Druckbehälter

Die Erfindung betrifft einen Druckbehälter, der vorzugsweise für den Einsatz bei Blasenspeichern vorgesehen ist, mit einem mehrteiligen Behälterkörper, bestehend aus einem rohrförmigen Mittenteil, das an mindestens einem seiner beiden Enden einen Abschlussbereich aufweist. Ferner bezieht sich die Erfindung auf einen Blasenspeicher, der einen derartigen, mehrteiligen Behälterkörper aufweist.

Druckspeicher mit mehrteilig aufgebautem Behälterkörper für die Speicherung von flüssigen und/oder gasförmigen Medien unter Druck sind Stand der Technik. Beispielsweise offenbart die WO 2007/085276 AI einen Druckbehälter, bei dem der mehrteilige Behälterkörper aus einem ersten Kunststoffmantel und einem den ersten Kunststoffmantel umfassenden zweiten Kunststoffmantel aufgebaut ist. Der den Behälterkern bildende erste Kunststoffmantel besteht bevorzugt aus Polyamid und wird mittels eines Blasformprozesses erhalten. Der erste Mantel wird außenumfangsseitig durch eine von außen aufgewickelte Faserwicklung als zweitem Kunststoffmantel verstärkt. Die verstärkte Umwicklung besteht aus einer Faserverstärkung, wie Kohlenstoff-, Aramit-, Glas-, Bohr-, Ah O3-Fasern oder aus Gemischen hieraus, wobei die Faserverstärkung in einer Grundmatrix aus Duromeren beispielsweise Epoxid- oder Phenolharzen oder in Thermoplasten, beispielsweise in Form von PA1 2, PA6, PP etc. eingebettet ist. Derartige, aus Kunststoff aufgebaute Druckbehälter zeichnen sich durch ein geringes Baugewicht und weitgehende Unempfindlichkeit gegen Beeinträchtigungen durch korrosive Medien, mit denen sie innenseitig und/oder außenseitig in Kontakt sind, aus, wobei diese Vorteile jedoch einen ent- sprechenden Herstellaufwand bedingen.

Ausgehend von diesem Stand der Technik stellt sich die Erfindung die Aufgabe, einen Druckbehälter zur Verfügung zu stellen, der bei Beibehaltung der genannten Vorteile vergleichsweise einfacher und rationeller herstellbar ist.

Erfindungsgemäß ist diese Aufgabe durch einen Druckbehälter gelöst, der die Merkmale des Patentanspruchs 1 in seiner Gesamtheit aufweist. Eine wesentliche Besonderheit der Erfindung besteht darin, dass ein Abdeckteil, das zumindest teilweise den jeweiligen Abschlussbereich bildet, das Mittenteil zumindest im Bereich seines jeweilig zuordenbaren Endes unter Eingehen einer festen Verbindung randseitig übergreift. Dies eröffnet die vorteilhafte Möglichkeit, einen druckdichten Behälter in Leichtbauweise auszubilden, bei dem nicht mehr, wie im Stand der Technik aufgezeigt, mehrere verschiedene Kunststoffmäntel übereinander angeordnet sein müssen, sondern vielmehr genügt, den interessierenden Abschlussbereich eines Mittenteils des Druckbehälters durch Verschließen desselben mittels des aufgezeigten Abdeckteils herzustellen. Neben einem einfachen konstrukti- ven Aufbau, der rationell und insoweit kostengünstig herstellbar ist, hat die dahingehende erfindungsgemäße Druckbehälterlösung, was das Einhalten von Druckfestigkeitswerten anbelangt, keine Nachteile gegenüber den aufwendigen Lösungen im Stand der Technik. Bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Druckbehälters ist vorgesehen, dass als weiterer Bestandtei l des jeweiligen Ab- Schlussbereichs eine Kappe vorgesehen ist, die sich an das jeweils zuorden- bare Rohrende des Mittenteils anschließt, wobei das Abdeckteil in der Art eines Decklaminats ausgebildet ist, das die jeweilige Kappe zumindest teilweise übergreift. Insoweit besteht die Möglichkeit, das rohrförmige Mitten- teil im Bereich seiner beiden freien Enden zusätzlich zu dem Decklaminat mit einer Abschlusskappe zu versehen, so dass man insoweit zu verbesserten Abdichtergebnissen und erhöhten Festigkeitswerten gelangt, als wenn dies der Fall wäre, sofern man die freien Enden des Mittenteils unmittelbar mit den hohlkappenförmig auszuformenden Abdeckteilen unter Weglassen der Kappen direkt abschließen würde.

Besonders bevorzugt ist vorgesehen, das rohrförmige Mittenteil, ebenso wie die jeweilige Kappe, aus einem Faserverbundwerkstoff und/oder aus einem Laminat aus Fasern, vorzugsweise aus einem glasfaserverstärkten Kunst- Stoffmaterial (GFK) auszubilden. Als weitere Materialien kommen Aramidfa- sern, Karbonfasern oder Kombinationen dieser Materialien zum Einsatz. So können vorzugsweise Standardrohre aus GFK für das Mittenteil benutzt werden, wie sie für den konventionellen Anlagenbau in großen Stückzahlen im Wickelverfahren hergestellt werden und auf dem Markt frei erhältlich sind. Derartige Rohre sind preisgünstig mit und ohne Chemieschutzschicht erhältlich, wodurch eine Anpassung des erfindungsgemäßen Druckspeichers an jeweilige Anwendungsbereiche, auch für Anwendungen mit chemisch besonders aggressiven Medien, möglich ist. Derartige Rohre sind beispielsweise aus glasfaserverstärktem Vinylesterharz aufgebaut und die Kappen zum Abschluss des Mittenteils sind bevorzugt im Handlaminierver- fahren hergestel lt und können aus vergleichbaren Kunststoffmaterialien aufgebaut sein, wie auch das jeweilige Decklaminat, das den dahingehenden Verbund aus Kappe und Mittenteil nach außen hin in abgedichteter Weise abschließt. Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist der erfindungsgemäße Druckbehälter dadurch charakterisiert, dass die jeweilige Kappe in Form einer Halbkugel ausgebildet ist, die zumindest eine von dem Decklaminat freigelassene Öffnung aufweist für das Einbringen eines entsprechenden Druckmediums. Die Ausbildung der jeweiligen Kappe als Halbkugel hat sich für die Einleitung von Drücken und Druckspitzen in das Behältermaterial des Druckbehälters als günstig erwiesen. Der Druckbehälter braucht nicht vollständig aus Kunststoffmaterialien aufgebaut zu sein. So besteht durchaus die Möglichkeit, auch das Mittenteil aus einem Metallgusswerk- stoff zu bilden sowie eine der Endkappen als Abschlussbereich des Behälters, der dann entsprechend mit dem Mittenteil durch ein übliches

Schweißverfahren druckdicht zu verbinden ist. Demgegenüber lässt sich dann das andere Ende des Mittenteils mit dem erfindungsgemäß ausgestalteten Abschlussbereich unter Einsatz eines Kunststoffdecklaminats und/oder einer Kunststoffkappe entsprechend abschließen. Auch insoweit ist eine Leichtbauweise für den Druckbehälter als Ganzes erreichbar.

Um in einem möglichst weiten Anwendungsbereich derart konzipierte Druckbehälter zur Verfügung stellen zu können, ist bevorzugt ein modula- rer Aufbau des Druckbehälters mit seinen Komponenten angedacht, wozu auch gehört, das Mittenteil gegebenenfalls in mehrere Segmente unterteilt aus einzelnen Rohrstücken aufzubauen, wobei die Rohrsegmente des Mittenteils beispielsweise über Klebeverbindungen fest miteinander verbindbar sind.

Mit Vorteil kann die Anordnung hierbei so getroffen sein, dass die Kappen mit dem betreffenden Rohrende verklebt sind, beispielsweise mittels eines Mehrkomponentenklebers, und sodann über das Decklaminat dauerhaft mit dem Rohr verbunden sind. Eine derartige Bauweise zeichnet sich auch durch ein sicheres Betriebsverhalten aus, weil das Versagensverhalten derartiger Bauteile als gutmütig zu bezeichnen ist, weil es bei einem zu hohen Innendruck zu einem sog. „weeping" kommt, wobei der Behälter einfach undicht wie ein poröser Schlauch wird. Dies beruht auf dem Effekt, dass bei Überlastung immer mehr Harzbrüche im Laminat entstehen (Zwischenfaserbrüche), die letztlich zu einer Undichtigkeit mit entsprechendem Abbau der Überlastung führen, ohne dass es dabei zu einer Gefährdung der Umgebung kommen kann. Vorzugsweise erstreckt sich das Decklaminat über die Verbindungsstelle zwischen Kappe und Rohrende hinaus über einen Bereich des angrenzenden Rohres des Mittenteils hinweg, um dergestalt eine sichere Anbindung des Decklaminats an das Mittenteil zu erreichen. Um entsprechend große Druckkräfte im Inneren des Druckbehälters aufnehmen zu können, ist vor- gesehen, das Decklaminat, das besonders bevorzugt im Handlaminierver- fahren auf dem eigentlichen Behältergehäuse herstel lbar ist, in Richtung der freien Öffnung für den Durchgang des betreffenden Druckmediums vom Materialauftrag her dicker und/oder kompakter auszugestalten. Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Druckbehälters kann auch vorgesehen sein, mittels zweier gegenüberliegender Decklaminate den Mittenteil vollständig abzudecken, indem man die beiden einander benachbarten Enden der beiden Decklaminate miteinander druckdicht verbindet. Im dahingehenden Fal l wird das aus einem Kunststoffmaterial bestehende Mittenteil eine Art Liner, so dass sich der erfindungsgemäße Behälterkörper auch im Hochdruckbereich ( > 25 bar) ohne Weiteres einsetzen lässt.

Die erfindungsgemäßen Behälterkörper sind aber unabhängig von der spe- ziellen Ausgestaltung jedenfalls im Niederdruckbereich ( < 25 bar) ohne zusätzliche Auskleidung mittels eines Liners druckdicht. Alternativ zu der vorstehend beschriebenen Behälterlösung unter Bildung eines Liners kann auch vorgesehen sein, den Innenraum des Behälterkörpers mit einer Auskleidung, vorzugsweise in Form eines im Schleuder- oder Rotationssinterverfahren aufgebrachten Kunststoffüberzugs als Liner zu versehen.

Neben der dadurch gegebenen höheren Druckfestigkeit kann ein derartiger Liner auch als Chemieschutzschicht dienen. Für eine besonders hohe Druckfestigkeit könnte sich das Decklaminat auch über die gesamte Rohrlänge des Mittenteils erstrecken.

Zur Bi ldung eines Blasenspeichers können beide Kappen eine Öffnung aufweisen, deren eine mit dem Innenraum einer Speicherblase in Verbindung ist. Gegenstand der Erfindung ist gemäß dem Patentanspruch 10 auch ein Blasenspeicher, der einen erfindungsgemäßen Druckbehälter aufweist und zur Medientrennung, insbesondere die Trennung von Wasser/Glycol- Mischungen von Seewasser bei maritimen Einrichtungen, vorgesehen ist.

Nachstehend ist die Erfindung anhand der Zeichnung im Einzelnen erläu- tert.

Es zeigen:

Fig.1 in prinzipieller und nicht maßstäblicher Darstellung die wesentlichen Teile eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Druckbehälters im Längsschnitt,

Fig.2 in einem der Fig.1 ähnlichen Längsschnitt einen Blasenspeicher, der den Druckbehälter von Fig.1 aufweist, und Fig.3 eine vergrößert gezeichnete Teildraufsicht des Seewasser-

Anschlussteils des Blasenspeichers von Fig.2.

Bei den dargestellten Ausführungsbeispielen ist der Behälterkörper 1 des Druckbehälters aus drei Hauptteilen aufgebaut, nämlich einem Mittenteil in Form eines kreiszylindrischen Rohres 3 und sich an die Enden des das Mit- tenteil bildenden Rohres 3 anschließenden Abschlussbereichen 5 und 7. Das das Mittenteil bildende Rohr 3 ist ein im Wickelverfahren hergestelltes GFK-Rohr, beispielsweise aus glasfaserverstärktem Vinylesterharz. Die Abschlussbereiche 5 und 7 weisen ein Decklaminat 9 aus Kunstharzen und Verstärkungsmaterial auf, das bei dem gezeigten Beispiel die Außenseite je einer Kappe 1 1 umgibt, welche sich an die Rohrenden 1 3 und 1 5 anschließen. Die Kappen 1 1 haben die Form von Halbkugeln, die in einer Form im Handlaminierverfahren hergestellt sind. Mit den Rohrenden 1 3 und 1 5 sind die Kappen 1 1 mittels eines Mehrkomponentenklebers verklebt. Wie in der Zeichnung dargestellt, ist das Decklaminat 9 derart aufgebracht, dass es sich über die jeweilige Verbindungslinie 1 7 und 19 an den Rohrenden 1 3 bzw. 1 5 hinweg über einen Längenbereich, vorzugsweise etwa einem Drittel bis einem Viertel des das Mittenteil bildenden Rohres 3 erstreckt. Für einen Behälterkörper 1 hoher Druckfestigkeit könnte das Decklaminat 9 über die volle Länge des Rohres 3 aufgebracht sein.

Beim gezeigten Beispiel ist das Mittenteil 3 aus einem einteiligen Rohr 3 gebildet. Es versteht sich, dass mehr als ein Rohr das Mittenteil bilden könnte, wobei gegebenenfal ls das Decklaminat 9 über weitere Verbindungslinien hinweg verlaufen könnte. Bei dem Beispiel von Fig.l sind an beiden Endkappen 1 1 zur Zylinderachse 21 konzentrische Medienöffnungen 23 und 25 vorgesehen, die von Decklaminat 9 frei sind, wobei die dem Rohrende 1 5 benachbarte Öffnung 25 einen größeren Durchmesser als die andere Öffnung 23 aufweist.

Die Fig.2 zeigt in schematisch vereinfachter Darstellung einen Blasenspeicher mit einem Behälterkörper 1 entsprechend dem in Fig.l gezeigten Ausführungsbeispiel. Wie ersichtlich, befindet sich an der den kleineren

Durchmesser aufweisenden Öffnung 23 ein Anschlussteil 29, das eine Fluidverbindung zum Innenraum 31 einer üblichen Speicherblase 33 bildet. An der den größeren Durchmesser aufweisenden anderen Öffnung 25 befindet sich ein Anschlussteil 35, das die Fluidverbindung zu dem an der Außenseite der Speicherblase 33 befindlichen Raum 37 bildet. In einer bevorzugten Anwendung kann die Speicherblase 33 ein bewegliches Trenn- element zur Medientrennung bilden, beispielsweise die Trennung von im Raum 37 befindlichem Seewasser von einer im Innenraum 31 der Speicherblase 33 befindlichen Wasser/Glycol-Mischung bei einem Einsatz des Blasenspeichers 27 bei maritimen Einrichtungen. Das in Fig.2 gezeigte Ausführungsbeispiel eines mit dem erfindungsgemäßen Druckbehälter versehenen Blasenspeichers 27, der für einen maritimen Einsatz vorgesehen ist, weist am Anschlussteil 35, das den Seewasserzugang bildet, ein Seewassersieb 39 auf. Dieses befindet sich in einem in das Anschlussteil 35 einschraubbaren Gewindeeinsatz 41 . Die Fig.3 zeigt einen Ausschnitt des Gewindeeinsatzes 41 mit Blick auf das Lochmuster des Seewassersiebes 39. Vorzugsweise ist das Sieb 39 aus einem in Verbindung mit dem als Elektrolyt wirkenden Seewasser anodischem Werkstoff gefertigt, beispielsweise Kupfer, so dass das Sieb 39 nicht nur den Eintritt von Lebewesen oder Verschmutzungen zum Raum 37 des Blasenspeichers 27 ver- hindert, sondern auch einen Schutz gegen Mikroorganismen bildet.