DD144586A5

DD144586A5 - Druckspeicher-oder aehnliche vorrichtung

Info

Publication number: DD144586A5
Application number: DD79213936A
Authority: DD
Inventors: Jacques H Mercier
Original assignee: Jacques H Mercier
Priority date: 1978-06-28
Filing date: 1979-06-27
Publication date: 1980-10-22
Also published as: FR2429915B1; DE2923657C2; SE7905640L; JPS556083A; AU4822479A; PL216615A1; CA1116977A; AU519635B2; JPS6213202U; FR2429915A1; IT1121959B; BR7903922A; GB2024329B; CH630145A5; NL7904345A; DE2923657A1; IT7923894A0; GB2024329A

Description

Berlin, den 11 · 1.0.1 979 55 644/17

.Druckspeicher-, oder ähnliche Torrichtung

Anwendungsgebiet der Erfindung . .

Die vorliegende Erfindung betrifft .Druckgefäße, und zviax speziell Druckgefäße mit einem starren Gehäuse, das an den Enden je einen Anschlußstutzen und im Innenraum einen deformierbaren Separator aufweist, der das Gefäß in zwei mit den entsprechenden Anschlußstutzen kommunizierende ]?luidkammern von variablem Volumen trennt. Der Separator hat die Form einer Membran oder Speicherblase mit geschlossenem unteren Ende und einer Öffnung mit,peripherem Wulstrand. Die Membran ist,mit ihrem Wulstrand an einem innen am Gehäuse befindlichenringsumlaufenden Halt esegment befestigte

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Bekannte ^lalt er ing Segmente sind iii ihrer Ausfülarung dick- oder dünnwandig. Bei den erstere.n ist tief in das dickwandige Haltesegment eine Rille eingeschnitten, die den Wulstrand der Membran aufnimmt. Bei der zweiten Ausführung ist der Wulstrand am Ende des dünnwandigen Halteringsegmentes anvulkanisiert. Beispiele für den ersten Ausführungstyp stellen die US-Patente 2.394.401 (Overbeke) und 3. Ί 68.907 (Mercier u.a.) dar und für.; den zweiten Ausführuiigstyp die US-Patente 3.946.759 und 3.830.259. -: :.·/ ;; ,'- ^:'.^C--':'^:\'\ ' ό' : " ^' ^;'·· ' '

Außerdem ist vorgeschlagen v/orden, die Membran zwischen 'einem ^:Haltesegment der dünnwandigen Ausführung und dem Ge- . häuse einzuklemmen, und zv/ar unmittelbar unter dem Wulstrand

213936

-2- 11.10.1979

. 55 644/17

der Membran, der dann von einer ringsumlaufenden Ausrundung in einem hakenförmigen Sektor des Haltesegmentes aufgenommen wird·; Diese technische Lösung wird in dem US-Patent 3.948.287 (Sugimura u. a.) offenbart. Ein derartiges Einklemmen des Wulstrandes würde genau dort erfο Igen, wo an der Membran die stärksten Zug- und Biegekräfte auftreten, und würde somit eine Ursache für beträchtliche, die Haltbarkeit der Membran verkürzende Ermüdung bilden· \ .. ; ,

Ziel der Erfindung : ' . V \ -.. '· , . : V . V ; ^:

Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines Druckgefäßes, das mit niedrigem Kostenaufwand in Massenfertigung hergestellt -werden kann. . ^:·ν.^;-.. ; ' ; . '.. ·' ".' ".; " . -. :''' - ' V. .- . . ^

Darlegung des ?/esens der Erfindung ; : _: :'/ .. :.- ' ^y :

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung eines Druckgefäßes mit einem ringsumlaufenden Haltesegment in dünnwandiger Ausführung, das einen speziell geformten hakenförmigen Sektor aufweist, der mit dem komplementären Wulstrand des deformierbaren Separators zusammenwirkt und dadurch eine nichtstöranfällige Halterung des Separators und infolgedessen seine lange Haltbarkeit gewährleistet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein starres Gehäuse, das zwei geschlossene Enden mit axial fluchtrechten An schluß s tut ζ en aufweist; sowie durch, einen in dem Gehäuse zwischen den Anschlußstutzen befindlichen deformierbaren Separator, wodurch Pluidkainmern mit variablem Yolumen gebildet werden. Die Membranöffnung -'wird durch einen ringsum- ^: laufenden Wulstrand begrenzt. An der Innenwand des Gehäuses ist ein Ilalteringsegmeiit in dünnwandiger Ausführung vorgesehen, das mit einem im wesentlichen zylindrischen Sektor an der

2139 36

rV V„ :·.: ' ' ' .-. · "-'.'ν -r--''^- -3- Ί1.10.1979 .. , ;

' . - : , .; .; . ';.. ' . ' ; 55 644/17 _:- ' . ;

Innenwand des Gehäuses anliegt. Ein -hakenförmiger Sektor mit einer radial nach offenen Ausrundungzur Aufnahme des -: Separatorwulstrandes begrenzt die Übergangszone zwischen dem im wesentlichen zylindrischen und dem hakenförmigen Sektor des Haltesegmentes· Diese Zone bildet einen keilförmigen Zwischenraum zur Innenwand, der überschüssiges deformiertes Wulstmaterial aufnimmt,, so daß zwischen dem ^ ringsumlaufenden Haltesegment und dem Gehäuse eine undurchlässige Dichtung entsteht· Das von dieser Übergangszone entfernt liegende Ende des hakenförmigen Sektors weist von. der Innenwand des Gehäuses radial einen Abstand auf,der im wesentlichender undeförmierten Sepäratdrwanddicke entspricht, so daß der Separätorabschnitt zwischen dem Hakenende und der Gehäuseinnenwand im wesentlichen nicht ,durch'-., das Hakenende .zusammengedrückt/.wird. Im undeformierten Zustand ist der Wulstrand von größerer Radialabmessung als die radiale Tiefe der'Ausruiidung, die mindestens dem Zweieinhalbfachen des Abstandes zwischen dem Hakenende des Haltesegmentes und der 'Gehäuseinnenwand entspricht·

Infolge dieser Konstruktionsweise erfährt.der deformierbare Separator 'im, wesentlichen .keine Zusainraendrückung zwischen dem runden Ende des Haltesegmentes und dem Gehäuse, d, h», in der Zone, in der beim Betrieb Zug- und Biegekräfte ausgeübt werden» Der ,deformierbare Separator ist somit gegen Ermüdung geschützt, die. sonst ,seiner Befestiguaig und seiner, Haltbarkeit. abträglich wäre. Das runde, vorzugsweise.'-gerollte Ende des Haltesegmentes, schützt:außerdem den deformierbaren Separator vor dem Zerreißen bei Deformations- und Biegebelastung·

Der hakenförmige Sektor nimmt den Wulstrand auf· Wegen der beträchtlichen. Tiefe dieses Sektors kann ein verdickter / V Wulstrand verwendet werden· Beim .Zusammenbau- wird der Wulst-

213936

-4-' " :^; ^ V^:v\r:.;v;^:'-Λ 1·ΐΟ.ι979'

rand, zusammengedrücktmid Wulstmaterial nach, oben in den keilförmigen Raum zwischen der Übergangszone und dem Gehäuse gequetscht. Dadurch wird der in dem.hakenförmigen Sektor eingeschlossene Wulstrand zusammengedrückt und eine optimale Be-;. festigung erzielt« ' ; ;. ..-_; ,. .:.

Der keilförmige Raum ist ausreichend bemessen, so daß Wulstmaterial reichlich Platz findet und beim Zusammenbau keine Schergefahr für den deformierbaren Separator besteht·

Ein weiteres Merkmal dieser Ausführung ist die Bildung einer undurchlässigen Dichtung zwischen der ringsumlauf enden Halterung und dem Gehäuse, wo durch die "Pluidkammem hermetisch voneinander isoliert werden· Die das ringsumlaufende Haltesegment an dem Gehäuse befestigenden Mittel brauchen also nicht die Eluiddichtheit zu gewährleisten. :

Die Befestigung des Haltesegmentes geschieht vorzugsweise durch Verbindungsstellen, Z₀B, Punkt schweißsteilen, eine durchgehende Schweißnaht oder ein Klebemittel· Der Zusammenhalt der Schweiß- oder Klebestellen braucht nicht systematisch kontrolliert zu v/erden, da die Dichtungsfunkti on durch das Zusammendrücken des Wülstrandes in dem keilförmigen Raum wahrgenommen wird, während die Befestigungen lediglich ein axiales Verschieben des Haltesegmentes verhindern·

Der Endsektor des ringsumlaufenden Haltesegmentes ist rund oder gerollt, er-kann auch ein gesondertes torisches Ringsegment sein, das auf dem radial äußeren Ende des hakenförmigen Sektors vorgesehen ist.

Das torische Ringsegment kann aus nachgiebigem Material gebildet sein, das härter als das Material des Separators ist,

-5- 11,10.1979

^:..λ.;.;'.:_:;>'. ':,... ;;. , ; \'._; . : ' . .55 644/ΐ7 : ; "; -; ;

und ejgzentrisch zum freien Ende "des hakenförmigen Sektors angeordnet ..sein· . „ : . '.; : . .· ' : ; ;

lach we it eren Erfindungsmerlonalen hat der hakenförmige Sektor leicht geneigte Planken mit entgegengesetztem Anstieg, und zwar eine erste Schrägflanke im Anschluß an das runde Ende, die im wesentlichen lotrecht zur Mittellinie der Separatorwand in ihrer Mittelposition zwischen'Rühe-- und Dehnungsposition zur Gehäusewand verläuft· Die zweite Schrägflanke des hakenförmigen Sektors im Anschluß an den im y/e sent liehen zylindrischen Abschnitt des Haltesegmentes bildet zu einer lotrechten Ebene zur Gefäßachse einen Winkel, der größer als der Winkel der ersten Schrägflanke zu ihrer Ebene ist· Die erste Schrägflanke des. hakenförmigen Sektors ist also von abgeflachter kegelstumpfförmiger Gestalt·

Vorzugsweise ist der Abstand d^ zwischen dem Ehdsektor und der Innenwand des Gehäuses kleiner als die Länge d-, der ersten Planke, die die lilemmschulter für den V/ulstrand beschreibt, kleiner als die Länge d, des hakenförmigen Sektors an der Innenseite der ersten Planke oder aber gleich dieser Länge und größer als die. Länge Q₂ des Ehdsektors zwischen seiner radial äußeren Seite und seinem Übergang zu der ersten Planke. . . ' . . ; ... . : ' '

. Es ist.;,weiterhin zweckmäßig, daß sich.eine zweite Planke : der Ausrundung an den .im wesentlichen zylindrischeii Sektor des ringsumlaüfenden ilaltesegmentes anschließt und mit einer lotrechten Ebene -au der Achse des Gehäuses einen Winkel bildet, der: größer ist als der Winkel, den die erste Planke der Alisrundung mit ihrer entsprechenden lotrechten Ebene bildet·

213936

. . .·. > '; ·^>:-^S; —" ^ν.:7'^ΐ^-'^>·.-^: : :;; :-6-:-c^-^i/V'-·^{: ν} 11 .10·1979 ' , ^:' ' ;> '^-/-^--V ;^:^-V;r:t-^;^^\/;/-A;;¹ -S;:.';:.- ; ;; '; , 55 644/1.7.·

Dabei kann die zweite Planke von abgeflachter kegelstumpfförmiger Gestalt sein« ^

In einer weiteren" Ausgestaltung der Erfindung kann eine zweite''Flanke mit einer lotrechten Ebene zur Achse des Gehäuses einen Winkel bilden, der mindestens doppelt so groß wie der Winkel ist, den die erste Planke mit ihrer zur Achse lotrechten Ebene bildet.

Die in Flucht mit dem Endsektor des Haltesegmentes ge-^ messene Höhe der Ausrundung ist vorteilhaft gleich der Differenz zwischen der radialen Tiefe der Ausrundung und dem Abstand zwischen dem Endsektor und der Innenwand des Gehäuses·.^· "'' · '. ^;. ^.'.'v ; :..· :. '' ·· ^;' , : ; '.: i: '' ' " V ^;-..··. V, ' ^ :. ' ;-.

Das ringsumlaufende Haltesegment ist an dem von der Übergangszone weg liegenden Ende des zylindrischen Sektors an dem Gehäuse durch Verbindungsmittel befestigt»

Dabei kann das Ende des zylindrischen Sektors einen angewinkelten Rand zur Aufnahme des Verbinduiigsmittels aufweisen,

.- .Das.:-Gehäuse besteht vorteilhaft aus einem ersten und einem zweiten Mantelsegment, von denen jedes eine der Abschluß-Stirnseiten des Gehäuses bildet und einen in einem ringsumlauf end en Schrägrand endenden zylindrischen Abschnitt aufweist» in welchem Rand das .ringsumlaufen Haltesegment axial versetzt davon eingesetzt wird« Dann ist die Über- gangszone zweckmäßig als Ausrundung ausgebildet· Sie kann aber auch im wesentlichen kegelstumpfföriaig sein·

2139 3

-7- 11.10.1979

. .. . - ' . . /; ;_;\- .; : .. 55 644/17 .: '

Durch diese Ausführung wird eine ausgezeichnete Sicherung des Separators erzielte Die erste Schrägflanke stellt nämlich eine Klemmschulter dar, die· im'wesentlichen'lotrecht zu der Linie verläuft, auf der Zugkräfte auf den'.'Separator ausgeübt" 'v/erden·'Außerdem unterstützt diese '.Ausführung während; des Zusammenbaus den Quetschfluß überschüssigen Wulstrandmaterials in den keilförmigen Raum, da der Anstieg der zweiten Schrägflanke des hakenförmigen Sektors wesentlich größer ist ο Das heißt also, die erste Schrägflanke bildet eine Wulst klemmschult er, während die zweite Schrägflanke ',. eine Gleitbahn zur: Lenkung der Bewegung überschüssigen Wulstrandmaterials in den keilförmigen Zwischenraum,bildet,

Ausführungsb'^ispiel . , ', .-.-. .

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher beschrieben« Es zeigen:

Fig. 1: einen Längsschnitt durch erfindungsgemäßes . Druckgefäß;

Fig. 2: einen vergrößerten Ausschnitt, der die : Halterung, des Separatorwulstrandes im

Haltesegment in montierter Position zeigt;

Fig. 3 bis 6: mehrere aufeinanderfolgende Montagestadien" . . des Separators im Gehäuse; .'' " : ;

Fig» 7 bis 8: erfinduiigsgemäße Ausführungsvarianten

. mit,.'.Punktschweiß-' bzw. Klebestellen als : Befestigungsmittel; . _v

213936

-8- 11.10.1979

55 644/17

Pig. 9: einen Ausschnitt von einer anderen Aus- . ; '· · ' >' ; . führungsvariante, "bei der das gerollte Ende ^: ^: des hakenförmigen Sektors durch einen von dem

übrigen Haltesegment gesonderten Eingsektor Λ von torischer Gestalt ersetzt;ist· '

Die Beschreibung erfolgt unter Bezugnahme auf die.Figuren bis 6, die ein erfindungsgemäßes Öl-Gas-Druckgefäß darstellen. Es handelt sich hierbei um ein erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel, das die Erfindung nicht einschränkt· Das Druckgefäß besteht aus einem Gehäuse 10 aus starrem Material, beispielsweise aus Stahl,das den beim Betrieb auf das Druckgefäß einwirkenden Drücken standhalten kann·

Das Gehäuse 10 besteht aus einem im allgemeinen zylindrischen Körper 11 mit geschlossenen Stirnseiten 12 und 13· Die Stirnseite 12 weist einen Fluidänschlußstutzen 14 auf, beispielsweise einen ölanschluß stutz en, der an ein entsprechendes (nicht dargestelltes) Verbindungsstück angeschlossen werden kann· Die andere Abschlußstirnseite 13 weist einen Pluidanschlußstutzen 15 auf, beispielsweise einen Gasanschlußstutzen, in dem sich ein Gaszuleitungsventil 16-befindet· Die Ans.chlußstutzen 14 und 15 sind axial flucht recht·

Im einzelnen besteht das Gehäuse 10 auszwei gegenüberliegenden Hantelsegmenten 1OA und 1 OB· Das erste Mantelsegment 1OA umfaßt die Absciilußstirnseite 12 und ein Längs segment 11A des zylindrischen Körpers 11 · Das Längssegment 11A weist einen scharf abgeschrägten ringsumlaufenden Rand 27 auf· Das zweite Mant©!segment 1OB umfaßt die Abschlußstirnfläche 13 und ein kurzes Segment 11B des zylindrischen Körpers 11.· Das Segment 11B weist in einem geringen Abstand vom Schrägrand 27 des ersten Segmentes 11A einen scharf abgeschrägten ringsumlauf-

21 39 3

>9- 11.10.1979

enden .Rand 28 auf« . . ' '..'-

.Die "beidenMantelsegmente 1OA Und 10B sind miteinander durch eine ringsumlaufende Schweißnaht 29 verbunden, die in der durch die abgeschrägten Ränder 27 und 28 der Segmente 11A und 11B begrenzten .ringsumlaufenden V-förmigen Kerbe verläuft.

In dem Gehäuse 10 ist ein deformierbarer Separator 17 positioniert« Dieser Separator 17 ist eine dehnbare Membran" aus Guiimiiioder ,ähnlichem Material mit gummiähnlichen Eigenschaften« Der Separator 17 befindet sich zwischen den Anschlußöffnungen 14 und 15 und begrenzt .so zwei Pluidkammern mit variablem ": Volumen, .und zv/ar eine Flüssigkeitskammer 19 und eine Gaskammer 20«

Der deformierbare Separator 17 weist an der unteren Seite 21 ein Ventilsegment 22 auf, das auf einem Ventilsitz 23 aufliegt, 'der um die,Flüssigkeitseintrittsöffnung .14 herum vorgesehen ist* Das Ventilsegment 22 besteht vorzugsweise aus einer Gußstahl- oder Aluminiumscheibe an der unteren Seite 21 des Separators 17·

Der Separator oder die ,Membran 17 hat eine von der Unterseite 21 bauchig bis zur Mündung mit ihrem ringsumlaufenden Ymlstrand

25 verlaufende, im allgemeinenkonische Seitenwand 24. Der Außendurchmesser der Membraniuündung ist im v/es ent liehen gleich dem Imlendurchmess.er des. Gehäuses 10» Der Wulstre,nd 25 wird an einem ringsurnlaufenden Haltesegment in dünnwandiger oder Blechausführung, beispielsweise aus Stahl oder Kunststoff, befestigte Das ringsumlaufende Haltesegment 2o ist imien ah.dem zylindrischen Körper 11 befestigt. In der in Pigur f - 6 dargestellten Ausfühi'ungsvariante ist die Dicke des Halt es egment es

26 kleiner als die halbe Dicke des Gehäuses 11. Sie kann bei- /

213936

' -;',. /,; ';.,·;..ν. γ .:yW_;"^;\y. wvw-; Y 'U^i (K-. Y^)Yy 11 .ιο.ί979 : / . •λ:···;

"Λ ^;^: Vr ^'^::'^' -"/ -"riSi : ^;.:;".";.;\:V-:; "γ--^; -""- ; '" 'ν^;^^:" '/L': ^:"'' ^:".55 " 64-4/it;-.' ,' spielsweise Einviertel oder Einfünftel von dessen Dicke' be-, tragen· /, -. ;'"^:.-\-·'W-Y" wy-Y ' Y ,-'.. " Y-- .-.. '

Ein derartiges Druckgefäß funktioniert' in an, und für sich bekannter Weise wie folgt: " ' _:Y

Der Anschlüßstutzen 14 wird an eine Hydraulik angeschlossen, 'und unter Druck wird Gas, z» B, Stickstoff ,durch das Ventil 16 in die Kammer 20 eingefüllt, bis der deformierbare Separator 17 ausgedehnt ist und gegen die Innenwand des Gehäuses drückt» Zwischen dem Anschlußstutzen 14 und dem Hydraulikaggregat befindet sich ein Absperrhahn (nicht dargestellt)· Ist dieser geöffnet, wirkt die durch den Anschlußstutzen in Kammer 19 eintretende Druckflüssigkeit, beispielsweise Öl oder Wasser, gegen den Separator 1? und drückt das Gas in • Kammer 20 zusammen, wodurch das Volumen in Kammer 20 verringert wird und Flüssigkeit in Kammer 19 eintreten kann· Damit ist das Druckgefäß betriebsbereit· In Kammer 19 befindliches Öl wird, wenn erforderlich, durch den Druck in der Gaskammer 20, der gegen den Separator 17 wirkt, um Hydraulikaggregat befördert· Geschieht das, dann entleert sich die Kammer 19· Ist sie vollständig entleert,'drückt' das Ventilsegment 22 dichtend gegen den Ventilsitz 23 und schließt Öffnung 14* W'y ·^:.\Υ Wy"-^;- Y- ^v . : V ,. ^

Die Befestigung des ringsumlaufenden Halt es egment es 26 erfolgt " beispielsweise durch eine Schweißnaht 30 an der Innenwand de s Mante !segment es 10A in gering ein Abst and axial zum Schrägrand '27·;'-v : : -..' ...; ' V .'" ' .". ' Wy' · ' ':. ' '' ' .:.' ·; -: : ' -: ..-.'. · ^

Das ringsumlaufende Haltesegment 26 aus dünnem Material Y weist einen im Wesentlichen zylindrischen Sektor auf 31 j dessen freies Ende bei 30 angeschweißt ist» Daran schließt sich eine ausgerundete oder gekrümmte Übergangszone 32 an,

2139 3

. -11- 11.10.1979

. . ;. . : '::: : ,' .... ,ν . ; ',.- · \ ' ' . 55 .644/17

die den ringsumlaufenden keilförmigen Zwischenraum C zur Innenwand des Gehäuses 11 begrenzte Dann folgt ein hakenförmiger Sektor 33 und schließlich ein gebogener oder vorzugsweise gerollter Endsektor 34« V \

Wie bereits. erwähnt, besteht der JHaIt er ing 26 aus relativ starrem Material, wie'.Stahl oder Kunststoff, und ist wegen seiner imversteiften dünnwandigen Aus führung im zylindrischen Sektor:31 leicht biegsam, während seine gerollten Zonen 33 und 34 infolge ihrer Profilierung praktisch starr sind· Der zylindrische Sektor 31 kann wahlweise vor dem Einsetzen des Haltesegmentes 26 in das Gehäuse 10 leicht kegelsturapfförmig sein, .'so daß er beim Einbau eine leichte Vorspannung ausübt. ;

Der hakenförmige Sektor 33 umfaßt zwei leicht geneigte Flanken mit entgegengesetztem Anstieg und ist von abgeflachter kegelstumpfförmiger Gestalte Eine erste Schrägflanke 35 schließt sich an das gerollte Ende 34 und eine zweite Schräg™ flanke 36 an die Übergangszone 32 an· Die Schrägflanke 35 bildet einen. Winkel A zu einer lotrechten Ebene zur Achse des Gehäuses,während die zweite Schrägflanke 36 zu einer derartigen Ebene einen Winkel B bildet, der größer als der Winkel A ist· Winkel B ist vorzugsweise doppelt so groß wie Winkel A* . ': '". . ', ... ;·' · ; \ _:.;.... .:. / ^: , ......

Aiißei-dem verläuft- die Sahrägflanke 35 lotrecht zur mittleren Hittellinienposition D der Seitenwand des Separators zwischen der Ruhestellung (in Figur 2in Phantomlinien dargestellt) und einer Dehnungsposition, in der der Separator gegen die Innenv/and. des Gehäuses 10 drückt· -.· . .

213936

-12- 11.10.1979

55 644/17

Demnach verlauft die Schrägflanke 35 iin Durchschnitt lotrecht !3U der Linie, entlang welcher der Separator beim Betrieb gedehnt wird, und- wirkt als Klemmschulter für den Wulstrand 25* Die andere Schrägflanke 36 ermöglicht das Gleiten des deformierten V/ulstmat er ials in den keilförmigen Raum, der zur Aufnähme überschüssigen, zusammengedrückten Wulstmaterials vorgesehen ist», ; V^. _' ' ν -".v ' ^: _:y-. ·:. ';]'..].: " ;; . ..· '; .. '. " ^:- Λ- ' ; .^

Der Abstand Ξ zwischen dem gerollten Endsektor 34 des Haltesegmentes 26 und der Innenwand des zylindrischen Körpers 11 ist in Figur 2 deutlich gemacht. Dieser Abstand E ist im wesentlichen gleich der Dicke des Separators 17 in seiner Ruhestellung, damit jedes erhebliche Einklemmen oder Quetschen des Separators 17 an dieser Stelle vermieden wird. Die 'Tiefe 3? des hakenförmigen Sektors 33 des Halte segment es 2G_f gemessen ab Innenwand des zylindrischen liörpers 11, ist so gewählt, daß sie das Zweie inhalbf ache oder mehr des Ab st and es E beträgt· Vorzügsweise beträgt die Tiefe P das Zweieinhalbbis Dreifache des Abstandes E# : · :

Die axiale Höhe G des hakenförmigen Sektors 33* gemessen : von der radialen Außengrenze des gerollten Sektors 34-parallel zur Innenwand 11, ist gleich der Differenz .'zwischen Abstand ¥ und E oder größer als diese· ν V -

~Unter weiterer Bezugnahme auf Figur 2 entsprechen Porm und Dimensionierung des ringsumlaufenden Halte segment es 26 bestimmten Relationen, die eine maximale Halterung des Wulstrandes 25 und damit des gesamten Separators 17 gewährleisten»

-13- 11.10.1979

Um die verschiedenen Abmessungen der Anordnung zu messen, wurde eine Reihe von Linien parallel zur Mittelposition D der Mittellinie der -.S eparat or seitenwand 'gezeichnet· Diese ^Linien L, Lg» L^, L* und L₁- wurden folgendermaßen gezeichnet· linie 'L ist einfach die Außenseite des Separators 17 in seiner Mittelstellung, die der.Mittelposition D der . Mittellinie entspricht,: Lp ist die Tangente zur radialen Außenseite des gerollten Endsektors 34* L_ ist die Parallele zur Mittellinie D an dem Zusammenstoß des beginnenden gerollten^ Sektors 34 und der unteren Schrägflanke 35 des hakenförmigen Sektors 33« L^ ist die Parallele zur Mittellinie D am .Zusammenstoß'"..der beginnenden'unteren Schrägflanke 35 und des gebogenen, hakenförmigen Sektors 33# L- schließlich ist die Parallele zur Mittellinie D von der radialen Innenseite des hakenförmigen Sektors 33« Der Abstand : ' zwischen den Linien L., und Lp ist d.., der Abstand zwischen Lp und .'Iu. ist dp» der Abstand zwischen L und L, ist do, und der Abstand zwischen L, und Lr- ist d.·

4 0 4

Entsprechend der bevorzugten Erfindungsausführung, sind die ν Abstände d., , d_o, d~ und -d>.'"so gewählt, daß sie den folgenden Relationen entsprechen:

2):ä,₃ y .d_r .; = ' ^:'"--- . · ' : -: ; v.^: _;·; -, \V- ..." ·^:''·

Die weitere Beschreibung, erfolgt unter Bezugnahme auf'Figur 3, in dex" der Wulstrand 25.in durchgehenden Linien in undef ormiertem Zustand dargestellt ist,. wäiirend.die Innenwand des

21393d

11.1Ο.1979

zylindrischen Körpers des Druckgefäßes und das Wulstrandhaltesegment 26 mit unterbrochenen Linien dargestellt sind. Man stellt fest, daß der Umriß des "';;Wulstrandes 25 sich im wesentlichen den Schrägflanken 35 und 36 des hakenförmigen Sektors 26 anpaßt, '-wobei.' eine extra dicke Zone S an der Innenwand 11 des Druckgefäßes und ein tief ausgeformter Bereich R an dem gerollten Sektor 34 des Haltesegmentes anliegt* Die zusätzliche Tiefe des tief ausgeformten Bereiches R ist im wesentlichen gleich der Extradicke der Zone SV ,·. ; ' .. '" ' '.' .,...' ;..

Beim Zusammenbau des Druckgefäßes wird zuerst der Wulstrand 25 in den entsprechend geformten ·hakenförmigen· Sektor eingelegt· Dann wird der aus dem Halte segment 26 und dem . Wulstrand 25 bestehende Ünteraufbau in das erste Mantelsegment 1OA eingesetzt (in Pig· 4 - 6 ist davon der Schräg-'' rand 27 zu sehen). Der Eingriff des Unteraufbaus hinter den gerollten Sektor 34 bewirkt, daß die extra dicke Zone S die tief ausgeformte Zone R kompensiert^ und daß deformiertes Wulstmaterial 25Λ in den keilförmigen Raum G zwischen der Üb ergang s ζ one 32 und der .Innenwand.: des Gehäuses 11 gequetscht wird (siehe Pig, 2 und 6). Hervorzuheben ist, daß die ausgerundete Zone 32 das Einsetzen des zylindrischen Sektors 31 in das Mantelsegment 1OA erleichtert.

Die Deformation der extra dicken Zone S des V/ulstrandes 25 bewirkt eine ausgezeichnete Halterung des Wulstrandes 25 in dem hakenförmigen Vektor des: Haltesegmentes, wobei · der Separator oder die Membran 17 dank der an dem gerollten Sektor anliegenden tief ausgeformten Zone R dennoch nicht gequetscht wird· Die Undurchlässigkeit zwischen den Kammern' 19 und 20"wird durch Steckenbleiben des deformierten Wulstmaterials 25A in dem keilförmigen Raum C gev/ährleistet.

213f3I

. ": . ;' ; -15- 11·10.1979

Wie zu .erkennen ist, wird; das Fließen, des Wulstinaterials' in den freien keilförmigen Raum durch Reibung des.Gehäuses 11 an der extra dicken Zone S nach dem Zusammenbau "begünstigt»

Der keilförmige Raum C ist ausreichend groß bemessen, damit das hineiiifließende Wulstmaterial bequem Platz hat/ ohne daß Schergefahr für den Separator durch die scharfe Kante des abgeschrägten Randes 27 besteht, wenn der zylindrische Sektor 31 diesen erreicht» .'.. :'./ "-. :

Zum Einsetzen des aus dem Haltesegment 26 und dem Wulstrand 25 bestehenden Unteraufbaus in das Mante!segment 1OA ist vorteilhafterweise ein Dorn (nicht dargestellt) zu benutzen. Der Dorn drückt gegen das obere Ende 31'.des.zylindrischen' Sektors 31 und stoßt gegen den Schrägrand 27 des ManteIsegmentes 1ÖA, wenn die korrekte vorher festgelegte Position erreicht ist, wobei das obere Ende 31' in Längsrichtung einen Innenabstaiid von .dem Schrägrand 27 aufweist· Ist der Unteraufbau 25-26 in dieser Position in dem Mantelsegment 1OA angelangt, wird das obere Ende 31 * des zylindrischen Sektors 31 an der Innenwand des. Gehäuses bei 30 angesehweißt, und zwar mit einer durchgehenden Schweißnaht, wie in -Fig. 1 und 2 dargest eilt, oder mit einer gepunktet en Schweißnaht (wie in fig, 7 dargestellt)· Danach v/ird-das Mahtelsegment 10B in Position gebracht und bei 29 an das Mantelsegment 10A angescliweißt» ''. _;-^ : ;.: :

Man v/ird zustimmen, daß das erfindungsgemäße Druckgefäß bei niedrigerem Kostenaufwand Massenfertigung gestattet·-: Bei beträchtlicher Auswahl für das Gehäuse- und Haltesegmentmaterial sind gleichzeitig eine nicht-störanfällige Halterung und.eine lange 'Haltbarkeitsdauer des Separators gewährleistet. Man stellt fest,.daß in das Gehäuse keine Rillen oder Schlitze

213936

-16- 11.10.1979

55 644/17

eingearbeitet werden müssen, 'was·'speziell-;"bei Kunststoffen kostenaufwendig und/oder sciiwierig ist. Da derartige Rillen oder Schlitze das Gehäuse schwächen, wäre eine Überdimensionierung erforderlich, was ihr. Gewicht und' ihren Preis -erhöhen würde. ' ;_: ._:;^: .\: ; ' ' ^: ';;' '-'^::'-':-\ - ' " ^:''".y'^ I . ' v. .;.,'· '.-, ; '/' ".

Die leicht geneigte erste Planke 35 des abgeflachten kegelstumpfförmigen Sektors, die lotrecht zur Mittelposition der Mittellinie des Separators 17 bei Betrieb verläuft,: bildet eine außerordentlich stabile Halterung für die Membran, während die Undurchlässigkeit zwischen den Kammern 19 und 20 durch den Eingriff des deformierten Wuls'tmaterials 25A, das zwischen der 'Übergangszone 32 und der Innenwand des Gehäuses 1 T verkeilt ist, einwandfrei gewähr leistet vrlra. Die Dichtheit braucht also nicht durch die Verbindung gewährleistet zu werden, durch die das Halte segment 26 an dem Gehäuse befestigt ist. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglicht also das Verbinden der Mantelsegmente durch Punktschweißen in Abständen, was sonst nicht zulässig wäre.

Sfach einer anderen erfindungsgemäßen Ausführungsv'ariante, dargestellt in Figur 8, die im allgemeinen der vorhergehenden ähnlich ist,, umfaßt der zylindrische Sektor 31 des Haltesegmentes einen angewinkelten Rand 37, der eine umlaufende Rinne 38 für die Aufnahme einer Schweißnaht oder einer Klebemittelwulst 30 bildet. In letzterem Fall kann das Halte segment aus Kunststoff bestehen, was die Verwendung von verstärktem Kunststoff für das Gehäuse 11 ermöglicht. Eine derartige Ausführung ist besonders interessant, wenn die verwendete Flüssigkeit stark aggressiv gegenüber Metallen ist, wenn eine Beschichtung des Metalls nicht wünschenswert ist, oder wenn extrem hohe Drücke nicht auftreten.

21393

-17- . 11 .10.1979

„ ' . . _: \ : '..."' :,.: . 55644/17 ;

Bei Verwendung eines Klebemittels ermöglicht die Rinne 38 das Auftragen desselben unter ausgezeichneten Trocken- und ,: Aushärtungsbedingungen. Eine derartige Vertiefung oder Rinne 38 trägt dazu bei, das Tropfen von noch nicht getrocknetem Klebemittel in die Membran bzw. den Separator zu verhindern· ;

Die Übergangszone 32· in Pigur 8 ist kegelstumpfförmig und nicht wie bei den vorhergehenden erfindungsgemäßen Aus-_: führungsvarianten gekrümmt oder ausgerundet, :

In Pigur 9 ist das gerollte Ende des ringsumlaufenden Haltesegmentes 40 nicht in einem Stück mit dem.Haltesegment ge~ formt sondern gesondert von diesem. Das gerollte untere Ende des Haltesegmentes besteht aus einem torischen Ringsegment von vorzugsweise rundem Querschnitt aus nachgiebigem Material, das härter als das Wulstrandmaterial ist» Beim Zusammenbau verformt sich das Wulstmaterial wie dargestellt um die Oberfläche des torisehen Ringsegmentes 41 herum. Anders als bei den vorhergehenden Ausführungen, wo das gerollte Ende der ; benachbarten unteren oder ersten Flanke anhängt, verläuft ; das torische Ringsegment im Verhältnis zur Oberfläche der langen Planke 42 nach oben· Das torische Ringsegment verstärkt also durch seine konvexe Oberfläche das Haltevermögen des Wulstrandes, Im Vergleich· dazu ist bei den bekannten technischen Lösungen die Oberfläche des schrägverlaufenden. Sektors im allgemeinen konkav, was die durch das Haltesegment bewirkte Halterung schwächte Wie dargestellt, wird das. torische Ringsegment 41 leicht versetzt auf. dem freien. Außenrand der ersten Planke' 42 vorgesehen, damit übermäßige: :Deformation des Wulstraiides' bei gegebenem Radius des gerollten Sektors vermieden wird, ,' '; : '

213936

-18- 11,10.1979

55 644/17

Selbstverständlich können sich Fachleute auf Grund der erfindiingsgemäßen Lehre weitere Ausführungsvarianten des erfindungsgeinäßen Druckspeichers vorstellen* Die Erfindung ist deshalb'im'Rahmen· der beiliegenden Erfindungsansprüche in breitem Rahmen auszulegen·

Claims

21393

-19- 11.10.1979

55 644/Π

Erfindung; s ans pr uch .

«,.Druckspeichervorrichtung, bestehend aus einem starren Ge-. hause mit zwei Abschlußstirnseiten mit axial fluchtrechten Anschlußstutzen sowie einem in dem Gehäuse zwischen den Anschlußstutzen befindlichen Separator, wodurch beiderseits des Separators Fluidkamniern von veränderlichem Volumen gebildet werden» Der Separator hat eine Mündungsöffnung mit einem ringsumlaufenden Wulstrand und ein an der· Innenwand des Gehäuses befestigtes ringsumlaufendes Separatorhaltesegment in dünnwandiger, wesentlich dünnerer Ausführung als das Gehäuse_β Druckgefäß, gekennzeichnet dadurch, daß

A) das Haltesegment folgendes umfaßt:

I — einen im v/esentliehen zylindrischen Sektor, der ". an der· Innenwand des Gehäuses anliegt;

II — einen glatt gekrümmten hakenförmigen Sektor, der ' eine radial nach außen offene Ausrundung zur Aufnahme des Separatorwulstrandes begrenzt;

III — eine Übergangszone zwischen dem im wesentlichen .: zylindrischen Sektor und dem hakenförmigen Sektor,..die einen keilförmigen Raum zur.Innenwand begrenzt, in dem der Wulstrand in zusaiiunenge drückt em Zustand eingeklemmt ist und.eine undurchlässige Dichtung zwischen dem^:Halte- ; segment und dem Gehäuse bildet; . .

IV — einen Endsektor am Ende hakenförmigen Sektors, weg von der Übergangszone und ..in einem radialen Abstand von der Innenwand des Gehäuses, der im wesentlichen gleicii: der undeformierten Separatorv/anddicke ist, so daß der sich zv/ischen dem Endsektor und der Innenwand! des

213936

-20- 11.10.1979

55 644/17

Gehäuses -befindliche Bereich des Separators im wesentlichen nicht zusammengedrückt wird durch den Endsektor;

und B) der Wulst rand eine an der: Innenwand/ des Gehäuses anliegende verdickte Zone umfaßt, so daß/er in undefbnaiertem Zustand in seinem radialen Umfang größer ist als die radiale Tiefe der Ausrundung, wobei die Ausrundung eine radiale !Tiefe von mindestens dem Zweiein--/ halbfachen des Abstandes zwischen dem Endsektor und der Innenwand:/aufweist j sowie eine tief ausgesparte Zone, die an dem Endsektor anliegt, aind die durch die verdickte Zone ausgeglichen wird, derart, daß ein Quetschen des Separators/beim Einbau in das Gehäuse verhindert ist,

2· Druckspeichervorrichtung nach Punkt 1, gekennzeichnet : dadurch, daß der Endsektor des ringsumlaüfenden Halte-

V;. Segmentes rund ist* ..:/// . :.::/" : ^ :'

3» Öruckspeichervorrichtung nach Punlct 1, gekennzeichnet /dadurch, daß der Endsektor des Haltesegmentes gerollt

4. Druckspeichervorrichtung nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß der Endsektor ein gesondertes torisches Ringsegment ist, das auf dem radial äußeren Ende des ^hakenförmigen Sektors vorgesehen ist_o

/5« Druckspeichervorrichtung nach Punkt 4, gekennzeichnet dadurch/ daß das torische Ringsegment aus nachgiebigem ,Material gebildet ist» das härter als das Material des Separators ist, und das torische Ringsegment exzentrisch zum :freien Ende des hakenförmigen Sektors angeordnet ist<

39 3 <$

—21- 11 .10.1979

.. . ; ; .; ; ; :.: : ' 55 644/17

β. D3?uckspeichervorrichtung nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Ausrundung allgemein radial verlaufende Flanken aufweist, die leicht gegeneinander geneigt sind·

7, ,Bruckspeichervorrichtung nach Punkt 6, gekennzeichnet dadurch, daß eine erste sich an den Endsektor anschließende Flanke im wesentlichen lotrecht zur Mittelposition der Mittellinie der Separatorseitenwand verläuft, also zwischen Paihestellung und ausgedehnter Position, in der der: Separator gegen die Innenwand-des Gehäuses drückt,

8, Druckspeichervorrichtung nach Punkt 7j gekennzeichnet dadurch, daß die erste Flanke von abgeflachter kege!stumpfförrniger Gestalt ist··· : '

.9* Druckspeichervorrichtung nach Punkt 7, gekennzeichnet da-, , durch, daß der Abstand d., zwischen dem Endsektor und der Innenwand des Gehäuses kleiner ist als die länge d~ der ersten Planke, die die Klemmschulter für den Yfulstrand beschreibt, kleiner als die Länge d des hakenfÖri-üigen ^:: Sektors an der Innenseit.e der ersten Planke oder aber • gleich dieser Länge und größer als die Länge dp des Endsektors zwischen:seiner radial äußeren Seite und ; ,: seinem Übergang zu der ersten Planke« :

10, -Bruckspeichervorrichtung nach ..Punlct 7, gekennzeichnet dadurch, daß sich eine zweite.: Planke der Ausrundung an den im wesentlichen zylindrischen Sektor des ringsumlaiifenden Haltesegment es anschließt· Und mit einer lotrechten Ebene zu der Achse des Gehäuses einen Winkel bildet, der größer ist als der Winkel,, den die erste'; Planke der Ausrundung mit ihrer entsprechenden lotrechten Ebene bildet.

213936

-22- 11.10.1979

55 644/17

11· Druckspeichervorrichtung nach Punkt 10, gekennzeichnet dadurch, daß die zweite Planke von abgeflachter kegel- ^: ; stumpfförraiger Gestalt ist*

12» Druckspeichervorrichtung nach Punkt 11, gekennzeichnet dadurch, daß eine zweite Plankemit einer lotrechten Ebene zur Achse des Gehäuses einen Winkel bildet, der Vmindestens doppelt so groß wie der ¥/inlcel ist, den die erste Planke mit ihrer zur Achse lotrechten Ebene bildet,

13» Druckspeichervorrichtung nach Punkt 1,, gekennzeichnet dadurch, daß die in Flucht mit dein Endsektor des Halte- ^egmentes gemessene Höhe der Ausrundung gleich der Differenz zwischen der radialen Tiefe der Ausrundung und dem Abstand zwischen dem Endsektor und der Innenwand des Gehäuses ist _β ; ; ^ _Λ ; - ,-

14« .Druckspeichervorrichtung nach Punkt 1,gekennzeichnet dadurch, daß das ringsumlaufende Haltesegment an dem von der Übergangsζone weg liegenden Ende des zylindrischen Sektors an dem Gehäuse durch Verbindungsmittel "befestigt ist· : : . ' : ·... ; ;.'... ^:. ..''/^.::". · '-; ''· . /. ' , . .^v · : ^:

15e Druckspeichervorrichtung nach Punkt 14» gekennzeichnet dadurch, daß das Ende des zylindrisehezi Sektors einen angewinkelten Rand zur Aufnalime des Verbindungsmittels

-. ; · aufweist« · /. .. '.' .-_:'..- " " " - ,.' ·...;:;' ' /· ". '.' .'. ' ' ' .:...^:

16· Druckspeichervorriclitung nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß das Gehäuse aus einem ersten und einem zweiten Mantelsegment besteht, von denen jedes eine der • -;..j.: Abschlußstirnseiten des Gehäuses bildet und einen in . ;· ' ;·, einem ringsumlaufenden Schrägrand; endenden zylindri-7 .: ;'; sehen Abschnitt aufweist, in welchem Rand das ringsum-

2/139 3

; -23- 11.10.1979

. V . ' .. ν./ ' ,- .; ., ' '/ ;' . ", _: 55 644/17/:

laufenden Haltesegment axial versetzt davon eingesetzt

1-7♦ Druckspeichervorrichtung nach Punkt T, gekennzeichnet dadurch, daß die .Übergangszone als Ausrundung ausgebildet

18, Druckspeichervorrichtung nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Übergangszone im wesentlichen kegelstumpf förmig ist, . _:

Zeichnungen;