Die Erfindung betrifft einen Druckspeicher umfassend in einem Gehäuse angeordnete Teilräume, einen zwischen dem Gehäuse und einer flexiblen Trennmembran angeordneten ersten Teilraum, einen zwischen der Trennmembran und einem Stützkörper angeordneten zweiten Teilraum und ei- nen vom Stützkörper umfassten dritten Teilraum, wobei der erste Teilraum mit einem ersten Fluid befüllbar ist, wobei der zweite Teilraum und der dritte Teilraum fluidführend miteinander verbunden und mit einem zweiten Fluid befüllbar sind, und wobei der erste und der zweite Teilraum durch Bewegungen der Trennmembran in Abhängigkeit vom jeweiligen Befül- lungszustand in ihrer jeweiligen Größe variieren.

Ein derartiger Druckspeicher ist aus DE 101 13 41 5 A1 bekannt. Bei dem bekannten Druckspeicher in Form eines hydropneumatischen Druckspeichers ist ein flexibles Trennelement in einem Speichergehäuse, gebildet durch ein Rohrendstück, angeordnet und umgibt einen Fluiddurchlässe aufweisenden Stützkörper. Der Stützkörper weist zumindest abschnittsweise eine unrunde Querschnittsform auf. Das Trennelement ist unter Bildung einer Abdichtung am Speichergehäuse so verankert, dass an Außen- und Innenseite des Trennelements jeweils voneinander getrennte Aufnah- meräume gebildet werden. Eine zentral gelegene, durchgehende Bohrung bildet einen zum inneren Aufnahmeraum des Speichers führenden Durch- lass für ein Speichermedium. Zum Befüllen des außenseitigen Gasraumes ist ein Gasventi l vorgesehen. Der bekannte Druckspeicher kann zur Ener- giespeicherung, beispielsweise in Verbindung mit Fahrzeugfederungen, oder auch als Pulsationsdämpfer eingesetzt werden. Des Weiteren eignet sich die bekannte Lösung besonders für die Dämpfung von Druckspitzen in hydraulischen oder sonstigen fluidtechnischen Systemen. Für eine Verwendung als Druckspeicher für Speichermedien in Form chemisch aggressiver Fluide, wie Harnstoff-Wasser-Lösung, lässt die bekannte Lösung noch Wünsche offen. Ein weiterer Druckspeicher ist aus DE 38 10 509 C2 bekannt. Bekannt ist ein Druckspeicher, umfassend einen Behälterhauptkörper mit einem äußeren Rohr zylindrischer Gestalt, an dessen einem Ende eine Seitenplatte und an dessen anderem Ende ein Deckel angeordnet ist, wenigstens eine Einlassöffnung und eine Auslassöffnung, welche am äußeren Rohr gebildet sind, und eine Blase bzw. Membran zum Unterteilen des Inneren des Behälterhauptkörpers in eine Gaskammer und eine Flüssigkeitskammer, wobei eine Öffnung der Blase durch den Deckel dicht verschlossen ist. Ein Einsatz ist derart angeordnet, dass er in die Blase für den Zweck vorragt, dass das Volumen der Gaskammer verringert wird. Der Einsatz ist aus einem Fußteil, einem mittleren Teil und einem Kopfteil gebildet, wobei das Kopfteil mit dem Boden der Membran in Berührung gehalten ist, was es ermöglicht, eine Beschädigung der Membran durch wiederholtes Zusammenziehen zu verhindern. Im zusammengezogenen Zustand liegt die Blase bzw. Membran am Einsatz an.

Druckspeicher dieser Art finden in unterschiedlichen Baugrößen und baulichen Gestaltungen verbreitet Anwendung, um veränderliche Volumina betreffender Fluide, die unter dem Betriebsdruck eines an der Fluidseite angeschlossenen Fluidsystemes stehen, aufzunehmen und abzugeben, wobei die auf ihrer Gasseite unter einem Vorspanndruck des Arbeitsgases stehende Blase ein Druckpolster bildet. Die Betriebssicherheit der Druckspeicher hängt in erster Linie von der üblicherweise aus einem Kunststoffmaterial, insbesondere Butyl, bestehenden Speicherblase ab, die im Betrieb nicht nur mechanischen Beanspruchungen ausgesetzt ist, sondern gegebenenfalls auch gegen chemisch aggressive Speicherfluide widerstandsfähig sein soll. Wie sich gezeigt hat, ist es in Verbindung mit aggressiven Fluiden, wie Harnstoff-Wasser-Lösungen, bislang nicht möglich, eine störungsfreie Lebensdauer ausreichender Länge bei Dauerbetrieb, beispielsweise über 20.000 Stunden, zu gewährleisten. Die sogenannte„Harnstoffeinspritzung" kommt in zunehmendem Maße in der Fahrzeugtechnik zur Anwendung, um durch Einspritzen in den Abgasstrom von Verbrennungsmotoren die Stickoxyd (NOx)-Emissionen zu verringern. Bei derartiger Anwendung ist es besonders wesentlich, dass eine lange Betriebslebensdauer im Dauerbetrieb störungsfrei erreichbar ist.

Im Hinblick hierauf stellt sich die Erfindung die Aufgabe, einen Druckspeicher zur Verfügung zu stellen, der sich in Verbindung mit aggressiven Speichermedien durch eine verbesserte Betriebssicherheit auszeichnet und sich demgemäß insbesondere für einen Einsatz bei der Harnstoffeinspritzung in der Fahrzeugtechnik eignet.

Erfindungsgemäß ist diese Aufgabe durch einen Druckspeicher gelöst, der die Merkmale des Patentanspruches 1 in seiner Gesamtheit aufweist. Nach dem kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 besteht eine wesentliche Besonderheit der Erfindung darin, dass das erste Fluid ein Speichermedium und das zweite Fluid ein Arbeitsmedium ist, und dass sich der zweite Teilraum bei Entnahme von Speichermedium aus dem Druckspeicher vergrößert und bei Befüllung des Druckspeichers mit Speichermedium verklei- nert. Durch die Volumina des zweiten und des dritten Teilraums wird die aufzunehmende Menge an Arbeitsmedium festgelegt. Bei einer Befüllung des ersten Teilraums mit Speichermedium wird die flexible Trennmembran dahingehend bewegt, dass der sich außerhalb des Stützkörpers an den dritten Teilraum anschließende zweite Teilraum verkleinert wird. Entsprechend wird bei einer Entnahme bzw. abnehmender Befül lung des ersten Teilraums mit Speichermedium der zweite Teilraum vergrößert.

Vorteilhafterweise ist der Druckspeicher ais hydropneumatischer Blasenspeicher für ein gasförmiges Arbeitsmedium und/oder ein flüssiges Speichermedium ausgebildet. Besonders bevorzugt ist der Druckspeicher zur Befüllung eines Speichermediums in Form eines chemisch aggressiven Fluids, wie Harnstoff-Wasser-Lösung, ausgebildet. Dies ermöglicht einen Einsatz des erfindungsgemäßen Druckspeichers bei der Harnstoffeinspritzung insbesondere im Kraftfahrzeugbereich. Bei einer besonderen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Druckspeichers sind der Stützkörper und die Trennmembran derart geformt und dimensioniert, dass der Stützkörper bei einer einen festlegbaren Grenzwert übersteigenden Volumengröße des ersten Teilraums, anders ausgedrückt bei einer einen Maximalwert für das aufzunehmende Speichermedium übersteigenden Volumengröße, für die Trennmembran eine Abstützung bildet.

Weiter ist es vorteilhaft, wenn das Gehäuse und die Trennmembran derart geformt und dimensioniert sind, dass die Trennmembran bei einer vollstän- digen Entleerung des ersten Teilraums zumindest tei lweise am Gehäuse anliegt. Alternativ kann die Trennmembran derart geformt und dimensioniert sein, dass sie bei einer vollständigen Entleerung des ersten Teilraums beabstandet vom Stützkörper und beabstandet vom Gehäuse angeordnet ist. Der Stützkörper bzw. das Gehäuse bilden so einen wirksamen Schutz für die Trennmembran gegen eine Überbeanspruchung bei Drucküberschrei- tungen im ersten bzw. zweiten Teilraum, indem die Trennmembran bzw. die Speicherblase am Stützkörper bzw. am Gehäuse anliegen kann und dadurch bei Drucküberschreitung gegen ein Zerdrücken geschützt ist. Die verringerte mechanische Belastung führt zu einer Verlängerung der sicheren Standzeit der Trennmembran, selbst wenn sie chemisch aggressiven Medien, wie einer Harnstoff-Wasser-Lösung, ausgesetzt ist.

Typischerweise weist das Gehäuse ein an den zweiten und/oder dritten Teilraum angrenzendes, den Verschluss des Gehäuses bildendes Kopfteil auf. Das Gehäuse ist zweckmäßigerweise topfförmig ausgebildet, wobei der erste Teil räum bodenseitig angeordnet ist. Im Kopfteii kann eine Anschlusseinrichtung für das zweite Fluid vorgesehen sein.

Weiter ist es vorteilhaft, wenn am Kopfteil ein Haltekörper vorgesehen ist, an dem der Öffnungsrand der Trennmembran verankert ist. Der Haltekörper bildet bevorzugterweise ein Halteteil, an welchem der Stützkörper angeordnet ist. Hieraus ergibt sich eine besonders kompakte Bauweise des Druckspeichers. Bei einer besonderen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Druckspeichers weist der Haltekörper die Gestalt einer Glocke auf, deren Glockenmantel einen an den dritten Teilraum angrenzenden vierten Teilraum umgibt. Auf diese Weise wird die Aufnahmekapazität des Druckspeichers für das zweite Fluid bzw. das typischerweise gasförmige Arbeitsmedium ver- größert und zugleich der Materialbedarf zur Ausbi ldung des Druckspeichers verringert.

Bei besonders vorteilhaften Ausführungsbeispielen hat der Stützkörper die Form eines Rotationskörpers, der an dem dem ersten Teilraum zugewand- ten Ende gerundet und geschlossen ausgebildet sowie mit mindestens einem seitlichen Wanddurchbruch als Durchtrittsstelle zwischen zweitem und drittem Tei lraum versehen ist. Bei solcher Gestaltung kann der Stützkörper für die Trennmembran bzw. Speicherblase eine großflächige AbStützung bilden, so dass die bei Drucküberschreitung praktisch faltenfrei anliegende Speicherblase optimal geschützt ist.

Hinsichtlich der Gestaltung des Kopfteiles kann die Anordnung mit Vorteil so getroffen sein, dass das Kopfteil ein mit dem Gehäuse versch raubbares Deckelteil mit Innenwandteilen in Form einer zur Achse des Gehäuses konzentrischen Kugelkalotte aufweist, und dass innerhalb des Deckelteiles der Haltekörper derart angeordnet ist, dass zwischen dessen Außenwand in Form von Kugelflächenteilen und den Innenwandteilen des Deckelteiles ein Spalt für die Aufnahme eines an den Öffnungsrand angrenzenden Randbereiches der Trennmembran gebildet ist. Eine besonders sichere Verankerung der Trennmembran lässt sich erreichen, wenn der Haltekörper in einem von seinem Halteteil in Richtung auf die Anschlusseinrichtung axial versetzten Bereich eine in die Außenwand eingearbeitete Ringnut aufweist, in die für die Verankerung der Trennmembran ein deren Öffnungsrand umgebender Randwulst eingreift.

Bei besonders vorteilhaften Ausführungsbeispielen weist die Anschlusseinrichtung einen Schraubstutzen auf, der eine zur zentralen Achse konzentrische Öffnung des Deckelteiles durchgreift und der durch Verschrauben mit dem Deckelteil den Haltekörper gegen die Innenwand des Deckelteiles zieht und den im Spalt befindlichen Randbereich der Trennmembran klemmt.

Mit besonderem Vorteil kann die Anordnung so getroffen sein, dass der Haltekörper im Bereich des Halteteiles einen Kreiszylinder bildet, an dessen Randbereich Rastelemente ausgebildet sind, die mit Gegenelementen am Stützkörper eine diesen verankernde Schnappverbindung bilden. Diese Art der Verankerung des Stützkörpers ist besonders montagefreundlich und ermöglicht niedrige Herstellungskosten.

Die Rastelemente können an der Außenwand des Halteteiles von dessen Endrand versetzt und durch Vertiefungen der Außenwand des Halteteiles gebildet sein, in die ein wulstartiger, radial nach innen ragender Vorsprung an der Innenseite des Stützkörpers einschnappbar ist.

Alternativ können die Rastelemente an der Innenwand des Halteteiles durch eine von deren Endrand axial entfernte Vertiefung und einen radial nach innen ragenden, sich an den Endrand anschließenden Vorsprung gebildet sein, die mit Gegenelementen von über den Umfang der Öffnung des Stützkörpers vertei lten Rastfingern verrastbar sind. Bei einem derart gebildeten Kranz aus einzelnen Rastfingern gestaltet sich die Montage besonders einfach und bequem. Entsprechendes gilt für Ausführungsbeispiele, bei denen die Verrastung an der Außenseite des Halteteiles erfolgt. Auch in diesem Falle können am Endrand des Stützkörpers einzelne Rastfinger vorgesehen sein. Der Stützkörper ist vorzugsweise aus einem Kunststoff Werkstoff gebildet. Mit besonderem Vorteil kann hierbei glasfaserverstärktes Polyarylamid IXEF ^® vorgesehen sein, ein Werkstoff, der sich gegenüber üblichen glasfaserverstärkten Kunststoffen durch eine glatte, geschlossene Außenhaut auszeichnet. Aufgrund dieser Eigenschaften können in vorteilhafter Weise auch der Haltekörper und/oder die Anschlusseinrichtung aus diesem Werkstoff gebildet sein.

Nachstehend ist die Erfindung anhand der Zeichnung im Einzelnen erläutert. Es zeigen: Fig. 1 einen gegenüber einer praktischen Ausführungsform lediglich geringfügig vergrößert dargestellten Längsschnitt eines Ausführungsbeispieles des erfindungsgemäßen Druckspeichers;

Fig. 2 einen Längsschnitt lediglich eines Haltekörpers mit daran festge- legtem Stützkörper für das Ausführungsbeispiel von Fig. 1 ;

Fig. 3 einen gegenüber Fig. 2 stark vergrößerten Ausschnitt des in Fig.

2 mit III bezeichneten Bezirks und

Fig. 4 einen der Fig. 2 ähnlichen Längsschnitt, in dem ein abgewandeltes Beispiel der Verrastung des Stützkörpers am Haltekörper dar- gestellt ist.

Nachstehend ist die Erfindung anhand des Beispieles der Benutzung des Druckspeichers für ein System der Harnstoffeinspritzung erläutert. In Fig. 1 , die das Ausführungsbeispiel des Druckspeichers in Gänze zeigt, ist ein Speichergehäuse mit 2 bezeichnet, das im großen Ganzen die Form eines kreiszylindrischen Topfes besitzt, an dessen geschlossenem Boden 4 sich eine Durchflussöffnung 6 befindet. Die auf die zentrale Längsachse 10 ausgerichtete Öffnung 6 ermöglicht die Zufuhr und Abfuhr eines ersten Fluids, wie einer Harnstoff-Wasser-Lösung, zu dem bzw. aus dem ersten Teilraum 8, der sich im Gehäuse 2 angrenzend an dem Boden 4 befindet. Ein mit dem Speichergehäuse 2 verschraubbares Kopfteil 1 2 bildet den fluiddichten Verschluss des oberen, offenen Endes des Gehäuses 2.

Das Kopfteil 12 weist ein äußeres Deckelteil 14 auf, an dem die Verschrau- bung mit dem Gehäuse 2 ausgebildet ist und das aus einem metallischen Werkstoff, beispielsweise aus Aluminium bestehen kann, wie dies auch bei dem Gehäuse 2 der Fall sein kann. Alternativ kann das Deckelteil 14 auch aus einem strukturfesten Kunststoffmaterial gebildet sein. Das Deckelteil 14 weist eine zentrale, zur Achse 10 konzentrische Öffnung 16 auf. In gerin- gern Abstand von der Öffnung 16 weist das Deckelteil 14 Innenwandteile in Form einer zur Achse 10 konzentrischen Kugelkalotte 18 auf. Innerhalb des Deckelteiles 14 weist das Kopfteil 1 2 einen Haltekörper 20 auf, mit einem daran einstückig befindlichen, die Anschlusseinrichtung für das zweite Fluid bildenden Schraubstutzen 22, der die Öffnung 1 6 des Deckelteiles 14 durchgreift und mittels dem in Zusammenwirkung mit einer Mutter 24 der Haltekörper 20 innerhalb des Deckelteiles 14 festgelegt ist. Durch den

Schraubstutzen 22 erstreckt sich ein zentraler Fluidkanal 26, um einen dritten Teilraum 28 mit dem unter Vorspanndruck stehenden Arbeitsmedium als zweites Fluid zu befüllen. Ein innerhalb des Kanales 26 befindlicher Ventil-einsatz ist in der Zeichnung nicht dargestellt.

Der Haltekörper 20 hat die Gestalt einer Glocke, deren Mantel einen vierten Teilraum 30 umgibt, der an den dritten Teilraums 28 angrenzt. Der Glockenmantel bildet an seiner Außenwand Kugelflächenteile 34, die zwischen sich und der Kalotte 18 des Deckelteiles 14 einen Klemmspalt 36 für den im Spalt 36 befindlichen Verankerungsbereich 38 einer Trennmembran 40 definieren. Die aus einem für derartige Druckspeicher geeigneten Kunststoff, wie Butyl, gebildete Blase bildet die flexible Trennmembran 40 zwischen erstem Teilraum 28 und zweitem Teilraum 54. Der Haltekörper 20 weist zwischen dem Ende des äußeren Kugelflächenteiles 34 und dem Schraubstutzen 22 eine Ringnut 42 auf, in die zur besonders sicheren Verankerung der Trennmembran 40 ein deren Öffnungsrand umgebender Randwulst 44 eingreift.

Der Haltekörper 20 bildet mit der sich innerhalb der durch die Trennmem- bran 40 gebildeten Blase befindlichen Glocke ein Halteteil 46 für die Verankerung eines ins Innere der Blase ragenden Stützkörpers 48. Dieser ist aus einem ausreichend strukturfesten Kunststoffmaterial gebildet, wobei sich glasfaserverstärktes Polyarylamid IXEF ^® als besonders gut geeignet erwiesen hat. Wie aus Fig. 1 ersichtlich, hat der Stützkörper 48 die Form ei- nes Rotationskörpers mit kugelig gerundetem, geschlossenem, im Abstand vom Boden 4 des Gehäuses 2 befindlichem unteren Ende und umgibt einen an den vierten Teilraum 30 angrenzenden dritten Teilraum 28. Das andere, obere Ende 50 des Stützkörpers 48 ist am Haltetei l 46 mittels einer

Schnappverbindung festgelegt. Wie Fig. 1 außerdem zeigt, ist der Stützkörper 48 im Längsschnitt etwa V-förmig und weist seitliche Wanddurchbrüche 52 für den Durchtritt des Arbeitsfluids zum zweiten Teilraum 54 auf, der an den dritten Teilraum 28 angrenzt.

Die Einzelheiten der Schnappverbindung sind am deutlichsten den Figuren 2 und 3 entnehmbar. Wie ersichtlich sind in geringem Abstand vom End- rand 56 des Halteteiles 46 Vertiefungen 56 und 60 gebildet, in denen der Endbereich des Stützkörpers 48 aufnehmbar ist, wobei ein radial nach innen ragender Vorsprung 62 des Stützkörpers 48 in die Vertiefung 60 einschnappbar ist. Der Haltekörper 20 ist beim vorliegenden Beispiel, ebenso wie der Stützkörper 48 und das im Kanal 26 des Stutzens 22 befindliche Ventil aus glasfaserverstärktem Polyarylamid IXEF ^® gebildet, so dass der Haltekörper 20 mit daran festgelegtem Stützkörper 48 eine vollständig aus Kunststoff bestehende Einheit bildet.

Im Betrieb wird bei einer Benutzung für die Harnstoffeinspritzung der erste Teilraum 8 des Druckspeichers mittels einer Pumpe mit der Harnstoff- Wasser-Lösung befüllt, bis ein oberer Wert des Systemdruckes erreicht ist und die Pumpe abschaltet. Durch den Speicherdruck wird das Speichermedium für die dosierte Einspritzung in das System gedrückt. Bei Erreichen eines unteren Druckwertes schaltet die Pumpe wieder ein. Wenn es zu un- gewollten Drucküberschreitungen kommen sollte und ein bestimmter

Grenzwert der Volumenzunahme des ersten Teilraums 8 überschritten ist, legt sich die Trennmembran 40 an den Stützkörper 48 an und wird dadurch gegen Überlastung und Beschädigung geschützt. Die Fig. 4 zeigt eine Variante der Gestaltung der Schnappverbindung, wobei die Rastelemente nunmehr an der Innenwand des Halteteiles 46 des Haltekörpers 20 angeordnet sind. Wie Fig. 4 zeigt, handelt es sich dabei um eine vom Endrand 56 axial entfernte Vertiefung 64 und einen radial nach innen ragenden, sich an den Endrand 56 anschließenden Vorsprung 66. Die Gegenelemente seitens des Stützkörpers 48 sind durch Haltefinger 68 ge- bildet, die über den Umfang der Öffnung des Stützkörpers 48 verteilt angeordnet sind. Bei durch einzelne Rastfinger 68 gebildeten Gegenelementen gestaltet sich die Herstellung der Verrastung besonders einfach und bequem. Auch bei der in Figuren 2 und 3 gezeigten Ausführungsform der Verrastung an der Außenseite des Halteteiles 46 des Haltekörpers 20 könnten die Gegenelemente des Stützkörpers 48 auch aus einzelnen, umfänglich verteilten Rastfingern gebildet sein.