CN101331355A - 液压蓄能器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种液压蓄能器、特别是皮囊式蓄能器，包括两个至少部分地彼此靠紧的塑料外壳(12、14)，其中第一塑料外壳(12)至少在其一端具有一凸缘部分(16)。通过一在外壳(12、14)之间的间隙孔(24)一直延伸到一位置，在该位置外壳(12、14)同轴设置地相互支承，并且设置一个盘阀(50)，作为用于控制孔口(10)中的介质供给和排出的阀，由于形成了一密封的蓄能器装置，其能够以较小的制造成本实现。

Description

液压蓄能器
技术领域
本发明涉及一种用于容纳至少一种流体介质的液压蓄能器、特别是皮囊式蓄能器，包括一储压器，该储压器具有一第一塑料外壳和一至少部分地包围第一塑料外壳的第二塑料外壳，其中第一塑料外壳至少在其一个端部上具有一凸缘部分，该凸缘部分包围一用于一控制介质供给和排出的阀的孔口，并且凸缘部分和第二塑料外壳支承在一位于它们之间的外支承环上，该外支承环朝着一在所述外壳之间的间隙孔的方向成楔状逐渐缩小。
背景技术
由EP 1248929B1已知一种用纤维塑料复合物加强的塑料核心容器作为内部的塑料外壳用以储存在压力下的液态的和/或气态的介质，其中核心容器在颈部和/或底部和/或圆柱形容器部分中具有一个或多个连接件，其中至少一个连接件为了容纳一具有可拧入的圆柱形或圆锥形螺纹的高压输入管道，例如构成一阀和一管道接头。在塑料核心容器作为凸缘部分的连接轴颈中安装一圆柱形嵌件，该嵌件包括一包裹在连接轴颈端部上或围绕该端部的凸缘端，其中至少两个密封件这样设置，即至少一个密封件设置在嵌件与塑料核心容器的塑料连接轴颈的内表面之间，至少另一密封件设置在嵌件与高压输入管道之间。借此即使在极端的多变的热和机械的工作负荷下也应确保在连接件上的高的和长期的持续的密封性。由于没有排除第一内部的塑料外壳向凸缘部分的方向的约90°的锐利的转向点，由于该锐利的转向点导致有害的应力集中，并且虽然在外面的与内部的塑料外壳之间的外支承环在由此形成的间隙孔内向外成圆锥形或楔状地逐渐缩小，但由此提供的支承只发生在所述两个塑料外壳的基本上水平延伸的接触区域的内部，其结果是，在装置的使用期间在所述区域内可以导致在两外壳之间损害塑料的相对运动。
由DE 19751411C1已知一种组合储压容器用以储存在压力下的气态介质，包括一塑料衬里作为内部的或第一塑料外壳(具有两个在颈部区域内设置的颈部件)和一纤维复合材料的加强衬里的线圈作为第二塑料外壳。在一容纳气体截止阀的颈部件中设置一可拧入该颈部件中的夹紧环，该夹紧环在外表面具有一螺纹部分，在其上连接一无螺纹的截锥状的部分并且在颈部件的各内螺纹部分之间设置的用于容纳一密封件的环形槽径向延伸入颈部件内和延伸至相应的颈部件的外面上。在与凸缘相邻的区域内该布置设有至少一个径向向外沿全圆周延伸的卷边。如同在上述已知的方案中，外支承环的楔状缩小只沿颈部件上的内部圆周区域沿一水平的由衬里形成的平面延伸，外支承环在这方面又以急剧的直角转向进入凸缘部分，其包括经由所述阀的气体供给。该非常良好密封的方案的实现需要相应大的结构费用，包括多个构件。
发明内容
从该现有技术出发，本发明的目的在于，有针对性地进一步改进已知的方案，使其以便宜的方式在一减少的制造费用时达到一液压蓄能器应用并且液压蓄能器的特征是高的可靠性。一具有权利要求1的特征的液压蓄能器总体达到一所述目的。
通过按照权利要求1表明的特征部分在两外壳之间的间隙孔一直延伸到一位置，在该位置两个外壳同轴设置地相互支承，并且设置一个盘阀，作为用于控制孔口中的介质供给和排出的阀，由此构成一密封的蓄能器装置，其可以不多的制造成本实现。按照本发明的液压蓄能器可以用于大量的应用场合并且通过直到两外壳的外圆周区域经由成楔状逐渐缩小的外支承环实现支承，经由外支承环制止可能出现的两塑料外壳之间的相对运动并这样直接在易受损害的塑料材料之间避免损害的离层过程。此外由此在高压容器的孔口区域内构成盘阀的稳定的和可靠的支承，从而利用所述特征第一次有可能将完全由塑料层构成的储压器用于皮囊式液压蓄能器方案中，其也构成特别大的容积的。此外通过楔状的中间支承，对于塑料外壳可以采用例如聚合物材料形式的标准塑料材料，这再次有助于降低制造成本。
第一和第二塑料外壳的相互面对的外形表面由于外支承环的楔状引导，其一直延伸到结构的外圆周区域内，实现了无锐利的转向和无突然的方向改变，这对于所述塑料外壳来说能够实现特别保护的力导入。当外支承环构成一体的并且然后优选由一可塑性变形的塑料材料、特别由一聚合物材料构成时产生一特别有利的力导入。但当外支承环作为刚性的支承体由至少两个例如单环型式的单个部分组成时，也可以达到很好的结果，这再次简化制造并因此有助于降低制造成本。对此外支承环，只要其支承衬里的凸缘部分，可以由金属材料构成并且在两个塑料外壳之间的楔状缩小区域由一塑料材料构成，例如以一可塑性变形的缓冲环的型式由聚合物材料构成。根据制造方法也可以将上述的可塑性变形的塑料注塑入或浇铸入预定的间隙中。只要缓冲环或外支承环作为整体由一塑料材料构成，则其明显降低重量，这增多液压蓄能器的可能的应用情况，例如在航空和航天中。此外由于外支承环或其各元件的塑料构成可以确保不可能在锐利边缘的过渡点导致塑料材料的损害。在一金属的单环部分构成中(也对于所述的缓冲环来说)，可为容器结构调节到高的刚度，从而按照应用情况液压蓄能器按需要可制成模块式的。
在本发明的液压蓄能器的一优选的实施形式还设定，除盘阀外在对置的一侧在储压器上还安装一气阀，经由该气阀薄膜皮囊的内部是可充气的。经由该有针对性的气阀，薄膜皮囊也可以就地先充气或后充气。
在本发明的液压蓄能器的另一优选的实施形式中还设定，外支承环的外轮廓朝向间隙孔的方向设有凸面的弯曲并且其对置的内轮廓从间隙孔开始可以以一直线的斜面延伸，该斜面在凸缘部分的进入位置延伸到一平行于容器的纵轴线的支承面。上述的外支承环的包括在外轮廓上凸面的弯曲和在内轮廓面上的平面平行构造的实施形式导致内外壳的负荷向外支承环内特别有利的力导入，外支承环在这方面由外面的塑料外壳通过缠绕进一步支承。
本发明的液压蓄能器的其他的有利的实施形式是其他的从属权利要求的目标。
附图说明
以下借助一个实施例按附图更详细地说明本发明的液压蓄能器。各图为原则性的和不按比例的视图：
图1构成为皮囊式蓄能器的液压蓄能器的一纵向剖视图的主要部分；
图2和3按图1的液压蓄能器的端面区域的放大图。
具体实施方式
在附图中以皮囊式蓄能器形式给出的液压蓄能器用作储存液态的或气态的流体介质，其可以处在直至几千巴的压力下。该蓄能器在两端设有用于供给和排出介质的连接孔口10，在其上连接各个阀，这还要分别给予更详细地说明。
液压蓄能器的实际的储压器具有一第一塑料外壳12和一至少部分地包围第一塑料外壳12的第二塑料外壳14。上述第一塑料外壳12在专业用语上也用塑料核心容器或用衬里来描述，其优选由聚酰胺构成并且借助于一吹塑成型过程或通过旋转烧结获得。上述的制造方法是常见的，从而在这方面不再对其更详细地讨论。上述的衬里在外圆周面通过一从外面卷绕的、作为第二塑料外壳14的纤维缠绕部加强。例如该加强的缠绕部由一纤维加强部，如碳纤维、聚芳基酰胺纤维、Gas纤维、硼纤维、Al2O3纤维或其混合物构成，人们也将其称为混合纱线，其埋入由聚氨酯例如环氧树脂或酚醛树脂制成的基体中或埋入例如以PA12(尼龙12)、PA6(尼龙6)、PP(聚丙烯)等形式的热塑性塑料中。
构成支承外壳的纤维复合材料就此而言包括相互交叉的埋入人造树脂中的纤维条，它们基本上沿轴向方向和圆周方向延伸。构成支承外壳的纤维复合材料可以补充地或替代地也包含相互交叉的纤维条，所述纤维条可以在轴向和圆周方向上倾斜并且在符合目的的进一步构成中对称倾斜于塑料核心容器的纵轴线相互配置。借此可以以最好的方式通过储压器承受轴向以及圆周定向的力。此外改善可能性，即将一端侧的孔口的孔横截面相对于塑料核心容器的内径之比调节至最大值至少30％、优选至少50％，而不损害功能。
第一塑料外壳12在相互对置的两端延伸到各一个圆柱形的凸缘部分16。所示的液压蓄能器构成基本上旋转对称的并且沿其中间圆周18延伸，其两外壳12、14沿其纵轴线20同轴设置。沿着该纵轴线20的方向看去，第二塑料外壳14的自由端在第一塑料外壳12的相应的凸缘部分16的上方延伸，这对于在容器使用期间待传入的力已证明是有利的。第一塑料外壳12的凸缘部分16和第二塑料外壳14此外支承在一位于它们之间的外支承环22上。外支承环22朝着在所述外壳12、14之间的间隙孔24的方向成楔状逐渐缩小。按照本发明在此设定，两个外壳12、14之间的所述间隙孔24一直延伸到一个位置，在该位置外壳12、14相对于蓄能器的纵轴线20同轴设置地相互支承，其中外支承环22的楔状的缩小部26一直通向该位置，外支承环22或者构成一体的(未更详细示出)，或者按照视图由至少两个环形的单个部分28、30组成，其中单个部分28由一通常的金属材料构成，而单环30由一塑料材料构成，优选由一可塑性变形的聚合物材料以一缓冲环的型式构成。代替两个单个部分28、30也可以采用其他的单个部分；也可以一夹层结构的方式，或代替一体的金属构成，外支承环22由一这样的塑料结构构成。
如还由各图看出的，外支承环22的外轮廓32朝向间隙孔24的方向设有一凸面的弯曲并且其对置的内轮廓34从间隙孔24开始以一直线的斜面延伸，该斜面在凸缘部分16的进入位置处延伸到一平行于液压蓄能器的纵轴线20的支承面。外轮廓32的弯曲对此向第二塑料外壳14的自由端增大。通过外支环22的上述的内轮廓和外轮廓的构成确保很好的力导入并且还确保所述塑料材料12、14在外支承环22的区域内的可靠的连接。此外塑料外壳12形式的衬里平行于在外支承环22的内面上的直线延伸的倾斜外轮廓延伸，其结果是，衬里向平行于液压蓄能器的纵轴线20的凸缘部分16方向以一大于90°的角度实现转向，从而在这方面避免易受损害的衬里的急剧的转向。
只要外支承环22由各单个部分构成，如图中所示，两个单个部分28或30的至少一个在边缘侧的区域内具有一突出部，其以一搭接的方式通入另一单个部分的一边缘侧的径向凹槽中。借此两个单个部分特别好的相互附着是可能的。在按各图的横剖面看出，因此一单个部分30以一紧贴楔的方式和另一单个部分28直到相应的凸缘部分16的自由端以一平行四边形的方式构成。
第一外壳12的相应的凸缘部分16在内圆周面上支承在一内支承环36的另一支承面上，内支承环优选构成为刚性的金属环。如按各图的视图所示，内支承环36对于液压蓄能器的两端需要构成不同的；但独特的是，相应的内支承环36沿其外圆周表面具有一环形槽用以容纳一O型密封圈38，其有助于相应的介质供给和排出的密封。此外独特的是，内支承环36这样支承于外支承环22内，即为介质供给和排出构成一共同的限定壁。所述的内支承环36向储压器的内部的方向设有一支承斜面，该支承斜面的倾斜度适配于、特别是对应于外支承环22的内轮廓34的斜面的倾斜度。所述的斜面也特别用作为仍待更详细说明地的液压蓄能器的阀装置的以后的支承面。此外支承环22的外轮廓32设有一环形的凹槽40，第二塑料外壳14的可配属的末端进入所述凹槽内且分别在端侧贴靠。
在中间圆周18的两侧第二塑料外壳14具有至少一个附加的缠绕层42，其一方面有助于提高破裂压力，而另一方面保证在破裂情况下储压器或蓄能器的可能的坚硬的内部元件不可能炮弹式向外飞出，而相反由附加的缠绕层42挡住。根据蓄能器的结构长度所述附加的缠绕层可以只单个存在或以不连续的彼此间距多个存在。所述外支承环22能够以一缓压器的方式均匀地分配出现的应力集中并且将其传入两个塑料外壳12、14中。这样也有效避免储压器的鼓起。由于在同轴的区域内的滑动运动在塑料外壳12、14的相互面对的侧面之间可能发生很小的脱层的相对运动，在这方面足够的是，通过外支承环22实施各层或两个外壳12、14在端侧的包围区域内的彼此支承和分离。所述的外支承环22的横截面楔形状在其有效地抑制所述相对运动方面是有利的，对此外轮廓32与内轮廓34的不同的构成有益地共同起作用。即使在所描述的储压器方案中只使用光滑的表面(特别就内支承环36和外支承环22而言)，仍然令人意想不到的是，这样以结构上简单的方式在凸缘部分16的区域内达到一高强度的和刚性的连接部分。
沿着图2的观察方向看出，在容器装置的底侧安装一所谓盘阀50作为流体阀。盘阀50的圆盘按照图2的视图由一压簧52保持在其打开位置并且圆盘另外由一操纵杆54支承，其穿过压簧52并且在其底侧设有一挡块56用于限制最大的打开行程，该挡块56按照图2的视图撞向一导轨的板条壁58，该导轨在轴向方向平行于液压蓄能器的纵轴线20开设径向相互对置的各流体通道60。所述流体通道60朝图2的观察方向看去在其下端通入一标准的SAE凸缘型式的导流的连接件62中，而在其另一端其通入所述液压蓄能器的流体室64。所述流体室64经由一弹体的蓄能器皮囊66形式的隔膜与另一导气的工作室68分开。如果流体例如以一液压介质的形式如油从流体室64中经由连接件62排入一液压回路中，则弹性挠曲的蓄能器皮囊66在例如氮形式的工作气体的压力下扩大并且朝图2的观察方向看去将盘阀50的圆盘向下挤压，直到最大在圆盘的完全的关闭位置与所述的SAE凸缘的圆锥形的关闭表面70相接触，SAE凸缘伸入流体室64。
只要所述SAE连接件伸入流体室64，则与圆锥形的关闭表面70相邻地SAE连接件包括一弹性挠曲构成的止挡表面72，其由一弯曲的卡圈74固定在所述凸缘上。所述卡圈74利用其底侧支承在倾斜延伸的衬里12的内轮廓上。此外卡圈74在其内圆周面上固定在SAE凸缘上，SAE凸缘在外圆周面上经由一突出部扩大直径。此外所述SAE凸缘在穿通区域内构成圆柱形的并且朝图2的观察方向看去经由一支承外套76支承在外支承环22的底侧上，支承外套76在外圆周面上与外支承环32和内支承环36的内圆周侧面处于平坦的接触。为了将所述结构在介质供给和排出的区域10内可靠地固定于储压器壳体中，一环首螺钉78(screw ring)夹紧所述结构，该环首螺钉在这方面可经由一在SAE凸缘上的外螺纹段夹紧。在这样固定的环首螺钉78的下方SAE凸缘被两个相互对置的孔80穿过，所述孔例如可以用于安装传感器，该传感器特别可以更多地用作压力测定、温度测定、粘度测定等。沿着图2的观察方向在右边所示的拧入式元件型式的压力传感器整体地安装入左边所示的孔80中。为了达到所述各元件的更好的可装配性，特别是卡圈74可以构成多部分的、特别是两部分的环。此外SAE凸缘朝图2的观察方向看去在其端侧的底侧具有一环形槽84，其用于容纳一未更详细示出的O型密封圈，从而SAE凸缘可密封地连接于一未更详细示出的液压系统的流体回路中。
此外如图3所示，蓄能器皮囊66的薄膜壁在其上侧安装于一薄膜保持部86上，该薄膜保持部以其底侧可扣入一蓄能器皮囊装置的横壁88中；此外在该横壁区域内也开设一通道位置10用于经由介质供给阀90的气体供给。所述阀90是通用的结构形式，从而在这方面对此不再更详细地讨论并且阀90可以经由一相应的外螺纹拧入薄膜保持部86的内螺纹中。为了可靠地容纳蓄能器皮囊66，蓄能器皮囊在其自由端的直径稍微加厚并且薄膜保持部86将夹紧蓄能器皮囊66的自由端压向内支承环36的斜支承面，内支承环36则以其内圆周贴紧薄膜保持部86的外圆周。此外薄膜保持部86以微小的裕量穿过连接件22并且在其中经由一反向固定环92位置固定。在所示的储压器中塑料核心容器具有一240mm的内径并且连接环具有一140mm的内径。由此算出一极点比，亦即塑料核心容器12的内径与连接或内支承环36的内径之比为58％，亦即一大于50％的值，这便于将内装件安装于塑料核心容器内，例如所述的阀装置50和90。

Claims (12)

1.用于容纳至少一种流体介质的液压蓄能器、特别是皮囊式蓄能器，包括一储压器，该储压器具有一第一塑料外壳(12)和一至少部分地包围第一塑料外壳(12)的第二塑料外壳(14)，其中第一塑料外壳(12)至少在其一个端部上具有一凸缘部分(16)，该凸缘部分包围一用于一控制介质供给和排出的阀的孔口(10)，并且凸缘部分(16)和第二塑料外壳(14)支承在一位于它们之间的外支承环(22)上，该外支承环朝着一在所述外壳(12、14)之间的间隙孔(24)的方向成楔状逐渐缩小；其特征在于，在外壳(12、14)之间的间隙孔(24)一直延伸到一位置，在该位置外壳(12、14)同轴设置地相互支承，并且设置一个盘阀(50)，作为用于控制孔口(10)中的介质供给和排出的阀。
2.按照权利要求1所述的液压蓄能器，其特征在于，外支承环(22)构成一体的或由至少两个环形的单个部分(28、30)组成。
3.按照权利要求2所述的液压蓄能器，其特征在于，至少一个单个部分(30)由塑料材料构成。
4.按照权利要求1至3之一项所述的液压蓄能器，其特征在于，除盘阀(50)外，在对置的一侧上在储压器上还安装一气阀(90)，蓄能器皮囊(66)的内部(68)经由该气阀是可充气的。
5.按照权利要求1至4之一项所述的液压蓄能器，其特征在于，外支承环(22)的外轮廓(32)朝向间隙孔(24)的方向设有一凸面的弯曲并且其对置的内轮廓(34)从间隙孔(24)开始以一直线的斜面延伸，该斜面在凸缘部分(16)的进入位置处延伸到一平行于容器的纵轴线(20)的支承面。
6.按照权利要求1至5之一项所述的液压蓄能器，其特征在于，第一外壳(12)的凸缘部分(16)在内圆周面上支承在一同样由一刚性的金属环构成的内支承环(36)的另一支承面上。
7.按照权利要求6所述的液压蓄能器，其特征在于，内支承环(36)这样在外支承环(22)内引导，使得构成一共同的限定壁用于介质供给和排出。
8.按照权利要求6或7所述的液压蓄能器，其特征在于，内支承环(36)朝向储压器的内部的方向设有一支承斜面，该支承斜面的倾斜度对应于外支承环(22)的内轮廓(34)的斜面的倾斜度。
9.按照权利要求1至8之一项所述的液压蓄能器，其特征在于，外支承环(22)的外轮廓(32)设有一环形的凹槽(40)，第二塑料外壳(14)的可配属的末端进入所述凹槽内且支承。
10.按照权利要求1至9之一项所述的液压蓄能器，其特征在于，第一塑料外壳(12)为一塑料衬里，其通一吹模方法或旋转成型方式或其他的热成型方法制造。
11.按照权利要求1至10之一项所述的液压蓄能器，其特征在于，第二塑料外壳(14)由一由至少一种型式的纤维构成的缠绕层构成，该缠绕层在相应的包围位置构成用于第一塑料外壳(12)的纤维加强部。
12.按照权利要求1至11之一项所述的液压蓄能器，其特征在于，第二塑料外壳(14)沿其外圆周以相互不连续的间距具有附加的缠绕层(42)。
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