DE2402711C2

DE2402711C2 - Druckbehälter

Info

Publication number: DE2402711C2
Application number: DE19742402711
Authority: DE
Inventors: Abduz Los Angeles Calif. Zahid
Original assignee: GREER HYDRAULICS Inc LOS ANGELES CALIF US
Current assignee: GREER HYDRAULICS Inc LOS ANGELES CALIF US
Priority date: 1974-01-21
Filing date: 1974-01-21
Publication date: 1986-09-18
Also published as: DE2402711A1

Description

Die Erfindung betrifft einen Druckbehälter aus starrem Material mit einer Flüssigkeitsöffnung, einer gegenüberliegenden Gasöffnung und mit einer im Behälter befestigten, verformbaren, blasenförmigen Trennwand nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Ein derartiger Druckbehälter ist aus der FR-PS 892 bekannt. Solche Druckbehälter mit einem stopfenförmigen Ventilelement sind im Gegensatz zu Hochdruckbehältern mit einem Kopfklappenventil, die für spezifische Anwendungszwecke bestimmt sind, sogenannte Massenartikel. Der vorbekannte Druckbehälter ist im Hinblick auf eine zuverlässige leckdichte Verbindung mit Trennwand und Ventilelement, die auch langfristig betriebszuverlässig gewährleistet werden kann, verbesserungsbedürftig.

Die US-PS 25 43 585 offenbart einen Druckbehälter mit einem stopfenförmigen Ventilelement, das zweiteilig ausgelegt ist. Die beiden Teile des stopfenförmigen Ventilelements sind miteinander unter Einspannung und Festlegung der Trennwand verschraubt. Zur Durchführung der Schrauben sind Öffnungen in den beiden Teilen sowie in der Trennwand vorgesehen. Der aus der US-PS 25 43 585 vorbekannte Druckbehälter ist kompliziert ausgelegt und bringt einen hohen Montageaufwand mit sich. Weiterhin bilden sich Leckstellcii, da die Trennwand mittels einer Schraubverbindung am stopfenförmigen Ventilelement festgelegt ist. Derartige Schraubverbindungen neigen im Betriebszustand zu einer Selbstlösung, so daß sich eine Lösung der Trennwand von dem stopfenförmigen Ventilelement nicht zuverlässig vermeiden läßt

Bei dem aus der US-PS 28 80 759 vorbekannten Druckbehälter ist das stopfenformige Ventilelement in Form einer Scheibe ausgebildet, die eine einzige stufenförmige Absetzung zur Anbringung der Trennw jnd aufweist Die Außenwand der Trennwand bildet eine Verlängerung in Höhe der Scheibenfläche, die in Richtung auf den Ventilsitz weist, um denselben zu verschließen. Bei direkt auf die Sitzfläche einwirkenden Stoßbeanspruchungen ergeben sich bei einem Druckbehälter dieser Bauform an der Verbindung zwischen dem Flansch der Scheibe und der Trennwand direkt übertragene Stoßbeanspruchungen, die einen unmittelbaren Einfluß auf die Verbindung von Trennwand und stopfsnförmigem Ventilelement haben. Diese Stoßbeanspruchungen führen mit der Zeit dazu, daß sich die Trennwand von dem stopfenförmigen Ventilelement oder umgekehrt allmählich ablöst Hierdurch wird dann der Druckbehälter unbrauchbar.
Um eine solche Ablösung zu vermeiden, kann gemäß der FR-PS 21 17 892 eine konische Fläche am stopfenförmigen Ventilelement vorgesehen werden, die mit dem zugeordneten Ventilsitz an der Flüssigkeitsöffnung zusammenarbeitet Am Flansch des stopfenförmigen Ventilelements ist eine Nut vorgesehen, in die das Material der Trennwand zur Befestigung eingelassen ist. Hierdurch kann jedoch eine Ablösung von Trennwand und stopfenförmigem Ventilelement nicht verhindert werden. Es hat sich nämlich gezeigt, daß man nicht zuverlässig gewährleisten kann, daß das Material der Trennwand immer vollständig die Aufnahmenut ausfüllt Wenn dies aber nicht gewährleistet ist, so besteht die Gefahr, daß insbesondere bei Stoßbeanspruchungen die Verbindung von stopfenförmigem Ventilelement und blasenförmiger Trennwand eine Kchwachstelle bildet, an der sich leicht Leckstellen ergeben können.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen Druckbehälter der aus der FR-PS 21 17 8S2 vorbekannten Art derart weiterzubilden, daß insbesondere im Hinblick auf eine Massenfertigung eine zuverlässige und leckdichte Verbindung von Trennwand und Ventilelement vorhanden ist, die auch langfristig betriebszuverlässig gewährleistet werden kann.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale. Die nach der Erfindung geschaffene Lösung ermöglicht unter gleichzeitiger Erzielung einer herstellungstechnisch einfachen Gestaltung, daß die Verbindung von Trennwand und stopfenförmigem Ventilelement auch gegenüber Stoßbeanspruchungen stabil ist da der eigentliche mit der Trennwand in Verbindung stehende Teil des stopfenförmigen Ventilelements so angeordnet ist, daß die Stoßbeanspruchungskräfte von diesem Teil abgeleitet werden. Diese Verbindungsteile liegen nämlich außerhalb des die Anlagefläehe bildenden stufenförmigen Absatzes, auf den beim Verschließen des Ventilsitzes die Stoßbeanspruchungen direkt einwirken. Daher werden bei der erfindungsgemäßen Lösung die Stoßbeanspruchungen von der Verbindungsstelle vofi Trennwand und stopfenförmigem Ventilelement abgeleitet, so daß man die beim Stand der Technik vorhandene Schwachsicllc an dieser Verbindungsstelle vermeidet.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung ist in

dem Unteranspruch beschrieben.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben. In dieser zeigt

Fig. 1 eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Druckbehälters in perspektivischer Ansicht,

Fig.2 einen Querschnitt des in Fig. 1 dargestellten Druckbehälters längs der Linie 2-2 in F i g. 1 in erheblich größerem Maßstab und

F i g. 3 in einem nochmals vergrößerten Maßstab das Ventilelement mit der zugehörigen Öffnung.

Der in Fig. 1 dargestellte Druckbehälter 11 weist einen im wesentlichen zylindrischen Behälter aus Stahl oder Aluminium oder einem anderen Werkstoff auf, der eine so große Festigkeit besitzt, daß er den im Betrieb auftretenden Drücken standhält

Wie aus Fig.2 ersichtlich, ist das eine Ende des Druckbehälters 11 bei 12 geschlossen. In dem geschlossenen Ende 12 befindet sich eine axialliegende Öffnung 13 mit Innenrand, der einen Ventilsitz 14 darstellt. Der offene Teil 15 des Druckbehälters 11 ist zylindrisch, und die Innenwand besitzt im Bereich des offenen Teils 15 ein Gewinde 16. Neben dem inneren Ende d^s Gev/indes 16 ist in die Innenwand des Druckbehälters 11 eine Ringnut 17 geschnitten, die durch eine Querbohrung 18 mit der Umgebung des Druckbehälters 11 in Verbindung steht

Der Innendurchmesser des Druckbehälters 11 ist geringer als der Durchmesser des Gewindes 16, wie man bei 19 deutlich erkennen kann, und die Ringzone 21 der Innenwand des Druckbehälters 11 ist zwischen dem engeren Abschnitt 19 und der Ringnut 17 nach außen geneigt, so daß ein ringförmiger Zwischenraum 22 entsteht.

In dem Druckbehälter 11 befindet sich eine verformbare, blasenförmige Trennwand 24, die hier aus einer langgestreckten Blase aus Gummi oder einem Werkstoff mit vergleichbaren Eigenschaften besteht und die den Druckbehälter 11 in die beiden Kammern Cund C-I unterteilt. Die Trennwand 24 ist an ihrem unteren Ende geschlossen Sie besitzt im Bereich ihrer Mündung 25 eine größere Wandstärke als in ihren übrigen Teilen. Die Mündung 25 ist durch Anformen oder auf andere Weise mit einer ringförmigen Halterung 26 aus festem Werkstoff, vorzugsweise aus Stahl, fest verbunden. Dadurch, daß die Trennwand 24 um die ringförmige Halterung 26 geformt ist, sitzt sie fest an der Halterung.

In F i g. 2 ist deutlich zu erkennen, daß die ringförmige Halterung 26 im wesentlichen Rechteckquerschnitt hat, nämlich eine ebene Oberseite 27 und einen mit der Innenfläche 31 fluchtenden, nach unten vorgezogenen Ringflansch 28 mit nach außen vorstehender Lippe 29. Diese Konstruktion der Halterung gewährleistet nicht nur wegen der Verklebung der Mündung 25 der Trennwand 24 mit der ringförmigen Halterung 26 eine Verklammerung der beiden Teile, sondern die nach außen vorstehende Lippe 29 macht die Verbindung noch sicherer.

Die Querschnittsbreite der ringförmigen Halterung 26 ist größer als die der Mündung 25 der Trennwand 24, so daß. wie in F i g. 2 deutlich zu erkennen, der Außenrand 32 der ringförmigen Halterung 26 seitlich über den Außenrand 33 der Mündung25 hinausreicht.

Ferner zeigt Fig.2, daß der Innendurchmesser des Druckbehälters 11 noch einmal abnimmt, so daß eine. Schulter 34 entsteht, die einen Sitz für den Außenrand 32 der ringförmigen Halterung 26 bildet; somit wird die Trennwand 24 in der gewünschten Lage in dem Druckbehälter 11 hängend gehalten.

In den Außenrand der ringförmigen Halterung 26 ist eine Ringnut 35 geschnitten, in der ein O-Ring 36 liegt der als Dichtung dient

Damit die ringförmige Halterung 26 und die Trennwand 24 in ihrer Lage gehalten werden, ist ein zylindrischer Deckel 38 vorgesehen. Die Zeichnung läßt erkennen, daß der Deckel 38 becherförmig ausgeführt ist wobei der Außendurchmesser des Randes 39 nur etwas kleiner ist als der Durchmesser des verengten Teils 19

ίο des Druckbehälters 11, so daß der Rand 39 leicht in den Druckbehälter 11 eingesetzt werden kann.

Der Außendurchrnesser des Deckels 38 ist etwas größer als der Durchmesser bei 41, und der Deckel 38 trägt ein Außengewinde, so daß er in das Gewinde 16 des Druckbehälters 11 mit einem (nicht gezeichneten) Steckschlüssel, der in die Bohrungen 42' in der Oberseite 42 des Deckels 38 gesteckt wird, eingedreht werden kann.
Die F i g. 2 läßt deutlich erkennen, daß, wenn der Dekkel 38 so weit in den Druckbehälter 11 eingedreht ist daß die Oberseite 42 des Deckels Si mit dem äußeren Ende 15 des Druckbehälters 11 fluchtet <las innere Ende 43 des Randes 39 des Deckels 38 an die Oberseite 27 der ringförmigen Halterung 26 anstößt und diese gegen die Schulter 34 drückt Der Außenrand des Randes 39 des Deckel: 38 besitzt eine Ringnut 44, in die ein O-Ring 45 gelegt ist der den Rand 39 gegen die Innenwand des Druckbehälters 11 abdichtet

Wenn der Deckel 38, wie in Fig.2 gezeigt eingeschraubt ist fluchtet das innere Ende 46 des Abschnitts 41 mit größerem Durchmesser praktisch mit der Außenkante der Ringnut 17.

In dem Deckel 38 ist eine Axialbohrung 51 vorgesehen, in die ein übliches Gasfüllventii 52 eingebaut werden kann; darüber wird eine abnehmbare Kappe 53 zum Schutz des Gasfüllventils 52 gesetzt

An dem geschlossenen Ende der Trennwand 24 und in axialer Stellung an dieser befindet sich ein Ventilelement 55 in Form eines vorzugsweise aus Stahl oder Aluminium bestehenden Knopfes. Das Ventilelement 55 hat die Gestalt einer Scheibe mit einer Oberseite, einem abgerundeten Randteil 55' und einen Teil 56 mit kleinerem Durchmesser und zugehöriger zylindrischer Seitenwand 57; der Außenrand des oberen Abschnitts des Ventilelement 55 reicht seitwärts über die Seitenwand 57 hinaus, so daß eine erste Stufe 58 entsteht.

Das Ventilelement 55 besitzt außerdem eine axiale Anlagefläche 61 mit geringerem Durchmesser, wodurch eine zweite zylindrische Seitenwand 62 und eine zweite Stufe 63 entsteht. Die Oberseite der axialen Anlagefläche 61 mit geringerem Durchmesser stellt die Aufsitzfläche des Ventilelements 55 dar; diese Fläche weist eine Anzahl diametral verlaufender Nuten 71 auf, deren Wirkungsweise weiter unten beschrieben wird.

Die F i g. 2 und 3 zeigen deutlich, daß das Ventilelement 55 in das Ende der Trennwand 24 so eingeformt ist daß das Ventilelement 55 in der Achse der Trennwand 24 liegt. Eine Schicht 65 des Materials der Trennwand 24 überdeckt die Oo-rseite 66 des Ventilelements 55. Die zylindrische Seitenwand 57 des Ventilelements 55 wird ebenso wie die Oberseite 66 und das abgerundete Randteil 55' und die Unterseite der ersten Stufe 58 vor dem Einformen mit einem Klebemittel beschichtet. Das Material der Trennwand 24 haftet dann an der Seitenwand 57, an dem abgerundeten Randteil 55' und den Oberflächen der ersten Stufe 58. Die Oberseite der Trennwand 24 fluchtet mit der zweiten Stufe 63, so daß die zylindrische Seitenwand 62 des Ventilelements 55 axial nach

außen aus dem Ende der Trennwand 24 vorsteht.

In üblicher Weise kann die Trennwand 24 durch das Gasfüllventil 52 hindurch mit Druckgas vorbelastet werden. Die Trennwand 24 dehnt sich infolgedessen aus, und die dritte Stufe 68 der Unterseite des Ventilelements 55 bewegt sich auf den von dem Rand der öffnung 13 gebildeten Sitz Sund verschließt diese öffnung. Eine unter Druck stehende Flüssigkeit oder ein anderes Fluid wird durch ein die öffnung regelndes (nicht gezeichnetes) Ventil in die Kammer C-I gedrückt und komprimiert das in der Kammer Cbefindliche Gas.

Wenn beim Gebrauch des Druckbehälters 11 das Ventilelement 55 schließt, bevor praktisch die gesamte Flüssigkeit aus der Kammer C-I entfernt ist, erfolgt noch eine geringfügige Abgabe durch die diametral verlaufenden Nuten 71, so daß bei dem folgenden Arbeitszyklus der verlangte Gasdruck und der verlangte Rauminhalt verf jgbar sind.

Die von dem in der Trennwand 24 befindlichen komprimierten Gas ausgeübte Kraft (Pfeile in Fig.3) wird nicht gegen die Klebeverbindung zwischen der Trennwand 24 und der zylindrischen Seitenwand 57 wirksam, weil die erste Stufe 58 des Ventilelements 55 die Klebeverbindung an der zylindrischen Seitenwand 57 schützt.

Da eine Scherung vermieden wird, ist die Gefahr des Reißens der Trennwand 24 oder der Zerstörung der Klebung an der Verbindungsstelle äußerst gering oder besteht überhaupt nicht

Die ringförmige Berührungszone, die von der dritten Stufe 68 der Unterseite des Ventilelements 55 gebildet wird, reicht axial über die Klebeverbindung der Trennwand 24 in der zylindrischen Seitenwand 57 hinaus. Infolgedessen erfährt beim Gebrauch des Druckbehälters 11 nur die feste metallene Unterseite des Ventilelements 55 einen Stoß, wenn sie auf den von dem Rand der öffnung 13 definierten Sitz S trifft Es ergibt sich also keine unmittelbare Stoßbelastung auf die Klebeverbindung be; 57, die den Beginn eines Risses darsteiien könnte, der sich schnell durch die gesamte Dicke der Trennwand 24 fortsetzen und deren Zerstörung herbeiführen würde.

Wegen der zylindrischen Ausbildung der Seitenwand 57 des Ventilelements 55 und der zweiten Stufe 63 besteht beim Einformen des Ventilelements 55 in die Trennwand 24 die Sicherheit, daß das Material der Trennwand 24 fest an der gesamten zylindrischen Seitenwand 57 anklebt weil keine Möglichkeit eines Druckverlustes besteht, so daß eine zuverlässige Verklebung erzielbar ist

Bei dem soeben beschriebenen Ausführungsbeispiel bleibt das Ventilelement 55 sicher mit dem Ende der Trennwand 24 verklebt ohne daß eine Gefahr für eine Beschädigung der Klebung, selbst nach langem Gebrauch des Druckbehälters 11, besteht

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

55

60

Claims

Patentansprüche:

1. Druckbehälter aus starrem Material mit einer Flüssigkeitsöffnung, einer gegenüberliegenden Gasöffhung und mit einer im Behälter befestigten, verformbaren, blasenförmigen Trennwand, die zwischen den öffnungen zur Begrenzung eines Flüssigkeitsraumes und eines Gasraumes variabler Volumina angeordnet ist, wobei die Trennwand mit ihrer offenen Öffnung am Druckbehälter befestigt ist und am geschlossenen Ende ein starres, stopfenförmiges Ventilelement aufnimmt, das auf seiner dem Gasraum zugewandten Seite eine erste Stufe mit einem Flansch bildet, der in die Trennwand eingeformt ist und von der Trennwand umhüllt wird, und wobei das stopfenformige Ventilelement zum Absperren mit einem ringförmigen, die Flüssigkeitsöffnung umgebenden Ventilsitz zusammenarbeitet und gegenüber dem Ventilsitz eine axiale Anlagefläche bildet, und wobei das Ysntilelement stufenförmig profiliert ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Profil des Ventilelementes (55) im Durchmesser axial hintereinander drei Stufen aufweist, deren Durchmesser in Richtung des Ventilsitzes (14) derart kleiner werden, daß die erste, einen Flansch bildende und von der Trennwand (24) umhülue erste Stufe (58) mit dem größten Durchmesser, eine zweite Stufe (63) mit einem mittleren Durchmesser in Verlängerung der Höhe der Außenwand der Trennwand (24) vorgesehen ist und daß die mit dem Ventilsitz (14) zusammenarbeitende axiale Anlagefläche (61) eine dritte Stufe (68) mit einem ki-Jnsten Durchmesser bildet

2. Druckbehälter nach Ansp: jch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine Nut (71), wie an sich bekannt, in der mit dem Ventilsitz (14) zusammenarbeitenden dritten Stufe (68) vorgesehen ist.