DE2534361B2

DE2534361B2 - Hydropneumatischer druckspeicher

Info

Publication number: DE2534361B2
Application number: DE19752534361
Authority: DE
Inventors: Lutz Dr.-Ing. 4005 Meerbusch Gottschald
Original assignee: Langen & Co, 4000 Düsseldorf
Priority date: 1975-08-01
Filing date: 1975-08-01
Publication date: 1977-05-18
Also published as: DE2534361A1

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf einen hydropneumatischen 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 Trennwandrand, einem Halteglied zum Halten und Anpressen des verdickten Trennwandrandes an eine Gehäuse hälfte zum Zwecke einer Befestigung des Trennwandrandes and Abdichtung des Gasraumes gegenüber dem Flüssigkeitsraum, einem zusätzlichen, Leckagen vermeidenden Dichtring sowie einem in den Flüssigkeitsraum mündenden Flüssigkeitsanschluß und einer in den Gasraum mündenden Gaseinfülloffnung.

Es ist bei derartigen Druckspeichern bekannt, das Halteglied in eine Gehäusehälfte einzusetzen und durch die andere Gehäusehälfte in Position zu halten (DT-OS 26 676). 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 Dicbtwirkung nach außen erzielt, jedoch können unter bestimmten, weiter unten näher zu erläuternden Einsatzbedingungen Leckagen im Bereich der Befestigungsstelle der Trennwand zwischen Gasraum und Flüssigkeiisraum auftretea Diese Leckagen können 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 in Flüssigkeiten lösen kann. Dies geschieht insbesondere dann, wenn die Flüssigkeitsfüllung häufig wechselt, d. h. wenn sich kein Sättigungszustand einstellen kann.

Nach einer anderen Bauart (DT-OS 23 25 844) dient als Halteglied ein in beide Gehäusehälften eingesetzter, aus Blech 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 duich den wulstförmigen Trennwandrand und zum anderen durch einen von dem anderen Rand des Haltegliedes gehaltenen Dichtring. Auch bei dieser Anordnung sind jedoch Leckagen zwischen Gasraum und Flüssigkeiisraum unter den noch zu erwähnenden Bedingungen möglich. 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 -40⁰C noch ein Walken ohne Zerstörung möglich sein muß. Die bisher verwendeten Werkstoffe haben diesen Anforderungen nur unvollkommen genügt. So ist es z. B. möglich, Nitrilkautschuke, die aus Butadien-Acrylnitril-Mischpolymeren aufgebaut sind, durch Erniedrigung des Acrylnitrilgehaltes bis etwa -50⁰C verwendbar zu machen. Leider verschlechtern sich dadurch die Quellbeständigkeit und die Gasdurchlässigkeit. Bessere Ergebnisse hat man mit Epichlorhydrin-Kautschuken erzielt, die jedoch etwa um die Hälfte teurer als Nitrilkautschuke sind und auch nur bis -40⁰C einsetzbar sind. Etwa den gleichen Anwendungsbereich haben Trennwände aus gießbaren Polyurethanen. Unterhalb der genannten Temperaturen verspröden die Trennwände und brechen daher sehr leicht. Ein anderer Nachteil tritt bereits vor Erreichen dieser Temperatur dadurch ein, daß durch die einsetzende Versprödung die Formänderungswiderstände größer werden und somit bei Walkbewegungen im Einspannbereich des Trenn-

wandrandes beträchtliche Kräfte wirksam werden Innnea Diese Kräfte bewirken Veränderungen im Einspannbereich, die infolge Versprödung nicht mehr ausgeglichen werden können und Leckagen hervorrufen.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, den Rand der elastischen, walkfähigen Trennwand so anzuordnen und abzudichten, daß alle möglichen Leckwege zwischen Gasraum, Flüssigkeitsraum und Außenraum insbesondere bei tiefen Temperaturen sicher abgedichtet werdea Es soll somit möglich sein, den Einsatzbereich verschiedener Werkstoffe auf tiefere Temperaturen als bisher üblich auszudehnen. Einbauraum und Kosten sollen nicht oder nur unwesentlich ansteigen. Walkverhalten, Quellbeständigkeit, Gasdurchlässigkeit und Weiterreißfestigkeit sollen sich nicht verschlechtern.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß dadurch, daß der zusätzliche Dichtring so angeordnet ist, daß er das Halteglied, den Trennwandrand und das Gehäuse gleichzeitig mit Vorspannung berührt und aus einem kältebeständigen Material besteht.

Vorteilhafte Ausgestaltungen sind aus den Unteransprüchen ersichtlich.

Die Erfindung geht von der Überlegung aus, daß an den Dichtring /war bezüglich der Kältebeständigkeil 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 abgedichtet 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 beschriegene Anordnung noch bei -bO°C funktionsfähig war. Eine Erklärung für diese Tatsache mag darin zu suchen sein, daß thermoplastisch verarbeitbare Polyurethane bei tiefen Temperaturen ein hohes Dämpfungsvermögen besitzen. Insbesondere bei dynamischer Beanspruchung wird infolge der Umsetzung mechanischer Energie in Wärme sehr schnell eine höhere Temperatur und damit der Bereich niedrigerer Steifigkeit erreicht. Hervorzuheben sind bei diesen Polyurethanen das überdurchschnittliche gute Walkver halten, die ausgezeichnete Weiterreißfestigkeit und ein niedriger Permeationskoeffizient. Der Gestehungspreis liegt beträchtlich unter dem der bisher üblichen Werkstoffe, so daß selbst unter Hinzurechnung des Dichtringes die bisher üblichen Kosten nicht überschritten werden. Günstig wirkt sich dabei die einfache Herstellung aus.

Durch die DT-OS 23 62 303 ist es zwar schon bekannt, den verdickten Rand einer Trennwand mil einem zusätzlichen Ring zu paaren. Dieser Ring wirkt jedoch nicht als Dichtring im Sinne der Erfindung, sondern als Stützring, der das Hineinfließen von Trennwandmate

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rial bei höheren Temperaturen in einen infolge »Atmens« der geschraubten Gehäusehälften entstehenden Spalt verhindern soll. Der Ring muß daher wesentisch härter als die Trennwand sein. Damit ist aber bereits klar, daß dieser Ring die Aufgabe der vorliegenden Erfindung keinesfalls lösen 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

F i g. 1 zeigt einen Schnitt durch einen hydropneumatischen Druckspeicher.

Fig.2 zeigt den Einspannbereich der Trennwand im vergrößerten Maßstab.

Ein hydropneumatischer Druckspeicher 1 besitzt ein Gehäuse aus 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 od. dgl. aus einer in diesem Bereich zunächst zylindrischen F orm in eine in die Nut 8 eingreifende Form gebracht wird. Das Halteglied 9 umschließt weiterhin einen verdickten Trennwandrand IO einer Trennwand 11 mit Vorspannung, so daß einerseits eine Halterung der Trennwand 11 und andererseits zumindest in einem bestimmten Temperaturbereich eine gasdichte Abdich.ung in der Einspannzone erzielt wird. Die Form des Haltegliedes 9 im Bereich des verdickten Trennwandrandes 10 kann ebenfalls durch Rollen oder ähnliche Verfahren hergestellt werden. In seinem der Gehäusehälfte 3 zugewandten Bereich ist der Trennwandrand 10 mit einer umlaufenden Ringnut 12 versehen, die zur Aufnahme eines zusätzlichen Dichtringes Π aus kältebeständigem Material als jenes der Trennwand 11 vorgesehen ist. Im endmontierten Zustand berührt der Dichtring 13 mit Vorspannung gleichzeitig die Trennwand 11, die Gehäusehälfte 3 und das Halteglied 9 und dichtet somit den Spalt 14 zwischen Trennwand 11 und Gehäusehälfte 3 ab. Die Trennwand Il 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 Gehäusehälfie 3 ist mit einem Anschlußstück 20 verschweißt, in dem sich ein Flüssigkeitsanschluß 21 befindet, der in den Flüssigkeitsraum 16 mündet.

Die Erfindung ist nicht huf das dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt. Fs ist keinesfalls notwendig, das Halteglied aus einem durch Rollen verformten Blcrhring herzustellen, jedoch hat sich diese Methode als einfach und billig erwiesen. Es ist aber auch durchaus möglich, das Halteglied als Ansät/ an 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 Gehäusehälflen gehalten ist und eine Gehäusehälfte selbsi als Halteglied wirkt.

Hierzu 1 BIrU Dehnungen

Claims

25 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 Trennwandrand an der Trennwand, einem Halteglied zum «> Halten und Anpressen des verdickten Randes an eine Gehäusehälfte zum Zwecke einer Befestigung des Randes und Abdichtung des Gasraumes gegenüber dem Flüssigkeitsraum, einem zusätzlichen, Leckagen vermeidenden Dichtring sowie «; einem in den Flüssigkeitsraum mündenden Flüssigkeitsanschluß und einer in den Gasraum mündenden Gaseinfüüöffnung, dadurch gekennzeichnet, daß der zusätzliche Dichtring (13) so angeordnet ist, daß er das Halteglied (9), den Trennwandrand (10) und das Gehäuse (Gehäusehälfte 3) gleichzeitig mit Vorspannung berührt und aus einem kältebeständigen Material besteht.

2. Hydropneumatischer Druckspeicher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtring *s (13) die Form eines O-Ringes hat.

3. Hydropneumatischer Druckspeicher nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Halteglied (9) ein vorgeformter Blechring dient, der zunächst gegenüber einer Gehäusehälfte (3) positioniert wird und dann mit Hilfe eines Rollwerkzeuges od. dgl. so verformt wird, daß er in eine Nut (8) in der benachbarten Gehäusehälfte (3) zwecks Fixierung eingreift und außerdem den verdickten Trennwandrand (10) und den Dichtring (13) so umfaßt und verformt, daß eine Dicht- und Haltefunktion erreicht wird.

4. Hydropneumatischer Druckspeicher nach einem oder mehreren der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennwand (11) aus einem thermoplastisch verarbeitbaren Polyurethan und der Dichtring (13) aus einem kältebeständigen Epichlorhydrin besteht.