(19) |
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(11) |
EP 2 725 237 B1 |
(12) |
EUROPÄISCHE PATENTSCHRIFT |
(45) |
Hinweis auf die Patenterteilung: |
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13.04.2016 Patentblatt 2016/15 |
(22) |
Anmeldetag: 24.09.2013 |
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(51) |
Internationale Patentklassifikation (IPC):
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(54) |
Membran und Behälteranordnung
Diaphragm and container assembly
Membrane et agencement de récipient
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(84) |
Benannte Vertragsstaaten: |
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AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL
NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR |
(30) |
Priorität: |
25.10.2012 DE 102012219530
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(43) |
Veröffentlichungstag der Anmeldung: |
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30.04.2014 Patentblatt 2014/18 |
(73) |
Patentinhaber: Semperit AG Holding |
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1031 Wien (AT) |
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Erfinder: |
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- Mießbacher, Herwig
8734 Großlobming (AT)
- Meyer, Wolfgang
2353 Guntramsdorf (AT)
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(74) |
Vertreter: Müller Schupfner & Partner
Patent- und Rechtsanwaltspartnerschaft mbB |
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Bavariaring 11 80336 München 80336 München (DE) |
(56) |
Entgegenhaltungen: :
EP-A1- 0 604 953 DE-A1- 3 807 313 FR-A5- 2 072 924 US-A- 4 181 156
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DE-A1- 2 843 364 DE-U1-202006 015 642 US-A- 3 948 288 US-A1- 2005 139 277
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Anmerkung: Innerhalb von neun Monaten nach der Bekanntmachung des Hinweises auf die
Erteilung des europäischen Patents kann jedermann beim Europäischen Patentamt gegen
das erteilte europäischen Patent Einspruch einlegen. Der Einspruch ist schriftlich
einzureichen und zu begründen. Er gilt erst als eingelegt, wenn die Einspruchsgebühr
entrichtet worden ist. (Art. 99(1) Europäisches Patentübereinkommen). |
[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft eine Membran, insbesondere eines Druckausdehnungsgefäßes,
sowie eine Behälteranordnung, welche insbesondere als Druckausdehnungsgefäß ausgebildet
ist.
[0002] Ausdehnungsgefäße bzw. Druckausgleichsbehälter der in Rede stehenden Art sind hinlänglich
aus dem Stand der Technik bekannt. So werden derartige Druckausgleichsbehälter als
Bauteile in hydraulischen Systemen ausgebildet, die die Volumenänderung der Hydraulikflüssigkeit
zwischen minimaler und maximaler Temperatur aufnehmen und so den Druck weitgehend
konstant halten sollen. Häufig werden derartige Ausdehnungsgefäße in Heizungsanlagen
sowie Brauchwasser-, Kaltwasser-, Solar- und Hydraulikkreisläufen eingesetzt. Derartige
Ausgleichsbehälter weisen eine flexible Membran, insbesondere eine Gummimembran auf,
die die Flüssigkeit und den Gasspeicher innerhalb eines in der Regel durch zwei Behälterhälften
ausgebildeten Behälters trennt. Die für die Gummimembran verwendeten Materialien sind
in der Regel teuer, schlecht verfügbar und schwierig zu verarbeiten. Des Weiteren
müssen derartige Gummimembrane, um eine geringe Permeation sicherzustellen, mit einer
entsprechenden Wandstärke gefertigt werden. Dies erhöht allerdings die Materialkosten
und verringert die Flexibilität der Membran. Weiter stellen bei höheren Temperaturen
die Beständigkeit der Membran und deren zunehmende Permeabilität Herausforderungen
dar.
[0003] Die
DE 20 2006 015 642 U1 betrifft ein Membrandruckausdehnungsgefäß zum Anschließen an ein Leitungsnetz mit
zwei Gefäßhälften, die in einem umfänglichen Verbindungsbereich druck- und fluiddicht
miteinander verbunden sind, wobei der von den beiden Gefäßhälften gebildete Gefäßinnenraum
von einer Membran in einen Wasserraum und einen Gasraum getrennt ist, wobei der Wasserraum
über einen Anschlussstutzen mit dem Leitungsnetz verbindbar ist.
[0004] Es ist somit Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Membran für einen Behälter
sowie eine Behälteranordnung, insbesondere ein Druckausdehnungsgefäß, vorzusehen,
welche eine hohe Dauerhaltbarkeit bei gleichzeitig höchster Flexibilität und eine
niedrige Permeabilität bei geringen Materialkosten aufweisen.
[0005] Diese Aufgabe wird durch eine Membran für einen Behälter gemäß Anspruch 1 sowie durch
eine Behälteranordnung gemäß Anspruch 14 gelöst. Weitere Vorteile und Merkmale der
Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie der Be-schreibung und den beigefügten
Figuren.
[0006] Erfindungsgemäß ist eine Membran für einen Behälter, insbesondere ein Druckausdehnungsgefäß,
vorgesehen, wobei die Membran innerhalb eines Behälters anordenbar ist, und einen
Arbeitsbereich aufweist, welcher für eine Verlagerung in dem Behälter ausgelegt ist,
wobei in dem Behälter ein Druckverhältnis an der Membran anlegbar ist, wobei der Arbeitsbereich
zumindest teilweise aus einem ersten Material gebildet ist, das sich bei dem Druckverhältnis
im Wesentlichen starr verhält, und wobei der Arbeitsbereich zumindest einen elastischen
Bereich aufweist, der sich bei dem Druckverhältnis elastisch verhält, wodurch der
Arbeits-bereich innerhalb des Behälters, vorzugsweise durch das Druckverhältnis, verla-gerbar
ist. Derartige Behälter oder auch Druckausdehnungsgefäße werden mit Vorteil in Heizungsanlagen
sowie Brauchwasser-, Kaltwasser-, Solar- und Hydrau-likkreisläufen etc. verwendet,
um Volumenänderungen eines Fluids zu kompensie-ren. Die Membran teilt den Behälter
bevorzugt in einen Fluidraum und einen Gas-speicher bzw. Gasraum. Das Fluid bzw. die
Flüssigkeit ist bevorzugt Wasser, wel-ches bevorzugt bei Heizungsanlagen auch mit
entsprechenden Heizungsadditiven versehen sein kann. Der Fluidraum, im Folgenden bevorzugt
Wasserraum ge-nannt, ist mit dem Wasserkreislauf beispielsweise der Heizungsanlage
verbunden. Der Gasraum wird mit einem anlagenbedingten Vordruck versehen. Bei einem
Temperaturanstieg in der Anlage drängt das entstehende Ausdehnungswasser gegen den
Gasdruck in den Behälter ein. Bei der Abkühlung und der damit ver-bundenen Volumenminderung
stellt der auf die Membran wirkende Gasdruck si-cher, dass der Anlage das Ausdehnungswasser
wieder zugeführt wird. Das Druckverhältnis ergibt sich also in der Regel zwischen
dem Druck im Wasserraum, welcher bevorzugt mit dem Wasserkreislauf der Heizungsanlage
verbunden ist, und dem Druck im Gasraum, welcher bevorzugt über ein Ventil, insbesondere
ein absperrbares Kappenventil, das an dem Behälter angeordnet ist, mit einem Vor-druck
beaufschlagbar ist. Dadurch, dass die Membran den Arbeitsbereich um-fasst, welcher
einen zumindest teilweise elastischen Bereich aufweist, ist der Arbeitsbereich, abhängig
vom sich einstellenden Druckverhältnis, verlagerbar. Mit Vorteil findet hierbei eine
Funktionstrennung statt, da der Arbeitsbereich zumindest teilweise aus einem ersten
Material gebildet ist, das sich bei dem Druckverhältnis im Wesentlichen starr verhält.
Das erste Material lässt für sich allein also keine Verlagerung zu, da es bei den
anliegenden Druckverhältnissen im Wesentlichen nicht verformbar ist. Mit Vorteil ist
allerdings das erste Material ein Werkstoff, welcher sich durch eine sehr hohe Haltbarkeit,
durch geringste Permeabilität und durch geringste Kosten auszeichnet. So ist es ein
wichtiges Ziel, eine Diffusion von Stoffen vom Gasraum in den Fluidraum und umgekehrt
zu unterbinden. In der Regel ist das Gas im Gasraum Stickstoff. Weist der Arbeitsbereich,
welcher einem direkten Kontakt mit dem Gasraum ausgesetzt ist, eine hohe Permeabilität
auf, so würde der eingestellte Vordruck im Gasraum mit der Zeit erheblich sinken und
die Systemfunktionalität wäre nicht mehr gewährleistet. Stickstoff würde vom Gasraum
in den Wasserraum diffundieren. Es versteht sich, dass auch umgekehrt die Permeation
von H
2O durch die Membran verhindert werden muss. Mit Vorteil verhindert das erste Material
die Diffusion von Stoffen vom Gasraum in den Fluidraum und umgekehrt. Um dennoch die
Verlagerbarkeit der Membran bzw. des Arbeitsbereichs im Ganzen zur Verfügung zu stellen,
ist der zumindest eine elastische Bereich vorgesehen. Der aus dem ersten Material
gebildete Arbeitsbereich der Membran ist also innerhalb des Behälters sozusagen beweglich
über den zumindest einen elastischen Bereich gelagert. Das erste Material weist zweckmäßigerweise
eine geringere Gas- und/oder Fluid-/Liquidpermeabilität (im Folgenden auch nur "Permeabiltät"
genannt) auf als der elastische Bereich. Umgekehrt ist der elastische Bereich elastischer
als das erste Material. Bevorzugt sind Werte der Biegefestigkeit und/oder der Zugfestigkeit
des ersten Materials höher als die des elastischen Bereichs. Mit Vorteil ändert sich
die Permeabilität des ersten Materials nicht oder nur kaum mit steigender Temperatur.
Die Permeabilität wird also nicht größer, wenn die Temperatur in dem Behälter steigt.
Zugrundeliegende Temperaturbereiche liegen dabei in einem Bereich von etwa 50 bis
70 °C und höher. Mit Vorteil ist damit eine gleichbleibende Funktion der Membran über
die gesamte Lebensdauer des Behälters möglich.
[0007] Mit Vorteil weist der Arbeitsbereich das erste Material im Wesentlichen in einem
Mittelbereich der Membran, die sich im Wesentlichen parallel zu einer Membranebene
erstreckt, auf, wobei der zumindest eine elastische Bereich um den Mittelbereich herum
angeordnet ist. Die genannte Form korrespondiert in idealer Weise mit den gängigen
bzw. bekannten Formen von derartigen Behältern bzw. Druckausdehnungsgefäßen. Diese
weisen in der Regel eine zylindrische und/oder rechteckige Form auf, wobei die Membran
in einem runden Querschnitt des Behälters, welcher sich aufgrund der zylindrischen
Form ergibt, angeordnet ist. Bevorzugt ist also auch die Membran im Wesentlichen rund
bzw. besonders bevorzugt annähernd kreisrund ausgebildet. Die Membranebene, die sich
im Wesentlichen parallel zur Membran erstreckt bzw. umgekehrt, steht also mit Vorteil
senkrecht zu einer Längsachse des Behälters bzw. parallel zu dem Querschnitt des Behälters.
Hieraus ergibt sich die besonders bevorzugte Ausführungsform einer Membran mit dem
Arbeitsbereich, welcher in dem Mittelbereich aus dem ersten Material gebildet ist,
wobei der zumindest eine elastische Bereich um den Mittelbereich herum angeordnet
ist. Bevorzugt ist der Mittelbereich annähernd rund bzw. bevorzugt auch im Wesentlichen
kreisrund ausgebildet und sozusagen ringförmig von dem elastischen Bereich umgeben.
Mit anderen Worten stellt sozusagen der elastische Bereich eine flexible Schnittstelle
bzw. eine weiche Lagerung zwischen dem aus dem ersten Material gebildeten (starren)
Mittelbereich und dem in der Regel aus einem Metall, z. B. Stahlblech, gefertigten
ebenfalls starren Behälter dar. Dadurch dass die Schnittstelle in Form des elastischen
Bereichs beweglich gestaltet ist, ist der starre Mittelbereich relativ zum starren
Behälter verlagerbar. Die Volumenschwankungen des Fluids bzw. des Wassers können damit
in idealer Weise ausgeglichen werden, obwohl der Arbeitsbereich der Membran aus dem
ersten Material gebildet ist, welches sich bei den vorherrschenden Druckverhältnissen
starr verhält. Es versteht sich, dass der aus dem ersten Material gebildete Mittelbereich
nicht kreisrund ausgebildet sein muss.
[0008] Vorteilhafterweise ist der Arbeitsbereich radial ausgehend von einem Mittelpunkt
der Membran zumindest abschnittsweise entweder aus dem ersten Material gebildet oder
aus dem elastischen Bereich. Vorteilhafterweise liegt der Mittelpunkt der Membran
auf einer Achse des im Wesentlichen zylindrischen Behälters. In dem Mittelbereich
bzw. ausgehend von dem Mittelpunkt erstreckt sich nun das erste Material. Mit Vorteil
ist in diesem Bereich also ausschließlich das erste Material vorgesehen. In einer
bevorzugten Ausführungsform erstreckt sich das erste Material bis zu einem ersten
Radius. Zwischen dem ersten Radius und einem zweiten Radius, ausgehend von dem Mittelpunkt,
erstreckt sich dann ringförmig ausschließlich der elastische Bereich. Bevorzugt liegt
ein Verhältnis des ersten zum zweiten Radius in einem Bereich von etwa 0,3 bis 0,95,
besonders bevorzugt in einem Bereich von etwa 0,4 bis 0,9 oder auch etwa 0,5 bis 0,85.
Hierbei kann festgehalten werden, dass grundsätzlich der aus dem ersten Material gebildete
Arbeitsbereich bevorzugt flach als im Wesentlichen ebene Scheibe ausgebildet ist.
Alternativ bevorzugt sind auch andere Ausführungsformen denkbar, beispielsweise eine
wellige oder zickzackförmige Ausbildung oder eine Kugelform, insbesondere eine im
Wesentlichen halbkugelförmige Ausbildung und/oder eine Kuppelform. Hierbei erstrecken
sich die Wellenform bzw. die Zickzackform und/oder auch eine eckige Form im Wesentlichen
konzentrisch ausgehend von dem Mittelpunkt. Der Übergang von dem ersten Material zum
elastischen Bereich kann mit Vorteil stufenlos und/oder auch gestuft ausgebildet sein.
Als ein bevorzugtes Fügeverfahren sei an dieser Stelle ein Klebeverfahren angeführt,
über welches der elastische Bereich an das erste Material gefügt wird. Hierbei kann
ein Stoß gebildet werden, wie erwähnt ist aber auch ein stufenloser Übergang möglich.
Alternativ bevorzugt ist auch ein Umgießen und/oder Umspritzen bzw. ein Angießen und/oder
Anspritzen des elastischen Bereichs an oder auf dem ersten Material. Vorteilhafterweise
ist beim Umspritzen, Umgießen, Anspritzen oder Angießen ein direktes Anhaften der
Weichkomponenten auf den Hartkomponenten, mit anderen Worten also des elastischen
Bereichs auf dem ersten Material, möglich. Bevorzugt sind also das erste Material
und der elastische Bereich hinsichtlich der Haftung aufeinander abgestimmt. Weiterhin
bevorzugt ist auch die Verwendung geeigneter Haftmittel, welche die Verbindung bzw.
Haftung des ersten Materials mit dem elastischen Bereich verbessern. Zweckmäßigerweise
ist der Arbeitsbereich radial ausgehend von dem Mittelpunkt der Membran auch abschnittsweise
nur aus dem elastischen Bereich gebildet. Derartige Ausführungsformen sind bevorzugt
dann von Interesse, wenn der aus dem ersten Material gebildete Arbeitsbereich mit
weichen Komponenten z. B. umspritzt wird. In einer bevorzugten Ausführungsform ist
der aus dem ersten Material gebildete Arbeitsbereich ein Kunststoffformteil, insbesondere
mit einer Verrippung. Das aus dem ersten Material gebildete Formteil ist bevorzugt
umspritzt mit einem weichen Material, welches den flexiblen Bereich darstellt bzw.
bildet. Das Umspritzen erfolgt dabei derart, dass der Arbeitsbereich in einem Querschnitt
parallel zur Membranebene teilweise aus dem ersten Material und dem elastischen Bereich
besteht. Gleichzeitig sind im Arbeitsbereich aber auch Abschnitte vorgesehen, in welchen
quer zur Membranebene nur der elastische Bereich vorhanden ist. Ein aus dem ersten
Material gebildeter Arbeitsbereich kann mit Vorteil auch eine Erstreckung quer zu
der Membranebene aufweisen. Die Erstreckung kann mit Vorteil in Form von Rippen, Profilen
oder Stegen etc. ausgebildet sein. Weiter können Hinterschneidung, Öffnungen, Schlitze
und dergleichen vorgesehen sein. Der Fokus liegt hierbei nicht lediglich darin, dass
derartig ausgebildete und aus dem ersten Material gebildete Arbeitsbereiche nur eine
gute Steifigkeit aufweisen, sie sollen auch gut mit anderen Werkstoffen, z. B. Elastomeren,
umspritzt werden können.
[0009] Weiter vorzugsweise weist der Arbeitsbereich in einem Querschnitt im Wesentlichen
senkrecht zur Membranebene zumindest bereichsweise den elastischen Bereich und das
erste Material auf. Mit anderen Worten ist also auch ein Schichtaufbau bevorzugt,
welcher sozusagen eine Abfolge aus dem elastischen Bereich und dem ersten Material
vorsieht. Um eine ausreichende Flexibilität zur Verfügung zu stellen, ist der Schichtaufbau
nur teilweise vorgesehen. In einer bevorzugten Ausführungsform ist ein im Wesentlichen
runder und aus dem ersten Material gebildeter Mittelbereich, oben und unten, also
im Wesentlichen quer zu der Membranebene, mit dem elastischen Bereich umgeben. Da
das erste Material nur im Mittelbereich vorgesehen ist, ist nach wie vor bevorzugt
ringförmig um den starr ausgebildeten Mittelbereich ausschließlich der elastische
Bereich vorgesehen. Mit anderen Worten ist das erste Material in den elastischen Bereich
sozusagen eingebettet. Dabei kann die Anordnung auch derart erfolgen, dass nur eine
Fläche des starr ausgebildeten Arbeitsbereichs mit dem elastischen Bereich versehen
ist. Bevorzugt können das erste Material und der elastische Bereich aneinander geklebt
werden. Alternativ bevorzugt kann das erste Material auch von dem elastischen Bereich
umgossen und/oder angegossen werden.
[0010] Vorteilhafterweise liegt eine Dicke des ersten Materials, welche sich im Wesentlichen
in einer Richtung quer zu der Membran bemisst, zu einer maximalen Erstreckung des
elastischen Bereichs in dieser Richtung in einem Verhältnis von 0,001 bis 0,5, besonders
bevorzugt in einem Bereich von etwa 0,0015 bis 0,4 oder auch etwa 0,002 bis 0,3. Ebenso
bevorzugt kann ein Verhältnis größer als etwa 0,5 oder auch größer als etwa 1 sein,
wonach das erste Material dann im Verhältnis zum elastischen Bereich dicker ausgebildet
ist. Damit ist also der Bereich angesprochen, in welchem quer zur Membran bzw. zur
Membranebene das erste Material und der elastische Bereich vorgesehen sind. Liegen
mehrer sozusagen "Schichten" von erstem Material und elastischen Bereichen vor, werden
für die Berechnung des Verhältnisses die Dicken der einzelnen Schichten addiert. Bevorzugt
ist das Verhältnis derart zu wählen, dass ein bestmöglicher Kompromiss zwischen geringster
Permeabilität bei gleichzeitig höchster Flexibilität gewährleistet ist. Dadurch, dass
das erste Material eine derart geringe Permeabilität aufweist, kann gegenüber dem
Stand der Technik die Dicke reduziert werden, wodurch kostengünstigere Membrane fertigbar
sind. Alternativ kann bei einer gleichen Dicke der Membran wie aus dem Stand der Technik
bekannt eine extrem niedrige Permeabilität und damit eine Wartungsfreiheit erzielt
werden.
[0011] Bevorzugt ist in einem Randbereich der Membran ein Befestigungsabschnitt ausgebildet,
über welchen die Membran zwischen und/oder an zwei Behälterhälften anordenbar ist,
wobei der Randbereich der zumindest eine elastische Bereich ist. Bevorzugt sind die
angesprochenen, im Wesentlichen zylindrischen, Behälter aus zwei im Wesentlichen zylindrischen
Behälterhälften aufgebaut. Die Anordnung der Membran zwischen den Behälterhälften
erfolgt dabei bevorzugt form- und/oder kraftschlüssig. Alternativ bevorzugt ist auch
eine stoffschlüssige Verbindung denkbar. In einer bevorzugten Ausführungsform ist
der Befestigungsabschnitt als wulstartiger Ring ausgebildet.
[0012] Vorzugsweise weist der Befestigungsabschnitt zumindest ein Verstärkungselement auf,
vorzugsweise einen Kunststoff- und/oder einen Metallring. Das Verstärkungselement
ist bevorzugt ebenfalls im Wesentlichen umlaufend innerhalb des Befestigungsabschnitts
ausgebildet. Ein Querschnitt des Verstärkungselements ist dabei bevorzugt im Wesentlichen
rund bzw. kreisrund. Alternativ bevorzugt sind auch eckige Querschnittsformen verwendet.
Weiterhin bevorzugt sind auch eine Vielzahl beispielsweise zwei, drei, vier oder mehr
Verstärkungselemente innerhalb des Befestigungsabschnitts anordenbar. Ebenfalls bevorzugt
ist auch eine Anordenbarkeit nicht innerhalb des Befestigungsabschnitts sondern an
dem Befestigungsabschnitt.
[0013] Mit Vorteil weist das erste Material eine geringere Permeabilität als ein zweites
Material auf, wobei der elastische Bereich aus dem zweiten Material gebildet ist.
Das im Stand der Technik verwendete Material für die Membran ist in der Regel IIR
(Isobuten-Isopren-Kautschuk, Butylkautschuk), welches teuer, schlecht verfügbar und
schwierig zu verarbeiten ist. Weiter steigt die Permeation von IIR mit erhöhter Temperatur
an. Dies hat zur Folge, dass das Stickstoffpolster nach einer definierten Zeit erneuert
werden muss und das System nicht wartungsfrei ist. Vorteilhafterweise ist das erste
Material ein Metallblech bzw. PA (Polyamid) oder PET oder PBT (Polyethylenterephtalat/Polybutylenterephtalat).
Das erste Material weist damit bevorzugt eine höhere Zugfestigkeit und/oder Biegefestigkeit
auf als das zweite Material. Weiter weist das erste Material eine geringere Permeabilität
(Gas- und/oder Fluid-/Liquidpermeabilität) auf als das zweite Material. Hinzu kommt,
dass die Permeabilität über unterschiedliche Temperaturbereiche konstant ist. In den
zugrundeliegenden Temperaturbereichen, die in dem Behälter herrschen, in etwa 50 bis
70 °C und höher, wird die Permeabilität des ersten Materials also nicht höher, wenn
die Temperatur steigt (oder auch fällt). Die Permeabilität ist mit Vorteil konstant
bzw. annähernd konstant in den bei den genannten Anwendungsbereichen herrschenden
Temperaturbereichen. Alternativ ist auch eine Materialkombination aus den vorgenannten
Materialien denkbar. Die genannten Materialien für das erste Material zeigen eine
wesentlich geringere Permeabilität als z. B. IIR. Das zweite Material ist bevorzugt
ein Elastomer bzw. ein biegeweiches Material. Auch eine Materialkombination von Elastomer/Elastomer
ist denkbar. Das erste Material kann also auch ein Elastomer sein, beispielsweise
ein Elastomer, welches eine höhere Biegesteifigkeit, eine höhere Zugfestigkeit und
eine geringere Permeabilität aufweist, als das zweite Material, das ebenfalls ein
Elastomer ist.
[0014] Entscheidend ist mit Vorteil die Funktionstrennung, nämlich einen elastischen Bereich
vorzusehen, welcher die Verlagerung des Arbeitsbereichs an sich ermöglicht (durch
seine Elastizität) und einen Bereich des Arbeitsbereichs so zu gestalten, dass er
eine sehr geringe Permeabilität bzw. eine geringere Permeabilität als der elastische
Bereich bzw. das zweite Material, z. B. IIR, aufweist.
[0015] Bevorzugterweise liegt ohne Anliegen des Druckverhältnisses das Verhältnis einer
Fläche des ersten Materials zu einer Fläche des elastischen Bereichs in einem Bereich
von etwa 0,001 bis 0,7, besonders bevorzugt in einem Bereich von etwa 0,002 bis 0,65
oder auch etwa 0,003 bis 0,6. Bei dem Begriff Fläche sind die Oberflächen des aus
dem ersten Material gebildeten Bereichs und des elastischen Bereichs gemeint, die
sich im Wesentlichen parallel zu der Membranebene ausbilden. Hierzu zählen auch die
ggfs. durch das zweite Material verdeckten Abschnitte des ersten Materials. Die oben
genannten Rippen, Hinterschneidungen und dergleichen sind nicht dazuzuzählen. Weisen
der aus dem ersten Material gebildete Arbeitsbereich und/oder der elastische Bereich
in einem unbelasteten Zustand Formen auf, die sich zumindest teilweise nicht parallel
zu der Membranebene erstrecken (beispielsweise aufgrund einer Bogen- oder Wellenform),
so sind als Flächen für die Berechnung der Verhältnisse die auf die Membranebene senkrecht
projizierten Flächen anzunehmen.
[0016] Zweckmäßigerweise ist eine Festigkeit und/oder Steifigkeit des ersten Materials quer
zur Membranebene größer als eine Festigkeit und/oder Steifigkeit des elastischen Bereichs
in dieser Richtung. Zweckmäßigerweise kann damit eine gleichmäßige Positionierung
der Membran auch beim Verlagern innerhalb des Behälters gewährleistet werden. Die
Membran und insbesondere der Bereich der Membran, welcher aus dem elastischen Bereich
gefertigt ist, nimmt dadurch bevorzugt beim Verlagern eine im Wesentlichen parallele
Position zur Membranebene im unbelasteten Zustand bzw. zu den beiden Behälterhälften
ein.
[0017] Mit Vorteil sind das erste Material und der elastische Bereich über zumindest einen
Kontaktbereich verbunden sind, wobei der Kontaktbereich eine geringere Gas- und/oder
Fluid-/Liquidpermeabilität aufweist als der elastische Bereich. Mit anderen Worten
ermöglicht der Kontaktbereich also eine gasdichte Abdichtung zwischen dem ersten Material
und dem elastischen Bereich. So wäre es nicht zielführend, ein erstes Material vorzusehen,
dass sich durch eine äußerst geringe Permeabilität auszeichnet, wenn gleichzeitig
die Verbindungsstelle zwischen dem ersten Material und dem elastischen Bereich bzw.
dem zweiten Material durchlässig ist.
[0018] Bevorzugt erstreckt sich der Kontaktbereich im Wesentlichen quer zur Membranebene.
Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn der elastische Bereich oder das zweite Material
in der Membranebene um das erste Material radial herum angeordnet sind. Es versteht
sich, dass sich der Kontaktbereich ebenfalls bevorzugt auch schräg oder insbesondere
auch parallel zur Membranebene erstrecken kann, insbesondere dann, wenn der elastische
Bereich oder das zweite Material das erste Material umschließen.
[0019] Vorzugsweise entspricht eine Dicke des ersten Materials quer zur Membranebene im
Wesentlichen einer Dicke des elastischen Bereichs quer zur Membranebene. Mit Vorteil
muss der elastische Bereich nicht verdickt werden, um beispielsweise die Permeabilität
zu reduzieren. Dies würde die Kosten durch vermehrten Materialbedarf erhöhen und die
Flexibilität reduzieren. Mit Vorteil dient das erste Material dazu, die Permeabilität
zu reduzieren. Die Membran kann so mit wenig Materialeinsatz gasdicht und dabei äußerst
flexibel ausgebildet sein.
[0020] Weiter vorzugsweise ist das erste Material gebildet, indem der elastische Bereich
zumindest bereichsweise mit einem chemischen Verfahren, einer Wärmebehandlung und/oder
mit einer Beschichtung behandelt ist. Mit anderen Worten wird das erste Material gebildet,
indem der elastische Bereich oder das zweite Material mit einem chemischen Verfahren,
einer Wärmebehandlung und/oder mit einer Beschichtung behandelt ist.
[0021] Erfindungsgemäß umfasst eine Behälteranordnung, insbesondere ein Druckausdehnungsgefäß,
einen Behälter und eine Membran aus einem ersten Material, wobei die Membran einen
Arbeitsbereich aufweist, welcher für eine Verlagerung in dem Behälter ausgelegt ist,
wobei in dem Behälter ein Druckverhältnis an der Membran anlegbar ist, wobei der Arbeitsbereich
aus einem ersten Material gebildet ist, das sich bei einem Druckverhältnis im Wesentlichen
starr verhält, wobei der Arbeitsbereich zumindest einen elastischen Bereich aufweist,
der sich bei dem Druckverhältnis elastisch verhält, wodurch der Arbeitsbereich innerhalb
des Behälters, vorzugsweise durch das Druckverhältnis, verlagerbar ist. Sämtliche
Merkmale und Vorteile der erfindungsgemäßen Membran gelten in gleicher Weise für die
Behälteranordnung, wie auch umgekehrt.
[0022] In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform liegt ein Verhältnis einer maximalen
Dicke des zweiten Materials in einem Bereich, welcher im Wesentlichen quer zur Membranebene
ausschließlich das zweite Material aufweist, zu einer maximalen Erstreckung der Membran
parallel zur Membranebene in einem Verhältnis von etwa 0,00001 bis 0,05, besonders
bevorzugt in einem Bereich von etwa 0,0001 bis 0,002 oder etwa 0,0005 bis 0,001. Die
maximale Dicke bemisst sich im Wesentlichen quer zur Membranebene. Liegt der Bereich
aus dem zweiten Material nicht parallel zur Membranebene, berechnet sich die maximale
Dicke des zweiten Materials im Wesentlichen senkrecht zur Oberfläche des entsprechenden
Bereichs.
[0023] Vorteilhafterweise ist an der Membran zumindest ein weiteres Element angeordnet.
Das weitere Element kann eine nachträglich aufgebrachte Folie bzw. nachträgliche aufgebrachte
Folien sein, welche die Permeabilität nochmals verringern können. Auch Lacke oder
dergleichen sind anbringbar, um die Permeabilität zu reduzieren. Mit Vorteil ist dabei
das erste Material aufgrund seiner Starrheit geeignet, dass weitere Elemente angebracht
werden können. Dies wäre nicht möglich, wenn das erste Material bei der Verlagerung
des Arbeitsbereichs nicht formbeständig wäre.
[0024] Weitere Vorteile und Merkmale ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter
Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Membran eines Behälters sowie der Behälteranordnung
mit Bezug auf die beigefügten Figuren. Einzelne Merkmale der einzelnen Ausführungsformen
können dabei im Rahmen der Erfindung miteinander kombiniert werden.
[0025] Es zeigen:
- Fig. 1:
- eine bevorzugte Ausführungsform einer Membran eines Behälters in einer Schnittdarstellung
angeordnet zwischen zwei Behälterhälften;
- Fig. 2:
- eine bevorzugte Ausführungsform einer Membran eines Behälters in zwei Verlagerungszuständen;
- Fig. 3:
- eine bevorzugte Ausführungsform einer Membran in einer Draufsicht.
[0026] Fig. 1 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform einer Membran 20 mit einem Arbeitsbereich
22, welcher zwischen einem Fluidraum 66 und einem Gasraum 64 angeordnet ist. Zwischen
dem Fluidraum 66 und dem Gasraum 64 stellt sich ein Druckverhältnis Δp ein. Der Arbeitsbereich
22 weist in seinem Mittelbereich 26 ein erstes Material 40 auf. Die Membran 20 bzw.
der Arbeitsbereich 22 ist im Wesentlichen parallel zu einer Membranebene E ausgerichtet.
Eine Mitte der Membran wird durch einen Mittelpunkt 27 markiert. Der Mittelbereich
26 ist eingefasst von einem Randbereich 28, welcher in Fig. 1 einen elastischen Bereich
44 darstellt und in der bevorzugten Ausführungsform aus einem zweiten Material 42
besteht. Der Randbereich 28 endet in einem Befestigungsabschnitt 24. Der Befestigungsabschnitt
24 ist in der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform als separates im wesentlichen
ringförmiges Bauteil, beispielsweise aus Metall, gefertigt, welches zum einen stoffschlüssig
mit dem elastischen Bereich 44, zum anderen stoffschlüssig mit den Behälterhälften
62 verbunden ist. Die stoffschlüssige Verbindung des Befestigungselements 24 mit den
Behälterhälften 62 bzw. mit dem Behälter 60 erfolgt in vorliegender Ausführungsform
bevorzugt über eine Schweißverbindung. Im Wesentlichen quer zur Membranebene E weist
die Membran 20 eine Dicke d auf. Ausgehend von dem Mittelpunkt 27 erstreckt sich das
erste Material in einem Radius r1. Bis zu einem Rand der Membran 20 erstreckt sich
ausgehend von dem Mittelpunkt 27 ein Durchmesser r2. In der dargestellten bevorzugten
Ausführungsform ergibt sich über die Radien r2 und r1 die im Wesentlichen ringförmige
Ausgestaltung des elastischen Bereichs 44.
[0027] Fig. 2 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform einer Behälteranordnung in einer Schnittdarstellung
in zwei verschiedenen Verlagerungszuständen einer Membran 20. Ein Behälter 60 wird
durch zwei Behälterhälften 62 verbunden. Die obere Behälterhälfte 62 weist einen Anschluss
(ohne Bezugszeichen) auf, worüber Wasser in einen Fluidraum 66 einleitbar ist. Der
Fluidraum 66 wird durch die Membran 20 bzw. einen Arbeitsbereich 22 von einem Gasraum
64 getrennt. In der linken Bild- bzw. Behälterhälfte ist ein Zustand dargestellt,
in welchem in dem Fluidraum 66 ein im Vergleich zu dem Gasraum 64 geringer Druck herrscht.
Ein Druckverhältnis Δp ist also so ausgebildet, dass die Membran 20 bzw. der Arbeitsbereich
22 von dem Gasraum 64 in die Richtung des Fluidraums 66 verlagert ist. Ein Druck im
Gasraum 64 ist also höher als ein Druck im Fluidraum 66. Fig. 2. zeigt dabei deutlich,
dass sich nur ein Randbereich 28, welcher einen elastischen Bereich 44 darstellt,
verformt wird. In der rechten Bild- bzw. Behälterhälfte ist demgegenüber ein Zustand
dargestellt, in welchem in dem Fluidraum 66 ein gegenüber dem Gasraum 64 hoher Druck
herrscht. Das sich hierbei ergebende Druckverhältnis Δp führt dazu, dass die Membran
20 bzw. der Arbeitsbereich 22 von dem Fluidraum 66 in Richtung des Gasraums 64 hin
verlagert ist. Der Arbeitsbereich 22 besteht in einem Mittelbereich 26 aus einem ersten
Material 40. Der Randbereich 28 ist, wie erwähnt, als der elastische Bereich 44 ausgebildet.
Fig. 2 zeigt einen im Wesentlichen flach ausgebildeten Mittelbereich 26. Alternativ
bevorzugt ist der Mittelbereich 26 z. B. im Wesentlichen halbkugelförmig und/oder
kuppelförmig ausgebildet. In der bevorzugten Ausführungsform besteht der elastische
Bereich 44 aus dem zweiten Material 42. Der Randbereich 28 weist weiter einen in der
bevorzugten Ausführungsform wulstförmig gestalteten Befestigungsabschnitt 24 auf,
welcher ebenfalls aus dem zweiten Material 42 gebildet ist. In der linken Bildhälfte
ist ein Verstärkungselement 80 innerhalb des Befestigungsabschnitts 24 angeordnet,
welches im Wesentlichen einen runden bzw. kreisrunden Querschnitt aufweist. Bevorzugt
ist das Verstärkungselement 80 als zumindest teilweise unlaufender Ring aus einem
harten Material bzw. harten Komponenten wie einem Kunststoff- und/oder Metallring
ausgebildet. In der rechten Bildhälfte ist eine alternativ bevorzugte Ausführungsform
des Verstärkungselements 80 gezeigt. Die Form ist derjenigen in der linken Bildhälfte
ähnlich, allerdings sind hier bevorzugt drei kleinere Verstärkungselemente 80 angeordnet.
Die untere Behälterhälfte 62 zeigt skizzenhaft ein Ventil (ohne Bezugszeichen), über
welches der Gasdruck in dem Gasraum 64 einstellbar ist. Die beiden Behälterhälften
62, welche den Behälter 60 formen, sind jeweils im Randbereich 28 bzw. im Befestigungsabschnitt
24 der Membran 20 über eine Art Klammer (ohne Bezugszeichen) form- und/oder kraftschlüssig
verbunden. Mit Vorteil ist diese Befestigung über zumindest eine Klammer anwendbar,
da durch die Verstärkungselemente 80, welche den Befestigungsabschnitt 24 sozusagen
von innen her stützen, dieser von außen her geklemmt werden kann. Eine ausgezeichnete
Dichtwirkung ist die Folge.
[0028] Fig. 3 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform einer Membran 20 in einer Draufsicht.
Zu sehen ist eine im Wesentlichen kreisrunde Form der Membran 20. Die Membran 20 weist
die bekannte Aufteilung eines Arbeitsbereichs 22 in einen Mittelbereich 26 und eine
Randbereich 28 auf. Der Mittelbereich 26 umfasst einen Mittelpunkt 27. Der Arbeitsbereich
22 ist in dem Mittelbereich 26 aus einem ersten Material 40 gefertigt. Der Randbereich
28 besteht aus einem zweiten Material 42 und stellt damit einen elastischen Bereich
44 dar. Im Mittelbereich 26 sind das zweite Material 42 und ein erstes Material 40
zumindest teilweise gleichzeitig angeordnet. So zeigt Fig. 3 ein aus dem ersten Material
40 bestehendes Kunststoffformteil mit Rippen 29, welche sich radial von dem Mittelpunkt
27 weg erstrecken und über Flanken 29' in einen im Wesentlichen flachen Teller 30
übergehen. Das Kunststoffformteil ist zumindest teilweise mit dem zweiten Material
42 umspritzt und in der Folge von dem zweiten Material 42 zumindest teilweise umgeben.
Eine Flexibilität im Sinne eines elastischen Bereichs 44 wird allerdings nur in dem
Randbereich 28 erzielt. Hier ist kein erstes Material 40 vorgesehen. Im Mittelbereich
26 der Membran 20 liegt also in Fig. 3 sozusagen teilweise ein Schichtaufbau vor.
Bezugszeichenliste
[0029]
- 20
- Membran
- 22
- Arbeitsbereich
- 24
- Befestigungsabschnitt
- 26
- Mittelbereich
- 27
- Mittelpunkt
- 28
- Randbereich
- 29
- Rippe
- 29'
- Flanke
- 30
- Teller
- 40
- erstes Material
- 42
- zweites Material
- 44
- elastischer Bereich
- 60
- Behälter
- 62
- Behälterhälften
- 64
- Gasraum
- 66
- Fluidraum
- 80
- Verstärkungselement
- Δp
- Druckverhältnis
- d
- Dicke
- E
- Membranebene
- r1, r2
- Radien
1. Membran eines Behälters, insbesondere eines Druckausdehnungsgefäßes, wobei die Membran
(20) innerhalb eines Behälters (60) anordenbar ist und einen Arbeitsbereich (22) aufweist,
welcher für eine Verlagerung in dem Behälter (60) ausgelegt ist,
wobei in dem Behälter (60) ein Druckverhältnis (Δp) an der Membran (20) anlegbar ist,
wobei der Arbeitsbereich (22) zumindest teilweise aus einem ersten Material (40) gebildet
ist, das sich bei dem Druckverhältnis (Δp) im Wesentlichen starr verhält und eine
Diffusion von Stoffen bzw. Gasen und/oder Flüssigkeiten verhindert, und
wobei der Arbeitsbereich (22) zumindest einen elastischen Bereich (44) aufweist, der
sich bei dem Druckverhältnis (Δp) elastisch verhält, wodurch der Arbeitsbereich (22)
innerhalb des Behälters (60), vorzugsweise durch das Druckverhältnis (Δp), verlagerbar
ist,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Arbeitsbereich (22) das erste Material (40) im Wesentlichen in einem Mittelbereich
(26) der Membran (20) aufweist, und
wobei der Mittelbereich (26) ausschließlich aus dem ersten Material (40) gebildet
ist, oder
wobei der aus dem ersten Material (40) gebildete Mittelbereich (26) oben und/oder
unten zumindest bereichsweise mit dem elastischen Material umgeben ist, und
wobei das erste Material (40) eine geringere Gas- und/oder Fluid-/Liquidpermeabiltät
aufweist als der elastische Bereich.
2. Membran (20) nach Anspruch 1,
wobei sich die Membran (20) im Wesentlichen parallel zu einer Membranebene (E) erstreckt,
und
wobei der zumindest eine elastische Bereich (44) um den Mittelbereich (26) herum angeordnet
ist.
3. Membran (20) nach Anspruch 1 oder 2,
wobei der Arbeitsbereich (22) radial ausgehend von einem Mittelpunkt (27) der Membran
(20) zumindest abschnittsweise entweder aus dem ersten Material (40) gebildet ist
oder aus dem elastischen Bereich (44).
4. Membran (20) nach Anspruch 3,
wobei eine Dicke (d) des ersten Materials (40), welche sich im Wesentlichen in einer
Richtung quer zu der Membran (20) bemisst, zu einer maximalen Erstreckung des elastischen
Bereichs (44) in dieser Richtung in einem Verhältnis von 0,001 bis 0,5 liegt.
5. Membran (20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei in einem Randbereich (28) der Membran (20) ein Befestigungsabschnitt (24) ausgebildet
ist, über welchen die Membran (20) zwischen und/oder an zwei Behälterhälften (62)
anordenbar ist, und
wobei der Randbereich (28) der zumindest eine elastische Bereich (44) ist.
6. Membran (20) nach Anspruch 5,
wobei der Befestigungsabschnitt (24) zumindest ein Verstärkungselement (80) aufweist,
vorzugsweise einen Kunststoff- und/oder einen Metallring.
7. Membran (20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei das erste Material (40) eine geringere Permeabilität als ein zweites Material
(42) aufweist, und
wobei der elastische Bereich (44) aus dem zweiten Material (42) gebildet ist.
8. Membran (20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei ohne Anliegen des Druckverhältnisses (Δp) das Verhältnis einer Fläche des ersten
Materials (40) zu einer Fläche des elastischen Bereichs (44) in einem Bereich von
0,001 bis 0,7 liegt.
9. Membran (20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei eine Festigkeit und/oder Steifigkeit des ersten Materials (40) quer zur Membranebene
(E) größer ist als eine Festigkeit und/oder Steifigkeit des elastischen Bereichs (44)
in dieser Richtung.
10. Membran (20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei das erste Material (40) und der elastische Bereich (44) über zumindest einen
Kontaktbereich verbunden sind, und
wobei der Kontaktbereich eine geringere Gas- und/oder Fluid-/Liquidpermeabilität aufweist
als der elastische Bereich (44).
11. Membran (20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei sich der Kontaktbereich im Wesentlichen quer zur Membranebene (E) erstreckt.
12. Membran (20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei eine Dicke des ersten Materials (40) quer zur Membranebene (E) im Wesentlichen
einer Dicke des elastischen Bereichs (44) quer zur Membranebene (E) entspricht.
13. Membran (20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei das erste Material (40) gebildet ist, indem der elastische Bereich (44) zumindest
bereichsweise mit einem chemischen Verfahren, einer Wärmebehandlung und/oder mit einer
Beschichtung behandelt ist.
14. Behälteranordnung, insbesondere Druckausdehnungsgefäß, umfassend einen Behälter (60)
und eine Membran (20) aus einem erste Material (40),
wobei die Membran (20) einen Arbeitsbereich (22) aufweist, welcher für eine Verlagerung
in dem Behälter (60) ausgelegt ist,
wobei in dem Behälter (60) ein Druckverhältnis (Δp) an der Membran (20) anlegbar ist,
wobei der Arbeitsbereich (22) zumindest teilweise aus einem ersten Material (40) gebildet
ist, das sich bei dem Druckverhältnis (Δp) im Wesentlichen starr verhält und eine
Diffusion von Stoffen bzw. Gasen und/oder Flüssigkeiten verhindert, und
wobei der Arbeitsbereich (22) zumindest einen elastischen Bereich (44) aufweist, der
sich bei dem Druckverhältnis (Δp) elastisch verhält, wodurch der Arbeitsbereich (22)
innerhalb des Behälters (60), vorzugsweise durch das Druckverhältnis (Δp), verlagerbar
ist,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Arbeitsbereich (22) das erste Material (40) im Wesentlichen in einem Mittelbereich
(26) der Membran (20) aufweist, und
wobei der Mittelbereich (26) ausschließlich aus dem ersten Material (40) gebildet
ist, oder
wobei der aus dem ersten Material (40) gebildete Mittelbereich (26) oben und/oder
unten zumindest bereichsweise mit dem elastischen Material umgeben ist, und
wobei das erste Material (40) eine geringere Gas- und/oder Fluid-/Liquidpermeabiltät
aufweist als der elastische Bereich.
1. Diaphragm of a container, in particular a pressure expansion vessel, wherein the diaphragm
(20) can be arranged inside a container (60) and is provided with a working portion
(22) designed for displacement within the container (60),
wherein a pressure ratio Δp can be applied to the diaphragm (20) with the working
portion (22) at least partially formed of a first material (40) which remains substantially
rigid at a pressure ratio Δp and prevents the diffusion of substances or gases and/or
liquids, and
wherein the working portion (22) is provided with at least one elastic portion (44)
which remains elastic at a pressure ratio Δp, which means that preferably, the working
portion (22) can be displaced within the container (60) by means of a pressure ratio
Δp,
characterized in that
the working portion (22) has the first material (40) substantially in a mid portion
(26) of the diaphragm (20), and
the mid portion (26) is exclusively formed of the first material (40), or
that the mid portion (26) formed of the first material (40) is at least partially
surrounded by the elastic material on top and/or at the bottom, and that the first
material (40) has less gas permeability and/or fluid/liquid permeability than the
elastic portion.
2. Diaphragm (20) according to Claim 1,
characterized in that the diaphragm (20) extends substantially parallel to a diaphragm plane (e), and
in that the at least one elastic portion (44) is arranged around the mid portion (26).
3. Diaphragm (20) according to Claim 1 or 2,
characterized in that the working portion (22) radially, starting from a central point (27), is formed
at least in sections either of the first material (40) or of the elastic portion (44).
4. Diaphragm (20) according to Claim 3,
characterized in that the thickness (d) of the first material (40), measured substantially in a direction
transverse to the diaphragm (20), is at a ratio of 0.001 to 0.5 to achieve a maximum
stretch of the elastic portion (44).
5. Diaphragm (20) according to one of the preceding claims,
characterized in that in a marginal portion (28) of the diaphragm (20), a fastening portion (44) is provided
via which the diaphragm (20) can be arranged between and/or on two container halves
(62), and
that the marginal portion (28) is the at least one elastic portion (44).
6. Diaphragm (20) according to Claim 5,
characterized in that the fastening portion (24) is provided with at least one reinforcement element (80),
preferably a plastic and/or metal ring.
7. Diaphragm (20) according to one of the preceding claims,
characterized in that the first material (40) has less permeability than a second material (42), and
that the elastic portion (44) is formed of the second material (42).
8. Diaphragm (20) according to one of the preceding claims,
characterized in that when the pressure ratio (Δp) is not applied, the ratio between a surface of the first
material (40) and a surface of the elastic portion (44) is in a range of 0.001 to
0.7.
9. Diaphragm (20) according to one of the preceding claims,
characterized in that a strength and/or rigidity of the first material (40) transverse to diaphragm plane
(E) is greater than a strength and/or rigidity of the elastic portion (44) in that direction.
10. Diaphragm (20) according to one of the preceding claims,
characterized in that the first material (40) and the elastic portion (44) are connected via at least one
contact portion, and
that the contact portion has less gas permeability and/or fluid/liquid permeability
than the elastic portion (44).
11. Diaphragm (20) according to one of the preceding claims,
characterized in that the contact portion extends substantially transverse to the diaphragm plane (E).
12. Diaphragm (20) according to one of the preceding claims,
characterized in that a thickness of the first material (40) transverse to the diaphragm plane (E) corresponds
substantially to a thickness of the elastic portion (44) transverse to the diaphragm
plane (E).
13. Diaphragm (20) according to one of the preceding claims,
characterized in that the first material (40) is formed such that the elastic portion (44) is at least
in some sections treated with a chemical process, subjected to thermal treatment and/or
provided with a coating.
14. Container assembly, in particular a pressure expansion vessel, comprising a container
(60) and a diaphragm (20) of a first material (40).
wherein the diaphragm (20) is provided with a working portion (22) designed for displacement
within the container (60),
wherein the working portion (22) is formed of at least one first material (40) which
at pressure ratio (Δp) is substantially rigid and prevents a diffusion of substances
or gases and/or liquids, and
wherein the working portion (22) is provided with at least one elastic portion (44)
which is elastic at pressure ratio (Δp), which means that preferably, the working
portion (22) can be displaced within the container (60) by means of pressure ratio
Δp,
characterized in that
the working portion (22) is provided with the first material (40) substantially in
a mid portion (26) of the diaphragm (20), and
that the mid portion (26) is formed exclusively of the first material (40), or that
the mid portion (26) formed of the first material (40) is at least partially surrounded
with the elastic material on top and/or at the bottom, and that the first material
(40) has less gas permeability and/or fluid/liquid permeability than the elastic portion.
1. Membrane d'un récipient, en particulier d'un vase d'expansion sous pression, dans
lequel la membrane (20) est susceptible d'être agencée à l'intérieur d'un récipient
(60) et comporte une zone de travail (22) qui est conçue pour un déplacement dans
le récipient (60),
dans laquelle dans le récipient (60) une différentielle de pression (Δp) est susceptible
d'être appliquée à membrane (20), dans laquelle la zone de travail (22) est réalisée
au moins partiellement en un premier matériau (40) qui se comporte essentiellement
de manière rigide sous la différentielle de pression (□p) et empêche une diffusion
de matières ou de gaz et/ou de liquides, et
dans laquelle la zone de travail (22) comprend au moins une zone élastique (44) qui
se comporte de manière élastique sous la différentielle de pression (Δp), en raison
de quoi la zone de travail (22) est déplaçable à l'intérieur du récipient (60), de
préférence sous la différentielle de pression (Δp),
caractérisée en ce que
la zone de travail (22) comprend le premier matériau (40) essentiellement dans une
zone médiane (26) de la membrane (20), et
dans laquelle la zone médiane (26) est exclusivement formée du premier matériau (40),
ou
dans laquelle la zone médiane (26) formée du premier matériau (40) est entourée au-dessus
et/ou au-dessous au moins localement avec le matériau élastique, et
dans laquelle le premier matériau (40) présente une perméabilité aux gaz et/ou aux
fluides/liquides plus faible que la zone élastique.
2. Membrane (20) selon la revendication 1,
dans laquelle la membrane (20) s'étend sensiblement parallèlement à un plan de membrane
(E), et
dans laquelle ladite au moins une zone élastique (44) est agencée tout autour de la
zone médiane (26).
3. Membrane (20) selon la revendication 1 ou 2,
dans laquelle la zone de travail (22), considérée radialement en partant d'un point
central (27) de la membrane (20), est formée au moins localement soit à partir du
premier matériau (40) soit à partir de la zone élastique (44).
4. Membrane (20) selon la revendication 3,
dans laquelle une épaisseur (d) du premier matériau (40), mesurée sensiblement dans
une direction transversale à la membrane (20), présente par rapport à une extension
maximum de la zone élastique (44) dans sa direction, un rapport de 0,001 à 0,5.
5. Membrane (20) selon l'une des revendications précédentes,
dans laquelle, dans une zone de bordure (28) de la membrane (20) est réalisée une
portion de fixation (24) via laquelle la membrane (20) est susceptible d'être agencée
entre et/ou contre deux moitiés de récipient (62), et
dans laquelle la zone de bordure (28) est ladite au moins une zone élastique (44).
6. Membrane (20) selon la revendication 5,
dans laquelle la portion de fixation (24) comprend au moins un élément de renforcement
(80), de préférence une bague en matière plastique et/ou une bague en métal.
7. Membrane (20) selon l'une des revendications précédentes,
dans laquelle le premier matériau (40) présente une perméabilité plus faible qu'un
second matériau (42), et
dans laquelle la zone élastique (44) est formée du second matériau (42).
8. Membrane (20) selon l'une des revendications précédentes,
dans laquelle sans application de la différentielle de pression (Δp), le rapport d'une
surface du premier matériau (40) sur une surface de la zone élastique (44) est dans
une plage de 0,001 à 0,7.
9. Membrane (20) selon l'une des revendications précédentes,
dans laquelle une résistance et/ou une rigidité du premier matériau (40) transversalement
au plan de membrane (E) est plus forte qu'une résistance et/ou une rigidité de la
zone élastique (44) dans cette direction.
10. Membrane (20) selon l'une des revendications précédentes,
dans laquelle le premier matériau (40) et la zone élastique (44) sont reliés via au
moins une zone de contact, et
dans laquelle la zone de contact présente une perméabilité aux gaz et/ou aux fluides/liquides
plus faible que la zone élastique (44).
11. Membrane (20) selon l'une des revendications précédentes,
dans laquelle la zone de contact s'étend sensiblement transversalement au plan de
membrane (E).
12. Membrane (20) selon l'une des revendications précédentes,
dans laquelle une épaisseur du premier matériau (40) transversalement au plan de membrane
(E) correspond sensiblement à une épaisseur de la zone élastique (44) transversalement
au plan de membrane (E).
13. Membrane (20) selon l'une des revendications précédentes,
dans laquelle le premier matériau (40) est formé en ce que la zone élastique (44)
est soumise au moins localement à une procédure chimique, un traitement à chaud et/ou
traitée avec un revêtement.
14. Agencement formant récipient, en particulier vase d'expansion sous pression, comprenant
un récipient (60) et une membrane (20) en un premier matériau (40), dans lequel la
membrane (20) comprend une zone de travail (22) qui est conçue pour un déplacement
dans le récipient (60),
dans lequel dans le récipient (60) une différentielle de pression (Δp) est susceptible
d'être appliquée à membrane (20),
dans lequel la zone de travail (22) est formée au moins partiellement d'un premier
matériau (40) qui se comporte sensiblement rigidement sous la différentielle de pression
(□p) et empêche une diffusion de matières ou de gaz et/ou de liquides, et
dans lequel la zone de travail (22) comprend au moins une zone élastique (44) qui
se comporte de manière élastique sous la différentielle de pression (Δp), en raison
de quoi la zone de travail (22) est déplaçable à l'intérieur du récipient (60), de
préférence sous la différentielle de pression (Δp),
caractérisé en ce que
la zone de travail (22) comprend le premier matériau (40) essentiellement dans une
zone médiane (26) de la membrane (20), et
dans laquelle la zone médiane (26) est exclusivement formée du premier matériau (40),
ou
dans laquelle la zone médiane (26) formée du premier matériau (40) est entourée au-dessus
et/ou au-dessous au moins localement avec le matériau élastique, et
dans laquelle le premier matériau (40) présente une perméabilité aux gaz et/ou aux
fluides/liquides plus faible que la zone élastique.
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