DE10138868B4

DE10138868B4 - Druckspeicher für flüssige und/oder gasförmige Medien

Info

Publication number: DE10138868B4
Application number: DE2001138868
Authority: DE
Inventors: Horst Beling
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2001-08-08
Filing date: 2001-08-08
Publication date: 2014-10-23
Anticipated expiration: 2021-08-09
Also published as: WO2003016722A2; DE10138868A1; WO2003016722A3

Abstract

Druckspeicher für flüssige und/oder gasförmige Medien mit einem innerhalb eines Gehäuses angeordneten Faltenbalg (20), der zwischen einem Balgdeckel (28) und einem Balgboden (32) mehrlagig angeordnete, expandierbare Balglamellen (22, 26, 30) aufweist, wobei jeweils die äußeren Balglamellen (26, 30) mit dem Balgdeckel (28) beziehungsweise dem Balgboden (32) druckdicht verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Balgdeckel (28) und/oder der Balgboden (32) mit den äußeren Balglamellen (26, 30) nur in einem in Nähe eines Innendurchmessers (56) der jeweiligen äußeren Balglamelle (26, 30) liegenden Bereich (34) durch eine Fügeverbindung verbunden ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Druckspeicher für flüssige und/oder gasförmige Medien mit einem innerhalb eines Gehäuses angeordneten Faltenbalg, der zwischen einem Balgdeckel und einem Balgboden mehrlagig angeordnete, expandierbare Balkenlamellen aufweist, wobei jeweils die äußeren Balglamellen mit dem Balgdeckel beziehungsweise dem Balgboden druckdicht verbunden sind.
Stand der Technik
Derartige Druckspeicher sind beispielsweise aus der US 2,682,893 A bekannt. Um ein möglichst großes Arbeitsvolumen derartiger Druckspeicher zu erreichen, ist bekannt, die einzelnen mehrlagig angeordneten, expandierbaren Balglamellen mit aufeinander abgestimmten Formmerkmalen zu versehen, so dass diese auf Block zusammenfaltbar sind. Hierdurch wird ein geringstmögliches Arbeitsvolumen erzielt. Um trotz dieser speziellen Formgebung der Balglamellen eine druckdichte Verbindung zwischen den äußeren Lamellen und dem Balgdeckel beziehungsweise dem Balgboden zu erreichen, müssen diese ebenfalls diese speziellen Formmerkmale aufweisen. Somit lassen sich derartige Balgdeckel und Balgböden nur sehr aufwendig herstellen.
Aus der Offenlegungsschrift DE 100 38 982 A1 ist weiterhin ein Flüssigkeitsbehälter für eine hydraulische Anlage bekannt, die zum Ausgleich von Volumenunterschieden einen einstückig ausgebildeten Faltenbalg aufweist, der an einer Stirnseite mit einer gasdurchlässigen Membran oder mit einem Ventilkörper verbunden ist.
Vorteile der Erfindung
Der erfindungsgemäße Druckspeicher mit den in Anspruch 1 genannten Merkmalen bietet demgegenüber den Vorteil, dass einfacher aufgebaute und somit kostengünstigere herstellbare Balgböden beziehungsweise Balgdeckel einsetzbar sind. Dadurch, dass der Balgdeckel und/oder der Balgboden mit den äußeren Balglamellen nur in einem in Nähe des Innendurchmessers liegenden Bereich verbunden sind, wird vorteilhaft erreicht, dass der Balgdeckel beziehungsweise der Balgboden die Formmerkmale der Balglamellen, die auch die äußeren Balglamellen aufweisen, nicht korrespondierend aufweisen müssen. Bei Zusammenfalten der Balglamellen auf Block kommen die Formmerkmale der äußeren Balglamellen somit quasi neben dem Balgdeckel beziehungsweise dem Balgboden zu liegen.
Gleichzeitig wird durch eine derartige Ausgestaltung erreicht, dass Balgdeckel und/oder Balgboden mit einem geringeren Gesamtdurchmesser eingesetzt werden können, so dass es zu einer Gewichtsreduktion des gesamten Druckspeichers kommt.
In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Verbindung zwischen den äußeren Balglamellen und dem Balgdeckel beziehungsweise dem Balgboden als Lötverbindung, Widerstandsschweißverbindung, Klebeverbindung, Plasmaschweißverbindung, Laserschweißverbindung oder anderen geeigneten Fügetechniken ausgebildet ist. Hierdurch lassen sich trotz der relativ geringen zur Verfügung stehenden Fügefläche zwischen dem Balgdeckel und/oder dem Balgboden sowie den äußeren Balglamellen hochfeste, druckdichte Verbindungen erreichen.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines Faltenbalgs zeichnet sich durch die Merkmale des Anspruchs 5 aus. Es bietet den Vorteil, dass dieses in einfacher Weise und für große Stückzahlen geeignet durchgeführt werden kann. Dadurch, dass die Balglamellen, der Balgdeckel und der Balgboden bevorzugt in einem Arbeitsgang druckdicht miteinander verbunden (gefügt) werden, wird erreicht, dass zur Vorbereitung der Fügung des Faltenbalgs lediglich die Balglamellen sowie der Balgdeckel und der Balgboden auf Block übereinander angeordnet werden müssen. Diese vorbereiteten – quasi ein Schichtsystem bildenden – Dieser Text wurde durch das DPMA aus Originalquellen übernommen. Er enthält keine Zeichnungen. Die Darstellung von Tabellen und Formeln kann unbefriedigend sein. Ausgangsrohlinge können dann in einfacher Weise durch Einbringen in einen Ofen, gegebenenfalls einen Durchlaufofen, in an sich bekannter Weise erwärmt werden, so dass an den Fügestellen zwischen den Balglamellen beziehungsweise den Außenbalglamellen und dem Balgdeckel und dem Boden eine druckdichte Fügeverbindung durch Erwärmen über einen Schmelzpunkt eines in den Fügebereichen zuvor eingebrachten Lotes möglich ist.
Alternativ zur Lötverbindung in einem Arbeitsgang ist vorgesehen, dass zunächst die äußeren Balglamellen jeweils mit einem Balgdeckel beziehungsweise einem Balgboden gefügt werden und anschließend die gestapelten Balglamellen in einem Arbeitsgang miteinander gefügt werden. Dies kann ebenfalls in an sich bekannter Weise durch Einbringen in einen Ofen oder dergleichen erfolgen. Der Vorteil bei dieser Ausgestaltung ist, dass auf spezielle Materialeigenschaften, die zwischen den Balglamellen und dem Balgboden beziehungsweise dem Balgdeckel gegeben sein können, unterschiedliche, jeweils optimale Fügetechniken eingesetzt werden können. So kann insbesondere vorgesehen sein, dass die Fügeverbindung zwischen den äußeren Balglamellen und dem Balgboden beziehungsweise dem Balgdeckel mittels einer Laserschweißnaht erfolgt, während die Fügeverbindungen zwischen den Balglamellen durch Lötverbindungen, Widerstandsschweißverbindungen, Klebeverbindungen oder dergleichen realisiert werden können.
Weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den übrigen, in den Unteransprüchen genannten Merkmalen.
Zeichnungen
Die Erfindung wird nachfolgend in Ausführungsbeispielen anhand der zugehörigen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
1 eine schematische Schnittansicht durch einen Druckspeicher mit einem Faltenbalg;
2 eine Schnittansicht durch einen auf Block gelegten Faltenbalg und
3 eine Detailansicht einer Verbindung zwischen einer Balglamelle und einem Balgdeckel.
Beschreibung des Ausführungsbeispiels
1 zeigt einen insgesamt mit 10 bezeichneten Druckspeicher für flüssige und/oder gasförmige Medien. Der Druckspeicher 10 umfasst ein Gehäuse 12, das aus einer oberen Gehäuseschale 14 und einer unteren Gehäuseschale 16 besteht. Die Gehäuseschalen 14 und 16 sind entlang einer hier angedeuteten Teilungsfuge 18 miteinander kraftschlüssig verbunden.
Innerhalb des Gehäuses 12 ist ein Faltenbalg 20, insbesondere ein Metallfaltenbalg, angeordnet. Der Faltenbalg 20 besteht aus einer Vielzahl übereinander, das heißt mehrlagig angeordneten, expandierbaren Balglamellen 22. Die Balglamellen 22 sind in ihren einem Außendurchmesser benachbarten Bereichen 24 miteinander druckdicht verbunden. Eine hier oben dargestellte äußere Balglamelle 26 ist mit einem Balgdeckel 28 und eine hier unten dargestellte äußere Balglamelle 30 ist mit einem Balgboden 32 druckdicht verbunden. Hierbei erfolgt eine Verbindung zwischen den äußeren Balglamellen 26 beziehungsweise 30 sowie dem Balgdeckel 28 beziehungsweise dem Balgboden 32 in einen in Nähe des Innendurchmessers der Balglamelle liegenden Bereich 34. Es ist also ersichtlich, dass der Durchmesser der Balglamellen 22 deutlich größer ist als ein Durchmesser von Balgdeckel 28 beziehungsweise Balgboden 32.
Der Balgboden 32 ist in einer entsprechenden Ausnehmung 35 des Gehäuseteiles 16 angeordnet. Der Balgboden 32 besitzt einen Anschlussstutzen 36, der eine Durchgangsöffnung 38 in einem Innenraum des Gehäuses 12 und somit einen Innenraum 40 des Faltenbalgs 20 bildet.
Der Balgdeckel 28 besitzt eine Durchgangsöffnung 42, über die in den Außenraum (Gasraum) 41 des Faltenbalgs 20 ein gasförmiges Medium einfüllbar ist. Die Öffnung 42 ist durch eine Verschlusseinrichtung 44 (Stopfen) druckdicht verschließbar. Das Gehäuseteil 14 bildet eine Befestigungsöffnung 46 zur Befestigung des Druckspeichers 10 aus. Die Befestigungsöffnung 46 ist beispielsweise als Innensechskant ausgebildet. Innerhalb des Gehäuses 12 ist mit dem Gehäuseteil 14 eine geeignete Vorrichtung 48 vorgesehen, die beispielsweise von einem topfförmigen Ringelement gebildet ist, die der Befestigung der Verschlusseinrichtung 44 dient.
Im Bereich der Teilungsfuge 18 bilden die Gehäuseteile 14 und 16 eine Ringnut 50 aus, innerhalb der ein Schutzring 52 angeordnet ist.
2 verdeutlicht in einer Detailansicht einen auf Block gefalteten Faltenbalg 20. Hierbei wird deutlich, dass die einzelnen Balglamellen 26 mit großer Packungsdichte aufeinander liegen. Dies wird erreicht, da die Balglamellen 22 Formmerkmale 54 besitzen, die beim Zusammenfalten korrespondierend ineinander greifen. Anhand der Schnittdarstellung wird deutlich, dass die äußeren Balglamellen 26 beziehungsweise 30 lediglich in ihren dem Innendurchmesser 56 benachbarten Bereichen 34 mit dem Balgdeckel 28 beziehungsweise dem Balgboden 32 gefügt sind. Hierdurch wird erreicht, dass die Formmerkmale 54 bei auf Block zusammengelegten Balglamellen 22 nicht die Entleerung des Speichers behindern.
Die Schnittdarstellung gemäß 2 dient gleichzeitig der Erläuterung des Herstellungsverfahrens des Faltenbalgs 20. Hierzu werden die Balglamellen 22 in entsprechender Anzahl lose übereinander geschichtet, wobei die äußere Balglamelle 30 mit ihrem Bereich 34 auf dem Balgboden 32 aufliegt und der Balgdeckel 28 auf dem Bereich 34 der äußeren Balglamelle 26 aufliegt. In den Bereichen 34 zwischen dem Balgdeckel 28 und der äußeren Balglamelle 26 und der Balglamelle 30 und dem Balgboden 32 ist jeweils ein Lot aufgetragen. Ferner ist in den einem Außendurchmesser 58 benachbarten Bereichen 24 zwischen den einzelnen Balglamellen 22 ebenfalls jeweils ein Lot aufgetragen.
Das so vorbereitete Schichtelement wird anschließend in einem Arbeitsgang in den Bereichen 34 beziehungsweise den Bereichen 24 gefügt. Dies kann beispielsweise durch Einbringen des Schichtverbundes in einen Ofen, insbesondere einen Durchlaufofen, erfolgen. Hierdurch kann in kurzer Taktzeit eine große Anzahl von Faltenbälgen 20 hergestellt werden. Eine Temperatur im Durchlaufofen ist so eingestellt, dass hierdurch die Lote in den Bereichen 34 beziehungsweise 24 über ihre Schmelzpunkte erwärmt werden, so dass eine dauerhafte druckdichte Verbindung an den Fügestellen entsteht. Gegebenenfalls kann der Fügeprozess durch eine hier angedeutete Beaufschlagung mit einer Druckkraft F auf den Balgdeckel 28 und/oder den Balgboden 32 und/oder die Balglamellen 22 unterstützt werden. Es ist klar, dass die Druckkraft F so bemessen ist, dass eine mechanische Beeinträchtigung des Faltenbalgs 20 ausgeschlossen ist.
Anhand 3, bei der der Faltenbalg 20 in nicht komplett entladenem Zustand ausschnittsweise gezeigt ist, wird verdeutlicht, dass eine druckdichte Verbindung zwischen dem Balgdeckel 28 und der äußeren Balglamelle 26 im Bereich 34 auch durch eine Laserschweißverbindung 60 erfolgen kann. Hierdurch kann den unterschiedlichen Materialeigenschaften der Balglamellen 22 und des Balgdeckels 28 zur Herstellung einer dauerhaften druckdichten Verbindung besser Rechnung getragen werden. Im übertragenen Sinne kann die Verbindung mit einer Schweißnaht 60 auch auf die Fügeverbindung zwischen der Balglamelle 30 und dem Balgboden 32 übertragen werden.
Anhand der Darstellung in 3 wird ferner deutlich, dass die Fügeverbindung zwischen benachbarten Balglamellen 22 in den Bereichen 24 jeweils in den dem Außendurchmesser 58 benachbarten (radial nach innen benachbarten) Bereichen 24 erfolgt. Hierdurch werden die den Außendurchmesser 58 bildenden Stirnflächen der Balglamellen 22 selber nicht für die druckdichte Verbindung genutzt. Dies hat den Vorteil, dass einerseits ein zusätzliches Verbindungsmittel, beispielsweise Lot oder dergleichen, den Außendurchmesser des Faltenbalgs 20 nicht vergrößert. Somit wird die Reibungswahrscheinlichkeit zwischen Faltenbalg 20 und Gehäuse 12 reduziert. Ferner wird im Falle einer doch erfolgenden Reibung zwischen Faltenbalg 20 und Gehäuse 12 kein Verbindungsmaterial (Lot) zwischen den Balglamellen 22 beschädigt, so dass die Gefahr von Undichtigkeiten des Faltenbalgs 20 reduziert ist.

Claims

Druckspeicher für flüssige und/oder gasförmige Medien mit einem innerhalb eines Gehäuses angeordneten Faltenbalg (20), der zwischen einem Balgdeckel (28) und einem Balgboden (32) mehrlagig angeordnete, expandierbare Balglamellen (22, 26, 30) aufweist, wobei jeweils die äußeren Balglamellen (26, 30) mit dem Balgdeckel (28) beziehungsweise dem Balgboden (32) druckdicht verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Balgdeckel (28) und/oder der Balgboden (32) mit den äußeren Balglamellen (26, 30) nur in einem in Nähe eines Innendurchmessers (56) der jeweiligen äußeren Balglamelle (26, 30) liegenden Bereich (34) durch eine Fügeverbindung verbunden ist.
Druckspeicher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Faltenbalg (20) ein Metallfaltenbalg ist.
Druckspeicher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Balglamellen (22, 26, 30) untereinander in ihrem einem Außendurchmesser (58) benachbarten Bereich (24) miteinander verbunden sind.
Druckspeicher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fügeverbindungen zwischen den Balglamellen (22, 26, 30) und/oder den Balglamellen (26, 30) und dem Balgboden (32) beziehungsweise dem Balgdeckel (28) Lötverbindungen und/oder Widerstandsschweißverbindungen und/oder Klebeverbindungen und/oder Plasmaschweißverbindungen und/oder Laserschweißverbindungen sind.
Verfahren zur Herstellung eines Faltenbalgs, insbesondere für einen Druckspeicher, der zwischen einem Balgdeckel (28) und einem Balgboden (32) mehrlagig angeordnete, expandierbare Balglamellen (22, 26, 30) aufweist, wobei jeweils die äußeren Balglamellen (26, 30) mit dem Balgdeckel (28) beziehungsweise dem Balgboden (32) druckdicht verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Balgdeckel (28) und/oder der Balgboden (32) mit den äußeren Balglamellen (26, 30) nur in einem in Nähe eines Innendurchmessers (56) der jeweiligen äußeren Balglamelle (26, 30) liegenden Bereich (34) durch eine Fügeverbindung verbunden werden.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Balglamellen (22, 26, 30) des Balgdeckels (28) und des Balgbodens (32) in einem Arbeitsgang druckdicht miteinander verbunden werden, wobei die Fügebereiche (24, 34) zwischen den Balglamellen (22, 26, 30), dem Balgdeckel (28) und dem Balgboden (32) mit einem Lot benetzt werden und anschließend der gesamte Schichtverband aus Balglamellen (22, 26, 30), Balgdeckel (28) und Balgboden (32) in einem Ofen, insbesondere Durchlaufofen, eingebracht wird und das Lot bis über dessen Schmelzpunkt erwärmt wird.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass zunächst die äußeren Balglamellen (26, 30) mit dem Balgdeckel (28) beziehungsweise dem Balgboden (32) gefügt werden und anschließend die Balglamellen (22, 26, 30) untereinander gefügt werden.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass für die Verbindungen zwischen den äußeren Balglamellen (26, 30) und dem Balgdeckel (28) beziehungsweise dem Balgboden (32) und für die Verbindungen zwischen den Balglamellen (22, 26, 30) untereinander unterschiedliche Fügetechniken eingesetzt werden.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungen zwischen den äußeren Balglamellen (26, 30) und dem Balgdeckel (28) beziehungsweise dem Balgboden (32) durch Laserschweißen oder Widerstandsschweißen hergestellt werden.