VERWENDUNG EINES KÖRPERS AUS KUNSTSTOFF ZUR VOLUMENKOMPENSATION

Abstract

 Die Erfindung betrifft die Verwendung eines Körpers (1) zur Volumenkompensation in einem mit einer Flüssigkeit (4) gefüllten Behältnis (5): Erfindungsgemäß ist der Körper (1) aus Kunststoff (2), z.B. Flüssigsilikon, ausgebildet und weist eine Vielzahl von gasgefüllten, gekapselten Hohlräumen (3) auf, welche insbesondere durch Zugabe von Mikrosphären in den Kunststoff (2) geschaffen sind. In vorteilhafter Weise wird so eine dauerhafte, verschleißfreie und wartungsfreie Lösung vorgeschlagen.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft die Verwendung eines Körpers aus Kunststoff zur Volumenkompensation mit den Merkmalen von Anspruch 1.

Stand der Technik

[0002] In mit Flüssigkeit gefüllten Behältnissen ist es bei unterschiedlichsten Anwendungen erforderlich für einen Druckausgleich in dem Behältnis zu sorgen, z.B. in Tanks, Fördereinrichtungen und Leitungen. Dazu ist es bekannt komprimierbare Ausgleichskörper aus Kunststoffschäumen zu verwenden. Nachteilig daran ist jedoch, dass die Körper nicht stabil und dauerhaft sind und für eine gleichbleibende Funktionalität regelmäßig ausgetauscht werden müssen. Weiter nachteilig ist, dass Flüssigkeit in die offenzelligen Schaumstrukturen eindringen kann. Alternativ bekannt ist die Verwendung von konstruktiv umhausten Luftkammern. Deren Konstruktion und Fertigung ist jedoch sehr aufwändig und teuer.

[0003] Ein Beispiel eines Kompensationselements aus dem Automotive-Bereich ist in der DE 10 2008 044 708 A1 beschrieben. Hier wird in einem SCR-Abgasreinigungssystem ein einteiliges Kompensationselement ausgeführt als metallener Faltenbalg verwendet.

[0004] In anderem Zusammenhang, nämlich der Herstellung von Dichtungselementen, sind dauerelastische Schaumstoffe bekannt, wie beispielsweise in der WO 2006/099912 A2 beschrieben.

Aufgabenstellung

[0005] Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es die Volumenkompensation in einem mit einer Flüssigkeit gefüllten Behältnis zu verbessern. Dabei soll eine möglichst dauerhafte, verschleißfreie und wartungsfreie Lösung vorgeschlagen werden.

Technische Lösung

[0006] Gelöst wird diese Aufgabe durch die Verwendung eines Körpers mit den Merkmalen von Anspruch 1.

[0007] Erfindungsgemäß erfolgt die Verwendung eines Körpers, also eines dreidimensionalen Elements, zur Volumenkompensation in einem mit einer Flüssigkeit gefüllten Behältnis bei sich ändernden Drücken in dem Behältnis. Der Körper ist dabei aus einem Kunststoff und weist eine Vielzahl von gasgefüllten gekapselten Hohlräumen auf, d. h. ist als geschlossenzelliger Kunststoffschaum ausgebildet. Der thermoplastische Kunststoff weist insbesondere eine hohe Volumenkompressibilität bereits in ungeschäumtem Zustand auf, zum Beispiel von über 5 %. Weiterhin weist der Körper insbesondere eine hohe statische und teilweise dynamische Kompressionsbeständigkeit auf. Der Körper ist so in vorteilhafter Weise besonders dauerhaft ausgeführt, kann viele Kompressionszyklen bei gleichbleibend hoher Funktionalität ausführen und ist gleichzeitig einfach herzustellen.

[0008] In einer besonders vorteilhaften und daher bevorzugten Weiterbildung der Erfindung werden die Hohlräume durch Zugabe von unter Innendruck stehenden Mikrosphären in den Kunststoff geschaffen, d. h. es erfolgt ein Aufschäumen des Kunststoffs mit Mikrosphären. Mikrosphären sind kleine "Kügelchen", welche aus einer thermoplastischen Hülle gefüllt mit Gas, zum Beispiel Kohlenwasserstoff, bestehen. Bei Erhitzung der Mikrosphären dehnen sich diese auf ein Vielfaches ihres Volumens aus und bilden so geschlossenzellige Hohlräume mit mehreren Mikrometern Durchmesser. Fertigungstechnisch kann das Aufschäumen mit Mikrosphären einfach in die Herstellung des Körpers zur Volumenkompensation integriert werden und können so einfach gekapselte Hohlräume in dem Körper geschaffen werden, welche der Druckkompensation dienen.

[0009] In einer ersten Ausführungsform wird als Material für den Körper ein Elastomer gewählt. Insbesondere kann es sich dabei um sogenannten Zellkautschuk handeln. Auch kann als Kunststoff ein Silikon, z.B. ein Flüssigsilikon verwendet werden, ein sog. Liquid Silicone Rubber LSR.

[0010] In Weiterbildung der Erfindung kann der Körper als Formteil, insbesondere als Spritzgußteil gefertigt sein. Dies hat den Vorteil, dass auch komplexe Geometrien des Körpers einfach hergestellt werden können. Damit ist eine einfache Integration des Körpers in unterschiedlichste Behältnisse und eine Adaption an unterschiedlichste Randbedingungen möglich.

[0011] Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Körper eine hohe Medienbeständigkeit und/oder eine geringe Flüssigkeitsaufnahmeneigung (d. h. der Körper ist luft- und wasserdicht), und/oder eine hohe thermische Beständigkeit (insbesondere bis zu 200 Grad Celsius) und/oder eine hohe Alterungsbeständigkeit und/oder eine hohe reversible Dehnbarkeit des Materials (insbesondere von über 500 %) und/oder eine hohe Druckelastizität und/oder ein hohes Rückstellvermögen aufweist.

[0012] Bei einer ersten Variante der erfindungsgemäßen Verwendung handelt es sich bei dem Behältnis um einen geschlossenen Flüssigkeitsbehälter, wie zum Beispiel einen Tank. In einer zweiten Variante handelt es sich bei dem Behältnis um eine Leitung oder um eine Fördereinrichtung, zum Beispiel zum Transport von Wasser, Ölen, flüssigen Brennstoffen oder Getränken. In einer dritten Variante handelt es sich bei dem Behältnis um einen Teil einer chemischen oder prozesstechnischen Anlage und durch die Verwendung des Körpers zur Volumenkompensation können Druckspitzen innerhalb der Anlage abgefangen werden. Bei der Flüssigkeit kann es sich um ein aggressives Medium wie zum Beispiel eine Säure, eine Lauge, ein Kraftstoff oder Harnstoff (z.B. AdBlue) handeln. Durch die Verwendung des Körpers als Volumentkompensationselement können z.B. in dem Behältnis verbaute Sensoren vor zu hohen Drücken geschützt werden.

[0013] Die beschriebene Erfindung und die beschriebenen vorteilhaften Weiterbildungen der Erfindung stellen auch in Kombination miteinander - soweit dies technisch sinnvoll ist - vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung dar.

[0014] Hinsichtlich weiterer Vorteile und in konstruktiver und funktioneller Hinsicht vorteilhafter Ausgestaltungen der Erfindung wird auf die Unteransprüche sowie die Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegenden Figuren verwiesen.

Ausführungsbeispiel

[0015] Die Erfindung soll an Hand beigefügter Figuren noch näher erläutert werden. Einander entsprechende Elemente und Bauteile sind in den Figuren mit gleichen Bezugszeichen versehen. Zugunsten einer besseren Übersichtlichkeit der Figuren wurde auf eine maßstabsgetreue Darstellung verzichtet.
Es zeigen in schematischer Darstellung

Fig. 1a

einen erfindungsgemäßen Körper in einer Schnittdarstellung

Fig. 1b

den Körper aus Fig. 1a in komprimiertem Zustand

Fig. 2a

einen erfindungsgemäßen Körper in einer Ansicht

Fig. 2b

den Körper aus Fig. 2a in komprimiertem Zustand

[0016] Die Erfindung betrifft die Verwendung eines Körpers 1 zur Volumenkompensation in einem mit einer Flüssigkeit 4 gefüllten Behältnis 5: Erfindungsgemäß ist der Körper 1 aus thermoplastischen Kunststoff 2, z.B. Flüssigsilikon, ausgebildet und weist eine Vielzahl von gasgefüllten, gekapselten Hohlräumen 3 auf, welche insbesondere durch Zugabe von Mikrosphären in den Kunststoff 2 geschaffen sind. In vorteilhafter Weise wird so eine dauerhafte, verschleißfreie und wartungsfreie Lösung vorgeschlagen.

[0017] In Figur 1a ist ein Körper 1 dargestellt zur erfindungsgemäßen Verwendung zur Volumenkompensation in einem mit einer Flüssigkeit gefüllten Behältnis. Der Körper 1 wurde in einem thermoplastischen Spritzgußverfahren aus einem thermoplastischen Kunststoff 2 hergestellt. Bei dem thermoplastischen Kunststoff kann es sich beispielsweise um Flüssigsilikon handeln. Wie in der Schnittdarstellung von 1a zu erkennen, ist der Körper 1 mit einer Vielzahl von gasgefüllten gekapselten Hohlräumen 3 durchsetzt. Die Hohlräume wurden bei der Herstellung des Körpers 1 erzeugt, beispielsweise indem Mikrosphären zu dem Kunststoff 2 hinzugegeben wurden. Während die Mikrosphären bei der Zugabe einen geringen Durchmesser von ca. 10 bis 50 Mikrometern aufweisen dehnen sich diese bei der Erhitzung des Kunststoffs 2 auf ein Vielfaches aus und können in dem Körper 1 Hohlräume 3 mit einem Durchmesser von ca. 80 bis 200 Mikrometern bilden. Diese gekapselten Hohlräume 3 werden benötigt, um eine gute Druckkompensation des Körpers 1 zu erreichen. Wie in Figur 1b dargestellt, wird der Körper 1 komprimiert, während eine Kraft F auf den Körper 1 einwirkt. Die Belastung des Körpers 1 durch die Kraft F wird über den thermoplastischen Kunststoff 2 auch auf die gekapselten Hohlräume 3 übertragen, so dass auch die Hohlräume 3 komprimiert werden.

[0018] Figur 2a zeigt die erfindungsgemäße Verwendung des Körpers 1 zur Volumenkompensation. Der Körper 1 befindet sich in einem - nur teilweise angedeuteten - Behältnis 5, welches mit einer Flüssigkeit 4 gefüllt ist. In unkomprimiertem Zustand besitzt der Körper 1 ein Volumen V1. Ändert sich nun der Druck im Behältnis 5 so wirken Kräfte F auf den Körper 1 ein, wie es in Figur 2b dargestellt ist. Dadurch wird der Körper 1 komprimiert auf ein kleineres Volumen V2. Die Volumenänderung V1 - V2 des Körpers 1 bewirkt so eine Volumenkompensation und einen Druckausgleich in dem mit Flüssigkeit 4 gefüllten Behältnis 5.

[0019] Während der Körper 1 in den Figuren als Quader mit abgerundeten Ecken dargestellt ist, sind beliebige weitere Formen des Körpers 1 denkbar. Insbesondere dann, wenn der Körper 1 im Spritzgußverfahren hergestellt wird, sind nahezu keinerlei Beschränkungen in der Formgebung vorhanden.

Bezugszeichenliste

[0020] 

1

Körper zur Volumenkompensation

2

Thermoplastischer Kunststoff

3

gekapselter Hohlraum

4

Flüssigkeit

5

Behältnis

V1

Volumen (unkomprimiert)

V2

Volumen (komprimiert)

F

Kraft auf den Körper

Ansprüche

1. Verwendung eines Körpers (1) zur Volumenkompensation in einem mit einer Flüssigkeit (4) gefüllten Behältnis (5), dadurch gekennzeichnet, dass der Körper (1) aus Kunststoff (2), ausgebildet ist, aufweisend eine Vielzahl von gasgefüllten, gekapselten Hohlräumen (3).

2. Verwendung eines Körpers nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Hohlräume (3) durch Zugabe von Mikrosphären in den Kunststoff (2) geschaffen sind.

3. Verwendung eines Körpers nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
dass der Kunststoff (2) ein Elastomer ist, insbesondere ein Zellkautschuk.

4. Verwendung eines Körpers nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Kunststoff (2) ein Silikon ist.

5. Verwendung eines Körpers nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
dass der Körper (1) als Formteil, insbesondere als Spritzgussteil gefertigt ist.

6. Verwendung eines Körpers nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
dass der Körper (1) eine hohe Medienbeständigkeit und/oder eine geringe Flüssigkeitsaufnahmeneigung und/oder eine hohe thermische Beständigkeit und/oder eine hohe Alterungsbeständigkeit und/oder eine hohe reversible Dehnbarkeit des Materials und/oder eine hohe Druckelastizität und/oder ein hohes Rückstellvermögen aufweist.

7. Verwendung eines Körpers nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
dass das Behältnis (5) als geschlossener Flüssigkeitsbehälter oder als Leitung
oder als Teil einer chemischen oder prozesstechnischen Anlage ausgeführt ist.

8. Verwendung eines Körpers nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
es sich bei der Flüssigkeit (5) um ein aggressives Medium handelt.

Zeichnung