| Dokumentenidentifikation |
DE102004005829A1 25.08.2005 |
| Titel |
Warmwasserspeicher mit einem verschraubten Kunststoffbehälter |
| Anmelder |
Stiebel Eltron GmbH & Co. KG, 37603 Holzminden, DE |
| Erfinder |
Staßfurth, Hans-Jürgen, 34253 Lohfelden, DE; Finis, Frank, 34466 Wolfhagen, DE |
| DE-Anmeldedatum |
06.02.2004 |
| DE-Aktenzeichen |
102004005829 |
| Offenlegungstag |
25.08.2005 |
| Veröffentlichungstag im Patentblatt |
25.08.2005 |
| IPC-Hauptklasse |
F24H 9/02
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| Zusammenfassung |
Der Kunststoffbehälter (1) eines Warmwasserspeichers besteht aus den Behälterteilen (2, 3), die über Schrauben (6) und entsprechende Bundhülsen (7) als Gegenstück über Flansche (4, 5) verbunden sind. Je nach Stärke des zu erwartenden inneren Druckes und den Anforderungen an die Dichtheit des Systems wird durch das Anziehen der Schrauben (6) eine bestimmte Vorspannung auf die Flanschverschraubung aufgebracht. Aufgrund der Kriechneigung von Kunststoffen wird eine gleichbleibende Vorspannkraft dadurch realisiert, dass mindestens ein Teil der Vorspannkraft zwischen Schraubenkopf (17) und Bundhülse (7) selbst übertragen wird. Die Schrauben (6) sind mit einem Drehmoment angezogen, wodurch ein bestimmter Anteil der Kraft zwischen Schraube (6) und Bundhülse (7) entsteht und ein anderer Teil über die Flansche (4, 5) übertragen wird.
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| Beschreibung[de] |
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Die Erfindung betrifft einen Warmwasserspeicher mit einem verschraubten
Kunststoffbehälter, insbesondere einen druckbeaufschlagten Kunststoffbehälter, der
aus mindestens zwei Behälterteilen besteht, wobei die Behälterteile mindestens einen
Flansch aufweisen und die Flansche mit Schrauben verbunden sind.
Im folgenden ist als Anwendungsbeispiel der Kunststoffdruckbehälter
eines Warmwasser-Kleinspeichers beschrieben.
Aus der DE 102 16 175 C1
ist ein Behälter bekannt, der aus einem Innen- und einem Außenmantel aus Kunststoff
besteht. Der Innenmantel und der Außenmantel sind je aus zwei oder mehreren Kunststoffteilen
zusammengesetzt und jeweils reibverschweißt. An Sockeln der Behälterteile sind einerseits
Ringnuten und andererseits Ringwulste angeordnet, die insbesondere durch Ultraschallschweißen
miteinander gefügt werden. Zur Aufnahme der Druckkräfte weisen die Außenmantelteile
des Behälters Versteifungsrippen auf.
Eine aus Kunststoff bestehende Druckflasche mit einem Anschlußstück
geht aus dem DE-GM 70 19 974 hervor. An den Flansch sind Armaturen dadurch anschließbar,
dass für die Befestigung des Flansches der Armatur mit dem Anschlussstück in das
Innere des Anschlussstücks Schraubbolzen eingelassen sind und gegen Zug und Verdrehen
gesichert sind. Weiterhin sind die zu sichernden Teile des Befestigungsmittels innerhalb
des Innenumfangs in einer auf der Druckfläche angebrachten Bewährung angeordnet.
Aus der DE 100 16 805 A1
geht ein Verschluß für einen Druckbehälter hervor, der dadurch gekennzeichnet ist,
dass Halteelemente bei geschlossenem Druckbehälter die Flansche umgreifen, wobei
die Hälfte des Umfangs der Flansche mindestens ein Halteelement vorgesehen ist.
Aus der DE 691 01 517 T2
ist eine Schraubverbindung für die Befestigung eines Teils an einer Vorrichtung
bekannt. Ein Deckel ist hierzu an einem Behälter durch Bolzen befestigt, wobei der
Behälter Innengewinde und entsprechende Durchgangsbohrungen für die Schrauben aufweist.
Weiter ist eine Vorrichtung zum gleichzeitigen Positionieren von mehreren Schraubverbindungselementen
beschrieben, die sich auf einem Träger befinden.
Bei den vorhandenen Behältern oder Verfahren zur Herstellung eines
Behälters werden die Druckkräfte durch die Vorspannung der Schrauben vollständig
auf das Material der Behälterteile übertragen. Insbesondere bei Kunststoff sind
die aufzubringenden Kräfte begrenzt und nur eine bestimmte Flächenpressung zulässig.
Aufgabe der Erfindung ist es, die Flächenpressung bei einer Verschraubung
eines druckbeaufschlagten Kunststoffbehälters zu minimieren.
Gelöst ist die Aufgabe durch die kennzeichnenden Merkmale des Hauptanspruchs
1. Die Vorspannkräfte werden mindestens teilweise über die Bundhülse übertragen.
Nur ein Teil der Kräfte wird vom Schraubenkopf gegebenenfalls über eine Scheibe
auf das Kunststoffmaterial der Flansche übertragen. Durch die Vorspannung der Schrauben
zum einen Teil auf die Bundhülse und zum anderen Teil über den Kunststoffflansch
kann der Vorteil einer hohen und gleichbleibenden Vorspannkraft ohne Auswirkung
auf die Kriechneigung der Kunststoffe und die damit verbundene Vorspannkraft-Relaxion
ausgenutzt werden. Auch ist die Änderung der Vorspannkraft aufgrund thermisch induzierter
Längenänderung der Bauteile geringer. In vorteilhafter Weise wird zunächst das Kunststoffmaterial
beim Zusammenschrauben leicht verformt, bis die Schraube die Bundhülse so weit an
sich herangezogen hat, dass der innere Steg der Bundhülse gegen den Schraubenkopf
oder eine dazwischenliegende Scheibe gedrückt wird. Beim weiteren Anspannen erfolgt
nun eine verminderte Verformung es Kunststoffmaterials, da ein Großteil der Kräfte
über die Bundhülse selbst fließt.
In einer weiteren Ausgestaltungsform fließt die Kraft über eine Dichtung,
die zwischen die Flansche gelegt ist. In diesem Fall ist es nicht zwingend erforderlich,
dass die Flansche direkt aneinanderstoßen, sondern es ist ausreichend, wenn an den
Dichtflächen zwischen Flansch und Dichtung eine entsprechend ausreichende Kraft
wirkt. In diesem Fall steht die Dichtung direkt mit dem Wasser des Speichers in
Verbindung, wodurch es vorteilhaft ist, wenn im inneren Bereich möglichst glatte
Flächen ohne Ecken und Kanten vorhanden sind. Damit ist eine ausreichende Spülung
von Wasser im Dichtungsbereich erreicht.
Zur Versteifung des Druckbehälters weisen die Behälterteile Versteifungen
auf, die weiterhin Kräfte auf den Flansch übertragen.
In der Zeichnung zeigen:
1 einen Kunststoffbehälter aus zwei Behälterteilen
mit Flanschverschraubung,
2 Detailansicht der Flanschverschraubung
im geöffneten Zustand,
3 Flanschverschraubung im verschraubten
Zustand und
4 eine Bundhülse.
Ein Warmwasserspeicher mit einem Kunststoffbehälter 1 aus
den Behälterteilen 2 und 3 ist mit einer Vielzahl von Schrauben
6 und entsprechenden Bundhülsen 7 verschraubt. Die Schrauben
6 sind durch Bohrungen 9 des Flansches 4 gesteckt und
greifen in Bundhülsen 7, die im Flansch 5 sitzen, ein. Zur besseren
Verteilung der Kräfte, die vom Schraubenkopf 17 auf den Kunststoff wirken,
liegt eine Scheibe 18 zwischen Schraubenkopf 17 und Flansch
4. Zwischen Flansch 4 und Flansch 5 ist eine Dichtung
10 in Ringnuten 13 und 14 gehalten. Die Bundhülsen
7 sind in den Flansch 4 eingesetzt und weisen einen Ringrand
20 auf, der zur besseren Übertragung der Kräfte von der Bundhülse
7 auf den Flansch 4 dient. Die Fügeflächen 15 und
16 der Flansche 4 und 5 liegen entweder dichtend aneinander
oder sind abgerundet und offen, damit keine Totbereiche vorliegen und Frischwasser
die Nut spült.
In 3 sind die beiden Behälterteile
2,3 bereits zusammengebaut und ein Großteil der Vorspannkraft
wird vom Schraubenkopf 17 auf die Scheibe 18 und auf den Zylindersteg
19 der Bundhülse 7 übertragen. Ein weiterer Anteil der Kraft fließt
vom Schraubenkopf 17 über die Scheibe 18 auf den Flansch
4, wo eine Druckkraft an den Kontaktflächen zum Flansch 5 übertragen
wird. Dort geht die Kraft ebenfalls über die Verzahnung 11 und den Ringrand
15 der Bundhülse 7 auf diese über. Die Bundhülse 7 ist
beweglich bzw. axial verschieblich oder fest in der Bohrung 9 des Flansches
4 eingesetzt. Das Innengewinde 8 der Bundhülse 7 überträgt
in vorteilhafter Weise nur in einem Teilbereich die Kraft auf die Schraube
6. Vorzugsweise im oberen Teil der Bundhülse 7, dort wo sie im
Flansch 4 geführt ist, erfolgt keine Kraftübertragung von der Schraube
6 auf das Innengewinde 8 der Bundhülse 7. Auch die Schraube
6 ist somit gegenüber der Bundhülse 7 zumindest in einem Teilbereich
verschieblich. Dieser ist dafür erforderlich, um die entsprechenden Dehnungen zwischen
Schraube 6 und Bundhülse 7 aufzunehmen.
In einer weiteren Ausgestaltung ist die Bundhülse 7 in allen
Bereichen fest mit den Flanschen 4,5 verbunden, wodurch zusätzlich
Verformungen der Materialien erfolgen. Es ist auch möglich, die Bundhülse lose in
den Flanschbereichen beider Behälterteile 2,3 zu führen. Dann
erfolgt eine Kraftübertragung lediglich über den Schraubenkopf 17 und den
Ringrand 20.
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| Anspruch[de] |
- Warmwasserspeicher mit einem verschraubten Kunststoffbehälter, insbesondere
einem druckbeaufschlagten Kunststoffbehälter, der aus mindestens zwei Behälterteilen
besteht, wobei die Behälterteile mindestens einen Flansch aufweisen und die Flansche
mit Schrauben verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Flansch
(5) Bundhülsen (7) mit Innengewinde (8) eingesetzt sind,
in die Schrauben (6) eingreifen, die durch Bohrungen (9) des gegenüberliegenden
Flansches (4) gesteckt sind, wodurch der Flansch (4) mit dem Flansch
(5) verbunden ist.
- Warmwasserspeicher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die
Schrauben (6) wenigstens teilweise gegen die Bundhülsen (7) angezogen
sind, so dass eine Vorspannung in den Schrauben (6) entsteht, und dass
höchstens ein Anteil der Schraubenkraft auf die Flansche (4,5)
oder eine dazwischen liegende Dichtung (10) des Kunststoffbehälters (1)
wirkt.
- Warmwasserspeicher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die
Bundhülsen (7) im Flansch (5) befestigt sind und in den gegenüberliegenden
Flansch (4) hineinragen oder durch diesen hindurchstoßen.
- Warmwasserspeicher nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Bundhülsen (7) warm- oder ultraschallgeschweißt eingebettet sind
und/oder in Formschluß mit dem Flansch (5) stehen.
- Warmwasserspeicher nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der
Formschluß der Bundhülsen (7) mit dem Flansch (5) durch eine Verzahnung
(11), Rändelung, Abflachung (12) oder Asymmetrie des Bereichs
der Bundhülse (7) erfolgt, der in Verbindung mit dem Kunststoffmaterial
des Flansches (5) steht.
- Warmwasserspeicher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine
Ringdichtung (10), insbesondere ein O-Ring, zwischen den Flanschen (4,5)
eingebettet ist.
- Warmwasserspeicher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die
Behälterteile (2,3) Rippen zur Verstärkung und Aufnahme der Druckkräfte
aufweisen.
Es folgen 2 Blatt Zeichnungen
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