DE2719060C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Befestigen einer blasenförmigen Trennwand bei der Herstellung eines Druck­ speicherbehälters nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Ein derartiges Verfahren ist aus der GB-PS 12 24 392 bekannt. Bei dem vorbekannten Verfahren wird die die Trennwand tragende Hülse an einem der Gehäuseteile mit Hilfe einer Schweißeinrich­ tung angeschweißt, die um die Hülse bewegt werden kann. Beim Festlegen der Hülse durch Ausführen eines Schweißvorgangs be­ steht bei derartigen Behältern die Gefahr, daß die beim Schwei­ ßen entstehende Wärme in zu starkem Maße zur blasenförmigen Trennwand abgeleitet wird, die aus elastomerem Material besteht und daher sehr empfindlich ist. Wenn man dies verhindern möchte, muß dieser Schweißarbeitsgang sehr sorgfältig ausgeführt werden, dennoch muß die Schweißnaht zuverlässig dicht sein.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, bei einem Verfahren der ein­ gangs angegebenen Art die Wärmeausbreitung zur Trennwand während des Schweißvorgangs zu verringern, um Beschädigungen dieser Trennwand zuverlässig zu verhindern.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch die kennzeich­ nenden Merkmale des Patentanspruchs 1. In der Innenwand des einen Gehäuseteils des Druckspeicherbehälters wird eine Ringnut ausgebildet. Der obere Rand der Hülse liegt dieser Ringnut unmit­ telbar benachbart. Wenn man jetzt in diesem Bereich eine Wider­ standsschweißelektrode anlegt, ergibt sich in diesem Bereich des oberen Randes der Hülse und der Ringnut eine sogenannte Spitzen­ wirkung, die ein ausgezeichnetes Verschmelzen bei hoher Tempera­ tur ermöglicht. Andererseits wird durch die relativ große Berüh­ rungsfläche der Hülse mit der Innenwand des Gehäuseteils die Mög­ lichkeit geschaffen, daß der Großteil der beim Schweißen entste­ henden Wärme in Richtung zum Gehäuseteil abgeleitet wird, so daß die äußerst empfindliche blasenförmige Trennwand aus elastomerem Material beim Schweißen nicht beschädigt wird.

Eine Spitzenwirkung tritt auch beim Anschweißen der Hülse gemäß der GB-PS 12 24 392 auf, jedoch kann dort die Hülse nur direkt an das eine Ende des Druckgefäßgehäuseteils angeschweißt werden.

Gerade aufgrund dieser einfachen technischen Maßnahme, eine Nut in der Innenwand auszubilden, wird die Herstellung eines solchen Druckspeicherbehälters wesentlich vereinfacht. Insbesondere wird es ermöglicht, daß das Schweißen vollautomatisch durchgeführt wird, um im Hinblick auf eine Massenfertigung günstige Voraus­ setzungen zu haben. Auch können die Schweißarbeiten von unge­ schulten Arbeitern durchgeführt werden, so daß sich die Herstel­ lungskosten eines solchen Druckspeicherbehälters wesentlich redu­ zieren lassen.

Aus der US-PS 39 48 287 und aus der US-PS 31 95 576 sind Verfah­ ren, bei denen eine elastische zylindrische Metallhülse zum Befestigen der Trennwand verwendet wird, bekannt, wobei die Metallhülse ebenfalls festgeschweißt wird. Bei der Herstellung der Behälter nach den genannten Druckschriften wird aber keine Elektrode zur Herstellung der Schweißverbindung verwendet, so daß der mit der Erfindung erzielbare überraschende Effekt der in der Innenwand vorgesehenen Ringnut - nämlich die Spitzenwir­ kung bei der Verwendung einer Schweißelektrode - dort überhaupt nicht zum Tragen kommen kann. Daher führen diese beiden Druck­ schriften den Fachmann von der nach der Erfindung geschaffenen Lösung weg.

Vorteilhafte Weiterbildungen des Verfahrens sind in den Unter­ ansprüchen 2 bis 4 beschrieben.

Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt. In diesen zeigt

Fig. 1 im Längsschnitt einen Druckspeicher gemäß der Erfindung,

Fig. 2 als Teildarstellung im Schnitt Bestandteile des Druckspeichers in einem Zwischenstadium der Montage,

Fig. 3 ein späteres Montagestadium des in den Fig. 1 und 2 dargestellten Druckspeichers,

Fig. 4 in einer der Fig. 3 ähnlichen Darstellung die miteinander verschweißten Teile und

Fig. 5 im Schnitt eine andere Ausführungsform in dem in Fig. 3 dargestellten Montagestadium.

Der in den Zeichnungen dargestellte Druckspeicherbehälter 10 be­ sitzt ein im allgemeinen zylindrisches, druckfestes Gehäuse, welches aus einem oberen Gehäuseteil 11 und einem unteren Gehäuseteil 12 besteht. Diese Gehäuseteile 11 und 12 sind durch eine ringförmige Schweißnaht 13 miteinander verbunden. Sie be­ stehen aus Stahl oder einem anderen starren Material, das den hohen Drücken gewachsen ist, denen der Druckspeicherbehälter im Gebrauch unterworfen wird.

Der Druckspeicherbehälter besitzt in der üblichen Weise ein Gas­ füllventil 14, das eine kreisförmige Ausnehmung 15 in der geschlossenen Endwand 16 des oberen Gehäuseteils 11 durchsetzt. Ferner ist ein Fluideinlaß 17 mit einem Stutzen 18 vorgesehen, der beispielsweise mittels einer Schweißnaht 19 in einer Fluid­ öffnung 20 in der geschlossenen Endwand 21 des unteren Gehäuse­ teils 12 befestigt ist.

Ebenfalls in üblicher Weise besitzt der Druckspeicherbehälter eine blasenförmige Trennwand 22 aus Natur- oder Synthesekaut­ schuk. Die Trennwand 22 ist an ihrem unteren Ende mit einem starren Verschlußstück 23 versehen, das bei stark gedehnter Trennwand 22 an dem den Fluideinlaß 17 umgebenden Bereich des unteren Gehäuseteils 12 dicht anliegt und daher ein Herauspres­ sen der Trennwand 22 durch den Fluideinlaß 17 verhindert.

Die Trennwand 22 besitzt an ihrem oberen Ende einen verdickten Randteil 24, der um das einwärts abgekröpfte Ende 25 der Hülse 26 herumgeformt ist. Die Hülse 26 besteht vorzugsweise aus einem elastischen metallischen Werkstoff, der mit dem Metall des Ge­ häuses verträglich, d. h. verschweißbar ist.

In der Innenwandung des Gehäuseteils 12 ist eine Ringnut 27 aus­ gebildet, deren Form insbesondere aus den vergrößerten Teildar­ stellungen in den Fig. 2, 3 und 5 ersichtlich ist. Die im Vertikalschnitt beispielsweise dreieckige Ringnut 27 ist von einer nach innen weisenden Schulter 28 und einer geneigten Seitenwandung 29 begrenzt. Die Hülse 26 wird durch das offene Ende 30 des unteren Gehäuseteils 12 eingeführt und abwärtsge­ schoben, bis das obere Ende 31 der Hülse 26 im wesentlichen genau mit der die Ringnut 27 begrenzenden, nach innen weisenden Schulter 28 fluchtet.

Der Durchmesser der Hülse 26 ist so bemessen, daß diese satt oder reibungsschlüssig an der Innenwandung des Gehäuseteils 12 anliegt. Vorzugsweise wird die Hülse 26 mit Hilfe einer geeig­ neten Vorrichtung oder eines Einschiebewerkzeugs 32 in die ge­ wünschte Stellung gedrückt, in der die Hülse 26 in Fig. 2 strichpunktiert angedeutet ist.

Das Werkzeug 32 besitzt eine Bodenfläche 33, deren radial am weitesten außen liegende Teile an das obere Ende 31 der Hülse 26 angesetzt werden. Das Werkzeug 32 ist ferner mit einer aus­ wärtsgerichteten Schulter 34 ausgebildet, die sich nach einer entsprechenden Abwärtsbewegung des Werkzeugs 32 an den oberen Rand 35 des Gehäuseteils 12 anlegt. Dabei ist der Vertikalab­ stand zwischen der Schulter 34 und der Bodenfläche 33 so ge­ wählt, daß die Hülse 26 in dem Gehäuseteil genau in die ge­ wünschte Stellung gelangt.

Nach dem Einschieben der Hülse 26 mittels des Werkzeuges 32 be­ finden sich die Teile in der in Fig. 3 gezeigten Stellung.

Die Verbindung zwischen der Hülse 26 und dem Gehäuseteil 12 wird nach einem an sich bekannten Elektroschweißverfahren herge­ stellt, in dem von der mit der spannungsführenden Klemme eines Schweißtransformators verbundenen Elektrode 36 ein starker Strom zu dem Gehäuseteil 12 fließt, der mit der geerdeten Klemme des Transformators verbunden ist.

Wie am besten aus der Fig. 3 hervorgeht, ist der obere Endteil 37 der Hülse 26 vorzugsweise mit einer rechtwinkligen Kante 37 a ausgebildet, gegen die der Innenvorsprung 38 der Elektrode 36 gedrückt wird. Man kann die Elektrode 36 in der Richtung ihrer Achse mit einer Feder belasten, um ein Auswärtsfließen des Metalls zu gewährleisten.

Während des Stromflusses durch die Elektrode 36 wird dieser eine Umlaufbewegung relativ zu dem Gehäuseteil 12 um dessen vertikale Achse erteilt. Zu diesem Zweck kann man eine den Gehäuseteil 12 tragende Haltevorrichtung drehen und die Elektrode ortsfest halten, oder man kann der Elektrode eine Umlaufbewegung erteilen und den Gehäuseteil festhalten.

Unter dem Einfluß des elektrischen Stroms werden die Metallteile fortschreitend aufgeschmolzen und miteinander verschweißt und zwar insbesondere der obere Endteil 37, an dem die Elektrode 36 angreift, und der ihm benachbarte Innenrand 40 der Schulter 28. In dem elektrischen Stromkreis sind dieser eine kleine Quer­ schnittsfläche besitzende Endteil 37 und der Innenrand 40 die Teile mit dem höchsten elektrischen Widerstand, so daß dort - infolge des Spitzeneffekts - der stärkste Spannungsabfall und die höchste Wärmekonzentration auftreten.

Wenn die Elektrode 36 einen Umlauf relativ zu dem Gehäuseteil 12 ausgeführt hat, ist zwischen der Hülse 26 und den innerhalb der Ringnut 27 angeordneten Innenwandungsteilen des Gehäuseteils 12 eine Schweißnaht vorhanden, die beispielsweise in Fig. 4 dar­ gestellt ist.

Die Stromstärke und die Umlaufgeschwindigkeit müssen den Erfor­ dernissen des Einzelfalls entsprechend gewählt werden, wobei ins­ besondere die verwendeten Werkstoffe und ihre Wandstärken zu be­ rücksichtigen sind. Man kann aber ohne weiteres optimale Bedin­ gungen ermitteln.

Da die Wärme in der vorstehend angegebenen Weise auf einen be­ grenzten Bereich konzentriert wird, die Teile sich ständig relativ zueinander bewegen und der Gehäuseteil 12 infolge seiner größeren Wandstärke Wärme ableitet, kann in der Hülse 26 nicht so viel Wärme abwärts bis zu der elastomeren Trennwand 22 über­ tragen werden, da diese geschädigt wird. Wie insbesondere aus den Fig. 1 und 3 der Zeichnungen hervorgeht, ist zwischen den zylindrischen Außenwandungsteilen 26 a der Hülse 26 und der Innen­ wandung des Gehäuseteils 12 auf einer beträchtlichen Fläche eine metallische Berührung vorhanden, welche die Ableitung der Wärme begünstigt.

Nach dem Schweißvorgang sind das Material am oberen Ende der Hülse 26 und das Material des radial am weitesten einwärtsgelege­ nen Teils 40 der Schulter 28 in dem in Fig. 4 mit 39 bezeichne­ ten Bereich zu einer ringförmigen Naht vereinigt, die sowohl dicht ist als auch eine Axialverschiebung der Hülse 26 in dem Gehäuseteil 12 verhindert.

In der in Fig. 5 gezeigten Ausführungsform sind gleiche Teile mit denselben Bezugszeichen bezeichnet und werden im wesentli­ chen dieselben Bestandteile verwendet wie in der ersten Ausfüh­ rungsform. Ein Unterschied besteht darin, daß die Hülse 26′ eine radial auswärtsgerichtete Randleiste 41 besitzt, die beim Ein­ schieben der Hülse einwärts gebogen wird und beim Erreichen der Nut 27 über der Schulter 28 einrastet. Dadurch wird die Anord­ nung der Hülse 26′ in der richtigen Stellung gegenüber dem Ge­ häuseteil 12 erleichtert. Da die Hülse 26′ automatisch in die richtige Stellung gelangt, kann sie von Hand oder mit Hilfe eines Werkzeuges, beispielsweise des Werkzeuges 32, eingeschoben werden.

Das vorstehend beschriebene Verfahren zum Herstellen eines erfin­ dungsgemäßen Druckspeicherbehälters kann zur Senkung der Her­ stellungskosten automatisch durchgeführt werden, wobei die Gefahr der Überhitzung und Schädigung der Trennwand auf ein Minimum reduziert wird.

Nach dem Verbinden der mit der Trennwand 22 versehenen Hülse 26 mit dem Gehäuseteil 12 wird dieser zur Herstellung des druck­ festen Gehäuses mit dem Gehäuseteil 11 durch die Schweißnaht 13 verbunden.

Claims (4)

1. Verfahren zum Befestigen einer blasenförmigen Trennwand bei der Herstellung eines Druckspeichers mit einem im Querschnitt kreisförmigen Gehäuse, das aus zwei metalli­ schen Gehäuseteilen besteht, die jeweils ein offenes und ein geschlossenes Ende haben, mit einem Druckflüssigkeits­ anschluß am geschlossenen Ende des einen Gehäuseteils, einem Gasfüllventil am geschlossenen Ende des anderen Gehäuseteils und mit einer zylindrischen elastischen Metallhülse, die in einem Gehäuseteil angeordnet ist und an einem Ende die blasenförmige Trennwand trägt und mit ihrer anderen Endkante mittels Schweißen fest mit dem genannten Gehäuseteil dadurch verbunden wird, daß eine Elektrode fortschreitend um den Umfang der genannten anderen Endkante der Metallhülse bewegt wird und daß gleichzeitig in die Elektrode, die Endkante der Metall­ hülse und das Gehäuseteil ein Strom derart eingeleitet wird, daß eine Ringnaht durch Widerstandsschweißen zwi­ schen der Endkante der Metallhülse und dem Gehäuseteil gebildet wird, dadurch gekennzeichnet, daß man in der Innenwand des Gehäuseteils (12) in einem Abstand vom oberen Rand (35) eine Ringnut (27) ausbildet, die ausgehend von der Kante zwischen Gehäuseinnenwand und Ringnut (27) in einer Ebene senkrecht zur Längsachse des Gehäuseteiles (12) eine Schulterfläche (28) aufweist, daß die freie Endkante (31) der Hülse (26) unmittelbar bündig mit der Nutkante in dem Gehäuseteil (12) lokalisiert wird, und daß danach der Schweißvorgang ausgeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrode (36) nachgiebig auswärts gegen das erste Ende (31) der Hülse (26) derart gedrückt wird, daß das verschmolzene Metall zur Nut (27) gedrückt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das erste Ende der Hülse an seinem Innenumfang einen Rand mit vermindertem Quer­ schnitt hat.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (26) eine radial auswärts gerichtete Randleiste (41) aufweist.