DE3042641A1 - Hydrospeicher und verfahren zu seiner herstellung - Google Patents
Hydrospeicher und verfahren zu seiner herstellungInfo
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Description
30Α2641
21354
GREER HYDRAULICS, INCORPORATED Chatsworth, California (V.St.A. )
Hydrospeicher und Verfahren zu seiner Herstellung
Die Erfindung betrifft einen Hydrospeicher, insbesondere einen billigen Hydrospeicher für niedrige
Drücke, und ein Verfahren zum Herstellen desselben.
Hydrospeicher werden in zunehmendem PIaQe zur
Energiespeicherung, zum Dämpfen von Druckstößen und für ähnliche Zwecke verwendet. Sie bestehen gewöhnlich aus einem
Druckgefäß, das am einen Ende eine Ölöffnung besitzt, die mit einer Hydraulikleitung in Verbindung gebracht
wird, und das am anderen Ende mit einem Gasventil versehen ist. Das Innere des Gefäßes ist durch eine dehnbare Blase
in zwei voneinander getrennte Räume unterteilt, von denen der eine mit dam Gasventil und der andere mit der Ölöffnung
in Verbindung gebracht wird.
Wenn durch das Gasventil Druckgas eingeleitet wird, dehnt sich die Blase aus, bis sie die Ölöffnung dicht
verschließt. Wenn der Druck in dem Hydrauliksystem höher ist als der Druck im Gasraum, tritt durch die Ölöffnung
Flüssigkeit ein, die das Gas zusammendrückt. Auf diese Weise kann Energie gespeichert oder können Druckstöße gedämpft
werden.
Uenn der Druck in dem Hydrauliksystem sinkt,
su daß der Gasdruck wieder höher ist als der Öldruck, dehnt
sich die Blase wieder aus, uobei sie Energie an die Druckflüssigkeit
abgibt.
Die bekannten Hydrospeicher sind relativ/ aufwendig,
ueil das Gießen oder Schmieden des Druckgefäßes, das Anbringen einer Blase in dem Druckgefäß und das Verschließen
des Druckgefäßes mit einer Endkappe, die mit einer Gaseintrittsöffnung versehen ist, einen beträchtlichen Auf
wand erfordert.
Im allgemeinen müssen die gegossenen oder geschmiedeten Druckgefäße durch spanende Bearbeitung mit Geuinden
ausgebildet uerden, um das Anbringen der ebenfalls geuindetragenden Endkappe zu erleichtern.
Ferner muß ein fest mit dem Mündungsrand der Blase verbundener Tragring eingespannt oder auf andere
Weise abgestützt uerden.
In anderen Ausführungsformen besitzt die Blase
einen ihre Mündung umgebenden, verdickten Ring, der zwischen miteinander verschraubten Teilen des Druckgefäßes
eingespannt ist.
Die verschiedenen Verfahrensschritte, in denen
das Druckgefäß geformt und nach bearbeitet und die Blase darin angebracht und das Druckgefäß zuverlässig verschlossen
wird, bedingen relativ hohe Herstellungskosten der Hydrospeicher. Derartige l/erfahrensschritte sind in den
US-PSen 2 345 124 (Huber), 3 195 576 (Mercier), 3 963 o52
(Mercier), 3 918,497 (Schoon) und 3 792 721 (Zahid) angegeben«
·■-. Es ist bereits vorgeschlagen worden, die
Druckgefäßs von Hydraspeichern, insbesondere für niedrige
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-yC
Drücke, aus Metallteilen durch Drücken oder dergleichen herzustellen, doch ist es dann sehr schwierig, die Teile
zuverlässig aneinander zu befestigen und die erwünschte Abdichtung zu erzielen. Insbesondere ist schon vorgeschlagen
worden, die die Blase tragenden Elemente eines Hydrospeichers an die Innenwandung des Druckgefäßes anzuschweissen
und dann durch einen weiteren Schweißvorgang das Druckgefäß fertigzustellen. Dabei treten jedoch insbesondere
hinsichtlich der wärmeabfuhr Schwierigkeiten auf, die häufig
dazu führen, daß die Blase geschädigt und unbrauchbar wird. Dies ist darauf zurückzuführen, daß beim Schweißvorgang
der Blase und/oder der Verbindung zwischen der Blase und dem sie tragenden Glied durch Wärmeleitung Wärme zugeführt
wird, durch die die Blase geschädigt werden kann.
Es ist schon verschiedentlich versucht worden, beim Schweißen ein Überhitzen der Blase z.B. dadurch zu
verhindern, daß Teile des Hydrospeichers zur Wärmeabfuhr mit
Kreislaufwasser gekühlt werden. Bisher ist jedoch noch kein
vollkommen einwandfreies Verfahren ztjm zuverlässigen Verschweißen
der Elemente eines mit relativ niedrigen Kosten herstellbaren dünnwandigen Hydrospeichers vorgeschlagen
worden.
Allgemein besteht die Aufgabe der Erfindung
in der Schaffung eines billigen ^Hydrospeichers für niedrige
Drücke.
Insbesondere besteht eine Aufgabe der Erfindung in der Schaffung eines Hydrospeichers der beschriebenen
Art mit relativ dünnwandigen Metallteilen in Form eines Druckgefäßes, eines Blasentragringes oder -mantels und
einer Kappe, die durch ringförmige Widerstandsschueißnähte miteinander verbunden sind, wobei die Schweißnaht zwischen
der Kappe und dem Blasentragring oder -mantel vor dem Einführen der aus der Kappe und der Blase bestehenden Anordnung
in das Innere des Druckgefäßes hergestellt wird, so daß die Schweißhitze einwandfrei abgeführt wird und die
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Blase nicht schädigen kann.
Ferner besteht eine Aufgabe der Erfindung in der Schaffung eines Hydrospeichers der beschriebenen Art,
dessen Teile durch einen die Formgebung des Hydrospeichers abschließenden Gesenkschmiede- oder Drückvorgang in einer
gewünschten Orientierung zuverlässig aneinander befestigt uerden.
Außerdem ist es eine Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Herstellen eines Hydrospeichers der beschriebenen
Art zu schaffen.
Die Aufgabe der Erfindung besteht ferner in der Schaffung eines billigen Hydrospeichers, der für niedrige
Drücke bestimmt ist und dessen Bestandteile aus relativ dünnem Werkstoff hergestellt uerden, das durch Drücken
verformt uerden kann, ohne daß komplizierte spanende Bearbeitungen,
z.B. zum Gewindeschneiden, zur maschinellen Feinbearbeitung usu. erforderlich sind.
Die Erfindung betrifft ein Druckgefäß, das am offenen einen Ende einen Nündungsrand und am anderen Ende
eine Ölöffnung besitzt. Eine Blasen-Baugruppe besitzt
einen axial langgestreckten, zylindrischen Blasentragmantel,
der am einen Ende an dem fiündungsrand einer Blase befestigt ist.
Eine mit einem Gasventil versehene Kappe kann in den Blasentragmantcl eingeführt uerden und besitzt
ihrerseits einen axial ausuärtsgerichteten Mantel·
Zum Zusammensetzen der Teile uerden zunächst der Blasentragmantel und der Kappenmantel im Axialabstand
von der Verbindung zwischen dem Blasentragmantel und der
Blase 'Jurch eine ringförmige Schweißnaht miteinander verbunden,
beispielsweise durch Widerstandsschweißen.
Da die Innen- und die Außenflächen der miteinander zu verbindenden Bestandteile der Luft ausgesetzt
sind, ist die Erwärmung minimal.
Danach wird die aus der Blasen-Baugruppe und
der Kappe bestehende Anordnung durch das offene Ende des uruckgefh'ßes hindurch in dieses eingebracht.
Nu,i uird der Blasentragmantel mit dem Druckgefäß
durch eine ringförmige Schweißnaht verbunden, die näher bei dem offenen Ende des Druckgefäßes angeordnet ist als die
zuerst hergestellte Schweißnaht zwischen der Kappe und dem Blarsentragmantel. Diese Schweißnähte gewährleisten eine
zuverlässige Abdichtung gegen den Durchtritt von Gas oder druckflüssigkeit.
Die zuverlässige Verbindung zwischen d«n Teilen
wird noch dadurch verbessert, daß zum Fertigformen des Hydrospeichers
die einander benachbarten Teile des Druckgefäßes und der. Blasentragmantels um das äußere Ende des Kappenmantels
herum auf dessen Innenseite einwärtsverforrnt werden,
vorzugsweise durch Gesenkschmieden oder Drücken.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend anhand der beigefügten Zeichnung beschrieben.
In dieser zeigt
Figur 1 in einer Teildarstellung im Vertikalschnitt die Bestandteile eines Hydrospeichers nach einem ersten Zusammensetzschritt,
Figur 2 im l/ertikalschnitt den Hydrospeicher
während eines späteren Formgebungsschritts und
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Figur 3 in einer ähnlichen Darstellung wie Figur 1 die fertig zusammengesetzten Teile.
Der in den Zeichnungen dargestellte Hydrnspeicher
besitzt ein Druckgefäß 1o, dessen unteres Ende 11 allgemein halbkugelförmig und mit einer Glöffnung 12 und
an deren oberem Ende vorzugsweise mit einem kegeligen Ventilsitz 13 ausgebildet ist. Zur Verbindung mit einem Hydrauliksystem
kann die üloffnung mit einer geeigneten Einrichtung,
beispielsweise einem Innengewinde 14, versehen sein.
Das Druckgefäß besitzt an seinem offenen oberen Ende einen Hündungsrand 15.
Der Hydrospeicher besitzt ferner eine Blasen-Baugruppe
16 mit einem allgemein zylindrischen Blasentragmantel 17 aus Netall. Der die Blase haltende, unterste Teil
18 des Mantels ist einwärtsgeflanscht, so daß er eine Verankerungsfläche
für den verdickten Rand 19 einer Blase 2o bildet. Diese besteht aus einem dehnbaren elastomeren Material
und ist an ihrem unteren Ende vorzugsweise mit einem Ventilkegel 2o' versehen.
Der Teil 18 des Blasentragmantels 17 kann mit
der Unterseite des verdickten Randteils 19 der Blase verklebt oder in den verdickten Randteil 19 eingeformt sein.
Der Oberteil des Hydro Speichers wird von einer Kappe 21 gebildet, die mit einem schematisch angedeuteten
Gasventil 22 versehen sein kann, das die kreisförmige Decke 23 der Kappe durchsetzt.
Die Kappe 21 besitzt einen kurzen auswärtsgerichteten, zylindrischen Kappenmantel 24, dessen Außenumfang
satt passend in dem Innenumfang des Blasentragringes oder
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-mantels 17 sitzt.
Zum Zusammensetzen des Hydrospaichers uird die
Kappe 21 in den Blasentragring oder -mantel 17 eingeschoben und uird dieser durch eine ringförmige "Jiderstandsschueißnaht
mit dem Kappenmantel 24 verbunden.
Die Widerstandsschueißnaht uird im wesentlichen in dar üblichen LJeise hergestellt. Die einander gegenüberliegenden
Elektruden uerden gegen die einander entgegengesetzten
Flächen der Teile 17 und 24 gedruckt, und die von den Elektroden berührten Teile uerden relativ zueinander
fortschreitend gedreht, uährend ein elektrischer Strom zuischen den Elektroden fließt.
Man kann auch andere Schueißverfahren anuenden.
Uichtig ist es, daß baim Anbringen des Blasentragringes 17
an der Kappe 21 alle Bereiche der miteinander zu verbindenden Teile der Atmosphäre ausgesetzt oder von Kühlgas bestrichen
uerden. Da die Kappe mit dem Glasentragring verbunden uird, ehe diese Teile ins Innere des Druckgefäßes eingeführt uerden,
ist es viel ueniger uahrscheinlich, daß die Blase überhitzt und daciurch geschädigt uird.
Die ringförmige Schueißnaht 25 beuirkt eine einuandfreie gasdichte Abdichtung zuischen dem Tragring 17
und dem Kappenmantel 24.
Figur 1 zeigt die Teile nach der Herstellung der Schueißnaht 25.
Der nächste Schritt beim Zusammensetzen besteht darin, daß die Blasen-Baugruppe und die daran angebrachte
Kappe 21 durch das offene Ende des Druckgefäßes in dessen Inneres eingeführt uerden, so daß der Außenumfang des Blasentragringes
17 satt am Innenumfang des Druckgefäßes 1o anliegt.
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BAD ORIGINAL
BAD ORIGINAL
Der ülasentragring 17 wird axial eingeschoben,
bis sein Außenrand 26 mit dem Mündungsrand 15 des Druckgefäßes
fluchtet. .Dann werden v?ar> Druckgefäß und der Blasentragring
17 miteinander in der vorstehend beschriebenen Ueise durch eine zweite ringförmige Schweißnaht 27 verbunden,
die eine zuverlässige Abdichtung gegen einen Durchtritt von Öl zwischen den aneinanderliegenden Teilen bewirkt.
Die Teile werden durch die vorstehend beschriebenen Schweißnähte fest miteinander verbunden und zusammengehalten.
Man kann die Verbindung zwischen den Teilen noch
verbessern, indem man die oberhalb ^es obersten Endes 29
der Kappe 21 vorhandenen Teile 28 gemäß Figur 3 um den Rand
29 herum einwärtsverformt, beispielsweise durch Rollformen,
Gesenkschmieden ader 'Drücken, so dnß die Teile die in Figur
3 gezeigte Stellung einnehmen. Jetzt ist der Hydrospeicher gebrauchsfertig.
Aus der vorstehenden Beschreibung geht hervor, daß die Schweißnaht 25 eine gasdichte Abdichtung zwischen
den Teilen 17 und 24 bewirkt. Dg bei der Herstellung dieser Schweißnaht die Uberflachen der bieden zu verbindenden Teile
zur Atmosphäre hin freiliegen, besteht nur eine sehr geringe Gefahr einer Überhitzung und einer dadurch bewirkten Schädigung
der Blase.
Ferner bewirkt die Schweißnaht 27 eine einwandfreie Abdichtung gegen ein Entweichen van Öl. Die Herstellung
der Schweißnaht erfolgt zwar, wenn sich die Blase bereits in dem Druckgefäß befindet, wird aber derart vorgenommen,
daß wieder die Oberflächen der beiden zu verbindenden Teile zur Atmosphäre freiliegen und daher wirksam gekühlt werden.
Die Gefahr einer Schädigung der Blase wird ferner dadurch herabgesetzt, daß die Schweißnaht 27 weiter von der Blase
entfernt ist als die Schweißnaht 25.
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4t-
Die Erfindung schafft somit einen zuverlässigen, billigen Hydrospeicher für niedrige Drücke mit einer Blasenanordnung,
die durch eine ringförmige Schweißnaht· mit einer Endkappe verbunden wird, bevor die beiden miteinander verbundenen
Teile in den Unterteil eines zylindrischen Druckgefäßes eingeführt werden. Während des Schweißvorganges
sind die einander entgegengesetzten, mit der Schweißnaht korrespondierenden Flächen der Umgebungstemperatur ausgesetzt,
so daß die Blase beim Schweißen nicht beschädigt werden kann. Danach werden die Blasenanordnung und die Endkappe
in den Unterteil des Druckgefäßes eingeführt und mit ihm verschweißt. Der am offenen Ende des Druckgefäßes vorgesehene Mündungsrand desselben wird auf die"Innenseite
der Endkappe und des Traggliedes der Blasenanordnung einwärtsverformt,
so daß die Teile zuverlässig aneinander befestigt sind und die erwünschten Abdichtungen zwischen einander
benachbarten Teilen erzielt werden. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Herstellen des Druckgefäßes.
Man erkennt aus der vorstehenden Beschreibung, daß der Hydrospeicher gemäß der Erfindung mit geringem Aufwand
herstellbar und zuverlässig abgedichtet ist und daß zu seinem Zusammensetzen im wesentlichen zwei ringförmige
Schweißnähte hergestellt werden müssen und ein einfacher Drück- oder Gesenkschmiedevorgang durchgeführt werden muß.
Der Fachmann erkennt, daß die Erfindung auf das vorstehend erläuterte und in den Zeichnungen dargestellte
Ausführungsbeispiel nicht eingeschränkt ist, da es im
Rahmen des Erfindungsgedankens abgeändert werden kann.
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Claims (1)
- PatentansprücheM.J Hydrospeicher, gekennzeichnet durch ein allgemein zylindrisches Druckgefäß mit einem von einem Mündungsrand begrenzten, offenen Ende und einem geschlossenen Ende, das mit einer Dlöffnung ausgebildet ist, durch eine in dem Druckgefäß montierte Blasen-Baugruppe mit einem axial langgestreckten, zylindrischen Blasentragmantel und einer am inneren Ende desselben befestigten Blase, durch eine Kappe mit einer Kappendecke, die in dem Blasentragmantel angeordnet und mit einer Gaseintrittsöffnung ausgebildet ist, und mit einem zylindrischen Kappenmantel, der sich von der Kappendecke auswärts erstreckt und mit dem Kappentragmantel im Abstand won dessen innerem Ende durch eine erste ringförmige Schweißnaht verbunden ist, die eine Abdichtung zwischen dem Kappenmantel und dem Blasentragmantel bewirkt, durch eine zwischen dem Blasentragmantel und dem Druckgefäß an einer zwischen der ersten Schweißnaht und dem nundungsrand des Druckgefäßes vorhandene, zweite ringförmige Schweißnaht, die eine Abdichtung zwischen dem Blasentragmantel und dem Druckgefäß bewirkt, so daß die Blase das Druckgefäß in zwei Räume teilt, von denen der eine mit der Ölöffnung und der andere mit der Gaseintrittsöffnung verbunden ist, und die Blase und die Kappe zuverlässig an dem Druckgefäß befestigt sind.2. Hydrospeicher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur besseren Uerankerung des Blasentragmantels in dem Druckgefäß dessen Mündungsrand auf die Innenseite des Blasentragmantels einuärtsverformt ist.3. Hydrospeioher nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur besseren Verankerung der Kappe in dem Bla3entragraantel dessen äußerer Endteil auf die Innenseite de* Kappenmantels einuärtsuerformt ist.190011/01134· Hydrospeicher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das äußere Ende des Blasentragmantels und der Mündungsrand des Druckgefäßes miteinander bündig sind und daß sie zur besseren Verankerung der Kappe und des BIasentragrnantels um den äußeren Rand des Kappenmantels herum auf die Innenseite des Kappenmantels einuärtsverformt sind.5. Verfahren zur Herstellung eines Druckspeichers, dadurch gekennzeichnet, daß ein allgemein zylindrisches Druckgefäß geschaffen wird, das ein geschlossenes Ende mit einer Dlcffnung und das ferner ein von einem Flündungsrand begrentes offenes Ende besitzt, daß eine Blasen-Baugruppe geschaffen uird, die einen axial langgestreckten, zylindrischen Blasentragmantel und eine fest mit dem inneren Ende desselben verbundene Blase besitzt, daß eine zylindrische Kappe geschaffen uird, die einen zylindrischen Kappenmantel und eine Kappendecke mit einem Gasventil besitzt, daß die Kappe mit der Blase zunächstliegender Kappendecke in den Blasentragmantel eingeführt und der Kappenmantel mit dem Blasentragmantel durch eine ringförmige Schueißnaht verbunden uird, die im Axialabstand von der Uerbindung zuischen dem Blasentragmantel und der Blase angeordnet ist, uobei uährend der Herstellung der Schueißnaht die Innen- und Außenflächen des Blasentragmantels und der Kappe im Bereich der Schueißnaht einer Kühluirkung ausgesetzt sind, daß danach der Blasentragmantel und die daran angebrachte Kappe in das Innere des Druckgefäßes eingeführt und dann der Blasentragmantel und das Druckgefäß miteinander durch eine ringförmige Schueißnaht verbunden uerden, die sich zuischen dem flündungsrand des Gefäßes und der die Kappe mit dem Blasentragmantel verfeindenden Schueißnaht befindet, uorauf zur zuverlässigen Befestigung des Blasentragmantels in dem Druckgefäß dessen Mündungsrand auf die Innenseite des Blasentragmantels einuärtsverformt uird.6o Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekenn-13QD21/0883 v?.zeichnet, daß der Blasentragmantel durch den .ündungsrand des Druckgefäßes hindurch so tief in dieses eingeführt wird, daß der äußere Rand des Blasentragmantels mit dem flündungsrand des Druckgefäßes bündig ist, und daß der Mündungsrand des Druckgefäßes und der äußere Rand des Blasentragmantels gleichzeitig um den Kappenmantel herum auf dessen Innenseite einuärtsverformt uerden.7. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die ringförmigen Schweißnähte durch Uiderstandsschueißung:;hergestellt uerden.130021/0883
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