DE102015012357A1

DE102015012357A1 - Hydrospeicher

Info

Publication number: DE102015012357A1
Application number: DE102015012357.2A
Authority: DE
Inventors: Herbert Baltes; Peter Kloft
Original assignee: Hydac Technology GmbH
Current assignee: Hydac Technology GmbH
Priority date: 2015-09-18
Filing date: 2015-09-18
Publication date: 2017-03-23

Abstract

Ein Hydrospeicher, insbesondere in Form eines Membranspeichers, bestehend aus mindestens zwei Gehäuseteilen (8, 10) eines Speichergehäuses (1), in dem ein Trennelement, hier eine Trennmembran (2), zwei Medienräume (4, 6) voneinander separiert, und mit mindestens einem, mit dem einen Gehäuseteil (10) entlang einer Schweißnaht (50) verbundenen Medien-Anschlussteil (22), ist dadurch gekennzeichnet, dass das Anschlussteil (22) zumindest teilweise in einen Aufnahmeraum (36) eingreift, der in dem einen Gehäuseteil (10) entlang einer Gehäuseöffnung (20) gebildet ist, und dass die im Aufnahmeraum (36) benachbart einander zugewandten Wandflächen von dem Gehäuse (10) – und dem Anschlussteil (22) mittels der Schweißnaht (50) miteinander verbunden sind.

Description

Die Erfindung betrifft einen Hydrospeicher, insbesondere in Form eines Membranspeichers, bestehend aus mindestens zwei Gehäuseteilen eines Speichergehäuses, in dem ein Trennelement, hier eine Trennmembran, zwei Medienräume voneinander separiert, und mit mindestens einem, mit dem einen Gehäuseteil entlang einer Schweißnaht verbundenen Medien-Anschlussteil.
Hydrospeicher dieser Art sind Stand der Technik. Beispielsweise zeigt die WO 2011/044968 A2 einen Membranspeicher dieser Gattung. Für die Bildung von Gehäuseanschlüssen für die Arbeitsmedien, wie einem flüssigen Medium, insbesondere in Form von Hydrauliköl, und einem Arbeitsgas, wie N₂, sind bei solchen Hydrospeichern an einander gegenüberliegenden Seiten in den Gehäuseteilen Öffnungen vorgesehen, an denen ein zugeordnetes Medien-Anschlussteil mittels einer Schweißverbindung festgelegt ist Wie in dem erwähnten Dokument offenbart, wird hierbei so vorgegangen, dass am Stoß zwischen dem an die Außenseite des betreffenden Gehäuseteils angelegten Anschlussteil eine Kehlnaht gebildet wird, die den an der Stoßstelle anliegenden Außenumfang des Anschlussteils umgibt.
Eine derart ausgebildete Schweißverbindung ist in mehrerer Hinsicht nachteilig. Die das Anschlussteil umgebende Schweißnaht muss nicht nur die sichere mechanische Verbindung zwischen Speichergehäuse und Anschlussteil auch bei höheren Beanspruchungen, wie bei Querkräften, gewährleisten, sondern gleichzeitig die Funktion des Dichtelements an der Anschlussstelle erfüllen. Die Kehlnaht muss daher ohne Unterbrechung mit optimaler Einbrandtiefe ausgeführt werden, was zu einem hohen Fertigungsaufwand führt. Des Weiteren führt der durch Einbrand gebildete Materialeingriff zu einer Materialschädigung. Ferner ist in vielen Fällen die Verwendung eines Schweißzusatzstoffes erforderlich, was die Korrosionsgefahr erhöht.
Im Hinblick auf diese Problematik stellt sich die Erfindung die Aufgabe, einen Hydrospeicher der eingangs genannten Gattung zur Verfügung zu stellen, der den an die Anschlussverbindungen zu stellenden Anforderungen in besserem Maße gerecht wird.
Erfindungsgemäß ist diese Aufgabe durch einen Hydrospeicher gelöst, der die Merkmale des Patentanspruchs 1 in seiner Gesamtheit aufweist.
Gemäß dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 zeichnet sich die Erfindung gegenüber dem Stand der Technik dadurch aus, dass das Anschlussteil zumindest teilweise in einen Aufnahmeraum eingreift, der in dem einen Gehäuseteil entlang einer Gehäuseöffnung gebildet ist, und dass die im Aufnahmeraum benachbart einander zugewandten Wandflächen von dem Gehäuse- und dem Anschlussteil mittels der Schweißnaht miteinander verbunden sind. Anstelle einer außenseitig gebildeten Kehlnaht ist dadurch eine innenliegende Schweißnaht in Form einer Glattnaht zwischen einem Wandteil des Anschlussteils und der Innenwand der Gehäuseöffnung gebildet. Die innenliegende Naht bildet mit der Gehäusewand einen Formschluss gegen Querkräfte und gewährleistet daher eine besonders sichere Verbindung. Auch ist die innenliegende Schweißnaht vor schädigenden Umgebungseinflüssen (Korrosion) geschützt.
Vorzugsweise ist der Aufnahmeraum im Gehäuseteil zylindrisch ausgebildet, wobei die Schweißnaht als Verbindungselement zwischen dem einen Gehäuse- und dem Anschlussteil gleichfalls einen Hohlzylinder ausbildet.
Bei besonders vorteilhaften Ausführungsbeispielen ist die Anordnung so getroffen, dass das Anschlussteil mit einem eine Durchgangsöffnung aufweisenden Eingriffsteil vollständig im Aufnahmeraum des einen Gehäuseteils aufgenommen ist und im Inneren des Speichergehäuses mit dessen benachbarten Wandteilen bündig abschließt. Dadurch, dass die Schweißnaht dergestalt im Inneren der Gehäuseöffnung einen das Eingriffsteil umgebenden Sitz für das Anschlussteil bildet, ist eine optimal abgedichtete und auch bei hohen Beanspruchungen sichere Verbindung gewährleistet. Da das Eingriffsteil im Inneren des Speichergehäuses mit der Gehäusewand bündig endet und daher kein Überstand ins Innere gebildet ist, steht der die Gehäuseöffnung umgebende Bereich ungehindert zur Bildung einer Dichtfläche für eine der Gehäuseöffnung gegebenenfalls zugeordnete Ventilanordnung zur Verfügung.
Vorzugsweise erstreckt sich die eine Hohlzylinderform ausbildende Schweißnaht über die gesamte Höhe des Aufnahmeraums in dem einen Gehäuseteil und über die gesamte Höhe des Eingriffsteils des Anschlussteils. Die Schweißnaht bildet dadurch nicht nur höchste Sicherheit gegenüber Axialkräften, sondern auch eine optimale Abdichtung des Anschlussbereichs.
Mit Vorteil kann die Anordnung so getroffen sein, dass das Anschlussteil außerhalb des Aufnahmeraums des einen Gehäuseteils sich gegenüber dem Durchmesser des Eingriffsteils verbreitert und mit dieser Durchmesserverbreiterung auf der Außenseite des einen Gehäuseteils aufliegt, das vorzugsweise an dieser Stelle eine Abflachung aufweist. Dadurch ist die Schweißnaht von dem einen Gehäuseteil und dem Eingriffsteil des Anschlussteils derart schützend ummantelt oder umfasst, dass nur der stirnseitige Wandteil der Schweißnaht, der dem Inneren des Speichers zugewandt ist, freiliegt.
Die Schweißnaht kann mit Vorteil durch Löten, Reibschweißen, Elektronenstrahlschweißen oder Laserstrahlschweißen realisiert sein, vorzugsweise ohne Benutzung von Schweißzusatzwerkstoffen. Vorzugsweise ist zumindest an demjenigen Medienanschluss des Hydrospeichers, der eine Flüssigkeit, insbesondere in Form von Hydrauliköl, führt, ein in das betreffende Gehäuseteil einmündendes Eingriffsteil des Anschlussteils vorgesehen.
Gemäß dem Patentanspruch 8 ist Gegenstand der Erfindung auch ein Verfahren zum Herstellen eines Hydrospeichers nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, dass bei mindestens einem der Gehäuseteile des Speichergehäuses in dessen Gehäuseöffnung ein Anschlussteil eingesetzt und von der Innenseite des Speichers her verschweißt wird, dass in das Innere des Speichergehäuses ein Trennelement, insbesondere in Form einer Trennmembran, eingesetzt wird und dass auf das eine Gehäuseteil unter Bildung des Speichergehäuses mindestens ein weiteres Gehäuseteil aufgesetzt oder in Anlage gebracht wird, die beide entlang von benachbarten Wandbereichen außenumfangsseitig mittels einer Schweißnaht fest miteinander verbunden werden.
Nachstehend ist die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels im Einzelnen erläutert, wobei die einzige Figur der Zeichnung einen in natürlicher Größe einer praktischen Ausführungsform gezeichneten Längsschnitt durch das Ausführungsbeispiel zeigt.
Bei dem in der Zeichnung dargestellten Hydrospeicher handelt es sich um einen sog. Membranspeicher mit einem in einem als Ganzes mit 1 bezeichneten Speichergehäuse angeordneten Trennelement in Form einer Membran 2. Diese trennt das Gehäuse 1 in seinem Inneren in einen Fluidraum 4 und einen Gasraum 6. Das Gehäuse 1 besteht, gesehen auf die Figur, aus einem oberen Gehäuseteil 8 und einem unteren Gehäuseteil 10, die jeweils eine kreisrunde Schalenform mit zentraler Achse 12 besitzen. Das obere Gehäuseteil 8 besitzt eine flachere Schalenform als das untere Gehäuseteil 10, das näherungsweise halbkugelförmig gewölbt ist. An dem dem Fluidraum 4 entgegengesetzten Ende des Speichergehäuses 1, also an dem dem Gasraum 6 zugehörigen Ende, weist das Gehäuseteil 8, zur Achse 12 konzentrisch, eine Gehäuseöffnung 14 auf, an der ein Anschlussteil 16 angebracht ist. Bei diesem handelt es sich um einen Gasanschluss üblicher Art mit einem inneren, in der Figur nicht näher dargestellten Füllventil, über das der Gasraum 6 mit einem Arbeitsgas, insbesondere N₂-Gas, vorfüllbar ist. Als Abdeckung des Anschlussteils 16 ist eine Schraubkappe 18 aus Kunststoff vorgesehen. An dem unteren Gehäuseteil 10 ist, ebenfalls konzentrisch zur Achse 12, eine Gehäuseöffnung 20 vorgesehen, an der ein Anschlussteil 22 als Ölanschluss angebracht ist, über den der Speicher an einem (nicht dargestellten) Hydrauliksystem anschließbar ist.
Oberes Gehäuseteil 8 und unteres Gehäuseteil 10, die längs einer Nahtstelle 24 aneinanderstoßen, sind mittels eines Elektronenstrahlschweißverfahrens miteinander verbunden. Im Bereich der Nahtstelle 24 ist an der Innenwand ein Befestigungsring 26 festgelegt, der den Träger für die Membran 2 bildet, die mit einem verdickten, umfänglichen Randwulst 28 in einer Ringnut 30 des Befestigungsringes 26 sitzt.
Die Figur zeigt den Membranspeicher in einem Betriebszustand, bei dem sich die Membran 2 in einer Zwischenstellung befindet, bei der an beiden Seiten der Membran 2 Druck-Gleichgewicht herrscht, weil das an dem den Ölanschluss bildenden Anschlussteil 22 angeschlossene, jedoch nicht dargestellte Hydrauliksystem im Fluidraum 4 einen Fluiddruck erzeugt, der dem im Gasraum 6 herrschenden Druck entspricht. Bei Zuständen, bei denen im Fluidraum 4 nur ein geringer Öldruck herrscht oder dieser fehlt, bewegt sich die Membran 2, bei Blickrichtung entsprechend der Figur, nach unten und legt sich an die Innenseite des unteren Gehäuseteils 10 an, wobei die Membran 2 mit einem an ihrem zentralen Flächenbereich befindlichen Ventilkörper 32 den einen Ventilsitz bildenden Rand 34 der Gehäuseöffnung 20 überdeckt und somit an der Gehäuseöffnung 20 eine Ventilanordnung bildet.
Für die Herstellung der Schweißverbindung zwischen dem als Ölanschluss dienenden Anschlussteil 22 und dem unteren Gehäuseteil 10 ist der Durchmesser der Gehäuseöffnung 20 so bemessen, dass entlang der Innenwand der Gehäuseöffnung 20 ein Aufnahmeraum 36 gebildet ist, in den das Anschlussteil 22 mit einem Eingriffsteil 38 einsetzbar ist. Dieses Eingriffsteil 38 hat die Form eines Kreiszylinders mit einem koaxialen inneren Fluiddurchgang 40. Die axiale Länge des Eingriffsteils 38 entspricht der Wandstärke des Gehäuseteils 10 und damit der axialen Länge des Aufnahmeraums 36, so dass das freie Ende 42 des Eingriffsteils 38 mit dem Rand 34 der Gehäuseöffnung 20 bündig ist. Am äußeren Ende des Eingriffsteils 38 geht dieses an einer Stufe 44 in einen im Durchmesser erweiterten Abschnitt 46 des Anschlussteils 22 über, wobei die Stufe 44 an einer Abflachung 48 am Außenrand der Gehäuseöffnung 20 anliegt.
Im Aufnahmeraum 36 ist zwischen den einander zugewandten Wandteilen der Gehäuseöffnung 20 und des Eingriffsteils 38 eine Schweißnaht 50 als Glattnaht ausgebildet, die in Hohlzylinderform sich über die gesamte axiale Höhe des Aufnahmeraums 36, also über die gesamte Höhe des Eingriffsteils 38, erstreckt. Die Schweißnaht 50 ist von der Innenseite der Schalenform des Gehäuseteils 10 her vorteilhafterweise mittels Elektronenstrahlschweißen oder Laserstrahlschweißen ohne Schweißzusatzstoffe ausgebildet. Ohne Schweißzusatzstoffe kann die Verschweißung auch durch Reibschweißen durchgeführt werden. Bei der Erfindung ist die Schweißnaht 50 nach außen hin durch den verbreiterten Abschnitt 46 des Anschlussteils, der mit der Stufe 44 an der Abflachung 48 des Gehäuseteils 10 anliegt, nach außen hin gekammert, so dass die Schweißnaht 50 vor schädigenden Umgebungseinflüssen geschützt ist. Die hohlzylindrisch ausgebildete Schweißnaht 50 greift als Glattnaht nicht in Material ein oder nimmt Material weg, so dass keine Materialschädigung mit entsprechendem Festigkeitsverlust vorliegt.
Wie an dem Anschlussteil 22 beschrieben, kann auch das den Füllanschluss bildende Anschlussteil 16 in gleicher Weise mittels innenliegender, im Aufnahmeraum 36 an der Gehäuseöffnung 14 befindlicher Schweißnaht 50 befestigt sein, wobei auch das obere Anschlussteil 16 eine dem anderen Anschlussteil 22 entsprechende Außenform aufweist, so dass der Aufnahmeraum 36 mit der Schweißnaht 50 ebenfalls durch die Stufe 44 am erweiterten Abschnitt 16 nach außen hin gekammert ist.
Bei der Herstellung des Hydrospeichers kann so vorgegangen werden, dass das betreffende Anschlussteil 16, 22 in das zugehörige Gehäuseteil 8 bzw. 10 eingesetzt und von der Innenseite der jeweiligen Gehäuseschale her verschweißt wird. Nach Einsetzen der Membran 2 mit dem Befestigungsring 26 sind dann die Gehäuseteile 8 und 10 durch Verschweißen entlang der Nahtstelle 24 miteinander verbindbar, wobei der Schweißvorgang ebenfalls vorzugsweise durch Elektronenstrahlschweißen durchführbar ist.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

WO 2011/044968 A2 [0002]

Claims

Hydrospeicher, insbesondere in Form eines Membranspeichers, bestehend aus mindestens zwei Gehäuseteilen (8, 10) eines Speichergehäuses (1), in dem ein Trennelement, hier eine Trennmembran (2), zwei Medienräume (4, 6) voneinander separiert, und mit mindestens einem, mit dem einen Gehäuseteil (10) entlang einer Schweißnaht (50) verbundenen Medien-Anschlussteil (22), dadurch gekennzeichnet, dass das Anschlussteil (22) zumindest teilweise in einen Aufnahmeraum (36) eingreift, der in dem einen Gehäuseteil (10) entlang einer Gehäuseöffnung (20) gebildet ist, und dass die im Aufnahmeraum (36) benachbart einander zugewandten Wandflächen von dem Gehäuse (10) – und dem Anschlussteil (22) mittels der Schweißnaht (50) miteinander verbunden sind.
Hydrospeicher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Aufnahmeraum (36) im Gehäuseteil (10) zylindrisch ausgebildet ist und dass die Schweißnaht (50) als Verbindungselement zwischen dem einen Gehäuse (10) – und dem Anschlussteil (22) gleichfalls einen Hohlzylinder ausbildet.
Hydrospeicher nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Anschlussteil (22) mit einem eine Durchgangsöffnung (40) aufweisenden Eingriffsteil (38) vollständig im Aufnahmeraum (36) des einen Gehäuseteils (10) aufgenommen ist und im Inneren des Speichergehäuses (1) mit dessen benachbarten Wandteilen (34) bündig abschließt.
Hydrospeicher nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die eine Hohlzylinderform ausbildende Schweißnaht (50) sich über die gesamte Höhe des Aufnahmeraums (36) in dem einen Gehäuseteil (10) und über die gesamte Höhe des Eingriffsteils (38) des Anschlussteils (22) erstreckt.
Hydrospeicher nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Anschlussteil (22) außerhalb des Aufnahmeraums (36) des einen Gehäuseteils (10) sich gegenüber dem Durchmesser des Eingriffsteils (38) verbreitert und mit dieser Durchmesserverbreiterung (46) auf der Außenseite des einen Gehäuseteils (10) aufliegt, das vorzugsweise an dieser Stelle eine Abflachung (48) aufweist.
Hydrospeicher nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schweißnaht (50) mittels – Löten, – Reibschweißen, – Elektronenstrahlschweißen oder – Laserstrahlschweißen, vorzugsweise ohne Schweißzusatzwerkstoff, realisiert ist.
Hydrospeicher nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das in das eine Gehäuseteil (10) einmündende Eingriffsteil (38) des Anschlussteils (22) den eine Flüssigkeit, insbesondere in Form von Hydrauliköl, führenden Medienanschluss des Hydrospeichers bildet.
Verfahren zum Herstellen eines Hydrospeichers nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass – bei mindestens einem der Gehäuseteile (8, 10) des Speichergehäuses (1) in dessen Gehäuseöffnung (20) ein Anschlussteil (22) eingesetzt und von der Innenseite des Speichers her verschweißt wird, – in das Innere des Speichergehäuses (1) ein Trennelement, insbesondere in Form einer Trennmembran (2), eingesetzt wird und – auf das eine Gehäuseteil (10) unter Bildung des Speichergehäuses (1) mindestens ein weiteres Gehäuseteil (8) aufgesetzt oder in Anlage gebracht wird, die beide entlang von benachbarten Wandbereichen außenumfangsseitig mittels einer Schweißnaht (50) fest miteinander verbunden werden.