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"Druckgefäß" Die Erfindung bezieht sich auf Druckgefäße, insbesondere
auf Druckspeicher, die aus einem starren Behälter mit darin befindlicher verbiegbarer
Blase bestehen, die den Behälter in zwei Kammern mit-veränderlichem Rauminhalt unterteilt,
wobei jede Kammer ein unter Druck stehendes Fluid aufnehmen kann.
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Eine Öffnung stellt die Verbindung zu einer der Kammern her, und
ein axial auf der Blase angebrachtes und in sie hineingeformates Ventilelement arbeitet
mit der Öffnung zusammen, um sie zu verschließen. Das Ventilelement ist derart,
in die Blase eingeformt,daß die von dem in der Blase befindlichen komprimierten
Gas ausgeübte Kraft nur eine minimale Scherkraft auf die Ubergangsatelle zwischen
Ventilelement und zugehörigem Blasenteil ausübt., so daß ein Einschneiden verhindert
wird. Ein Teil des Ventilelements ragt in axialer Richtung über die Ubergangsstelle
hinaus, so daß diese Stelle selbst keine Stoßbeanspruchung erfährt, wenn das Ventilelement
sich gegen die Öffnung legt und sie verschließt.
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Zum besseren-Verständnis der Erfindung sei darauf hingewiesen, daß
es bei Druckgefäßen der genannten Art, bei denen das Ventils elemeht als am freien
Ende einer Blase angeformter Knopf ausgebildet ist, während das andere-Ende der
Blase fest an dem Behälter angebracht ist, wesentlich ist, daß das Ventilelement
keiner Scherkraft ausgesetzt ist, die von dem in der Blase befindlichen kompEmlerten
Gas insbesondere- gegen die Klebeverbindung zwischen dem Ventilelement und der Blase
gerichtet ist.
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Tritt eine solche Scherwirkung auf, so besteht die Gefahr, daß
das
Blasenmaterial sich von dem Ventil element löst, was zum Reißen der Blase und zum
Versagen des Geräts führt.
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Außerdem stößt beim Betreiben eines Druckspeichers der angegebe-i
nen Art das knopfartige Ventilelement gegen den Ventilsitz, der durch den Rand der
Öldurchtrittsöffnung definiert ist, um diese zu verschließen, und da dieser Vorgang
sich bei dem Druckspeicher im Betrieb während der Arbeitszyklen viele Male wiederholt,
wobei die Klebefläche derartigen Stößen ausgesetzt ist, kann ein Defekt auftreten
und damit das Gerät versagen.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, einen Druckspeicher
der obengenannten Art zu entwickeln, bei dem das Ventilelement oder der Ventilknopf
auf einfache Art in die Blase eingeformt werden kann, wobei gewährleistet ist, daß
die Übergangsstelle zwischen dem Rande des Ventilelements und der Blase nicht durch
Scherkräfte beansprucht wird, und wobei außerdem gewährleistet ist, daß, wenn die
Blase sich zum Schließen gegen die Öldurchtrittsöffnung legt, der Schließstoß gegen
die Übergangsstelle zwischen Blase und Ventilelement so schwach wie möglich gehalten
wird.
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Gemäß der Erfindung werden diese Forderungen durch die Anordnung und
Verbindung der nachstehend beschriebenen und insbesondere in den Patentansprüchen
angeführten'Bauteile erfüllt.
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In den Zeichnungen ist eine von verschiedenen möglichen Ausführungsformen
der Merkmale der Erfindung wiedergegeben.
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Fig.1 zeigt das erfindungsgemäße Gefäß in perspektivischer Ansicht.
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Fig.2 ist ein Querschnitt längs der Linie 2-2 in Fig.l in erheblich
größerem Maßstab.
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Fig.3 zeigt in noch größerem Maßstab das Ventilelement mit der zugehörigen
Öffnung.
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Das gezeichnete Druckgefäß weist einen im wesentlichen zylindrischen
Behälter 11 aus Stahl oder Aluminium oder einem anderen Werkstoff von so großer
Festigkeit auf, daß die im Betrieb auftretenden Drücke keine Gefahr bringen.
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Das eine Ende des Behälters ist bei 12 geschlossen, und in dem geschlossenen
Ende befindet sich eine axial liegende Öffnung 13 mit Innenrand 14, der einen Ventilsitz
darstellt. Der offene Teil 15 des Behälters ist gemäß Zeichnung zylindrisch, und
die Innenwand des Behälters im Bereich des offenen Teils 15 besitzt ein Gewinde
16. Neben dem inneren Ende des Gewindes 16 ist in die Innenwand des Behälters eine
Ringnut 17 geschnitten, die durch eine Querbohrung 18 mit der Umgebung des Druckgefäßes
in Verbindung steht.
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Der Innendurchmesser des Behälters ist geringer als der Durchmesser
des Gewindeteils 16, wie man bei 19 deutlich erkennen kann, und die Ringzone der
Behälterinnenwand zwischen dem engeren Abschnitt 19 und der Ringnut 17 ist nach
außen geneigt (vgl. 21) so daß ein ringförmiger Zwischenraum 22 entsteht.
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In dem Behälter 11 befindet sich eine verbiegbare Teilungsflächer
die hier als langgestreckte Blase 23 aus Gummi oder einem Werkstoff mit vergleichbaren
Eigenschaften gezeichnet ist und die den Behälter 11 in die beiden Kammern C und
C-1 unterteilt.
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Die Blase 23 ist an ihrem einen Ende 24 geschlossen, und die Mündung
25 der Blase, die dort eine größere Wandstärke zeigt als in ihren übrigen Teilen,
ist durch Anformen oder auf andere Weise mit einer ringförmigen Halterung 26 aus
festem Werkstoff, vorzugsweise aus Stahl, fest verbunden. Dadurch daß die Blase
23 um die ringföraige Halterung 26 geformt ist, sitzt sie fest an der Halterung.
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In Fig.2 ist deutlich zu erkennen, daß die ringförmige Halterung 26
im wesentlichen Rechteckquerschnitt hat, nämlich nach der Zeichnung (beispielshalber)
eine ebene Oberseite 27 und einen mit. der Innenfläche 31 fluchtenden, nach unten
vorgezogenen Ringflansch 28 mit nach außen vorstehender Lippe 29.
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Diese Konstruktion der Halterung gewährleistet nicht nur wegen der
Verklebung des wulstartigen Randes der Blase mit der ringförmigen Halterung eine
Verklammerung der beiden Teile, sondern die nach außen vorstebende Lippe 29 macht.
die Verbindung noch sicherer.
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Die Querschnittsbreite der ringförmigen Halterung ist größer als die
des wulstartigen Randes 25 der Blase, so daß, wie in Fig.2 deutlich zu erkennen,
der Außenrand 32 der ringförmigen-Halterung 26 seitlich über den Außenrand 33 der
Randverdickung 25 hinausreicht.
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Ferner zeigt Fig.2, daß der Innendurchmesser des Behälters noch einmal
abnimmt, so daß eine Schulter 34 entsteht, die einen Sitz für den Außenrand 32 der
ringförmigen Halterung 26 bildet; somit wird die Blase 23 in der gewünschten Lage
in dem Behälter hängend gehalten.
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In den Außenrand der ringförmigen Halterung 26 ist eine Ringnut 35
geschnitten, in der ein O-Ring 36 liegt, der als Dichtung dient.
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Damit die ringförmige Halterung 26 und die Blase 23 in ihrer Lauge
gehalten werden, ist ein zylindrischer Deckel 38 vorgesehen. Die Zeichnung läßt
erkennen, daß der Deckel becherförmig ausgeführt ist, wobei der Außendurchmesaer
der Seitenwand oder des Randes 39 nur etwas kleiner ist. als der Durchmesser des
verengten Teils 19 des Behälters, so daß der Randteil 39 leicht in den Behälter
eingesetzt werden kann.
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1er Außendurchmesser des Deckels 38 ist etwas größer als der Durchmesser
bei 41, und der Deckel tragt ein Außengewinde, so daß er in die Gewindeöffnung 16
des Behälters mit einem (nicht gezeichneten) Steckschlüssel1 der in übliche Bohrungen
42 in der Oberseite 42 des Deckels 38 gesteckt wird, eingedreht werden kann.
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Die Zeichnungen lassen deutlich erkennen, daß, wenn der Deckel ao
weit- in den Behälter eingedreht ist, daß die Deckeloberseite 42 mit dem äußeren
Ende 15 des Behälters fluchtet, das innere Ende 43 der Seitenwand 39 des Deckels
an die Oberseite 27 der ringS8rmigen Halterung 26 anstößt und diese gegen die Ringschulter
34 drückt. Der Außenrand der Seitenwand 39 des Deckels besitzt. eine Ringnut 44,
in die ein O-Ring 45 gelegt ist, der die Dichtung zwischen der Seitenwand 39 und
der Behälterinnen-}wand bewirkt.
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Wenn der Deckel gemäß Fig.2 eingeschraubt ist, fluchtet das innere
Ende 46 des Abschnitts 41 mit größerem Durchmesser praktisch mit der Außenkante
der Ringnut 17.
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Zur Vervollständigung des Geräts ist in dem Deckel eine Axialbohrung
51 vorgesehen, in die ein übliches Gasfüllventil 52 eingebaut werden kann; darüber
wird eine abnehmbare Kappe 53 zux Schutz des Füllventils 52 gesetzt.
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An dem geschlossenen Ende 24 der Blase 23 und in axialer Stelluig
an dieser befindet sich ein Ventilelement 54 in Form eines vorzugsweise aus Stahl
oder Aluminium bestehenden Knopfs.
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Gemäß der Erfindung hat das Ventilelement in der hier gezeichneten
Ausführungsform die Gestalt einer Scheibe mit einer Oberseite 55, abgeruhdetem Randteil
55' und einem Teil 56 mit kleinerem Durchmesser und zugehöriger zylindrischer Seitenwand
57; der Außenrand des oberen Abschnitts 55 des Ventilelements reicht seitwärts über
die Seitenwand 57 hinaus, so daß ein Ringflansch 58 entsteht..
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Das Ventilelement 54 besitzt. außerdem einen weiteren Abschnitt 61
mit geringerem Durchmesser, wodurch eine zweite zylindrische Seitenwand 62 und eine
Ringachulter 63 entsteht. Die Oberseite 64 des Abschnitts 61 mit geringerem Durchmesser
stellt die Aufsitzfläche des Ventilelements dar; diese Fläche weist eine Anzahl
diametral verlaufender Nuten 71 auf, deren Wirkungsweise weiter unten beschrieben
wird.
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Die Zeichnungen zeigen deutlich, daß das Ventilelement 54 in das Ende
24 der Blase 23 so eingeformt ist, daß das Element in der Achse der Blase liegt.
Eine Schicht 65 des Blasenmaterials überdeckt die Oberseite 66 des Ventilelements.
Die zylindrische Seitenwand 57 des Ventilelements wird ebenso wie die Oberseite
66 und d-er abgerundete Rand 55' und die Unterseite des Flanschs 58 vor dem Einformen
mit einem Klebemittel beschichtet, und das Material der Blase haftet dann an der
Seitenwand 57, an dem abgerundeten Rande und den Oberflächen des Flanschs 58. Die
Oberseite des Teils 66 der Blase fluchtet. mit der Schulter 63, so daß der zylindrische
Abschnitt 62 des Ventilelements axial nach außen aus dem Ende der Blase vorsteht..
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In üblicher Weise kann die Blase 23 durch das Ventil 52 hindurch mit
Druckgas vorbelastet werden. Die Blase dehnt sich infolgedessen aus, und der Rand
68 der Unterseite 64 des Ventilelements bewegt sich auf den von dem Rand der Öffnung
13 ge bildeten Sitz S und verschließt diese Öffnung. Eine unter Druck stehende Flüssigkeit
oder ein anderes Fluid wird durch ein die Öffnung regelndes (nicht gezeichnetes)
Ventil in die Kammer 0-1 gedrückt und komprimiert das in der Kammer C befindliche
Gas.
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Wenn beim Gebrauch des Druckspeichers das Ventilelement schließt,
bevor praktisch die gesamte Flüssigkeit aus der Kanmer 0-1 entfernt ist, erfolgt
noch eine geringfügige Abgabe durch die diametral verlaufenden Nuten, so daß bei
dem folgenden Arbeitszyklus der verlangte Gasdruck und der verlangte Rauminhalt
verfügbar sind.
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Die von dem in der Blase befindlichen komprimierten Gas ausgeübte
Kraft (Pfeile-in Fig.3) wird nicht gegen die Klebeverbindung zwischen der Blase
und der zylindrischen Wand 57 wirksam, weil der seitliche Flansch 58 des Knopfs
die Klebeverbindung an der Zylinderwand 57 schützt.
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Da eine Scherung vermieden wird, ist die Gefahr des Reißens der Blase
oder der Zerstörung einer Klebung an der Verbindungsstelle äußerst gering oder besteht
überhaupt nicht.
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Die ringförmige Berührungszone, die von dem Rande 68 der Unterseite
64 des Ventilelements gebildet wird, reicht axial über die Klebeverbindung der Blase
mit der Zylinderwand 57 hinaus. Infolgedessen erfährt beim Gebrauch des Geräts nur
die feste metallene Unterseite des Ventilelements einen-Stoß, wenn sie auf den von
dem Rande der Öffnung 13 definierten Sitz S trifft. Es ergibt sich also keine unmittelbare
Stoßbelastung auf die Klebe-l verbindung bei 57, die den Beginn eines Risses darstellen
könnte, der sich schnell durch die gesamte Dicke der Blase fortsetzen und deren
Zerstörung herbeiführen würde.
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Wegen der zylindrischen Ausbildung der Seitenwand 57 des Ventilelements
und der ebenen Schulter 63 besteht. beim Einformen des Ventilelements 54 in die
Blase die Sicherheit, daß das Material
der Blase fest an der -gesamtn
zylindrischen Seitenwand 57 ankle-, weil keine Möglichkeit eines Druckverlustes-besteht,
so daß eine zuverlässige Verklebung erzielbar ist.
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Bei der obenbeschriebenen besonderen Bauweise bleibt das Ventilelement
sicher mit. dem Ende der Blase verklebt, ohne daß eine Gefahr für eine Beschädigung
der Klebung, selbst nach langem Gebrauch des Druckspeichers besteht.
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Patentansprüche: