DE2534361A1 - Hydropneumatischer druckspeicher - Google Patents

Description

• Gegenstand: Hydropneumatischer Druckspeicher Die Erfindung bezieht sich auf einen hydroneuinatischen Druckspeicher mit einem starren Gehäuse aus mindestens zwei fest miteinander verbundenen Gehäusehälften, einer das Innere des Gehäuses in einen Gasraum und einen Flüssigkeitsraum teilenden, gasdichten, walkfähigen Trennwand, einem umlaufenden, verdickten Rand an der Trennwand, einem Halteglied zum Halten und Anpressen des verdickten Randes an mindestens eine Gehäusehälfte zum Zwecke einer Befestigung des Randes und Abdichtung des Garraumes gegenüber dem Flüssigkeitsraum, einem zusätzlichen, Leckagen vermeidenden Dichtring sowie einer in den Flüssigkeitsraum mündenden Flüssigkeitsanschluß und einer in den Gas raum mündenden, vorzugsweise verschließbaren GaseinfüllSffnung.
• Es ist bei derartigen Druckspeichern bekannt, das Halteglied in eine Gehäusehälfte einzusetzen und durcn die andere Gehäusehälfte in Position zu halten (DT-OS 2 226 6761. Das Halteglied besitzt an seinem äußeren Mantel eine Ringnut zur Aufnahme eines O-Ringes, welcher den Spalt zwischen Halteglied und benachbarter Gehäusewand abdichten soll. Die Gehäusehälften sind ineinander geschoben. Der dadurch entstehende Spalt wird ebenfalls durch einen O-Ring mit Stützring abgedichtet. Durch diese Maßnahmen wird zwar eine ausgezeichnete Dichtwirkung nach außen erzielt, jedoch kennen unter bestimmten, weiter unten näher zu erläuternden Einsatzbedingungen Leckagen im Bereich der Befestigungsstelle der Trennwand zwischen Gas raum und Flüssigkeitsraum auftreten. Diese Leckagen kennen selbst dann auftreten, wenn im Gasraum und im Flüssigkeitsraum der gleiche Druck herrscht. Der Grund liegt darin, daß sich Gas unter hohen Drücken in beträchtlichen Mengen im Flüssigkeiten ljsen kann. Dies geschieht insbesondere dann, wenn die Flüssigkeitsfülluny häufig wechselt, d. h. wenn sich kein Sättigungszustand einstellen kann.
• Nach einer anderen Bauart (DT-OS 2 325 844) dient als Halteglied ein in beide Gehäusehälften eingesetzter, aus BlLt:fl geformter Ring, wobei die Gehäusehälften miteinander verschweißt werden, ohne jedoch das Halteglied mit aufzuschmelzen. Die Abdichtung des Gasraumes gegenüber der Schweißnaht, die offenbar nicht als unbedingt gasdicht angesehen wird, erfolgt einmal durch die wulstf5rmige Verdickung der Trennwand und zum anderen durch einen von dem anderen Rand des Haltegliedes gehaltenen Dichtring. Auch bei dieser Anordnung sind jedoch Leckagen zwischen Gas raum und Flüssiqkeitsraum unter den noch zu erwähnenden Bedingungen mjglich. Schließlich sind diese Schwierigkeiten auch überall dort zu erwarten, wo entweder keine zusätzlichen Dichtringe eingebaut sind oder wo der Randbereich der Trennwand mit mehreren wulstartigen Verdickungen versehen ist, von denen eine eine Haltefunktion und eine andere eine Dichtfunktion ausüben soll.
• Es darf weiterhin als bekannt vorausgesetzt werden, daß hydropneumatische Druckspeicher in zunehmendem Maße im Kraftfahrzeugbau eingesetzt werden, sei es innerhalb von hydropneumatischen Federungen, Servobremsanlagen und/oder allgemein in einer Zentralhydraulik. Da einzelne Komponenten eines Kraftfahrzeuges in ihrer Lebensdauer und in ihrem Anwendungsbereich den gleichen Anforderungen genügen müssen wie das gesamte Kraftfahrzeug und zudem möglichst billig herstellbar sein sollen, bedeutet das für einen Druckspeicher, daß seine Trennwand mehrere Millionen Lastwechsel aushalten muß, die Gasdurchlässigkeit auch bei höheren Temperaturen äußerst gering sein soll, die Trennwand mineralölbeständig sein muß und schließlich auch bei Temperaturen unterhalb - 400 C noch win Walken ohne Zerstbrung möglich sein muß. Die bisher verwendeten Werkstoffe haben diesen Anforderungen nur unvollkommen genic3t. So ist es z. B. msglich, Nitrilkautschuke, die aus Butadien-Acrylnitril-Mischpolymeren aufgebaut sind, durch Erniedrigung des Acrylnitrilgehaltes bis etwa - 500 C verwendbar zu machen. Leider verschlechtern sich dadurch die Quellbeständigkeit und die Gasdurchlässigkeit. Bessere Ergebnisse hat man mit Ey)ichlorhyeirin-Kautschuken erzielt, die jedoch etwa um die Hälfte teuerer als Nitrilkautschuke sind und auch nur bis - 400 C einsetzbar sind. Etwa den gleichen Anwendungsbereich haben Trennwände aus gießbaren Polyurethallen. Unterhalb der genannten Temperaturen versprbden die Trennwände und brechen daher sehr leicht.
• Ein anderer Nachteil tritt bereits vor Erreichen dieser Tempeaturen dadurch ein, daß durch die einsetzende Versprödung die Formänderungswiderstände yrößer werden und somit bei Walkbewegungen im Einspannbereich der Trennwand beträchtliche Kräfte wirksam werden k<bnnen. Diese Kräfte bewirken Veränderungen im Einspannbereich, die infolge VerssrDdung nicht mehr ausgeglichen werden können und Leckagen hervorrufen.
• Es ist daher Aufgabe der Erfindung, Druckspeicher der eingangs erwähnten Art mit Trennwänden zu versehen und deren Einspannbereich so auszugestalten, daß der Anwendungsbereich der bisher üblichen Werkstoffe zu tieferen Temperaturen hin verschoben wird und darüberhinaus neue, bisher für diese Zwecke als ungeeignet erachtete Materialien verwendet werden können. Die erfindungsgemäßen Maßnahmen sollen billig sein und die bisher üblichen Kosten nicht wesentlich erhöhen. Insbesondere soll es möglich sein, den Temperaturbereich von - 400 C bis - 600 C zu beherrschen, wobei die bisher üblichen Werte bezüglich Walkverhalten, Quellbeständigkeit, Gasdurchlässigkeit und Weiterreißfestigkeit sich nicht verschlechtern sollen. Die Einbaumaße sollen im Rahmen der bisher üblichen liegen.
• Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß dadurch, daß der zusätzliche Dichtring den Spalt zwischen dem verdickten Rand der Trennwand und dem Halteglied und/oder der benachbarten Gehäusehälfte mit Vorspannung abdichtet und zur Aufnahme des verformten Dichtringes einRingraum innerhalb des verdickten Randes der Trennwand, innerhalb einer Gehäusehälfte und/oder innerhalb des Haltegliedes vorgesehen ist, wobei der Dichtring aus einem anderen Material mit besserer Kältebeständigkeit als jenes der Trennwand hergestellt ist.
• Die Erfindung geht von der Uberlegung aus, daß an den Dichtring zwar bezüglich der Kältebeständigkeit hohe Anforderungen zu stellen sind, seine anderen Eigenschaften jedoch von untergeordneter Bedeutung sind. Er kann daher aus einem Werkstoff hergestellt sein, dessen Verwendung für eine Trennwand wegen zu hoher Gasdurchlässigkeit oder wegen zu schlechten Walkverhaltens ausgeschlossen ist. Selbst die Frage des Quellverhaltens tritt zurück, wenn man zwischen Dichtring und Flüssigkeitsraum eine Zone vorsieht, die zunächst von der Trennwand selbst abaedichtet wird.
• Es hat sich nämlich bei Versuchen herausgestellt, daß durch die infolge einer Trennwand-Versprödung entstehenden Spalte zwar Gas hindurchtritt, jedoch keine Flüssigkeit. Ausgezeichnete Ergebnisse wurden mit einer Trennwand aus einem thermoplastisch verarbeitbaren Polyurethan und einem Dichtring in Form eines O-Ringes aus Epichlorhydrin erzielt. Obwohl bisher Trennwände aus derartigen Polyurethanen wegen der schon bei Raumtemperatur im Vergleich zu anderen Trennwänden hohen Härte von 85 Shore A nicht in Betracht gezogen wurden, hat sich erstaunlicherweise gezeigt, daß die beschriebene Anordnung noch bei - 60° C funktionsfähig war.
• Eine Erklärung für diese Tatsache mag darin zu suchen sein, daß thermoplastisch verarbeitbare Polyurethane bei tiefen Temperaturen ein hohes Dämpfungsverm-zgen besitzen. Insbesondere bei dynamischer Beanspruchung wird infolge der Umsetzung mechanischer Energie in Wärme sehr schnell eine hjhere Temperatur und damit der Bereich niedrigerer Steifigkeit erreicht. Hervorzuheben sind bei diesen Polyurethanen das überdurchschnittliche gute Walkverhalten, die ausgezeichnete Weiterreißfestigkeit und ein niedriger Permeationskoeffizient. Der Gestehungspreis liegt beträchtlich unter dem der bisher üblichen Werkstoffe, so daß selbst unter ilinzurechnung des Dichtringes die bisher üblichen Kosten nicht liberschritten werden. Günstig wirkt sich dabei die einfache Herstellung aus. Durch die DT-OSXist es zwar schon bekannt, den verdickten Rand einer Trennwand mit einem zusätzlichen Ring zu paaren. Dieser Ring wirkt jedoch nicht als Dichtring im Sinne der Erfindung, sondern als Stützring, der das Hineinfließen von Trennwandmaterial bei h5heren Temperaturen in einen infolge "Atmens" der geschraubten Gehäusehälften entstehenden Snalt verhindern soll. Der Ring muß daher wesentlich härter als die Trennwand sein. Damit ist aber bereits klar, daß dieser Ring die Aufgabe der vorliegenden Erfindung keinesfalls losen und aufgrund der ganz anders gearteten Problemstellung die Lösung auch nicht nahelegen konnte.
• Anhand von in den Abbildungen dargestellten Ausführungsbeispielen wird die Erfindung näher erläutert.
• Figur 1 zeigt einen Schnitt durch einen hydropneumatischen Druckspeicner.
• Figur 2 zeigt den Einspannbereich der Trennwand im vergr5ßerten Maßstab.
• $ 2 362 303 Ein hydro?neumatischer Drucksneicher 1 besitzt zwei Gehäusehälften 2 und 3, deren Ränder 4 und 5 stumpf aufeinander liegen und z. B. durch Elektronenstrahlschweißen fest und dauerhaft miteinander verbunden werden. Ein kleiner Zentrieransatz 6 am Rand 4 erleichtert den Zusammenbau. Ausgehend vom Rand 5 ist die Gehäusehälfte 3 innen etwas ausgedreht. Am Ende der Ausdrehung 7 ist eine umlaufende Nut 8 eingestochen, die zur axialen Fixierung eines Haltegliedes 9 dient, das im Bereich der Nut 8 durch ein Rollwerkzeug oder dergleichen aus einer in diesem Bereich zunächst zylindrischen Form in eine in die Nut 8 eingreifende Form gebracht wird. Das ISalteglied 9 umschließt weiterhin einen verdickten Rand 10 einer Trennwand 11 mit Vorspannung, so daß einerseits eine Halterung der Trennwand 11 und andererseits zumindest in einem hestimmten Temperaturbereich eine gasdichte Abdichtung in der Einspannzone erzielt wird. Die Form des Haltegliedes 9 im Bereich des verdickten Randes 10 kann ebenfalls durch Rollen oder ähnliche Verfahren hergestellt werden. In seinem der Gehäusehälfte 3 zugewandten Bereich ist der Rand 10 mit einer umlaufenden Ringnut 12 versehen, die zur Aufnahme eines zusätzlichen Dichtringes 13 aus kältebeständigerem Material als jenes der Trennwand 11 vorgesehen ist. Im endmontierten Zustand besitzt auch der Dichtring 13 eine Vorspannung und dichtet den Spalt 14 zwischen Trennwand 11 und Gehäuse 3 ab. Die Trennwand 11 teilt das Innere des Druckspeichers 1 in einen Gasraum 15 und einen Flüssigkeitsraum 16. In den Gasraum 15 mündet eine Gaseinfüllöffnung 17, die mittels einer Verschlußschraube 18 und einer Dichtung 19 nach dem Einfüllen eines unter Druck stehenden Gases, meist Stickstoff, verschlossen wird. Die Gehäusehälfte 3 ist mit einem Anschlußstück 20 verschweißt, in dem sich ein Flüssigkeitsanschluß 21 befindet, der in den Flüssigkeitsraum 16 mündet.
• Die crfin,ung ist nicht auf das dargestellte Ausführungsbeistiel beschränkt. Es ist keinesfalls notwendig, das Halteglied aus einem durch Rollen verformten Blechring herzustellen, jedodi hat sich diese Methode als einfach und billig erwiesen.
• Es ist aber auch durchaus mjglich, das llalteglied als Ansatz 11 einer Gehäusehälfte auszubilden und diesen Ansatz dann in die andere Gehäusehälfte zu stecken. Schließlich ist die Erfindung auch anzuwenden, wenn der verdickte Rand einer Trennwand zwischen den Stirnflächen zweier Gehäusehälften gehalten ist und eine Gehäusehälfte selbst als Halteglied wirkt. Gerade Dei derartigen Ausführungen kann es zweckmäßig sein, den Ringraum zur Aufnahme des Dichtringes in einer der Gehäusehälften anzuordnen. Natürlich hängt die Anordnung des Dichtringes mit davon ab, ob die Verbindung der Gehäusehälften gasdicht ist oder nicht. Geschweißte Verbindungen können gemeinhin als gasdicht betrachtet werden, Schraubverbindungen hingegen nicht.

Claims (6)

Patentansprüche:

1. - Hydropneumatischer Druckspeicher mit einem starren Gehäuse aus mindestens zwei fest miteinander verbundenen Gehäusehälften, einer das Innere des Gehäuses in einen Gasraum und einen Flüssigkeitsraum teilenden, gasdichten, walkfähigen Trennwand, einem umlaufenden, verdickten Rand an der Trennwand, einem Halteglied zum Halten und Anpressen des verdickten Randes an mindestens eine Gehäusehälfte zum Zwecke einer Befestigung des Randes und Abdichtung des Garraumes gegenüber dem Flüssigkeitsraum, einem zusätzlichen, Leckagen vermeidenden Dichtring sowie einem in den Flüssigkeitsraum mündenden Flüssigkeitsanschluß und einer in den Gasraum mündenden, vorzugsweise verschließbaren Gaseinfüllöffnung, dadurch gekennzeichnet, daß der zusätzliche Dichtring (13) den Spalt (14) zwischen dem verdickten Rand (10) der Trennwand (11) und dem Halteglied (9) und/oder der benachbarten Gehäusehälfte (3) mit Vorspannung abgdichtet und zur Aufnahme des verformten Dichtringes (13) ein Ringraum (12) innerhalb des verdickten Randes (10), innerhalb einer Gehäusehälfte und/ oder innerhalb des Haltegliedes vorgesehen ist, wobei der Dichtring (13) aus einem anderen Material mit besserer Kältebeständigkeit als jenes der Trennwand (11) besteht.

2. - Hydropneumatischer Druckspeicher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringraum (12) innerhalb des verdickten Randes (10) angeordnet ist, derart, daß er einen etwa rechteckigen Querschnitt besitzt und auf zwei Seiten von der Trennwand (11) auf einer Seite vom Halteglied (9) und auf der vierten Seite von einer Gehäusehälfte (3) begrenzt wird.

3. - Hydropneumatischer Druckspeicher nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtring (13) die orm eines O-Ringes hat.

4. - Hydropneumatischer Druckspeicher nach einem oder mehreren der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Halteglied (9) ein vorgeformter Blechring dient, der zunächst gegenüber einer Jehäusehälfte (3) positioniert wird und dann mit Hilfe eines Rollwerkzeuges oder dergleichen so verformt wird, daß er in eine Nut (8) in der benachbarten Gehäusehä lfte (3) zwecks Fixierung eingreift und außerdem den verdickten Rand (10) und den Dichtring (13) so umfaßt und verformt, daß eine Dicht- und Haltefunktion erreicht wird.

- - Hydropneumatischer Druckspeicher nach einem oder mehreren der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennwand (11) aus einem thermoplastisch verarbeitbaren Polyurethan besteht und der Dichtring aus einem kältebeständigen Epichlorhydrin besteht.

6. - Hydropneumatischer Druckspeicher nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennwand (11) aus einem thermoplastisch verarbeitbaren Polyurethan hergestellt ist, welches bei Raumtemperatur eine Härte von 85 Shore A besitzt.

L e e r s e i t e