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1. (WO2019007845) EQUALIZATION DEVICE, IN PARTICULAR IN THE FORM OF A TANK
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Hydac Technology GmbH, Industriegebiet, 66280 Sulzbach/Saar

Ausgleichsvorrichtung, insbesondere in Form eines Tanks

Die Erfindung betrifft eine Ausgleichsvorrichtung, insbesondere in Form eines Tanks, dessen Gehäuse zumindest in einer seiner Gehäusewandungen mindestens einen Ein- und einen Auslass für die Aufnahme bzw. die Abgabe von Fluid aufweist und das mit dem Fluid auffül lbar ist.

In Anlagen verschiedenster Art, bei denen Flüssigkeiten als Systembestandteile zirkul ieren oder gefördert werden, sind Behälter, wie Tanks, als Bestandteile vorhanden, die über Einlässe befül lbar und über Auslässe entleerbar sind. Beispielsweise zeigt die DE 10 201 2 000 221 A1 tankartige Behälter mit Einrichtungen zur Flüssigkeitsaufnahme und -abgäbe, die Bestandteil einer Einrichtung zur Entgasung von Flüssigkeiten bilden. Flüssigkeitsbehälter, wie Tanks, mit Ein- und Auslässen können auch als Ausgleichselement zur Kompensation von beim Betrieb betreffender Anlagen auftretenden Volumenschwankungen eingesetzt werden.

Der Erfindung l iegt die Aufgabe zugrunde, eine Ausgleichsvorrichtung mit einem Flüssigkeitsbehälter, wie einem Tank, zur Verfügung zu stel len, der sich beim Einsatz zur Kompensation von Volumenschwankungen durch ein besonders günstiges Betriebsverhalten auszeichnet.

Erfindungsgemäß ist diese Aufgabe durch eine Ausgleichsvorrichtung gelöst, die die Merkmale des Patentanspruchs 1 in seiner Gesamtheit aufweist.

Gemäß dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 zeichnet sich die Erfindung dadurch aus, dass innerhalb des Gehäuses mindestens ein Ausgleichskörper angeordnet ist, der unter Begrenzung seines Innenraums zumindest teilweise mit einer elastisch nachgiebigen Trennwand versehen ist, wobei der Innenraum bei Durchgriff einer der Gehäusewandungen mit der Umgebung zumindest teilweise in druckausgleichender Verbindung ist.

Dadurch, dass bei der Erfindung im Gehäuse ein Ausgleichskörper angeordnet ist, bei dem eine elastisch nachgiebige Trennwand einen Innenraum einschl ießt, der zur Umgebung hin druckausgeglichen ist, steht dieser Innenraum als nachgiebiger Ausgleichsraum zur Verfügung, der sich entsprechend volumetrisch verändert, sobald im Betrieb des Tanks es zu Druckbelastungen der Trennwand kommt. Dies eröffnet die vorteilhafte Mögl ichkeit, den Tank in einem geschlossenen, hydraul ischen System zu betreiben, weil selbst bei vol lständiger Befül lung die Ausgleichsfunktion erhalten bleibt, die durch Volumenänderungen des Innenraums der elastisch nachgiebigen Trennwand verfügbar ist. Dadurch, dass der Tank in einem geschlossenen, hydraulischen Kreislauf betreibbar ist, besteht auch keine Gefahr eines Schmutzeintrags in das Fluid von der Außenseite des Tanks oder die Gefahr der Kontamination der Umgebung durch austretendes Fluid aus dem Tank.

Die erfindungsgemäße Ausgleichsvorrichtung kann mit Vorteil derart real isiert sein, dass das Gehäuse, bis auf das Vorhandensein von Durchgriffsstellen, wie dem jeweil igen Ein- und dem Auslass sowie der jeweil igen druck-ausgleichenden Verbindung, eine geschlossene Umhausung für das in dem Gehäuse aufgenommene Fluid ausbildet, das ein zusätzl iches Fluidvolumen aufnimmt, etwa gebildet aus einem Pendelvolumen des Fluids und/oder einer Volumenzunahme des im Gehäuse bevorrateten Fluids bei Temperaturerhöhung, das maximal dem Verdrängungsvolumen entspricht, das durch das Verformen der Trennwand des jeweiligen Ausgleichskörpers in Richtung seines Innenraums entsteht.

Bei besonders vorteilhaften Ausführungsbeispielen weist der Ausgleichskörper als elastisch nachgiebige Trennwand eine flexible Speicherblase aus Elastomermaterial auf, deren Innenraum zumindest teilweise mit Schaum-material befüllt ist.

Mit Vorteil kann zur Befüllung der Speicherblase ein Schaummaterial vorgesehen sein, das offenzellig, hochporös und elastisch nachgiebig ausgebildet ist.

Mit besonderem Vorteil kann die Anordnung so getroffen sein, dass zum Schutz der Speicherblase vor Druckpulsationen und Druckstößen diese in einem Schutzgehäuse aufgenommen ist, das zumindest teilweise für einen Fluiddurchlass mit mindestens einer Durchlassstelle versehen ist.

Bei vorteilhaften Ausführungsbeispielen ist die flexible Speicherblase, gegebenenfalls zusammen mit ihrem Schutzgehäuse, an ihrer einer oberen Gehäusewand des Gehäuses zugewandten Oberseite unter Bildung des Durchgriffs für einen Medienaustausch, insbesondere Luftaustausch zwi-sehen dem Innenvolumen der Speicherblase und der Umgebung, über eine Halterung an dieser oberen Gehäusewand stationär festgelegt.

Dabei ist die Anordnung mit Vorteil so getroffen, dass die flexible Blase im unkomprimierten Zustand spindelförmig ist und in senkrechter Anordnung in das Gehäuse hineinragt.

Bei Ausführungsbeispielen, bei denen das Gehäuse mit seinen Gehäusewänden einen rechteckförmigen Vorratstank bildet, kann die flexible Speicherblase vorteilhafterweise in einem von der Durchströmung des Gehäu-ses zumindest teilweise unberührten Eckbereich in diesem festgelegt sein. Das Vermeiden einer heftigen Anströmung verringert die mechanische Be-

lastung des Ausgleichskörpers durch Strömungskräfte sowie d ie Gefahr der Schaumbi ldung im Betrieb der Vorrichtung.

Mit besonderem Vortei l kann als Schaummaterial ein Polymerpolyol einge-setzt sein, das ausgehärtet einen Polyurethan (PU) - Weichschaum bi ldet, der mittels eines Vernetzers, wie Diglykolam in, vernetzt ist.

Für eine als Ausgleichselement dienende Speicherblase ist m it besonderem Vortei l ein Polyl urethan-Weichschaum einsetzbar, der im fertig hergestel l-ten Zustand eine Wärmekapazität von 20°C > 1 J/gK, bevorzugt einen Wert zwischen 1 ,4 J/gK bis 1 ,9 J/gK, aufweist, bei einem Strömungswiderstand als Maß für die Porosität des Schaummaterials zwischen 1 400 bis 3800 Ns/m3.

Nachstehend ist die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestel lten Ausführungsbeispiels im Einzel nen erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 in schematisch vereinfachter Darstel l ung eine perspektivische

Schrägansicht des Ausführungsbeispiels der erfindungsgemä- ßen Ausgleichsvorrichtung in Form eines Tanks; und

Fig. 2 einen Längsschn itt des Ausgleichskörpers des Ausführungsbeispiels.

Die Fig. 1 zeigt in stark schematisch vereinfachter Darstel l ung das Ausführungsbeispiel in Form eines Tanks, dessen Gehäuse 2 d ie Form eines Würfels mit jewei ls ebenfläch igen Gehäusewänden 4 besitzt. Das Gehäuse 2 bildet für das Fl u id einen Behälter, der m it Ausnahme von Durchgriffsstellen vol lständ ig gesch lossen ist. Bei der Darstel l ung von Fig. 1 ist von den Durchgriffsstellen eine normalerweise geschlossene Serviceöffnung mit 6 bezeichnet, die in zentraler Position an einer vertikalen Gehäusewand 4 angeordnet ist und im geöffneten Zustand den Zugang zum Gehäuseinneren ermöglicht. In der sich an die die Serviceöffnung 6 aufweisende Wand anschließenden, in Fig.1 sichtbaren vertikalen Gehäusewand 4 sind als weitere Durchgriffsstellen sechs mit 8 bezeichnete Anschlussstellen vorgesehen, die jeweils einen Fluideinlass bilden. In der dazu gegenüberliegenden vertikalen Gehäusewand 4 sind ebenfalls sechs mit 10 bezeichnete Anschlussstellen vorgesehen, die jeweils einen Fluidauslass bilden. Als wei-tere und letzte Durchgriffsstelle ist in der oberen, horizontalen Gehäusewand 4 eine Verbindungsstelle 12 vorhanden, an der ein Ausgleichskörper 14 angebracht ist, der zusammen mit einem zugeordneten Schutzgehäuse 16 in Fig.2 gesondert dargestellt ist. Die übrigen, in Fig.1 sichtbaren und an den Gehäusewänden 4 befindlichen Bauelemente sind Anbau- oder Be-festigungsteile, wie Fußleisten 18, die in den Gehäusewänden 4 keinen Durchgang zum Behälterinneren bilden.

Der Ausgleichskörper 14 weist als elastisch nachgiebige Trennwand eine flexible Speicherblase 20 auf, die mit einer Füllung 22 aus einem Schaum-material versehen ist. Bei der bei der erfindungsgemäßen Ausgleichsvorrichtung vorgesehenen Füllung 22 ist ein offenzelliges Schaummaterial vorgesehen, das hochporös und elastisch nachgiebig ausgebildet ist. Beim vorliegenden Beispiel ist als Füllung 22 ein Polyurethan-Weichschaum vorgesehen. Es können jedoch auch andere hochporöse Schaumstoffe eingesetzt sein. Wie Fig.2 zeigt, ist die Speicherblase 20 zum Schutz vor Druckpulsationen und Druckstößen im Schutzgehäuse 16 aufgenommen. Dieses besitzt beim vorliegenden Beispiel die Form einer im jeweiligen Querschnitt gesehen kreisrunden Speicherflasche als Speichergehäuse. Das Schutzgehäuse 16 kann aus Metall oder aus Laminaten gefertigt sein. In dem in Fig.2 untenliegenden Ende weist das Schutzgehäuse 16 eine Öffnung 26 auf, über die die Speicherblase 20 im zusammengedrückten Zustand in das Schutzgehäuse 1 6 einsetzbar ist. Im unkomprimierten Zustand, wie er in Fig. 2 gezeigt ist, hat die flexible Speicherblase 20 die in der Figur gezeigte spindelförmige rotationssymmetrische Form. Am oberen Ende weist die Speicherblase 20 eine Verstärkung 28 auf, in die ein Anschlusskörper 30 eingearbeitet ist, der durch das Schutzgehäuse 16 nach außen ragt. Im Anschlusskörper 30, der die Form eines rotationssymmetrischen Zapfens besitzt, befindet sich ein koaxialer Durchgangskanal 32, der vom Inneren der Speicherblase 20 einen Durchgriff für den Luftaustausch zwischen der Innenseite der Speicherblase 20 und der Umgebung bildet. Der Anschluss-körper 30 bildet gleichzeitig die Verbindung der Speicherblase 20 samt

Schutzgehäuse 1 6 an der Verbindungsstelle 12 der oberen Gehäusewand 4. Hierfür weist der Anschlusskörper 30 ein Außengewinde für eine Befestigungsmutter 34 auf, die eine Verschraubung mit der Gehäusewand 4 bildet. Das über die Gehäusewand 4 nach außen ragende Ende des An-schlusskörpers 30 ist durch eine auf die Mutter 34 aufgesteckte Schutzhaube 36 geschützt, die luftdurchlässig ausgebildet ist.

Das Einbringen der Schaum-Füllung 22 kann nach einem Verfahren durchgeführt werden, bei dem zur Bildung des Polyurethan-Weichschaums die Schaumkomponenten als fließfähige Mischung aus Polyolen, Katalysatoren und einem Vernetzer, wie die Diglykolamin, über den Kanal 32 im Anschlusskörper 30 eingeführt werden. Der für den Einsatz beim Ausgleichskörper der erfindungsgemäßen Ausgleichsvorrichtung vorteilhaft geeignete, nach dem Aushärten der vernetzten Mischung fertiggestellte Polyurethan-Weichschaum besitzt eine Wärmekapazität von 20°C > 1 J/gK, bevorzugt einen Wert zwischen 1 ,4 J/gK bis 1 ,9 J/gK, wobei der ein Maß für die Porosität des Schaummaterials bildende Strömungswiderstand zwischen 1400 bis 3800 Ns/m3 beträgt. Wie die Fig. 1 zeigt, ist der sich in vertikaler Richtung in das Gehäuse 2 erstreckende Ausgleichskörper 14 im Gehäuse 2 in einem Eckbereich an der oberen Gehäusewand 4 angebracht, der sich in der Nähe der Ecke 38 befindet, an der die obere Gehäusewand 4, die die

Anschlussstel len 1 0 enthaltende Gehäusewand 4 und die die Serviceöffnung 6 enthaltende Gehäusewand 4 zusammenlaufen. Bei dieser Anordnung befindet sich der Ausgleichskörper 14 in einem Gehäuseteil, das gegenüber dem Haupt-Strömungsbereich des von den Anschlussstel len 8 zu den Anschlussstel len 10 strömenden Fluids sowohl nach oben hin als auch zur Seite hin versetzt ist, und mit vergleichsweise beruhigter Strömung, so dass der Ausgleichskörper 14 einer geringeren Belastung durch ihn schädigende Strömungskräfte ausgesetzt ist.