[0001] Die Erfindung betrifft ein Membranausdehnungsgefäß mit einem Flüssigkeitsraum und
einem Gasraum, die durch eine Membran voneinander getrennt sind, wobei durch den Flüssigkeitsraum
ein mit seitlichen Öffnungen versehenes Rohr geführt ist, das an einem Ende einen
Zulaufanschluss und an einem anderen Ende einen Ablaufanschluss aufweist und durch
die Öffnungen des Rohres Flüssigkeit in den Flüssigkeitsraum hinein und aus diesem
hinaus gefördert werden kann.
[0002] Aus der DIN 4807-5 sind Membranausdehnungsgefäße zum Einsatz in Trinkwasserversorgungssystemen
bekannt. Das Innere eines derartigen Membranausdehnungsgefäßes ist durch eine Membran
in zwei Kammern aufgeteilt. Die erste Kammer ist mit einem unter Druck stehenden Gas
gefüllt, so dass die Membran federnd vorgespannt ist, während die zweite Kammer ein
Ausgleichsvolumen bereitstellt, um temperaturbedingte Volumenänderungen des im Trinkwasserversorgungssystem
befindlichen Wassers auszugleichen oder um Druckstöße im System, die durch schnell
schließende Armaturen entstehen, zu dämpfen. An derartige Membranausdehnungsgefäße
sind weitergehende Anforderungen als an Membranausdehnungsgefäße für Heizungsanlagen
zu stellen, um die Trinkwasserqualität sicherzustellen. Dazu ist eine permanente Durchströmung
des Membranausdehnungsgefäßes nötig, so dass das Wasservolumen im Membranausdehnungsgefäß
umgewälzt wird und sich keine Verschmutzungen ansammeln oder Bakterien bilden können.
[0003] Aus der DE 197 11 957 ist ein gattungsgemäßes Membranausdehnungsgefäß mit einem Zulauf-
und einem Ablaufanschluss bekannt, dessen Inneres durch eine Membran in zwei Kammern
aufgeteilt ist. Die erste Kammer ist mit Luft gefüllt, während durch die zweite Kammer
ein Rohr geführt ist, dass den Zulauf- mit dem Ablaufanschluss verbindet und eine
Reihe von seitlichen Öffnungen aufweist, durch die Flüssigkeit in die zweite Kammer
strömen bzw. durch die Flüssigkeit aus der zweiten Kammer über den Ablaufanschluss
abgegeben werden kann.
[0004] Im Betrieb strömt Wasser über den Zulaufanschluss durch das Rohr zum Ablaufanschluss,
wobei im Falle einer Volumenzunahme - bspw. durch Erwärmung - Wasser durch die Öffnungen
des Rohrs in die zweiten Kammer strömen kann. Die Öffnungen des Rohres bewirken ferner
eine Verwirbelung des durch das Rohr strömenden Wassers, so dass es zu einer ständigen
Vermischung des durch das Rohr strömenden Wassers mit dem in der zweiten Kammer befindlichen
Wasser kommt. So wird verhindert, dass sich Bakterien vermehren oder Verunreinigungen
ansammeln können. Allerdings kommt es bei geringer Strömungsgeschwindigkeit oder konstantem
Druck in der zweiten Kammer nicht zu der gewünschten Wirbelbildung im Wasser, so dass
eine Vermischung des Wassers in der zweiten Kammer nicht erfolgt und es deshalb zur
Bakterienbildung oder Ansammlung von Verunreinigungen kommen kann.
[0005] Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ausgehend von einem Membranausdehnungsgefäß der
angegebenen Art ein verbessertes Membranausdehnungsgefäß anzugeben, bei dem auch bei
einem geringen Wasserdruck bzw. geringer Strömungsgeschwindigkeit ein vollständiger
Austausch der Flüssigkeit in der zweiten Kammer erfolgt und somit eine Bakterienbildung
oder Ansammlung von Verunreinigungen ausgeschlossen sind.
[0006] Diese Aufgabe wird durch die in Anspruch 1 angegebene Erfindung gelöst. Vorteilhafte
Weiterbildung der Erfindung sind in Unteransprüchen angegeben.
[0007] Die Erfindung geht aus von einem Membranausdehnungsgefäß mit einem Flüssigkeitsraum
und einem Gasraum, die durch eine Membran voneinander getrennt sind, wobei durch den
Flüssigkeitsraum ein mit seitlichen Öffnungen versehenes Rohr geführt ist, das an
einem Ende einen Zulauf- und an einem anderen Ende einen Ablaufanschluss aufweist
und durch die Öffnungen des Rohres Flüssigkeit in den Flüssigkeitsraum hinein und
aus diesen hinaus gefördert werden kann.
[0008] Die erfindungsgemäße Lösung ist dadurch gekennzeichnet, dass das Rohr wenigstens
eine Drosselstelle aufweist, die zwischen wenigstens einer Einströmöffnung, durch
die Flüssigkeit aus dem Rohr in den Flüssigkeitsraum strömen kann, und wenigstens
einer Ausströmöffnung, durch die Flüssigkeit aus dem Flüssigkeitsraum in das Rohr
strömen kann, angeordnet ist. Durch die Drosselstelle wird sichergestellt, dass auch
bei einer geringen Strömungsgeschwindigkeit ein Teil des durch das Rohr strömenden
Wassers in den Flüssigkeitsraum strömt und sich dort mit dem bereits angesammelten
Wasser vermischt, so dass im Flüssigkeitsraum keine Bereiche mit stillstehendem Wasser
existieren.
[0009] Dabei ist vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Drosselstelle einen reduzierten Durchflussquerschnitt
des Rohres bildet, der als eine Einschnürung des Rohres ausgeführt ist. So kann das
Rohr vorteilhaft einstückig aus einem Rohr mit konstantem Querschnitt hergestellt
werden, indem das Rohr an einer gewünschten Stelle mit einer Einschnürung versehen
wird.
[0010] In einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Rohr zwischen Einströmöffnung
und Ausströmöffnung zwei oder mehr Drosselstellen und gegebenenfalls mehrere Öffnungen
aufweist, so dass der Flüssigkeitsübergang zum Flüssigkeitsraum weiter vergleichmäßigt
werden kann.
[0011] In einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Einströmöffnung und die
Ausströmöffnung sich im Inneren des Membranausdehnungsgefäßes unmittelbar hinter der
Eintritts- bzw. vor der Austrittstelle des Rohres ins bzw. aus dem Membranausdehnungsgefäßes
befinden. Durch diese Anordnung der Einström- und Ausströmöffnung an den sich gegenüberliegenden
Ende des Flüssigkeitsraumes wird eine ausreichende Vermischung des Wassers auch an
den Enden des Gefäßes erreicht.
[0012] Vorzugsweise ist vorgesehen, dass das Rohr aus Kunststoff oder Metall gefertigt ist,
deren Verwendung in Trinkwasserversorgungssystem hygienisch unbedenklich ist, da Kunststoff
oder Metall eine Ansiedelung von Bakterien nicht fördern.
[0013] In einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Flüssigkeitsraum und
der Gasraum in einem Außenrohr mit kreis- oder ellipsenförmigen Querschnitt aufgenommen
sind und dass die rohrförmige Membran mit kreis- oder ellipsenförmigen Querschnitt
den Flüssigkeitsraum vom Gasraum trennt.
[0014] Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Membran an ihren beiden Stirnseiten mittels
je einer Dichtlippe am Außenrohr befestigt ist. Die beiden Dichtlippen werden zwischen
zwei Haltescheiben, die an dem Rohr befestigt sind und zwei Verschlussscheiben, die
die offenen Stirnseiten des Außenrohres verschließen, eingeklemmt und festgehalten.
[0015] In einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass im Flüssigkeitsraum oder
an der Oberfläche des Rohres Leitbleche angeordnet sind, um Flüssigkeitswirbel zu
erzeugen, so dass auch bei geringer Strömungsgeschwindigkeit eine Vermischung des
Wassers gewährleistet ist.
[0016] In einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Einströmöffnungen und
Ausströmöffnungen so gestaltet sind, dass sie eine vollständige Verwirbelung des Wasser
bewirken.
[0017] Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Einström- und/oder Ausströmöffnung ellipsen-
oder spaltförmig gestaltet sind, die problemlos in ein konventionelles Rohr mit konstanten
Querschnitt eingebracht werden können.
[0018] Die Erfindung wird im folgenden anhand der beigefügten Zeichnungen und der Beschreibung
näher erläutert. Es zeigen:
- Fig. 1
- einen Schnitt durch ein erfindungsgemäßes Membranausdehnungsgefäß,
- Fig. 2
- eine Seitenansicht eines Rohres,
- Fig. 3
- einen Schnitt durch ein Außenrohr,
- Fig. 4:
- einen Schnitt durch eine Membran,
- Fig. 5
- eine Draufsicht auf ein erfindungsgemäßes Membranausdehnungsgefäß,
- Fig. 6
- einen Schnitt durch eine Verschlussscheibe, und
- Fig. 7
- einen Schnitt durch eine Haltescheibe.
[0019] Es wird auf die Fig. 1 bis 7 Bezug genommen.
[0020] Das erfindungsgemäße Membranausdehnungsgefäß besteht aus einem Außenrohr 2 mit kreis-
oder ellipsenförmigem Querschnitt, dessen beide Stirnseiten mit Verschlussscheiben
22 verschlossen sind. Die Verschlussscheiben 22 weisen je eine mittig angeordnete
Durchführung 24 auf, durch die ein Rohr 4 hindurchgeführt ist, wobei die beiden Enden
des Rohres 4 einen Zulaufanschluss 6 bzw. Ablaufanschluss 8 bilden, mit denen das
erfindungsgemäße Membranausdehnungsgefäß an ein Warmwasserversorgungssystem angeschlossen
werden kann.
[0021] In Inneren des Außenrohres 2 sind zwei Haltescheiben 26 an dem Rohr 4 befestigt,
die mittig angeordnete Bohrungen 26 aufweisen, durch die das Rohr 4 geführt ist. Die
beiden Haltescheiben 26 und die Verschlussscheiben 22 halten eine röhrförmige Membran
14 mit kreis- oder ellipsenförmigen Querschnitt fest, wobei die Membran 14 an ihren
beiden Stirnseiten je eine Dichtlippe 30 aufweist, die zwischen den Verschlussscheiben
22 und den Haltescheiben 26 eingeklemmt ist. Die Membran 14 ist aus Gummi oder einen
elastischen Kunststoff gefertigt und teilt das Innere des Außenrohres 2 in einen Gasraum
10 und einen Flüssigkeitsraum 12. Über eine Öffnung des Außenrohres 2 kann der Gasraum
mit Luft oder einem anderen Gas befüllt werden. Durch diese Gasbefüllung ist die Membran
14 federnd vorgespannt, so dass bei fehlendem Gegendruck im Flüssigkeitsraum die Membran
14 an die Außenfläche des Rohres 4 gepresst wird.
[0022] Das Rohr 4 ist aus Kunststoff oder Metall gefertigt und weist im Inneren des Membranausdehnungsgefäßes
unmittelbar hinter seiner Eintrittstelle eine Mehrzahl von Einströmöffnungen 18 auf,
durch die Wasser aus dem Inneren des Rohres 4 in den Flüssigkeitsraum 12 strömen kann.
Unmittelbar vor der Austrittstelle des Rohres 4 aus dem Membranausdehnungsgefäß sind
Ausströmöffnungen 20 angeordnet, durch die Wasser aus dem Flüssigkeitsraum 12 abgeführt
werden kann, so dass in dem durch die Membran 14 abgetrennten Flüssigkeitsraum 12
Flüssigkeit aufgenommen und wieder abgegeben werden kann.
[0023] Wenn sich der Flüssigkeitsdruck im Rohr 4 verringert, dehnt sich die Membran 14 und
verringert das Volumen des Flüssigkeitsraumes 12, während sich das Volumen des Gasraumes
10 entsprechend vergrößert. So wird das sich im Flüssigkeitsraum 12 befindliche Wasser
bei einer Abnahme des Flüssigkeitsdrucks, bspw. durch Abkühlung des Wassers, herausgepresst.
Nimmt der Flüssigkeitsdruck weiter ab, dehnt sich die Membran 14 so weit, bis sie
am Rohr 4 anliegt und die Einströmöffnungen 18 und Ausströmöffnungen 20 verschließt,
so dass lediglich durch das Rohr 4 Wasser strömt. In jedem Fall bleibt der Flüssigkeitsstrom
erhalten.
[0024] In Richtung des vom Zulaufanschluss 6 durch das Rohr 4 zum Ablaufanschluss 8 strömenden
Wassers ist unmittelbar nach den Einströmöffnungen 18 eine erste Einschnürung 16 vorgesehen.
Eine zweite Einschnürung 16 ist in Richtung des strömenden Wassers unmittelbar vor
den Ausströmöffnungen 20 angeordnet. Die grundsätzliche Funktion des Membranausdehnungsgefäßes
wird jedoch bereits mit einer einzigen Drosselstelle erreicht.
[0025] Die erste Einschnürung 16 bewirkt eine Verringerung des Durchflussquerschnitts des
Rohres 4, so dass sichergestellt ist, dass ein Anteil des durch den Zulaufanschluss
6 in das Membranausdehnungsgefäß strömenden Wasser nicht durch das Rohr 4, sondern
in den Flüssigkeitsraum 12 umgelenkt wird, sich dort mit bereits angesammeltem Wasser
vermischt und wieder durch die Ausströmöffnungen 20 hinter der zweiten Einschnürung
16 in das Rohr 4 zurückströmt. Es wird das im Flüssigkeitsraum 12 befindlichen Wasservolumen
permanent umgewälzt, so dass sich keine Bakterien bilden oder Verunreinigungen ansammeln
können.
[0026] Das Rohr 4 kann auch mehrere Einströmöffnungen 18 und Ausströmöffnungen 20 sowie
Einschnürungen 16 aufweisen, die zu Gruppen zusammengefasst entlang der Strömungsrichtung
nacheinander in einer Reihe angeordnet sind und jeweils in einem Abschnitt des Flüssigkeitsraumes
für einen Austausch und eine Verwirbelung des Wassers sorgen.
[0027] Es können im Flüssigkeitsraum 12 auch Leitbleche angeordnet oder auf der Außenfläche
des Rohres 4 vorgesehen sein, die eine besonders starke Verwirbelung des durch den
Flüssigkeitsraum 12 strömenden Wasser bewirken und so die Vermischung des Wassers
optimieren. Schließlich können auch die Einströmöffnung 18 und Ausströmöffnungen 20
so gestaltet sein, dass sie eine Verwirbelung des Wasser bewirken, bspw. durch ellipsen-
oder spaltförmige Gestaltung.
[0028] In einer weiteren Ausbildungsform können die Zulauf- und Ablaufanschlüsse vertauscht
sein, ohne dass der sonstige Aufbau der Einrichtung geändert werden müsste. Wegen
der Symmetrie der Einrichtung ist ein beliebiger Wechsel der Strömungsrichtung möglich.
Bezugszeichen
[0029]
- 2
- Außenrohr
- 4
- Rohr
- 6
- Zulaufanschluss
- 8
- Ablaufanschluss
- 10
- Gasraum
- 12
- Flüssigkeitsraum
- 14
- Membran
- 16
- Einschnürung
- 18
- Einströmöffnung
- 20
- Ausströmöffnung
- 22
- Verschlussscheibe
- 24
- Durchführung
- 26
- Haltescheibe
- 28
- Bohrung
- 30
- Dichtlippe
1. Membranausdehnungsgefäß mit einem Flüssigkeitsraum (12) und einem Gasraum (10), die
durch eine Membran (14) voneinander getrennt sind, wobei durch den Flüssigkeitsraum
(12) ein mit seitlichen Öffnungen versehenes Rohr (4) geführt ist, das an einem Ende
einen Zulaufanschluss (6) und an einem anderen Ende einen Ablaufanschluss (8) aufweist
und durch die Öffnungen des Rohres (4) Flüssigkeit in den Flüssigkeitsraum (12) hinein
und aus diesem hinaus gefördert werden kann,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Rohr (4) wenigstens eine Drosselstelle aufweist, die zwischen wenigstens einer
Einströmöffnung (18), durch die Flüssigkeit aus dem Rohr (4) in den Flüssigkeitsraum
(12) strömen kann, und wenigstens einer Ausströmöffnung (20), durch die Flüssigkeit
aus dem Flüssigkeitsraum (12) in das Rohr (4) strömen kann, angeordnet ist.
2. Membranausdehnungsgefäß nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Drosselstelle durch einen reduzierten Durchflussquerschnitt des Rohres (4) gebildet
ist.
3. Membranausdehnungsgefäß nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Drosselstelle durch eine Einschnürung (16) des Rohres (4) gebildet ist.
4. Membranausdehnungsgefäß nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohr (4) zwischen Einströmöffnung (18) und Ausströmöffnung (20) zwei oder mehr
Drosselstellen aufweist.
5. Membranausdehnungsgefäß nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Einströmöffnung (18) und die Ausströmöffnung (20) sich im Inneren des Membranausdehnungsgefäßes
unmittelbar hinter der Eintritts- bzw. vor der Austrittstelle des Rohres (4) in bzw.
aus dem Membranausdehnungsgefäß befinden.
6. Membranausdehnungsgefäß nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohr (4) aus Kunststoff oder Metall gefertigt ist.
7. Membranausdehnungsgefäß nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Flüssigkeitsraum (12) und der Gasraum (10) in einem Außenrohr (2) mit kreis-
oder ellipsenförmigen Querschnitt aufgenommen sind und dass eine rohrförmige Membran
(14) mit kreis- oder ellipsenförmigen Querschnitt den Flüssigkeitsraum (12) von Gasraum
(10) trennt.
8. Membranausdehnungsgefäß nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Membran (14) an ihren beiden Stirnseiten mittels je einer Dichtlippe (30) befestigt
ist.
9. Membranausdehnungsgefäß nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Flüssigkeitsraum (12) oder an der Oberfläche des Rohres (4) Leitbleche vorgesehen
sind, um Flüssigkeitswirbel zu erzeugen.
10. Membranausdehnungsgefäß nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Einströmöffnung (18) und Ausströmöffnung (20) so gestaltet sind, dass sie eine
Verwirbelung des Wasser bewirken.
11. Membranausdehnungsgefäß nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Einströmöffnung (18) und/oder Ausströmöffnung (20) ellipsen- oder spaltförmig
gestaltet sind.