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An die Stelle der bisherigen Bezeichnung der Erfindung, der Beschreibung,
der Patentansprüche und Zeichnungen ist folgende Fassung getreten: Hydropneumatischer
Kraftspeicher Die Erfindung bezieht sich auf einen hydropneumatischen Kraftspeicher,
der ein flüssiges und ein gasförmiges Druckmittel enthält, die durch eine gasdichte
bewegliche Wand voneinander getrennt sind, insbesondere wenn diese als Freikolben
ausgebildet ist.
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Eine wesentliche Voraussetzung für die einwandfreie Arbeitsweise
eines hydropneumatischen Kraftspeichers der erwähnten Art besteht in der Verwirklichung
einer vollkommenen Abdichtung der in ihrem Volumen veränderlichen Kammer, die das
unter Druck stehende Gas enthält. In der Praxis wird das Gas, welches das Speichermittel
für die Energie darstellt, niemals im Laufe des Betriebes erneuert; es ist daher
erforderlich, daß es einwandfrei erhalten bleibt.
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Außerdem macht der Betrieb eines zylindrischen Behälters mit einem
aus einem Stück bestehenden Boden ernsthafte Schwierigkeit, und man ist daher gezwungen,
den Kraftspeicher in Form eines Rohres mit angesetztem Boden zu gestalten.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Schwierigkeit zu
vermeiden und den hydropneumatischen Kraftspeicher mit angesetztem Boden so auszubilden,
daß eine vollkommene Dichtigkeit der Kammer, die den Gasvorrat enthält, gewährleistet
wird.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß wenigstens
der gasseitig den Kraftspeicherzylinder verschließende Deckel durch den Druck im
Innern des Zylinders gegen einen Anschlag gepreßt wird, der aus einer Klaviersaite
besteht und von einer an sich bekannten ringsumlaufenden Nut auf der Innenseite
des Zylinders aufgenommen wird, dessen die Nut enthaltendes Ende durch einen Beschlagring
oder ähnliche Einrichtungen verstärkt ist.
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Gemäß einem weiteren Kennzeichen der Erfindung kann zwischen dem
Deckel und der Klaviersaite eine aus einem Dichtungsring aus plastisch oder elastisch
deformierbarem Material bestehende Kl.47f Gr. 18 ia.
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AUSGEGEBEN AM 14. OKTOBER 1965 nt 919621 luß des Deutschen Patentamts
eschränkt worden. gasundurchlässige Dichtung angeordnet sein, die in einem volumenveränderlichen
Raum zwischen der Klaviersaite, dem Zylinder und einer ringförmigen Auskehlung am
Rande der Außenseite des Deckels liegt derart, daß der Dichtungsring einem Innendruck
unterworfen ist, der gleich ist dem Produkt aus dem vom Gas in axialer Richtung
auf die Innenseite des Deckels ausgeübten Druck und dem Verhältnis aus der Gesamtfläche
zu der Fläche, mit welcher der Dichtungsring auf der Klaviersaite liegt, so daß
der Dichtungsring gegen den Zylinder mit einem Druck gepreßt wird, der größer als
der Druck des Gases ist.
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Damit der erwähnte Dichtungsring nicht aus seiner Lage zwischen dem
Anschlag und der Längswand der ringförmigen Auskehlung in dem Deckel springen kann,
ist eine genaue Bearbeitung und Zentrierung des Deckels und des Anschlages erforderlich.
Um diese umständlichen Arbeiten zu vermeiden, ist gemäß einem anderen Kennzeichen
der Erfindung vorgesehen, daß ein metallischer Ring genau in den ringförmigen Raum
eingepaßt ist und zwischen dem Dichtungsring und der Klaviersaite liegt, dessen
Bearbeitung sehr viel einfacher ist und der es gestattet, ein etwaiges Spiel, das
durch schlechte Zentrierung oder durch mangelnde Präzision bei der Bearbeitung des
Anschlages und des Deckels entstanden sein kann, leicht zu kompensieren.
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Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung kann man für den Dichtungsring
Kunststoff verwenden, vor allem Neopren, Polyamide oder ganz besonders solche Stoffe,
die unter dem Namen von Nylon, Polytetrafluoräthylen u. ä. bekanntgeworden sind.
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Im Betrieb haben die erwähnten Kunststoffe die bemerkenswerte Eigenschaft,
sich langsam unter der Wirkung eines ständigen Druckes deformieren zu können, und
zwar in einer nicht bleibenden Weise. Das bedeutet, daß sie in Verbindung mit den
Verschlußmitteln des Kraftspeichers, die gemäß der Erfindung ausgebildet sind, in
allen Gebrauchsarten, die man voraussehen kann, eine vollständige Dichtung gewährleisten.
Auch in den Fällen, wo der Kraftspeicher sehr niedrigen Temperaturen unterworfen
ist, die in der Lage sind, eine Kontraktion
des Dichtungsmaterials
zu bewirken, stellt der Druck automatisch die Dichtigkeit hier. Versuche bei - 800
C haben diese Eigenschaft bewiesen.
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In einer anderen Ausführungsform des ErEmdungsgegenstandes ist als
plastisches Material die Verwendung eines weichen Metalls, wie Kupfer oder Aluminium
vorgesehen. Diese Lösung ist angeraten, wenn es sich um sehr hohe Drucke handelt.
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Nach einem anderen Kennzeichen der Erfindung ist auch vorgesehen,
die Dichtung der Offrlung, durch welche das komprimierte Gas in den Kraft speicher
eingeführt wird,- durch eine kleine Scheibe von plastischem oder elastischem Material
zu gewährleisten. Diese kleine Scheibe ist auf der Innenfläche des Deckels angeordnet,
in welcher sich die erwähnte Einlaßöffnung befindet. Die Scheibe ist an dem Deckel
in der Weise befestigt, daß der Einblasdruck in der Lage ist, sie von dem Deckel
abzuheben, während der Druck, der im Innern des Kraftspeichers herrscht, die Scheibe
gegen den Deckel drückt, wenn der Kraftspeicher geladen ist.
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Es wird vorgeschlagen, als bewegliche gas dichte Wand, die die beiden
Druckmittel voneinander trennt, einen Freikolben zu benutzen, wie er im Patent 887
I32 beschrieben ist. Dieser in einem Zylinder frei bewegliche Kolben trägt einen
elastischen Dichtungsring aus einem plastisch verformbaren Werkstoff sowie eine
Feder, die auf den Dichtungsring einen axialen Druck ausübt, wobei die Federkraft
größer ist als die Kraft, die gerade nur die Andrückung des Dichtungsringes gegen
die Zylinderwand längs einer ununterbrochenen Berührungsfläche bewirkt. Im Betrieb
ist die gasfeste Abdichtung dann kolbenseitig durch den Dichtungsring des Kolbens
gewährleistet, da zwischen den beiden Druckmitteln nur ein schwacher Druckunterschied
herrscht.
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Wenn dagegen der Kraftspeicher keine Flüssigkeit enthält, wird der
Kolben am Ende des Weges gegen den flüssigkeitsseitigen Deckel des Zylinders durch
den Gasdruck gepreßt. Damit in dieser Stellung, die sich etwa im Fall der Lagerung
über lange Zeiträume erstrecken kann, die Dichtungsvorrichtung des Kolbens nicht
zu großen Kräften unterworfen ist und damit die Gasdichtigkeit vollkommen gewährleistet
ist, ist gemäß einem weiteren Kennzeichen der Erfindung vorgesehen, daß die flüssigkeitsseitige
Fläche des Freikolbens mit einem ringförmigen Vorsprung geringer radialer Abmessungen
versehen ist, der sich am Ende des Kolbenweges gegen den flüssigkeitsseitigen Deckel
legt und so eine Entlastung der Kolbendichtung und außerdem eine zusätzliche Gasdichtung
zwischen der Dichtung und dem Zylinder darstellt. Diese Anordnung bietet den Vorteil,
daß das Gas, welches gegebenenfalls entlang der Dichtungsvorrichtung des Freikolbens
entweicht, durch den erwähnten Vorsprung, der kräftig gegen den Boden des Kolbens
gedrückt wird, aufgehalten wird und nicht zu der mittleren Bohrung im flüssigkeitsseitigen
Deckel entschlüpfen kann. Wenn der in Frage stehende Deckel außerdem mit einer seitlichen
Dichtung auf dem zuvor beschriebenen Gewinde ausgerüstet ist, wird das Gas endgültig
durch die zuletzt erwähnte Vorrichtung aufgehalten, wodurch alle Gefahren des Entweichens
vermieden werden.
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Die Erfindung wird an Hand eines Ausführungsbeispiels, das in der
Zeichnung veranschaulicht ist, erläutert: Mit 8 ist ein zylindrischer Behälter bezeichnet,
der den Körper des Kraftspeichers bildet; A ist ein Freikolben.
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Der Deckel 12 a wird von einer Scheibe gebildet.
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Um den Umfang der äußeren Fläche des Deckels I 2 a herum ist eine
Einkehlung angebracht, in welcher ein Dichtungsring I a aus plastischem oder elastischem
Material eingelegt ist. Dieser Dichtungsring liegt auf der ringförmigen Grundfläche
5 a der Einkehlung auf und drückt sich mit seiner inneren Seite gegen eine zylindrische
Fläche 7a der Einkehlung. Er berührt ferner die Wand des Zylinders 8 mit seiner
Außenseite und nimmt auf seiner freien Fläche einen Ring 2 b auf, der sich frei
in bezug auf den Deckel Iza verschieben kann. Wenn der Deckel 12 a in den Zylinder
eingesetzt ist, wird er durch eine Klaviersaite 20, die zu einem Teil in einer ringförmigen
Auskehlung 21 liegt, in seiner Lage festgehalten. Die Klaviersaite 20 bildet eine
Stützfläche, gegen die sich der metallische Ring 2b abstützt. Der Druck des Gases
wirkt auf die gesamte Innenfläche des Deckels I2 derart, daß dieser gegen die Klaviersaite
20 gepreßt wird. Der innere Druck des Dichtungsringes I a wird dann gleich sein
dem Druck des komprimierten Gases, multipliziert mit dem Verhältnis der Gesamtoberfläche
des Deckels zu der ringförmigen Abstützungsfläche der Klaviersaite 20. Wie groß
daher auch immer der absolute Druck in dem Kraftspeicher sein möge, die Gasdichtigkeit
wird stets in vollkommener Weise gesichert sein.
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Um eine Abdichtung der Öffnung 14 a, durch welche das komprimierte
Gas in den Kraftspeicher gedrückt wird, zu erhalten, ist auf der Innenfläche des
Deckels I2 o eine kleine Scheibe 14 b aus Kunststoff auf geeignete Weise angebracht,
z. B. durch einfache, geriffelte Stifte 14 C, derart, daß beim Einblasen des Gases
in den Kraftspeicher sich die Scheibe I4b von der Öffnung I4G abhebt, sich aber
durch den in dem Kraftspeicher herrschenden Druck gegen die Öffnung I4a preßt, wenn
der Kraftspeicher geladen ist.
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Mit I6 ist eine Schraube zum Verschließen der Gewindeöffnung bezeichnet,
die zum Anschluß der Nachfülleitung dient. Man hat in dem bezeichneten Ausführungsbeispiel
die Anwesenheit dieser Schraube dazu ausgenutzt, um ein zusätzliches Dichtungsmittel
in Gestalt einer Kugel I7 vorzusehen, die durch die Schraube I6 gegen das äußere
erweiterte Ende der Einfüllöffnung I4a gedrückt wird.
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In der dargestellten Ausführungsform besteht der flüssigkeitsseitige
Deckel des Kraftspeichers aus einem Kopfstück II «, das auf das äußere Ende des
Zylinders 8 aufgeschraubt ist. Die Dichtung zwischen dem Zylinder 8 und dem Deckel
II a wird
durch einen einfachen Stöpsel II b aus plastischem oder
elastischem Material hergestellt, der sich in einer radialen Bohrung in dem Überwurf
des Kopfstückes II a befindet und kräftig gegen die Grundfläche des Gewindes gepreßt
wird, durch welches der Kopf auf dem Zylinder mittels einer Verschlußschraube 11
C gehalten wird. Man erkennt, daß die Flüssigkeit nicht aus dem Kraftspeicher entweichen
kann, wenn sie entlang den Gewindegängen zirkuliert und wenn sie von dem Stöpsel
II b, der kräftig gegen die Grundfläche dieser Gewindegänge gepreßt ist, aufgehalten
wird.
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Bei 15 erkennt man einen ringförmigen Vorsprung an der Kante der
flüssigkeitsseitigen Fläche des Kolbens A, der einmal in der gezeichneten Stellung
eine Entlastung der Dichtung I zur Folge hat und außerdem eine zusätzliche Dichtung
bewirkt.
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Bemerkenswert ist, daß der zylindrische Teil 19 des Deckels in axialer
Richtung nur eine sehr geringe Länge hat und die restliche Dicke der Scheibe leicht
konisch ausgebildet ist, wie es bei I8 angedeutet wurde.
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Es ist auch ein Beschlagring 22 vorgesehen. Wie man schließlich bei
23 sehen kann, ist ein leichtes Spiel zwischen dem Gewindeende der Mutter 12b und
dem Gewindeende des Rohres 8 vorgesehen, um eine Verriegelung der Mutter auf dem
Ende des Rohres zu ermöglichen. Die Mutter hat einen bei 24 verlängerten Überwurf,
der eine Verstärkung des Rohres über den Gewindeteil der Mutter hinaus bewirkt.