein Gehäuse (2),
- ein in das Gehäuse (2) eingesetztes Einsatzteil nach einem der An- sprüche 5 bis 8,
- einen zwischen dem Gehäuse (2) und einer flexiblen Trennmembran (40) angeordneten ersten Teil räum (8), und
- einen zwischen der Trennmembran (40) und dem Stützkörper (48) angeordneten zweiten Teil räum (54),
- wobei das Kopfteil (12) an den zweiten Teilraum (54) angrenzt,
- wobei am Haltekörper (20) der Öffnungsrand der Trennmembran (40) verankert ist,
- wobei der erste Teilraum (8) mit einem ersten Fluid und der zweite Teilraum (54) mit einem zweiten Fluid befüllbar ist, und - wobei der erste und der zweite Teilraum (8, 54) durch Bewegungen der Trennmembran (40) in Abhängigkeit vom jeweiligen Befüllungs- zustand in ihrer jeweiligen Größe variieren. 10. Druckspeicher nach einem der Ansprüche 1 bis 4 und/oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Stützkörper (48) einen fluidführend mit dem zweiten Teil räum (54) verbundenen dritten Teil räum (28) umfasst.
1 1 . Druckspeicher nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Stützkörper (48) ein Rotationskörper ist, der an dem dem ersten Teilraum (8) zugewandten Ende gerundet und geschlossen ausgebildet sowie mit zumindest einem Wanddurchbruch (52) als Durchtrittsstelle zwischen zweitem Teilraum (54) und drittem Teilraum (28) versehen ist. 12. Druckspeicher nach Anspruch 10 oder 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Haltekörper (20) die Gestalt einer Glocke aufweist, deren Glockenmantel einen an den dritten Teilraum (28) angrenzenden vierten Teilraum (30) umgibt. 13. Druckspeicher nach einem der Ansprüche 1 bis 4, 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Haltekörper (20) und/oder die Anschlusseinrichtung (22) aus Kunststoff, insbesondere glasfaserverstärktem Polya- rylamid IXEF® gebildet ist. 14. Druckspeicher nach Anspruch 1 bis 4, 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckspeicher als hydropneumatischer Blasenspeicher für ein gasförmiges zweites Fluid als Arbeitsmedium und/oder ein flüssiges erstes Fluid als Speichermedium ausgebildet ist. 1 5. Druckspeicher nach einem der Ansprüche 1 bis 4, 9 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckspeicher zur Befüllung eines Speicher- mediums in Form eines chemisch aggressiven ersten Fluids, wie Harnstoff-Wasser-Lösung, ausgebildet ist.
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