Title:
Material or energy storage
Kind Code:
C2


Abstract:
Material and energy are stored, using a pressurised body at least partly made of unjointed elasticially deformable material and whose vol. changes according to its pressure while maintaining its shape in plan. The body is variably filled with a gaseous or liquid pressure medium so that energy can be stored or released. Simple and effective system, can use variety of body shapes and sizes, can be erected anywhere, can use energy from e.g. wind or waves to fill the body and the released pressure can be used e.g. hydraulically or pneumatically



Inventors:
DAIMLER, BERTHOLD H., DIPL.-ING. DR., 5630 REMSCHEID, DE
Application Number:
DE3153694A
Publication Date:
06/25/1992
Filing Date:
03/16/1981
Assignee:
DAIMLER, BERTHOLD H., DIPL.-ING. DR., 5630 REMSCHEID, DE
International Classes:
Domestic Patent References:
DE1081818CN/A
DE191049CN/A
DE25441CN/A



Foreign References:
28411811958-07-01
Claims:
1. Speicher für ein fließfähiges Medium, bestehend aus einem undurchlässigen, elastisch dehnbaren Hohlzylinder zur Aufnahme des Mediums, bei dem die stirnseitigen Enden relativ zueinander und im wesentlichen unnachgiebig festgelegt sind und bei dem wenigstens das eine Ende von einer Ein-/Austrittsöffnung für das Medium durchdrungen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlzylinder (1) zumindest mit der Stirnseite des einen Endes an einem Boden (4) oder Flansch (7) befestigt ist und nur an oder in seiner Wandung festgelegte Armierungselemente (3) enthält, die sich parallel zu seiner Längsrichtung erstrecken und nicht in nennenswertem Maße dehnbar sind, daß die Armierungselemente (3) im wesentlichen gleichmäßig in Umfangsrichtung verteilt sind und in einem axialen Abstand von dem Boden (4) oder Flansch (7) enden, und daß der Hohlzylinder einen undurchlässigen Füllkörper umschließt.

2. Speicher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Armierungselemente (3) aus biegesteifen Stäben bestehen.

3. Speicher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Armierungselemente (3) aus flexiblen Fasern, Fäden, Geweben oder Seilen bestehen.

4. Speicher nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern aus Stahl, Polyester, Glas, Aramid, Kohlenstoff oder Siliciumkarbid bestehen.

5. Speicher nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlzylinder (1) im Bereich des Flansches (7) oder Bodens (4) elastisch auf einen Durchmesser aufgeweitet ist, der größer ist als der Durchmesser, der sich im entspannten Zustand ergibt.

6. Speicher nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlzylinder zur Herabsetzung seiner Verformungsunterschiede einen in Richtung der Befestigungsstelle an dem Boden (4) oder Flansch (7) radial erweiterten Querschnitt aufweist.

7. Speicher nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlzylinder (1) außenseitig durch sich in Umfangsrichtung erstreckende Zusatzfedern (5) abgestützt ist.

8. Speicher nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß Zusatzfedern (5) in der Zwischenzone zwischen dem Flansch (7) oder Boden (4) und den Armierungselementen (3) vorgesehen sind.

9. Speicher nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusatzfedern (5) eine mit zunehmender Entfernung von dem Flansch (7) oder Boden (4) zunehmend verminderte Rückstellkraft haben.

10. Speicher nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlzylinder (1) und/oder die Zusatzfedern (5) beim Erreichen der geringsten Dehnung des Hohlzylinders elastisch vorgespannt sind.

Description:
Die Erfindung betrifft einen Speicher für ein fließfähiges Medium, bestehend aus einem undurchlässigen, elastisch dehn­baren Hohlzylinder zur Aufnahme des Mediums, bei dem die stirnseitigen Enden relativ zueinander im wesentlichen unnach­giebig festgelegt sind und bei dem wenigstens das eine Ende von einer Ein-/Austrittsöffnung für das Medium durchdrungen ist. Ein solcher Speicher ist bekannt aus der DE-PS 10 81 818. Der Hohlzylinder als solcher ist hierbei hinsichtlich der Ausbil­dung seiner Wandung homogen gestaltet und in keiner Weise mit einer Armierung versehen. Die sich bei der Einspeisung eines druckbeaufschlagten Mediums ergebende Dehnung wirkt sich dadurch nicht nur umfangsbezogen aus, sondern zusätzlich in einer Richtung, die sich parallel zur Längsrichtung des Hohlzylinders erstreckt und die Umfangsdehnbeanspruchung in einer rechtwinkligen Zuordnung überlagert. Die sich bei einer Druckbeaufschlagung des Innenraumes ergebenden Gesamtdehnungen sind dadurch äußerst schwierig kontrollierbar und erreichen in der Mitte der Längserstreckung ein deutlich hervortretendes Maximum. Sie bedingen eine relativ robuste Auslegung der Wandstärke des Hohlzylinders, was die Nachgiebigkeit beein­trächtigt und eine Einschränkung der Anwendungsmöglichkeiten bedingt. Der Hohlzylinder umschließt im entspannten Zustand einen Totraum von erheblichem Volumen, der nicht ohne weiteres entleerbar ist. Aus der DE-PS 25 441 ist ein Gummischlauch mit einer Gewebe­armierung bekannt, bei dem die Gewebearmierung zusätzlich zu den einander überkreuzenden Fäden des Verstärkungsgeflechtes mit Längsfäden versehen ist. Druckbeaufschlagungsbedingten Dimensionsveränderungen jeglicher Art wird hierdurch in einer wirksamen Weise begegnet. Aus der US-PS 28 41 181 ist ein Pulsationsdämpfer zur Verwen­dung in Rohrleitungen bekannt, bei dem ein radialelastischer Hohlzylinder einen Füllkörper in Gestalt eines Rohres außen­seitig umschließt. Die Wandung des Rohres ist von einer Perforierung durchbrochen. Der Hohlzylinder wird hierdurch mit dem die Rohrleitung durchströmenden, Druckpulsationen aufweisen­den Medium beaufschlagt und hinsichtlich seiner elastischen Eigenschaften genutzt. Aus der DE-PS 1 91 049 ist es bekannt, daß sich die Druckfestig­keit eines Schlauches erhöhen läßt, wenn man seine Außenseite auf einer den Schlauch umschließenden Drahtschraube abstützt. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Speicher mit einem elastisch dehnbaren Hohlzylinder der eingangs genannten Art zu zeigen, bei dem sich ein reduzierter Totraum ergibt und bei dem sich die betriebsbedingten Dehnungen leichter kontrollie­ren lassen. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem Speicher der eingangs genannten Art mit den kennzeichnenden Merkmalen von Anspruch 1 gelöst. Auf vorteilhafte Ausgestaltungen nehmen die Unteransprüche Bezug. Bei dem erfindungsgemäßen Speicher ist es vorgesehen, daß der Hohlzylinder nur an oder in seiner Wandung festgelegte Armie­rungselemente enthält, die sich parallel zu seiner Längsrich­tung erstrecken und nicht in nennenswertem Maße dehnbar sind, wobei die Armierungselemente im wesentlichen gleichmäßig in Umfangsrichtung verteilt sind und in einem axialen Abstand von dem Flansch oder Boden enden und wobei der Hohlzylinder einen Füllkörper umschließt. Bei der Einspeisung eines druckbeauf­schlagten Mediums in den Zwischenraum zwischen dem Füllkörper und dem Hohlzylinder kann sich hierdurch nur eine rein radiale Dehnung des Hohlzylinders ergeben, wobei die Armierung eine ungleichmäßige Verformung verhindert und dafür sorgt, daß der Hohlzylinder seine Länge im wesentlichen beibehält. Das Einspeichern und Entnehmen des eingespeisten Mediums gestalten sich hierdurch ganz besonders einfach. Eine Umwandlung der gespeicherten Energie in kinetische Energie ist problemlos möglich. Je nach Ausbildung des Füllkörpers ergibt sich eine Reduzierung des Totraums auf ein Minimum. Andere Zwecke lassen sich ebenfalls erreichen, beispielsweise eine elastische Vorspannung des Hohlzylinders. Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung weiter verdeutlicht. Es zeigen: Fig. 1 eine beispielhafte Ausführung des Speichers in gedehntem und in ungedehntem Zustand des Hohlzylinders, Fig. 2 zwei verschieden ausgebildete Abschnitte von Hohlzylindern der zur Anwendung gelangenden Art, Fig. 3 vier auf unterschiedliche Weise armierte Ausführungen von Hohlzylindern in quergeschnittener Darstellung, Fig. 4 zwei längsgeschnittene Ausführungen von Hohlzylindern, die von sich in Umfangsrichtung erstreckenden Zusatzfedern umschlossen sind, Fig. 5 einen Speicher, bei dem der Hohlzylinder lediglich im Bereich des stirnseitigen Flansches von ringförmig ausgebildeten Zusatzfedern umschlossen ist. Die in Fig. 1 gezeigte Ausführung des Speichers besteht aus einem Hohlzylinder 1 aus elastomerem Werkstoff, der mit einer die Dehnung in Längsrichtung begrenzenden Armierung 3 versehen ist. Am linken Ende des Hohlzylinders befindet sich ein Boden 4, der mit dem gummielastischen Werkstoff des Hohlzylinders 1 in der dargestellten Weise verbunden ist und einen einstückig angeformten Füllkörper 15 aufweist, der in den Hohlzylinder 1 hineinragt. Der Füllkörper 15 hat eine der Innenform des Hohlzylinders im entspannten Zustand weitgehend entsprechende Gestalt und Größe. Bei der Einspeisung eines druckbeauf­schlagten Mediums ergibt sich eine elastische Deformierung des Hohlzylinders 1, welche der mit 5 bezeichneten Kontur ent­spricht. Es bildet sich eine Übergangszone 6 mit progressiv zunehmendem Durchmesser aus. Die Gestalt der Übergangszone 6 wird dadurch beeinflußt, daß die Armierung 3 in einem Abstand von dem Boden 4 endet. Am rechten Ende des im wesentlichen nur in radialer Richtung elastischen Hohlzylinders 1 ist ein Flansch 7 angebracht. Dieser kann zur Verbindung mit einem weiteren Boden oder einem zweiten Speicher dienen. Zur Herab­setzung der Verformungsunterschiede im Bereich der Übergangs­zone 6 ist der Querschnitt des Hohlzylinders 1 in diesem Bereich radial erweitert in Richtung der Befestigungsstelle 9 an dem Flansch 7. Hierdurch werden die in der Übergangszone 6 liegenden Teile des Hohlzylinders 2 bei einer Dehnung des Hohlzylinders 1 vergleichsweise weniger stark belastet als bei der im linken Teil der Darstellung von Fig. 1 gezeigten Festlegungsart. Der Totraum 16 ist auf ein Minimum reduziert. In Fig. 2a) ist eine Halbschale eines während ihrer bestim­mungsgemäßen Verwendung nur in radialer Richtung dehnbaren Hohlzylinders 1 wiedergegeben. Die Armierungselemente 3 erstrecken sich ausschließlich in Längsrichtung. In Fig. 2b) ist ein Abschnitt eines Hohlzylinders 1 wiederge­geben, der im Inneren Zwischenwände 2 aufweist, die bei einer Dehnung des Zylindermantels in Umfangsrichtung radial gedehnt werden. Auch bei dieser Ausführung sind nur sich parallel zur Längsrichtung ersteckende Armierungselemente 3 vorhanden. Fig. 3 zeigt verschiedene Anordnungsmöglichkeiten hinsichtlich der Armierungselemente 3. Hierzu wurde ein Hohlzylinder 1 in verschiedene Umfangssegmente unterteilt, welche mit a), b), c) und d) bezeichnet sind. Die Armierungselemente sind im Bereich des Segmentausschnittes a) auf der Außenwand des Hohlzylinders angeordnet und mit der Außen­wand verbunden. Im Bereich des Ausschnittes b) weist der Hohlzylinder Armierungselemente 3 in Form von Verstärkungs­fäden oder -drähten auf, welche in das Innere seiner Wandung eingebettet sind. Im Bereich des Segmentausschnittes c) sind auf der Innenseite der Wandung des Hohlzylinders 1 Armierungs­stäbe 6 angebracht und teilweise in die Oberfläche eingebet­tet. Der Segmentausschnitt d) ist aus Einzelsegmenten 7 zusammengesetzt, welche durch streifenförmig ausgebildete Armierungselemente 3 verbunden sind. Bei einer druckbedingten Ausdehnung des Hohlzylinders in radialer Richtung ergibt sich hierduch eine Beeinträchtigung der Querkontraktion von dessen Wandung. Die für eine Ausdehnung erforderlichen Verformungs­kräfte werden dadurch vergrößert. Außerdem läßt sich durch eine entsprechende Ausbildung der Armierungselemente eine Versteifung des Hohlzylinders erzielen, was in bezug auf die Gewährleistung einer achsengeraden Gestalt von Vorteil ist. Der Füllkörper ist mit 9 bezeichnet, der Totraum mit 16. Möglichkeiten zur Erhöhung der Federkraft bei einer radialen Ausdehnung des Hohlzylinders werden in Fig. 4 gezeigt. Ein Abschnitt eines Hohlzylinders 1, bei dem aus Gründen der Anschaulichkeit auf die Darstellung der Armierung verzichtet worden ist, ist im linken Teil der Darstellung im Querschnitt und im rechten Teil der Darstellung in einer Ansicht von vorn wiedergegeben. Der Hohlzylinder ist teilweise mit einem elastisch nachgiebigen Band und teilweise mit Gummifäden in diagonaler Wicklung umgeben. Beide Arten von in Umfangs­richtung wirkenden Zusatzfedern 5 können auch mit Vorspannung aufgezogen werden. Dadurch läßt sich die Beziehung zwischen dem Innendruck und der Verformung, welche für die volumen­spezifische Speicher­kapazität verantwortlich ist, vorteilhaft beeinflussen. Entsprechend wirksame Zusatzfedern können auch durch Feder­ringe gebildet sein, welche den Hohlzylinder außenseitig umschließen. Fig. 5 zeigt einen Abschnitt eines Speichers, bei dem der Hohlzylinder 1 zur Erzielung einer definierten Querschnitts­zunahme bei der Einspeisung eines druckbeaufschlagten Mediums in den Innenraum im Bereich der Übergangszone zwischen dem Flansch 7 und den Armierungselementen 3 mit seiner Außenseite auf ringförmig ausgebildeten Zusatzfedern 5 abgestützt ist. Diese bestehen aus gummielastischem Werkstoff und haben mit zunehmender Entfernung von dem Flansch 7 eine zunehmend verminderte Tragfähigkeit. Der Füllkörper ist mit 9 bezeich­net.