[go: up one dir, main page]

DE10232622A1 - Flüssigkeitsgefüllter Druckzylinder für die statische Hochdrucktechnik - Google Patents

Flüssigkeitsgefüllter Druckzylinder für die statische Hochdrucktechnik Download PDF

Info

Publication number
DE10232622A1
DE10232622A1 DE2002132622 DE10232622A DE10232622A1 DE 10232622 A1 DE10232622 A1 DE 10232622A1 DE 2002132622 DE2002132622 DE 2002132622 DE 10232622 A DE10232622 A DE 10232622A DE 10232622 A1 DE10232622 A1 DE 10232622A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
pressure
pressure cylinder
liquid
piston
cover
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
DE2002132622
Other languages
English (en)
Other versions
DE10232622B4 (de
Inventor
Burkhard Sablotny
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Alfred Wegener Insitut fuer Polar und Meeresforschung
Original Assignee
Alfred Wegener Insitut fuer Polar und Meeresforschung
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Alfred Wegener Insitut fuer Polar und Meeresforschung filed Critical Alfred Wegener Insitut fuer Polar und Meeresforschung
Priority to DE2002132622 priority Critical patent/DE10232622B4/de
Priority to PCT/DE2003/002398 priority patent/WO2004009339A1/de
Publication of DE10232622A1 publication Critical patent/DE10232622A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE10232622B4 publication Critical patent/DE10232622B4/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B30—PRESSES
    • B30B—PRESSES IN GENERAL
    • B30B11/00—Presses specially adapted for forming shaped articles from material in particulate or plastic state, e.g. briquetting presses, tabletting presses
    • B30B11/001—Presses specially adapted for forming shaped articles from material in particulate or plastic state, e.g. briquetting presses, tabletting presses using a flexible element, e.g. diaphragm, urged by fluid pressure; Isostatic presses
    • B30B11/002—Isostatic press chambers; Press stands therefor
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C1/00—Pressure vessels, e.g. gas cylinder, gas tank, replaceable cartridge
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N3/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N3/08—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress by applying steady tensile or compressive forces
    • G01N3/10—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress by applying steady tensile or compressive forces generated by pneumatic or hydraulic pressure
    • G01N3/12—Pressure testing
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2201/00—Vessel construction, in particular geometry, arrangement or size
    • F17C2201/01—Shape
    • F17C2201/0104—Shape cylindrical
    • F17C2201/0119—Shape cylindrical with flat end-piece
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2201/00—Vessel construction, in particular geometry, arrangement or size
    • F17C2201/01—Shape
    • F17C2201/0176—Shape variable
    • F17C2201/019—Shape variable with pistons
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2201/00—Vessel construction, in particular geometry, arrangement or size
    • F17C2201/05—Size
    • F17C2201/058—Size portable (<30 l)
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2201/00—Vessel construction, in particular geometry, arrangement or size
    • F17C2201/06—Vessel construction using filling material in contact with the handled fluid
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2203/00—Vessel construction, in particular walls or details thereof
    • F17C2203/01—Reinforcing or suspension means
    • F17C2203/014—Suspension means
    • F17C2203/016—Cords
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2203/00—Vessel construction, in particular walls or details thereof
    • F17C2203/06—Materials for walls or layers thereof; Properties or structures of walls or their materials
    • F17C2203/0634—Materials for walls or layers thereof
    • F17C2203/0636—Metals
    • F17C2203/0639—Steels
    • F17C2203/0643—Stainless steels
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2203/00—Vessel construction, in particular walls or details thereof
    • F17C2203/06—Materials for walls or layers thereof; Properties or structures of walls or their materials
    • F17C2203/068—Special properties of materials for vessel walls
    • F17C2203/0692—Special properties of materials for vessel walls transparent
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2205/00—Vessel construction, in particular mounting arrangements, attachments or identifications means
    • F17C2205/01—Mounting arrangements
    • F17C2205/0153—Details of mounting arrangements
    • F17C2205/0192—Details of mounting arrangements with external bearing means
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2205/00—Vessel construction, in particular mounting arrangements, attachments or identifications means
    • F17C2205/03—Fluid connections, filters, valves, closure means or other attachments
    • F17C2205/0302—Fittings, valves, filters, or components in connection with the gas storage device
    • F17C2205/0323—Valves
    • F17C2205/0332—Safety valves or pressure relief valves
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2209/00—Vessel construction, in particular methods of manufacturing
    • F17C2209/22—Assembling processes
    • F17C2209/228—Assembling processes by screws, bolts or rivets
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2209/00—Vessel construction, in particular methods of manufacturing
    • F17C2209/23—Manufacturing of particular parts or at special locations
    • F17C2209/234—Manufacturing of particular parts or at special locations of closing end pieces, e.g. caps
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2221/00—Handled fluid, in particular type of fluid
    • F17C2221/03—Mixtures
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2223/00—Handled fluid before transfer, i.e. state of fluid when stored in the vessel or before transfer from the vessel
    • F17C2223/01—Handled fluid before transfer, i.e. state of fluid when stored in the vessel or before transfer from the vessel characterised by the phase
    • F17C2223/0107—Single phase
    • F17C2223/013—Single phase liquid
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2223/00—Handled fluid before transfer, i.e. state of fluid when stored in the vessel or before transfer from the vessel
    • F17C2223/03—Handled fluid before transfer, i.e. state of fluid when stored in the vessel or before transfer from the vessel characterised by the pressure level
    • F17C2223/036—Very high pressure (>80 bar)
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2250/00—Accessories; Control means; Indicating, measuring or monitoring of parameters
    • F17C2250/04—Indicating or measuring of parameters as input values
    • F17C2250/0404—Parameters indicated or measured
    • F17C2250/043—Pressure
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2260/00—Purposes of gas storage and gas handling
    • F17C2260/01—Improving mechanical properties or manufacturing
    • F17C2260/015—Facilitating maintenance
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2270/00—Applications
    • F17C2270/02—Applications for medical applications
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2270/00—Applications
    • F17C2270/05—Applications for industrial use
    • F17C2270/0545—Tools

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Measuring Fluid Pressure (AREA)

Abstract

Bekannte Druckzylinder für die statische Hochdrucktechnik weisen eine externe Hochdruckpumpe auf, die über Verbindungselemente mit dem Druckzylinder verbunden werden. Derartige Anordnungen sind jedoch relativ aufwändig und kostenintensiv, außerdem lassen sie sich nur schwer einstellen. Der flüssigkeitsgefüllte Druckzylinder nach der Erfindung weist deshalb eine integrierte Druckerzeugung in Form einer Deckel-Kolben-Kombination (3) auf, die aus einem Deckel (9) und einem damit einstückig verbundenen, im Druckzylinder (1) über ein Dichtungssystem (11) druckdicht und in einer Passung geführten Kolben (10) aufgebaut ist. Über mehrere Schrauben (12) am Umfang des Deckels (9) ist die Deckel-Kolben-Kombination (3) mit dem Druckzylinder (1) unter veränderbarer Druckausübung des Kolbens (10) direkt auf die Flüssigkeitsfüllung im Druckzylinder (1) verschraubbar. Durch diese einfache und kostengünstige Anordnung können durch eine feindosierbare Verstellung des Kolbens (10) in der Flüssigkeit (2) statische Hochdrücke bis in einen Bereich von weit über 1 È 10·8· Pa dauerhaft aufgebracht werden. Einsetzbar ist der Druckzylinder nach der Erfindung insbesondere in der Messtechnik und beispielsweise zur Untersuchung von druckadaptierten Organismen aus der Tiefsee.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf einen flüssigkeitsgefüllten Druckzylinder für die statische Hochdrucktechnik mit einem druckdicht einsetzbaren Deckel und mit Mitteln zur statischen Druckerzeugung in der Flüssigkeitsfüllung im Druckzylinder sowie mit einem Manometer zur Überwachung des erzeugten Drucks und einem Entlüftungsventil.
  • Derartige Druckzylinder zum statischen Druckaufbau werden in der Messtechnik sowie für biologische Experimente eingesetzt. Beispielsweise zur Durchführung von Experimenten an druckadaptierten Organismen aus der Tiefsee werden in den Druckzylinder eingebrachte Proben hohen statischen Drücken ausgesetzt. Dabei erfolgt die Druckübertragung durch eine Flüssigkeit – im Allgemeinen Wasser –, mit der der Druckzylinder gefüllt ist und in die die Proben eingebracht werden. Der erzeugte hohe statische Druck wird während der Messungen über einen längeren Zeitraum konstant aufrechterhalten. Zu unterscheiden sind derartige Druckzylinder zum statischen Druckaufbau für Messzwecke grundsätzlich von den Druckzylindern zur Verrichtung von Arbeit, die über einen dynamischen Druckauf- und -abbau einen Arbeitskolben antreiben.
  • Der Stand der Technik, von dem die vorliegende Erfindung ausgeht, wird von der in den entsprechenden Forschungslaboren üblichen Messtechnik gebildet. Diese besteht in der Regel aus einem einfachen Druckzylinder, der ein relativ kleines Fassungsvermögen von nur einigen 100 cm3 Flüssigkeitsfüllung hat, und einem externen Mittel zur statischen Druckerzeugung. Hierbei handelt es sich oft um handbetätigte Hochdruckpumpen, die an den Druckzylinder angeschlossen werden. Derartige Pumpen werden beispielsweise von der Firma „Enerpac" angeboten (vgl. http://www.enerpac.com, P-11 series „Ultra high Pressure Hand Pumps und online-Katalogseiten 64/65, Stand 24.06.2002). Nachteilig bei diesem üblichen, relativ aufwändigen Aufbau eines Druckzylinders mit einer externen Pumpvorrichtung als Druckerzeuger ist – neben den hohen Gerätekosten – die erforderliche Verwendung von hochdruckfesten Verbindungselementen zwischen Druckzylinder und Pumpe. Zur Aufrechterhaltung des hohen Druckes ist die Handpumpe entweder dauerhaft am Druckzylinder zu belassen oder im Bedarfsfall immer wieder anzuschließen. Außerdem fördern derartige Handpumpen ein relativ großes Pumpvolumen pro Hub, sodass bei relativ kleinen Druckzylindervolumina eine genaue Druckeinstellung durch eine Hubdosierung nur schwer möglich ist.
    •
  • Die Aufgabe für die vorliegende Erfindung ist daher darin zu sehen, einen flüssigkeitsgefüllten Druckzylinder für die statische Hochdrucktechnik der eingangs beschriebenen Art so weiterzubilden, dass eine einfache und kostengünstige Vorrichtung entsteht, die ohne aufwändige Zusatzelemente sehr genau und dauerhaft die Erzeugung hoher statischer Drücke im Druckzylinder ermöglicht.
  • Als Lösung hierfür ist bei einem gattungsgemäßen Druckzylinder erfindungsgemäß vorgesehen, dass als Mittel zur statischen Druckerzeugung eine Deckel-Kolben-Kombination eingesetzt wird, die aus dem Deckel und einem damit einstückig verbundenen, im Druckzylinder über ein Dichtungssystem druckdicht und in einer Passung geführten Kolben aufgebaut ist, und dass die Deckel-Kolben-Kombination über mehrere Schrauben am Umfang des Deckels, die stirnseitig in die Wandung des Druckzylinders eingreifen, mit dem Druckzylinder unter veränderbarer Druckausübung des Kolbens direkt auf die Flüssigkeitsfüllung im Druckzylinder verschraubbar ist.
  • Bei dem erfindungsgemäßen Druckzylinder ist das Mittel zur Druckerzeugung auf einfache Weise integriert. Durch die Kombination des Deckels des Druckzylinders mit einem im Zylinder geführten Kolben werden die ohnehin erforderlichem Mittel zum Verschluss des Druckzylinders und zur Drucker zeugung auf einfache und preiswerte, aber sehr wirkungsvolle Weise vereinigt. Eine externe Druckversorgung und zusätzliche Verbindungsteile entfallen. Die Handhabung des Druckzylinders wird wesentlich vereinfacht, trotzdem kann der Hochdruck sehr genau eingestellt und auch dauerhaft problemlos gehalten werden. Gerade eine derartig einfache und robuste, aber zuverlässige Messvorrichtung ist in besonderer Weise zu Forschungszwecken, auch an Bord von Forschungsschiffen mit permanentem Platzmangel, vorteilhaft einsetzbar.
  • Mit dem Druckzylinder nach der Erfindung mit integrierter Druckerzeugung sind statische Drücke in der Flüssigkeit von Atmosphärendruck bis weit über 1,0·108 Pa problemlos erzeugbar. Zur Aufrechterhaltung derartig hoher Drücke ist ein entsprechendes Dichtsystem zwischen dem axial verstellbaren Kolben und der Innenwandung des Druckzylinders erforderlich. Unterschiedliche Systeme für derartig hohe Anforderungen sind am Markt bekannt. Bei einer einfachen Ausführung kann es sich gemäß einer Erfindungsausgestaltung darum handeln, dass das Dichtungssystem zwei zueinander beabstandete Runddichtringe am Kolbenende aufweist. Diese werden in Nuten am Kolben eingelegt und bei dessen Verstellung minimal auf Schiebung belastet, was derartigen Runddichtringen aber ohne Weiteres zumutbar ist. Ein solches Dichtungssystem ist denkbar einfach, erfüllt aber die gestellten Anforderungen. Ebenfalls für die hohen Drücke ausgelegt sein muss die Verschraubung der Deckel-Kolben-Kombination mit dem Druckzylinder. Nach entsprechenden Berechnung aus der Mechanik ist diese ohne Weiteres auszulegen. Ausreichend und besonders einfach ist es, wenn nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung zumindest vier Schrauben gleichmäßig am Umfang des Deckels verteilt angeordnet sind. Eine Höherdimensionierung, beispielsweise mit acht Schrauben, ist aber ebenfalls möglich. Je mehr Schrauben am Umfang verteilt sind, desto besser kann der statische Innendruck durch fortlaufendes Nachstellen der einzelnen Schrauben in gleichmäßiger Weise erreicht werden. Bei den einzustellenden hohen statischen Drücken ist es vorteilhaft, zur Vermeidung von Unfällen die Deckel-Kolben-Kombination gegen Heraus drücken zu sichern. Dies kann in einfacher Weise erfolgen, wenn nach einer nächsten Erfindungsfortführung der Deckel an seiner Außenseite von einem Sicherheitsbügel gesichert ist. Dieser kann ebenfalls über Verschraubungen oder beispielsweise über entsprechende Schellen befestigt sein.
  • Die bei den hohen statischen Drücken zu untersuchenden Proben werden entweder direkt in die Flüssigkeitsfüllung, bei der es sich bevorzugt um einfaches Wasser handeln kann, oder innerhalb druckempfindlicher Behälter, beispielsweise Weichkunststoffröhrchen, eingebracht. Oftmals befinden sich organische oder anorganische Partikel in den flüssigen Proben, deren Verhalten unter Druckeinwirkung beobachtet werden soll. Zur Beobachtung ist es vorteilhaft, wenn – wie bei einer anderen Ausgestaltung der Erfindung – ein Sichtfenster in die Wandung des Druckzylinders integriert ist. Der Einbau von Sichtfenster in Hochdruckzylinder ist eine gängige Technik, die sicher beherrscht wird. Der Hochdruckzylinder selbst besteht in der Regel aus Edelstahl. Gemäß einer weiteren Erfindungsausführung ist es auch möglich, dass, der Druckzylinder aus einem druckfesten, transparenten Material besteht. Bei einer transparenten Ausführung, die einen besseren Einblick in das Zylinderinnere ermöglicht, kann der Druckzylinder bei einer entsprechenden Dimensionierung aus Glas gefertigt sein. Glaszylinder mit halbkugelförmigen Endkappen werden vielfach bei Unterwasseranwendungen bis über 0,6·108 Pa eingesetzt. Die Verschraubung mit der Deckel-Kolben-Kombination erfolgt bei einer transparenten Ausführung nicht direkt in die Zylinderstirnseite, sondern beispielsweise über Spannbänder, die über den Zylinderboden verlaufen und den Druckzylinder umschließen.
  • Desweiteren kann der Druckzylinder nach der Erfindung neben der hydrostatischen Durchführung für das Manometer und die Entlüftung auch vorteilhaft zumindest eine druckdichte elektrische Durchführung aufweisen. Somit können im Inneren des Druckzylinders unter statischem Hochdruck auch elektrische Komponenten betrieben und geprüft werden.
  • Der in erster Linie für Versuchszwecke vorgesehene Druckzylinder nach der Erfindung, mit dem keine Arbeit verrichtet werden soll, zeigt in der Regel eher kleinere Abmessungen. Bei einer Länge von ungefähr 550 mm und einem Außendurchmesser von 70 mm und einem Innendurchmesser von 16 mm kann er gemäß einer anderen Erfindungsfortführung ein Volumen im Bereich von 100 cm3 aufweisen. In der entsprechend geringen Flüssigkeitsfüllung sind einerseits ausreichende Menge von proben unterbringbar, andererseits sind dir erforderlichen hohen statischen Drücke unter Berücksichtigung der Flüssigkeitskompressibilität schnell und einfach erzeugbar. Mit diesen Abmessungen ist der Druckzylinder gut handhabbar. M10-Schrauben können zur druckerzeugenden Verschraubung der Deckel-Kolben-Kombination eingesetzt werden. Eine Verbesserung der Handhabung ergibt sich noch, wenn entsprechend einer nächsten Erfindungsfortführung der Druckzylinder drehbar um seine radiale Achse an einem Haltegestell angeordnet ist. Somit kann der Druckzylinder entsprechend der vorzunehmen Arbeitsschritte, beispielsweise befüllen, vorverschrauben, entlüften, endverschrauben etc., jeweils optimal positioniert werden. Weitere Details sind der speziellen Beschreibung zu entnehmen.
  • Eine Ausbildungsform der Erfindung wird zu deren weiterführenden Verständnis nachfolgend anhand einer schematischen Figur, die einen Schnitt durch den Druckzylinder und die Deckel-Kolben-Kombination nach der Erfindung zeigt, einer Funktionsbeschreibung und einem Dimensionierungsbeispiel für einen gebauten Prototypen näher erläutert.
    •
  • Die Figur zeigt im Querschnitt einen Druckzylinder 1 für die statische Hochdrucktechnik nach der Erfindung, der insbesondere für Mess- und Versuchszwecke einsetzbar ist. Der Druckzylinder 1 ist mit Wasser 2 vollständig gefüllt. Er weist an seinem einen Ende als Mittel zur Druckerzeugung eine Deckel-Kolben-Kombination 3 auf, mit deren Hilfe das Wasser 2 im Druckzylinder 1 komprimiert werden kann, sodass statische Drücke bis 1,0·108 Pa erzeugt werden können. Im Wasser 2 befinden sich drei Probenröhrchen 4 aus druckempfindlichen Weichplastik, die mit einer unter Hochdruckbelastung zu untersuchenden Probe 5 gefüllt sind. An seinem anderen Ende weist der Druckzylinder 1 eine Durchgangsbohrung 6 auf, an die ein Manometer 7 zur Drucküberwachung und ein Entlüftungsventil 8 zur Entlüftung und zur Druckentlastung druckdicht angeschlossen sind.
  • Die Deckel-Kolben-Kombination 3 dient sowohl dem Verschluss des Druckzylinders 1 als auch der Druckerzeugung. Somit sind bei dem Druckzylinder 1 nach der Erfindung die Mittel zur Druckerzeugung integriert. Die Deckel-Kolben-Kombination 3 besteht aus einem Deckel 9, mit dem einstückig ein Kolben 10 verbunden ist. Dieser Kolben 10 wird über ein Dichtungssystem 11 druckdicht und in einer Passung gleitend geführt. An seinem Ende liegt er auf dem Wasser 2 auf und komprimiert dieses durch Hineindrücken in den Druckzylinder 1. Die Deckel-Kolben-Kombination 3 ist über Schrauben 12, die in Gewindebohrungen 13 in der Stirnseite 14 des Druckzylinders 1 eingreifen, mit diesem druckdicht verbunden. Durch Einstellung der Einschraubtiefe ist der statische Hochdruck hochgenau dosierbar. In seiner Mitte weist der Druckzylinder 1 eine Schelle 15 auf, über die er mit einem in der Figur nicht weiter dargestellten Drehgestell verbindbar ist. Über dieses ist der Druckzylinder 1 nach Belieben immer in die günstigste Arbeitsposition durch Drehung um seine radiale Achse überführbar.
  • Das gewählte Ausführungsbeispiel bezieht sich auf einen beim Anmelden gefertigten Prototypen, der auch bereits mehreren Funktionstests unterzogen wurde. Der Prototyp hat einen Druckzylinder 1 mit einer Innenlänge von 550 mm. Bei einer Wandstärke von 27 mm weist er einen Innendurchmesser von 16 mm auf und hat ein Fassungsvermögen von ungefähr 100 cm3. In der dargestellten Ausführung wird die Deckel-Kolben-Kombination 3 über acht, gleichmäßig am Umfang verteilte Schrauben 12 mit Innensechskant (M10) befestigt, die in die 50 mm tiefen Gewindebohrungen 13 eingeschraubt sind.
  • Die Schrauben 12 greifen durch entsprechend angeordnete Bohrungen 16 mit einem Durchmesser von 10,5 mm im Deckel 9. Der Kolben 10 ist mit einer H7-Passung im Druckzylinder 1 geführt. Das Dichtungssystem 11 besteht aus zwei Runddichtringen 17, 18, die mit Abstand zueinander an seinem Ende angeordnet sind. Zur sicheren Abdichtung müssen immer beide Runddichtringe 17, 18 greifen. Der Druckzylinder 1, die Deckel-Kolben-Kombination 3 und die Schrauben 12 bestehen im gewählten Ausführungsbeispiel alle aus Edelstahl 1.4571.
  • Im Folgenden folgt eine kurze Funktionsbeschreibung des Druckzylinders mit integrierter Druckerzeugung nach der Erfindung zur Versuchsdurchführung:
    Der Druckzylinder 1 wird zunächst aufrecht gestellt, sodass sich das Manometer 7 und das Entlüftungsventil 8 unten befinden. Das Entlüftungsventil 8 wird zuerst geschlossen, dann werden die unter Hochdruck zu setzenden Proben 5 in das Zylinderinnere eingesetzt. Danach wird der Druckzylinder 1 bis zu seinem oberen Rand mit Wasser 2 gefüllt. Die Deckel-Kolben-Kombination 3 wird in den Druckzylinder 1 eingesetzt bis auch der zweite Runddichtring 18 abdichtet. Dazu muss das Entlüftungsventil 8 geöffnet sein. Dann werden die Schrauben 12 leicht eingedreht, die die Deckel-Kolben-Kombination 3 in den Druckzylinder 1 drücken. Dann wird der Druckzylinder 1 um seine radiale Achse gedreht, sodass das Entlüftungsventil 8 anschließend nach oben zeigt. Zum Entlüften wird das Entlüftungsventil 8 geöffnet und mit den Schrauben 12 die Deckel-Kolben-Kombination 3 etwas in den Druckzylinder 1 gedrückt bis etwas Wasser 2 ausströmt. Das Entlüftungsventil 8 wird dann wieder geschlossen. Um den gewünschten Hochdruck zu erzeugen, werden die Schrauben 12 dann nach erneuter Drehung des Druckzylinders 1 in seine erste Position schrittweise mit gleichmäßigem Drehmoment angezogen. Es erfolgt dabei eine visuelle Drucküberwachung über das Manometer 7.
  • Berechnung der Schraubenkräfte und des Kolbenweges für den als Prototypen gefertigten Druckzylinder mit integrierter Druckerzeugung nach der Erfindung
    Kolbendurchmesser d = 16 mm
    Kolbenfläche A = d2 × π/4 = 2 cm2
    Druckzylinderlänge = 550 mm
    Nutzylinderlänge I bei Normaldruck = 535 mm
    Zylindervolumen bei Normaldruck V = I × A = 107 cm3
  • Bei einem Druck von p = 0,6·108 Pa = 6 kN/cm2 wirkt auf die Kolbenfläche von A = 2 cm2 eine Kraft von ca. 12 kN. Bei einer gleichmäßigen Kraftverteilung auf acht Schrauben wird damit jede Schraube mit ca. 1,5 kN belastet.
  • Kompressibilität α von Wasser im Bereich zwischen 0,4·108 Pa und 0,6·108 Pa bei 20°C = 0,000044 1 / 1·105 Pa
  • Volumenänderung ΔV des Volumens V bei einer Druckerhöhung auf p = 0,6·108 Pa = ΔV = V × α × p = 2,83 cm3
  • Daraus ergibt sich eine Kolbenverstellweg = ΔV/A = 1,415 cm.
  • Bei einer angestrebten Erhöhung des statischen Druckes im Druckzylinder auf 0,6108 Pa (600 bar) ist also der Kolben um 1,415 cm in den Druckzylinder hineinzudrücken. Dies ist über das gleichmäßige Anziehen der Schrauben problemlos möglich. Der Prototyp zeigte eine gute Handhabbarkeit und volle Funktionalität. Der statische Hochdruck wurde über mehrere Tage gehalten.
    • 1
    Druckzylinder
    2
    Wasser
    3
    Deckel-Kolben-Kombination
    4
    Probenröhrchen
    5
    Probe
    6
    Durchgangsbohrung
    7
    Manometer
    8
    Entlüftungsventil
    9
    Deckel
    10
    Kolben
    11
    Dichtungssystem
    12
    Schraube
    13
    Gewindebohrungen
    14
    Stirnseite
    15
    Schelle
    16
    Bohrung
    17
    Runddichtring
    18
    Runddichtring

Claims (10)

  1. Flüssigkeitsgefüllter Druckzylinder für die statische Hochdrucktechnik mit einem druckdicht einsetzbaren Deckel und mit Mitteln zur statischen Druckerzeugung in der Flüssigkeitsfüllung im Druckzylinder sowie mit einem Manometer zur Überwachung des erzeugten Drucks und einem Entlüftungsventil, dadurch gekennzeichnet, dass als Mittel zur statischen Druckerzeugung eine Deckel-Kolben-Kombination (3) eingesetzt wird, die aus dem Deckel (9) und einem damit einstückig verbundenen, im Druckzylinder (1) über ein Dichtungssystems (11) druckdicht und in einer Passung geführten Kolben (10) aufgebaut ist, und dass die Deckel-Kolben-Kombination (3) über mehrere Schrauben (12) am Umfang des Deckels (9), die stirnseitig in die Wandung des Druckzylinders (1) eingreifen, mit dem Druckzylinder (1) unter veränderbarer Druckausübung des Kolbens (10) direkt auf die Flüssigkeitsfüllung im Druckzylinder (1) verschraubbar ist.
  2. Flüssigkeitsgefüllter Druckzylinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtungssystem (11) zwei zueinander beabstandete Runddichtringe (17, 18) am Kolbenende aufweist.
  3. Flüssigkeitsgefüllter Druckzylinder nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest vier Schrauben (12) gleichmäßig am Umfang des Deckels (9) verteilt angeordnet sind.
  4. Flüssigkeitsgefüllter Druckzylinder nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Deckel an seiner Außenseite von einem Sicherheitsbügel gesichert ist.
  5. Flüssigkeitsgefüllter Druckzylinder nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein Sichtfenster in die Wandung des Druckzylinders integriert ist.
  6. Flüssigkeitsgefüllter Druckzylinder nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckzylinder (1) aus einem druckfesten, transparenten Material besteht.
  7. Flüssigkeitsgefüllter Druckzylinder nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckzylinder (1) zumindest eine druckdichte elektrische Durchführung aufweist.
  8. Flüssigkeitsgefüllter Druckzylinder nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckzylinder (1) ein Volumen im Bereich von 100 cm3 aufweist.
  9. Flüssigkeitsgefüllter Druckzylinder nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckzylinder (1) drehbar um seine radiale Achse an einem Haltegestell angeordnet ist.
  10. Flüssigkeitsgefüllter Druckzylinder nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Flüssigkeitsfüllung von Wasser (2) gebildet ist.
DE2002132622 2002-07-14 2002-07-14 Flüssigkeitsgefüllter Druckzylinder für die statische Hochdrucktechnik Expired - Fee Related DE10232622B4 (de)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE2002132622 DE10232622B4 (de) 2002-07-14 2002-07-14 Flüssigkeitsgefüllter Druckzylinder für die statische Hochdrucktechnik
PCT/DE2003/002398 WO2004009339A1 (de) 2002-07-14 2003-07-13 Flüssigkeitsgefüllter druckzylinder für die statische hochdrucktechnik

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE2002132622 DE10232622B4 (de) 2002-07-14 2002-07-14 Flüssigkeitsgefüllter Druckzylinder für die statische Hochdrucktechnik

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE10232622A1 true DE10232622A1 (de) 2004-02-05
DE10232622B4 DE10232622B4 (de) 2004-05-27

Family

ID=30010164

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE2002132622 Expired - Fee Related DE10232622B4 (de) 2002-07-14 2002-07-14 Flüssigkeitsgefüllter Druckzylinder für die statische Hochdrucktechnik

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE10232622B4 (de)
WO (1) WO2004009339A1 (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3929481A1 (de) * 2017-09-11 2021-12-29 Worthington Cylinders Corporation Brennstofftransferstation und nachfüllbare brennstoffzelle für brennstofftransferstation

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4979413B2 (ja) 2006-03-06 2012-07-18 パナソニック株式会社 パルス無線受信装置
CN107907374B (zh) * 2017-12-19 2023-07-11 浙江大学 自适应再压缩的深海保压采水器
CN115683886B (zh) * 2022-12-30 2023-03-17 四川鑫跃鑫科学仪器有限公司 压力容器检测装置

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3900599A1 (de) * 1989-01-11 1990-07-12 Schoenbohm Hans Peter Linearfuehrungssystem und dafuer geeignetes zylinderrohrlaengenmaterial

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2662393A (en) * 1950-12-29 1953-12-15 Stanolind Oil & Gas Co High-pressure windowed cell
US2880611A (en) * 1957-04-15 1959-04-07 Boeing Co Means for measuring bulk modulus
US3266323A (en) * 1963-12-27 1966-08-16 Chester L Buchanan Deep ocean environmental sampler
US3892130A (en) * 1974-02-11 1975-07-01 Us Navy Deep sea microbiological sampling and culturing apparatus and method
EP0568131A3 (de) * 1992-04-28 1995-03-08 Xcel Ind Group Inc Universeller luftraumfreier Extraktionsbehälter und Drehvorrichtung.
FR2706612B1 (fr) * 1993-06-11 1995-09-01 Inst Francais Du Petrole Système pour transférer des échantillons sous pression.
FR2724457B1 (fr) * 1994-09-09 1996-12-13 Inst Francais Du Petrole Dispositif pour faire des mesures thermodynamiques sur des fluides polyphasiques a tres hautes pressions et temperatures
US5559295A (en) * 1994-12-01 1996-09-24 Sheryll; Richard P. Underwater sampling method and apparatus
FR2765338B1 (fr) * 1997-06-25 1999-07-23 Inst Francais Du Petrole Dispositif de prelevement et/ou d'injection d'un echantillon de fluide permettant de conserver l'equilibre chimique et/ou thermodynamique

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3900599A1 (de) * 1989-01-11 1990-07-12 Schoenbohm Hans Peter Linearfuehrungssystem und dafuer geeignetes zylinderrohrlaengenmaterial

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
"RM Series" Ultrahigh Pressure Hand Pumps", in: Online Katalog der Fa. Enerpac, S. 64/65/2000 (www.enerpac.com) *

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3929481A1 (de) * 2017-09-11 2021-12-29 Worthington Cylinders Corporation Brennstofftransferstation und nachfüllbare brennstoffzelle für brennstofftransferstation
US11858801B2 (en) 2017-09-11 2024-01-02 Worthington Cylinders Corporation Fuel transfer station and refillable fuel cell for fuel transfer station
US11970385B2 (en) 2017-09-11 2024-04-30 Worthington Cylinders Corporation Fuel transfer station and refillable fuel cell for fuel transfer station
US12060259B2 (en) 2017-09-11 2024-08-13 Worthington Cylinders Corporation Fuel transfer station and refillable fuel cell for fuel transfer station

Also Published As

Publication number Publication date
WO2004009339A1 (de) 2004-01-29
DE10232622B4 (de) 2004-05-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0345207B1 (de) Begasungseinrichtung
DE2061978A1 (de) Messwertgebereinrichtung mit herausnehmbarer Messwertgebersonde
CH701837B1 (de) Einbauelektrodenvorrichtung.
DE102016115398B4 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Prüfung von Faltenbälgen
DE10232622B4 (de) Flüssigkeitsgefüllter Druckzylinder für die statische Hochdrucktechnik
DE2150176A1 (de) Vorrichtung zur Erzeugung hoher Druecke
EP0649019A1 (de) Axial komprimierbare Einrichtung für die Chromatographie
DE2802716A1 (de) Druckbehaelter fuer fluids, pasten o.dgl.
EP0653030A1 (de) Verfahren und vorrichtung zum kontrollierten verspannen von stopfbuchs- oder dichtungspackungen.
DE1961424A1 (de) Hydraulische Vorrichtung zum Anziehen eines Bolzens
DE102005038476B4 (de) Vorrichtung und Verfahren zum Anschluss eines Hydraulikschlauchs an einen Anschlussnippel
DE2749537B2 (de) Anordnung zum Messen der Vorspannung eines insbesondere zum Verschluß eines Reaktordruckbehälters dienenden Schraubenbolzens
EP1176319B1 (de) Druckmittelzylinder
DE1072031B (de)
DE202006010970U1 (de) Vorrichtung zur Entnahme von Fluidproben
EP0148998A1 (de) Lösbare Verbindung
EP3611498A1 (de) Schutzvorrichtung für elektrochemische elektroden mit einer flüssigkeitsverbindung
DE2336377A1 (de) Einrichtung fuer drucksprungrelaxationsmessungen
DE1941561A1 (de) Differenzdruckwandler und Verfahren zum Herstellen desselben
DE4107098C2 (de)
DE383282C (de) Vorrichtung zum Messen hohen Druckes
DE1573491A1 (de) Pruefpresse zur Untersuchung von unter allseitigem Druck stehenden Proben,insbesondere Bodenproben
DD114458B1 (de) Bolzenbelastungswesser
DE1450558B2 (de) überdruckventil für hydraulische Grubenausbauelemente
DE2712251C3 (de) Verfahren zur Imprägnierung von Holzkörpern und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens

Legal Events

Date Code Title Description
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
8122 Nonbinding interest in granting licenses declared
8364 No opposition during term of opposition
R081 Change of applicant/patentee

Owner name: ALFRED-WEGENER-INSTITUT HELMHOLTZ-ZENTRUM FUER, DE

Free format text: FORMER OWNER: STIFTUNG ALFRED-WEGENER-INSTITUT FUER POLAR- UND MEERESFORSCHUNG STIFTUNG DES OEFFENTLICHEN RECHTS, 27570 BREMERHAVEN, DE

Effective date: 20140103

R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee
R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee

Effective date: 20150203