DE3325471A1

DE3325471A1 - Druckfester hydrospeicher und verfahren zu seiner herstellung

Info

Publication number: DE3325471A1
Application number: DE19833325471
Authority: DE
Inventors: Jacques Henri 06903 Stamford Conn. Mercier
Original assignee: STEB SA
Current assignee: STEB SA
Priority date: 1982-07-26
Filing date: 1983-07-14
Publication date: 1984-01-26
Also published as: IT8322247A1; US4429718A; FR2530744B1; FR2530744A1; DE8320347U1; IT8322247A0; IT1163857B; GB2125898A; GB2125898B; JPS5934001A; GB8320162D0

Description

21374

STEB S.A.
Genf (Schweiz)

Druckfester Hydrospeicher und Verfahren zu seiner Herstellung

Die Erfindung betrifft einen Hydrospeicher, insbesondere einen Hydrospeicher mit einem Druckgefäß, das am unteren Ende einen Ölanschluß besitzt, ferner mit einer am oberen Ende des Druckgefäßes vorgesehenen Kappe, einem in der Kappe angeordneten Gaseinfüllventil und einer Blasenanordnung, die den Innenraum des Druckgefäßes in zwei Kammern teilt, von denen die eine mit dem ölanschluß und die andere mit dem Gaseinfüllventil in Verbindung steht.

Hydrospeicher werden zunehmend als Energiespeicher und Druckstoßdämpfer sowie für andere Zwecke verwendet und sollen so konstruiert sein, daß sie einerseits wirtschaftlich hergestellt werden können und andererseits den Drücken gewachsen sind, denen sie im Betrieb ausgesetzt sein können. Bei der Herstellung von bekannten Hydrospeichern kann man an dem Druckgefäß und an der das Druckgefäß am einen Ende verschließenden Kappe je einen Gewindeanschluß vorsehen. Wenn diese Teile des Hydrospeichers unter Zwischenlage von O-Ringen oder ähnlichen Dichtungen zusammengesetzt worden sind, kann der Hydrospeicher einem hohen Innendruck ausgesetzt werden, ohne daß eine Gefahr besteht, daß sich die Kappe axial von dem Druckgefäß löst. Die Herstellung des Druckgefäßes und der Kappe beispielsweise durch Schmieden und die darauffolgende Ausbildung der Gewindeanschlüsse an diesen Teilen

durch spangebende Bearbeitung stellen jedoch sehr auf v/endige Arbeiten dar, deren Kosten die Zwecke einschränken, für die der Hydrospeicher wirtschaftlich verwendbar ist.

Es sind schon zahlreiche Maßnahmen zur Herstellung einer druckfesten Verbindung zwischen der Kappe und dem offenen Ende des Druckgefäßes vorgeschlagen worden. Beispielsweise ist vorgeschlagen worden, die metallischen Teile durch. Rollen derart zu verformen, daß sie formschlüssig ineinandergreifen. Ein Rolloder Drückverfahren zum Verbinden der genannten Teile ist beispielsweise in der US-PS 4 280 533 beschrieben. Für den Fachmann auf dem Gebiet der Metallverformung versteht es sich jedoch, daß ein. Abkanten oder ein Fügen durch Roll- oder Drückverfahren nur bei relativ dünnen Blechen möglich ist, so daß auf diese Weise hergestellte Druckspeicher nicht für den Betrieb unter hohen Drücken geeignet sind. Ferner kommt es beim Abkanten von Metallen durch Rollen häufig zur Bildung von Kristallen in den verformten Bereichen und damit zu einer Schwächung des Metallgefüges.

Es ist ferner bekannt, die Kappe und das Druckgefäß eines Hydrospeichers dadurch miteinander zu verbinden, daß diese beiden Teile zusammengesetzt und der Mantal des Druckgefäßes und die abwärtsgekehrte Fläche der Kappe miteinander verschweißt werden. Es hat sich aber gezeigt, daß besonders beim Betrieb unter hohen Drücken die Schweißnaht insbesondere an ihrer Grenzfläche zu dem Mantel des Druckgefäßes abscheren oder sich ablösen kann, so daß dort ein Leck entsteht, und daß unter extremen Bedingungen die Kappe vollständig von dem Druckgefäß abgesprengt werden kann.

Eine Aufgabe der Erfindung besteht in der Schaffung eines neuen, druckfesten Hydrospeichers.

Fener besteht eine Aufgabe der Erfindung in der Schaffung eines Hydrospeichers der beschriebenen Art, in dem

cine zur Aufnahme des Gaseinfüllventils bestimmte Kappe an dem Druckgefäß mit zwei ringförmigen Schweißnähten befestigt ist, die eine festere Verbindung zwischen der Kappe und dem Druckgefäß gewährleisten, so daß der Hydrospeicher höheren Drücken gewachsen ist.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht in der Schaffung eines Verfahrens zum Herstellen eines druckfesten Hydro-Speichers unter Herstellung einer inneren Schweißnaht zwischen der Kappe und dem oberen Ende des Druckgefäßes durch eine in der Kappe ausgebildete öffnung hindurch, die zur späteren Aufnahme des Gaseinfüllventils bestimmt ist.

Die. Erfindung hat ferner die Aufgabe, für die Herstellung eines derartigen Hydrospeichers ein Verfahren zu schaffen, in dem die Kappe durch eine innere und eine äußere Schweißnaht mit dem Körper des Druckgefäßes verbunden wird und erst danach ihre endgültige Form erhält.

Zur Lösung dieser Aufgaben schafft die Erfindung einen Hydrospeicher und ein Verfahren zu seiner Herstellung, in dem die aus dem Druckgefäß, der Blasenanordnung und der Kappe bestehenden Teile des Hydrospeichers durch drei ringförmige Schweißnähte miteinander verbunden sind bzw. werden. Um eine hohe Festigkeit des Hydrospeichers gegenüber den radialen und axialen Kräften zu gewährleisten, die auf die Beaufschlagung des Druckgefäßes mit hohem Druck zurückzuführen sind, müssen zwei dieser Schweißnähte die Kappe und das Druckgefäß miteinander verbinden. Von diesen beiden Schweißnähten ist die eine die im wesentlichen übliche, äußere Schweißnaht und die andere eine ununterbrochene ringförmige innere Schweißnaht zwischen dem oberen Rand des Druckgefäßes und der inneren Seitenwandung der Kappe. Mit dieser Ausbildung wird eine viel höhere Festigkeit gegenüber radialen und axialen Drücken erzielt als mit der üblichen Verbindung durch nur eine einzige äußere Schweißnaht.

Ein wichtiges Merkmal der Erfindung besteht in der Verwendung eines Tragringes, der an der Innenwandung des Druckgefäßes angeschweißt ist und zum Tragen dor Blase dient. Derartige Tragringe sind an sich bekannt. Gemäß der Erfindung steht jedoch der Tragring an seinem oberen Ende über den oberen Rand des Druckgefäßes vor, so daß zwischen der Innenwandung der Kappe und dem aufwärts vorstehenden Endteil des Tragringes für die Blase eine Ringrinne zur Aufnahme der inneren Schweißnaht vorhanden ist. Diese Ringnut verhindert, daß Schweißgut ins Innere der Blase fließt und die Blase beschädigt oder zerstört.

^ Die Erfindung schafft ferner ein neuartiges Verfahren zum Herstellen eines Druckgefäßes, wobei der Zugang zu dem Bereich einer im Innern des Druckgefäßes herzustellenden Schweißnaht d.urch eine in der Kappe ausgebildete öffnung erfolgt, in der danach das Gaseinfüllventil angeordnet wird.

Nach einer Weiterentwicklung des Verfahrens kann die Kappe bei ihrem Aufsetzen auf das Druckgefäß zunächst eine zylindrische Form und etwa dieselbe Wandstärke haben wie das Druckgefäß und danach die Kappe beispielsweise durch Drücken od^r Rollen die teilweise halbkugelige Form erhalten, die. bei Kappen von Hydrospeichern üblich ist. Da durch dieses Drücken oder Rollen keine Abkantung bewirkt zu worden braucht, kann j Verformung auch bei dickwandigem Material durchgeführt

wqrden und führt sie nicht zur Kristallisation.

Nachstehend werden Ausführungsbeispiele dar Erfindung anhand der Zeichnungen beschrieben. In diesen zeigt

Figur 1 im Vertikalschnitt ein teilweise fertiggestelltes Druckgefäß gemäß der Erfindung

Figur 2 in größerem Maßstab im Schnitt einen Teil des fertiggestellten Druckgefäßes gemäß der Figur 1 und

Figur 3 in einem der Figur 2 ähnlichen Vertikalschnitt einen Teil einer weiteren Ausführungsform der Erfindung.

Der in der Figur 1 gezeigte, teilweise fertiggestellte Hydrospeicher besitzt ein Druckgefäß 10, das an seinem unteren Ende einen ölanschluß 11 besitzt, der mit einem Innengewindestutzen 12 zum Anschluß des Druckgefäßes an eine Hydraulikleitung eines den Hydrospeicher enthaltenden Hydrauliksystems versehen ist.

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Das Druckgefäß 10 ist an seinem offenen oberen Ende

mit einer aufwärtsgekehrtan Stirnfläche oder einem aufwärtsgekehrten oberen Rand 13 ausgebildet. In der Außenwandung 14 des Druckgefäßes ist in dessen oberem Endteil vorzugsweise eine Ringnut 15 vorgesehen, deren Zweck nachstehend beschrieben wird.

Der Hydrospeicher besitzt ferner eine Blasenanordnung 16 mit einem aus Metall bestehenden Tragring 17, der eine elastomere Blase 18 trägt. Diese kann an ihrem unteren Ende 19 mit einem an sich bekannten, starren Ventilknopf 20 versehen sein, der sich bei gedehnter Blase an den ölanschluß 11 anlegt und diesen dicht abschließt. Der Tragring 17 kann einen einwärtsgerichteten Flansch 21 haben, auf dem durch ein kombiniertes Schweiß- und Klebeverfahren ein verdickter Randteil 22 der Blase befestigt worden ist.

Der Hydrospeicher/ besitzt ferner eine Kappe 23 zum Tragen des Gaseinfüllventils 24 (siehe Figur2).

Nachstehend werden die aufeinanderfolgenden Arbeitsschritte beschrieben, durch die durch Umformen und Zusammen-

setzen der vorstehend beschriebenen Teile der in der Figur 2 gezeigte, fertige Hydrospeicher hergestellt wird. Zunächst wird durch das offene obere Ende 13 des Druckgefäßes die Blasenanordnung 16 derart in das Druckgefäß eingesetzt, daß der obere Rand des Tragringes 17 um einen kleinen Betrag "d" über die Ebene des oberen Randes 13 des Druckgefäßes vorsteht, wenn sich der Tragring 17 in dieser Stellung relativ zu dem Druckgefäß befindet, wird zwischen dem Tragring 17 und dem Druckgefäß durch Widerstandsschweißen eine Ringnaht w-1 hergestellt, die mit der Nut des Druckgefäßes korrespondiert, das im Bereich der Hut 15 einen Teil 15' von relativ geringer Wandstärke besitzt, die im wesentlichen der Wandstärke des Tragringes 17 entspricht. Dadurch wird das Widerstandsschweißen erleichtert.

Nach dem Verbinden der Blasenanordnung 16 mit dem Druckgefäß 10 wird die Kappe 23 über den oberen Rand 13 des Druckgefäßes auf dieses in die in den Figuren 1 und 2 gezeigte Stellung aufgeschoben. Wenn sich die Teile in der dargestellten Stellung befinden, wird zwischen dem oberen Rand 13 des Druckgefäßes und der Innenwandung 26 der Kappe 23 eine zweite ununterbrochene ringförmige Schweißnaht W-2 hergestellt.

Aus den Figuren 1 und 2 geht hervor, daß infolge der Tatsache, daß sich das obere Ende 25 des Tragringes oberhalb des oberen Randes 13 des Druckgefäßes befindet, zwischen der Kappe und dem Tragring 17 eine Ringrinne T zur Aufnahme der Schweißnaht W-2 vorhanden ist. Diese Ringrinne gewährleistet, daß bei der Herstellung der Schweißnaht W-2 anfallende Schweißgutteilchen nicht ins Innere der Blase fallen können, wo sie die Blase entweder direkt durch Verbrennen oder später in Form von Metallteilchen beschädigen könnten. Zuia zusätzlichen Schutz der Blase kann diese während des Hersteilens der Schweißnaht mit Wasser gefüllt sein.

Schließlich wird die ununterbrochene ringförmige Schweißnaht W-3 hergestellt, die den abwärtsgekehrten Rand 23 der Kappe 23 mit dem Teil 29 der Außenwandung des Druckgefäßes 10 verbindet. Die Schweißnähte W-2 und W-3 können natürlich in beliebiger Reihenfolge hergestellt werden.

Nachdem die Teile in der vorstehend beschriebenen Weise miteinander verbunden worden sind, kann die Kappe 23 einwärts in die in der Figur 2 gezeigten Form verformt werden, in der sie einen teilweise halbkugeligen Teil 30 mit einem zentral angeordneten, verengten Gasanschluß 31 besitzt. Zum Fertigstellen des Hydrospeichers wird dann das Gaseinfüllventil 24 beispielsweise durch eine Schweißnaht in dem Gasanschluß 31 befestigt.

Wenn der fertiggestellte Hydrospeicher druckbeaufschlagt wird, werden die an den Teil 29 der Außenwandung des Druckgefäßes angrenzenden Teile der Schweißnähte W-2 und W-3 auf Scherung und die an den oberen Rand 13 des Druckgefäßes und die Stirnfläche 28 der Kappe 23 angrenzenden Teile der Schweißnähte W-2 und W-3 auf Zug beansprucht. Dabei setzen die auf Zug beanspruchten Bereiche einer Ablösung der Kappe von dem Druckgefäß einen viel höheren Widerstand entgegen als die auf Scherung beanspruchten Bereiche. Infolgedessen kann ein Hydrospeicher, dessen Kappe mit einem Mantel oder Druckgefäß durch zwei Schweißnähte verbunden ist, mit einem viel höheren Druck beaufschlagt werden, ohne daß sich die Kappe von dem Mantel ablöst, als ein derartiger Hydrospeicher, dessen Kappe nur durch eine einzige Schweißnaht mit dem Mantel verbunden ist.

In der Figur 3 sind gleiche Teile mit denselben Bezugszeichen bezeichnet und ist eine Ausführungsform dargestellt, die sich von der zuerst beschriebenen nur dadurch unterscheidet, daß die Kappe 23a bereits vor ihrem Aufsetzen auf das Druckgefäß eine teilkugelige Form erhalten hat. Die Kappe 23a besitzt einen

im Durchmesser relativ großen Gasanschluß 31 A. Ferner erstreckt sich der obere Endteil 25a des Tragringes 17a schräg aufwärts und radial einwärts zu dem Gasanschluß hin.

Bei dieser Ausbildung der Teile kann man in der Ausführungsform gemäß der Figur 3 die Schweißnaht W-2 dadurch herstellen, daß eine Stabelektrode in der durch den Pfeil 33 angedeuteten Richtung durch den Gasanschluß 31 A hindurch eingeführt wird. Infolge der Neigung des oberen Teils 25a des Tragringes ist noch mehr Raum zum Einführen der Schweißelektrode vorhanden.

Für den Fachmann versteht es sich, daß im Rahmen des Erfindungsgedankens die beschriebenen Ausführungsbeispiele des Druckspeichers und die Reihenfolge der zu seiner Herstellung durchgeführten Arbeitsschritte abgeändert werden können.

Leerseite

Claims

-M-

PATENTANSPRÜCHE

I 1. )Hydrospeicher, gekennzeichnet durch:

Ein Druckgefäß mit einem geschlossenen Endteil, der mit einem ölanschluß versehen ist, und mit einem offenen Endteil, der in einem aufwärtsgekehrten Rand endet;

eine in dem offenen Endteil montierte Blasenanordnung mit einem axial langgestreckten, metallischen Tragring und einer am einen Ende des Tragrings befestigten Blase, wobei der Tragring in dem Druckgefäß derart angeordnet ist, daß das genannte eine Ende des Tragringes dem geschlossenen Endteil des Druckgefäßes zugekehrt ist und mindestens ein Teil der Außenwandung des Tragringes im Bereich des offenen Endteils des Druckgefäßes satt an dessen Innenwandung anliegt;

eine Kappe, die den offenen Endteil des Druckgefäßes abschließt und eine öffnung zur Aufnahme eines Gaseinfüllventils und einen abwärtsgerichteten Kappenmantel besitzt, der den offenen Endteil des Druckgefäßes umgibt und einen abwärtsgekehrten unteren Rand aufweist;

eine erste ununterbrochene ringförmige Schweißnaht, welche die aneinanderliegenden Teile des Tragringes und des Druckgefäßes miteinander verbindet;

eine zweite ununterbrochene ringförmige Schweißnaht, die den aufwärtsgekehrten Rand des Druckgefäßes und die Innenwandung der Kappe miteinander verbindet; und

eine dritte ununterbrochene ringförmige Schweißnaht, die den unteren Rand des Kappenmantels mit der Außenwandung des Druckgefäßes verbindet.
2. Hydrospeicher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Tragring einen oberen Endteil besitzt, der über den offenen aufwärtsgekehrten Rand des Druckgefäßes aufwärts vorsteht, und daß der obere Endteil des Tragringes, der aufwärtsgekehrte Rand des Druckgefäßes und die Innenwandung der Kappe eine Ringrinne begrenzen, welche die zweite Schweißnaht enthält.
3. Hydrospeicher nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der obere Endteil des Tragringes aufwärts und radial einwärts zu der öffnung in der Kappe hin geneigt ist, so daß der aufwärtsgekehrte Rand des Druckgefäßes durch die öffnung der Kappe hindurch zugänglich ist und die zweite Schweißnaht mittels einer durch die genannte öffnung hindurch eingeführten Stabelektrode hergestellt werden kann.
4. Hydrospeicher nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Schweißnaht eine Widerstandsschweißnaht ist und das Druckgefäß in seiner Außenwandung eine mit der ersten Schweißnaht korrespondierende Vertiefung und im Bereich dieser Vertiefung im wesentlichen dieselbe Wandstärke besitzt wie der Tragring.
5. Hydrospeicher nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die öffnung der Kappe von einem nach der Herstellung der ersten, zweiten und dritten Schweißnaht durch Rollen verformten Teil begrenzt ist.
6. Verfahren zum Herstellen eines druckfesten Hydrospeicher s, der ein Druckgefäß mit einem einen ölanschluß besitzenden, geschlossenen Endteil und einem offenen Endteil mit einem aufwärtsgekehrten Rand besitzt, ferner eine Blasenanordnung mit einem metallischen Tragring und eine Kappe mit einer öffnung zur Aufnahme eines Gaseinfüllventils und einem abwärtsgerichteten Mantel, der in einem abwärtsgekehrten Rand endet, dadurch gekennzeichnet, daß

der Tragring in das Druckgefäß eingeführt wird,

zwischen dem Tragring und dem Druckgefäß eine erste ununterbrochene ringförmige Schweißnaht hergestellt wird,

der Mantel der Kappe auf den offenen Endteil des Druckgefäßes aufgesetzt wird,

zwischen dem aufwärtsgekehrten oberen Rand des Druckgefäßes und der Innenwandung der Kappe eine zweite ununterbrochene, ringförmige Schweißnaht hergestellt wird, und

zwischen dem Rand der Kappe und der Außenwandung des Druckgefäßes eine dritte ununterbrochene ringförmige Schweißnaht hergestellt wird.

nachträglich/t % 4

geändert f_y8. Verfahren nach Anspruch.^, dadurch gekennzeichnet,

der Tragring so in das Druckgefäß eingesetzt wird, daß der obere Rand des Tragringes über den aufwärtsgekehrten oberen Rand des Druckgefäßes aufwärts vorsteht,

die erste Schweißnaht vor den beiden anderen Schweißnähten hergestellt wird, und

die zweite Schweißnaht in der Rinne hergestellt wird, die von dem aufwärts vorstehenden Teil des Tragringes, der Innenwandung der Kappe und dem aufwärtsgekehrten oberen Rand des Druckgefäßes begrenzt ist.

a
geändert

Verfahren nach Anspruch %, dadurch gekennzeichnet, daß die Kappe zunächst allgemein zylindrisch ist und nach der Herstellung der drei Schweißverbindungen die Kappe an ihrem dem abwärtsgekehrten Rand entgegengesetzten Ende oinwärtsverforrat und dadurch die öffnung verengt wird.