EP0733863B1 - Druckausgleichsgefäss - Google Patents

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EP0733863B1
EP0733863B1 EP96103700A EP96103700A EP0733863B1 EP 0733863 B1 EP0733863 B1 EP 0733863B1 EP 96103700 A EP96103700 A EP 96103700A EP 96103700 A EP96103700 A EP 96103700A EP 0733863 B1 EP0733863 B1 EP 0733863B1
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EP
European Patent Office
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section
diaphragm
container
membrane
expansion tank
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EP96103700A
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English (en)
French (fr)
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EP0733863A2 (de
EP0733863A3 (de
Inventor
Horst Böhme
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Franz Kaldewei GmbH and Co KG
Original Assignee
Franz Kaldewei GmbH and Co KG
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24D—DOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D3/00—Hot-water central heating systems
    • F24D3/10—Feed-line arrangements, e.g. providing for heat-accumulator tanks, expansion tanks ; Hydraulic components of a central heating system
    • F24D3/1008—Feed-line arrangements, e.g. providing for heat-accumulator tanks, expansion tanks ; Hydraulic components of a central heating system expansion tanks
    • F24D3/1016—Tanks having a bladder
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24D—DOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D3/00—Hot-water central heating systems
    • F24D3/10—Feed-line arrangements, e.g. providing for heat-accumulator tanks, expansion tanks ; Hydraulic components of a central heating system
    • F24D3/1008—Feed-line arrangements, e.g. providing for heat-accumulator tanks, expansion tanks ; Hydraulic components of a central heating system expansion tanks

Definitions

  • the present invention relates to a pressure compensation vessel to accommodate volume changes in a quantity of one Temperature responsive liquid with a change rigid container housing, the one feed nozzle and one Has drain pipe for the liquid and one in the Housing attachable stretchable membrane covering the interior of the container into a liquid space and a gas space divided, with the membrane in the unstretched initial state an area with an approximately star-shaped cross section Folding.
  • Pressure expansion vessels of this type are used for Heaters or water heating systems used.
  • a Pressure compensation vessel of the type mentioned at the beginning is e.g. known from German utility model 19 85 404 (U1), which forms the preamble of claim 1.
  • the Membrane has an area here in the unstretched initial state with an approximately star-shaped fold in cross section. By this cross-sectional shape deviates from the circular shape a gentler strain and deformation of the membrane the expansion achieved.
  • the object of the present invention is a Pressure expansion tank of the type mentioned with a Creating membrane that has high wear resistance shows, always expands and contracts in a defined way, so that no undefined folds with unwanted Water pockets can be formed and a better one Length compensation is given for a membrane under pressure.
  • a solution according to the invention provides this object Pressure expansion tank of the type mentioned with the characteristic features of the main claim.
  • the ring beads according to the invention and the concaves Curvatures improve the length compensation for pressure loads Membrane.
  • the membrane is in the unstretched initial state also folded so that there is about a cross section Star shape results. With increasing fluid pressure in the Liquid space inside the membrane becomes the concave Sections of the star-shaped membrane pressed outwards, see above that the membrane approximates a cylindrical shape. He takes Liquid pressure in the interior of the membrane decreases again, then takes the star shape that was originally given Folding.
  • Such a membrane has a high elongation potential and is consequently very wear-resistant. It expands and pulls back together like a lung.
  • the membrane is preferably approximately cylindrical Container with lid part and bottom part in the lid area or Floor area e.g. held over a flange attached to parts of the container clamped in the lid area or bottom area becomes.
  • the membrane preferably extends in Longitudinal direction in the container, with the liquid space inside lies, which is surrounded concentrically by the gas space and Liquid space above and below in the axis area of the Tank attached inlet or outlet nozzle is fed.
  • the extended membrane with a surrounding support plate Openings are provided for the gas passage.
  • To support the folded membrane is a second one within it Support tube attached. This perforated pipe, the pipe for the water supply can prevent a complete closing of the membrane inwards and ensures the possibility of a constant water flow in the unstretched initial state of the folded membrane.
  • a section with the approximately star-shaped Cross section and / or below this section shows the Membrane on a ring bead. Between ring bead and star-shaped section is concave at the top and / or at the bottom Curvature present.
  • the star-folded part can be three or more star arms distributed over the circumference in symmetrical Arrangement with concave arches in between Have sections.
  • FIGS. 1 to 3 the specially trained according to the invention Wrinkle membrane explained.
  • Fig. 1 shows the fold membrane in lower part in the side view, in the upper part in vertical longitudinal section.
  • the fold membrane has 10 above a mounting flange 11 by a kind of fold is formed and at the bottom is a corresponding mounting flange 15 for mounting in Surge tank.
  • This ring bead connects a curvature 17 towards the inside.
  • this curvature 17 runs through the wall of the fold membrane 10 back outwards and ends in a longer section 16, which, as can be seen from Fig. 2, in plan view seen folded in a star shape.
  • the section according to FIG. 1 shows the transition region 17 between the upper ring bead 13 and the star-folded section 16 in its greatest latitude. It can be seen from Fig. 2 that this Star-shaped fold 16 over the circumference of the fold membrane seen four symmetrical arms 16a, between which each concave wider sections 16b connecting these run. The section Fig. 1 thus runs through an arm 16a of the star fold. The section Fig. 3 runs against it through the narrowest section 16b of the concave curvature of the area folded in a star shape.
  • the Mounting flange 11 not round but on two opposite sides, each with a flat 12 Mistake.
  • the four arms 16a of the star-shaped fold protrude slightly further outwards than the upper ring bead 13.
  • Above the lower mounting flange 15 is also one shaped lower annular bead 14, as can be seen from Fig. 1.
  • the fold membrane 10 is again concave and curved goes up into the star-shaped section 16.
  • Fig. 4 now shows an inventive Pressure expansion tank with built-in fold membrane 10.
  • the entire container is designated by reference numeral 20. He consists of an upper part 20a and a lower part 20b, the are welded together.
  • the container 20 has an approximately cylindrical shape, with the cylindrical wall above in merges into a flat lid section and into one below flat bottom section. As you can see are above and below each provided holding devices 29 which Mounting flange 11 or 15 in the lid area of the Container wall or in the bottom area of the container wall clamp. Concentrically extends axially through the Container 20 a water pipe 21 through which through the upper Feed pipe 25 water enters the container. At the The bottom is the water through the drain port 28 dissipated.
  • the water pipe 21 has openings 22 through which the Water in the liquid space 23 inside the Wrinkle membrane 10 arrives. Outside the fold membrane there is the gas space 24. Between fold membrane 10 and A support plate 26 is also provided with the container wall Openings 27 at which the pressure increases in the Liquid space 23 expanding fold membrane 10 supports.
  • the star-shaped folding of the invention Folded membrane 10 leads to a defined expansion or Contraction of the wrinkle membrane and prevents training of water bags. The residual water can always be completely replaced.
  • the ring beads 13, 14 and the concave curvatures help to compensate for the length membrane under pressure.
  • the gas filling valve 30 for the Filling the gas space of the surge tank in the Area of the wall is attached to the top and at a distance from the container axis.
  • the opening of the Gas filling valve 30 points at an angle of 45 ° Cylinder axis of the container to the outside. Are just as good other angles to the cylinder axis of the container are possible.
  • the Gas filling valve 30 is due to this arrangement according to the invention particularly accessible for an operator.

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Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Druckausgleichsgefäß zur Aufnahme von Volumenänderungen einer Menge einer auf Temperaturänderungen ansprechenden Flüssigkeit mit einem starren Behältergehäuse, das einen Zuführstutzen und einen Ablaufstutzen für die Flüssigkeit aufweist und einer in dem Gehäuse befestigbaren dehnbaren Membran, die den Innenraum des Behälters in einen Flüssigkeitsraum und einen Gasraum unterteilt, wobei die Membran im ungedehnten Ausgangszustand einen Bereich mit einer im Querschnitt etwa sternförmigen Faltung aufweist.
Druckausgleichsgefäße dieser genannten Art werden für Heizungen oder Warmwasserbereitungssysteme verwendet. Ein Druckausgleichsgefäß der eingangs genannten Gattung ist z.B. aus dem deutschen Gebrauchsmuster 19 85 404 (U1) bekannt, welche den Oberbegriff von Anspruch 1 bildet. Die Membran hat hier im ungedehnten Ausgangszustand einen Bereich mit einer im Querschnitt etwa sternförmigen Faltung. Durch diese von der Kreisform abweichende Querschnittsform wird eine schonendere Beanspruchung und Verformung der Membran bei der Ausdehnung erzielt.
Ein weiteres Druckausgleichsgefäß ist aus dem deutschen Gebrauchsmuster 85 07 701.1 (U1) bekannt. Bei diesem bekannten Druckausgleichsgefäß hat man sich mit dem Problem befaßt, daß die Gefahr besteht, daß bei stillstehendem Wasser im Inneren des Behälters sich Bakterien ansiedeln. Um dieser Bakterienbildung entgegen zu treten wird bei dem bekannten Behälter eine Möglichkeit geschaffen, um eine gewisse Durchströmung des Flüssigkeitsraums mit dem flüssigen Medium (in der Regel Wasser) zu erzielen. Hierzu verwendet man ein tellerförmiges Element mit aufrecht stehenden Rippen und ordnet den Zulaufstutzen und den Ablaufstutzen an der Oberseite des Behälters nebeneinander an. Der Flüssigkeitsraum ist oberhalb des Gasraums angeordnet. Die Membran ist in der ungedehnten Ausgangsstellung gespannt und nach oben gewölbt und nimmt bei zunehmendem Druck im Flüssigkeitsraum eine S-förmige Faltung an. Diese Anordnung bei dem bekannten Druckausgleichsbehälter eignet sich nur für einen Behältertyp der genannten Art.
Weiterhin ist aus der EP-A-0 137 322 ein Druckausgleichsbehälter bekannt, bei dem Zulaufstutzen und Ablaufstutzen unten bzw. oben axial am Behälter angeordnet sind und sich die Membran in Längsrichtung mittig konzentrisch in dem etwa zylindrischen Behälter erstreckt, so daß der Gasraum den Flüssigkeitsraum konzentrisch umgibt. Die Membran ist bei diesem bekannten Druckausgleichsbehälter eine im ungedehnten Zustand zylindrische Schlauchmembran. Bei der Ausdehnung dieser Schlauchmembran aufgrund zunehmendem Wasserdruck können sich undefinierte Faltungen ergeben, so daß sich Wassertaschen bilden, in denen Restwasser nicht vollständig ausgetauscht wird und dadurch wiederum das Problem der Bakterienbildung auftritt.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Druckausgleichsgefäß der eingangs genannten Art mit einer Membran zu schaffen, die eine hohe Verschleißfestigkeit aufweist, sich immer definiert ausdehnt und zusammenzieht, so daß keine undefinierten Faltungen mit unerwünschten Wassertaschen gebildet werden können und bei der ein besserer Längenausgleich bei druckbelasteter Membran gegeben ist.
Die Lösung dieser Aufgabe liefert ein erfindungsgemäßes Druckausgleichsgefäß der eingangs genannten Art mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs. Die erfindungsgemäß vorhandenen Ringwülste und die konkaven Wölbungen verbessern den Längenausgleich bei druckbelasteter Membran. Im ungedehnten Ausgangszustand ist die Membran außerdem gefaltet, so daß sich im Querschnitt etwa eine Sternform ergibt. Bei zunehmenden Flüssigkeitsdruck im Flüssigkeitsraum im Inneren der Membran werden die konkaven Abschnitte der sternförmigen Membran nach außen gedrückt, so daß sich die Membran einer Zylinderform annähert. Nimmt der Flüssigkeitsdruck im Innenraum der Membran wieder ab, dann nimmt diese wieder die ursprünglich vorgegebene sternförmige Faltung ein.
Eine solche Membran hat ein hohes Dehnungspotential und ist folglich sehr verschleißfest. Sie dehnt sich aus und zieht sich wieder zusammen quasi wie ein Lungenflügel.
Vorzugsweise wird die Membran in einem etwa zylindrischen Behälter mit Deckelteil und Bodenteil im Deckelbereich bzw. Bodenbereich z.B. über einen Flansch gehalten, der an Teilen des Behälters im Deckelbereich bzw. Bodenbereich festgeklemmt wird. Die Membran erstreckt sich vorzugsweise in Längsrichtung im Behälter, wobei innen der Flüssigkeitsraum liegt, der konzentrisch von dem Gasraum umgeben wird und der Flüssigkeitsraum über oben und unten im Achsbereich des Behälters angebrachte Zulaufstutzen bzw. Ablaufstutzen gespeist wird. Vorzugsweise ist zur Abstützung der ausgedehnten Membran ein diese umgebendes Stützblech mit Öffnungen für den Gasdurchlaß vorgesehen. Zur Abstützung der gefalteten Membran ist innerhalb derselben ein zweites Abstützrohr angebracht. Dieses gelochte Rohr, das dem Rohr für die Wasserzuführung entsprechen kann, verhindert ein vollkommenes Schließen der Membran nach innen und sorgt für die Möglichkeit eines ständigen Wasserdurchflusses im ungedehnten Ausgangszustand der gefalteten Membran.
Oberhalb eines Abschnitts mit dem etwa sternförmigen Querschnitt und/oder unterhalb dieses Abschnitts weist die Membran noch eine Ringwulst auf. Zwischen Ringwulst und sternförmigem Abschnitt ist oben und/oder unten eine konkave Wölbung vorhanden. Der sternförmig gefaltete Teil kann drei oder mehr Sternarme über den Umfang verteilt in symmetrischen Anordnung mit jeweils dazwischenliegenden konkav gewölbten Abschnitten aufweisen.
Die Unteransprüche betreffen bevorzugte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Aufgabenlösung. Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Figurenbeschreibung.
Im folgenden wird die vorliegende Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher beschrieben. Dabei zeigen
Fig. 1
eine Faltenmembran für ein Druckausgleichsgefäß gemäß der Erfindung im teilweisen Längsschnitt;
Fig. 2
eine entsprechende Draufsicht auf diese Faltenmembran im teilweisen Schnitt;
Fig. 3
einen vertikalen Längsschnitt durch die erfindungsgemäße Faltenmembran entlang der Linie III-III von Fig. 2;
Fig. 4
eine vertikale Schnittansicht durch einen erfindungsgemäßen Druckausgleichsbehälter mit Faltenmembran.
Es wird zunächst auf die Fig. 1 bis 3 Bezug genommen und anhand dieser die erfindungsgemäß besonders ausgebildete Faltenmembran erläutert. Fig. 1 zeigt die Faltenmembran im unteren Teil in der seitlichen Ansicht, im oberen Teil im vertikalen Längsschnitt. Wie man sieht, hat die Faltenmembran 10 oben einen Befestigungsflansch 11, der durch eine Art Falz gebildet ist und am unteren Ende befindet sich ein entsprechender Befestigungsflansch 15 für die Befestigung im Druckausgleichsbehälter. Von oben nach unten gesehen verläuft die Wandung der Faltenmembran 10 zunächst in einem oberen ringförmigen Abschnitt 13. An diese Ringwulst schließt sich nach unten hin eine Wölbung 17 nach innen an. Im Anschluß an diese Wölbung 17 verläuft die Wandung der Faltenmembran 10 wieder nach außen und mündet in einem längeren Abschnitt 16, der, wie man aus Fig. 2 erkennen kann, in der Draufsicht gesehen sternförmig gefaltet ist. Der Schnitt gemäß Fig. 1 zeigt den Übergangsbereich 17 zwischen der oberen Ringwulst 13 und dem sternförmig gefalteten Abschnitt 16 in seiner größten Breitenausdehnung. Man erkennt aus Fig. 2, daß diese sternförmige Faltung 16 über den Umfang der Faltenmembran gesehen vier symmetrische Arme 16a aufweist, zwischen denen jeweils diese verbindende konkave breitere Abschnitte 16b verlaufen. Der Schnitt Fig. 1 verläuft also durch einen Arm 16a der Sternfaltung. Der Schnitt Fig. 3 verläuft dagegen durch den schmalsten Abschnitt 16b der konkaven Wölbung des sternförmig gefalteten Bereichs.
Wie man aus Fig. 2 weiterhin erkennen kann, ist der Befestigungsflansch 11 nicht rund sondern an zwei gegenüberliegenden Seiten mit jeweils einer Abflachung 12 versehen. Die vier Arme 16a der sternförmigen Faltung ragen etwas weiter nach außen als die obere Ringwulst 13. Oberhalb des unteren Befestigungsflanschs 15 befindet sich eine ebenso geformte untere Ringwulst 14, wie man aus Fig. 1 erkennt. Darüber ist die Faltenmembran 10 wieder konkav gewölbt und geht nach oben hin in den sternförmigen Abschnitt 16 über.
Schneidet man die Faltenmembran 10 in Längsrichtung im schmalen Abschnitt der konkaven Wölbung 16b an der schmalsten Stelle, dann ergibt sich von dort aus nach oben hin ein schräger Übergangsbereich 18 zu der oberen Ringwulst 13 hin.
Fig. 4 zeigt nun einen erfindungsgemäßen Druckausgleichsbehälter mit eingebauter Faltenmembran 10. Der gesamte Behälter ist mit dem Bezugszeichen 20 bezeichnet. Er besteht aus einem Oberteil 20a und einem Unterteil 20b, die miteinander verschweißt sind. Der Behälter 20 hat eine etwa zylindrische Form, wobei die zylindrische Wandung oben in einen flachen Deckelabschnitt übergeht und unten in einen flachen Bodenabschnitt. Wie man sieht, sind oben und unten jeweils Haltevorrichtungen 29 vorgesehen, die den Befestigungsflansch 11 bzw. 15 im Deckelbereich der Behälterwandung bzw. im Bodenbereich der Behälterwandung festklemmen. Konzentrisch erstreckt sich axial durch den Behälter 20 ein Wasserrohr 21, über das durch den oberen Zuführstutzen 25 Wasser in den Behälter gelangt. An der Unterseite wird das Wasser über den Ablaufstutzen 28 abgeführt. Das Wasserrohr 21 hat Öffnungen 22, über die das Wasser in den Flüssigkeitsraum 23 im Inneren der Faltenmembran 10 gelangt. Außerhalb der Faltenmembran befindet sich der Gasraum 24. Zwischen Faltenmembran 10 und Behälterwandung ist außerdem ein Stützblech 26 vorgesehen mit Öffnungen 27, an dem sich die bei Zunahme des Drucks im Flüssigkeitsraum 23 sich ausdehnende Faltenmembran 10 abstützt. Die erfindungsgemäße sternförmige Faltung der Faltenmembran 10 führt zu einer definierten Ausdehnung bzw. Kontraktion der Faltenmembran und verhindert die Ausbildung von Wassertaschen. Das Restwasser kann dadurch immer vollständig ausgetauscht werden. Die Ringwülste 13, 14 und die konkaven Wölbungen dienen zum Längenausgleich bei druckbelasteter Membran.
Aus Fig. 4 ist ersichtlich, daß das Gasfüllventil 30 für die Befüllung des Gasraums des Druckausgleichsbehälters im Bereich der Wandung an dessen Oberseite angebracht ist und zwar mit Abstand zur Behälterachse. Die Öffnung des Gasfüllventils 30 zeigt unter einem Winkel von 45° zur Zylinderachse des Behälters nach außen. Ebensogut sind auch andere Winkel zur Zylinderachse des Behälters möglich. Das Gasfüllventil 30 ist durch diese erfindungsgemäße Anordnung für eine Bedienungsperson besonders gut zugänglich.

Claims (7)

  1. Druckausgleichsgefäß zur Aufnahme von Volumenänderungen einer Menge einer auf Temperaturänderungen ansprechenden Flüssigkeit mit einem starren Behältergehäuse (20), das einen Zuführstutzen (25) für die Flüssigkeit aufweist und einer in dem Gehäuse (20) befestigbaren dehnbaren Membran (10), die den Innenraum des Behälters in einen Flüssigkeitsraum (23) und einen Gasraum (24) unterteilt, wobei die Membran (10) im ungedehnten Ausgangszustand einen Bereich mit einer im Querschnitt etwa sternförmigen Faltung aufweist, dass das Gehäuse (20) auch einen Ablaufstutzen (28) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran (10) einen oberen ringförmigen Abschnitt (13) nach Art einer Ringwulst aufweist, der dann in den Abschnitt mit etwa sternförmigem Querschnitt (16) übergeht und/oder die Membran (10) unterhalb des Abschnitts mit etwa sternförmigem Querschnitt (16) einen unteren ringförmigen Abschnitt (14) nach Art einer Ringwulst aufweist, um einen Längenausgleich herbeizuführen und daß die Membran (10) zwischen oberem ringförmigen Abschnitt (13) und/oder unterem ringförmigen Abschnitt (14) und dem Abschnitt (16) mit etwa sternförmigem Querschnitt jeweils eine im Längsschnitt konkave Wölbung (17) nach innen aufweist.
  2. Druckausgleichsgefäß nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran (10) konzentrisch in Längsrichtung in dem etwa zylindrischen Behälter angeordnet ist, so daß sich ein die Membran (10) umgebender ringförmiger Gasraum (24) ergibt zwischen Membran (10) und Behälterwandung und ein im Querschnitt zumindest abschnittsweise etwa sternförmiger Flüssigkeitsraum (23) im Inneren der Membran (10).
  3. Druckausgleichsgefäß nach Anspruch 1 oder 2, dadurchgekennzeichnet, daß die Membran (10) am oberen Ende und/oder am unteren Ende jeweils einen Befestigungsflansch (11, 15) aufweist, der an einer Haltevorrichtung (29) des Behälters festgeklemmt ist.
  4. Druckausgleichsgefäß nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran (10) in dem Abschnitt (16) mit etwa sternförmigen Querschnitt über den Umfang verteilt vier Arme mit größter Ausdehnung im Durchmesser und dazwischen jeweils die Arme (16a) verbindende konkave Abschnitte (16b) aufweist.
  5. Druckausgleichsgefäß nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran (10) in dem Behältergehäuse konzentrisch von einem Stützblech (26) mit Öffnungen (27) umgeben wird, an das sie sich bei Ausdehnung anlegt.
  6. Druckausgleichsgefäß nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein mit dem Zuführstutzen (25) und dem Ablaufstutzen (28) verbundenes Wasserrohr (21) konzentrisch mittig in Achsrichtung innerhalb der Membran (10) verläuft, wobei das Wasserrohr (21) Öffnungen (22) zum Innenraum der Membran hin aufweist.
  7. Druckausgleichsgefäß nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter etwa eine zylindrische Form mit einem Deckel und einem Boden aufweist und die Achse des Gasfüllventils (30) mit der Zylinderachse des Behälters einen Winkel einschließt.
EP96103700A 1995-03-22 1996-03-09 Druckausgleichsgefäss Expired - Lifetime EP0733863B1 (de)

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EP0733863A3 EP0733863A3 (de) 1997-03-26
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