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Vorrichtung zum Anschluß eines Rohres oder Bolzens an einen Behälter
od. dgl. Die Erfindung. betrifft eine Vorrichtung zum Anschluß eines Rohres oder
Bolzens an einen Behälter od. dgl., bestehend aus einem ringförmigen Außenflansch
von einem Durchmesser, der höchstens gleich dem Durchmesser der Öffnung in dem Behälter
ist, und einem Ring, dessen Außendurchmesser größer als der Durchmesser der Öffnung
ist, wobei sich dieser Ring an dem Außenflansch des Rohres abstützt, während Spannvorrichtungen
mit dem Ring zur Befestigung des Rohres in dem Behälter zusammenarbeiten. Solche
Behälter können z. B. Druckspeicher sein mit zwei flüssigen oder gasförmigen Druckmitteln,
die durch eine elastische Membran getrennt sind.
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Diese Speicherbauart hat bekanntlich einen metallischen Behälter,
dessen Inneres durch eine elastische Membran in zwei Aufnahmeräume geteilt ist.
Diese können mit dem flüssigen oder gasförrrfigen Druckmittel auf irgendeine geeignete
Weise gespeist werden. Zur Beschreibung der Erfindung ist ein ölpneumatischer Speicher
gewählt worden, in dem die elastische Membran eine Blase oder ein Beutel ist. Es
wird bemerkt, daß diese Wahl keine Begrenzung darstellt.
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Im allgemeinen besteht die Blase aus elastischem Stoff, wie beispielsweise
Gummi oder Kunststoff,-und ist mit einem gasförmigen Druckmittel gefüllt. Der Behälter
ist mit dem Verbrauchskreis bevorzugt durch ein Rohr verbunden, das im Innern des
Behälter- haftbar befestigt sein muß, um dem Innendrück zu widerstehen.
Um.
eine Verbindung zu erhalten, die dem Innendruck des Behälters widersteht, verwendet
man im allgemeinen ein Rohr, das an seinem Ende einen äußeren ringförmigen Flansch
aufweist, dessen größter Außendurchmesser gleich dem Durchmesser der Öffnung oder
kleiner als dieser ist und dessen Innen= durchmesser im wesentlichen gleich dem
Innendurchmesser des Rohres ist. Das Rohr wird im Behälter durch einen Metallring
festgehalten, auf dem es mit seinem ringförmigen Flansch ruht und der sich seinerseits
auf der Innenfläche des Behälters abstützt. Um. die Montage einer solchen Vorrichtung
zu ermöglichen, ist es erforderlich, daß der Metallring zum Einfügen in den Behälter
verformt- wird. Man verwendet deshalb entweder einen gespaltenen oder geschlitzten
Ring oder einen Scharniergelenkring oder einen Ring aus zwei Teilen, die einander
durch ein beliebiges Mittel genähert werden, wenn sie sich im Innern des Behälters
befinden. Ein sölcher Metallring weist aber Unebenheiten auf, die die Blase ernstlich
beschädigen oder durchbohren können, wenn sie in Berührung mit dem Ring kommt, wenn
z. B. das Öl vollständig aus der Flasche evakuiert worden ist oder die Blase gefüllt
wurde, ohne vorher den Behälter mit Öl zu füllen. Der Speicher kann dadurch ausfallen.
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Die Erfindung vermeidet diese Nachteile dadurch, daß der Ring aus
einer größeren Anzahl starrer, bogenförmiger Segmente zusammengesetzt ist, die untereinander
durch einen nachgiebigen Stoff verbunden sind, derart, daß der Ring zusammengelegt
werden kann, wenn er durch die Öffnung eingebaut wird, worauf er sogleich wieder
seine frühere Form einnimmt.
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Eine solche Vorrichtung erleichtert das Einbauen des Rohres in den
Behälter, wobei der Ring dank seiner inneren Struktur beim Einfügen in den Behälter
verformt wird und leicht in seine Anfangsgestalt zurückgelangt.
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Man weiß, daß die Druckspeicher so gebaut sind, daß sie häufig unter
hohen Drücken arbeiten und daß man sie zur Vermeidung jeder Explosionsgefahr auf
Drücke prüft, die weit oberhalb der Betriebsdrücke liegen. Trotz dieser Vorsichtsmaßnahme
kann es geschehen, daß der Grenzwiderstandsdruck des Behälters überschritten wird,
beispielsweise in dem Fall, wenn die Blase zufälligerweise entleert ist und in der
Öldruckleitung ein Rückschlag entsteht.
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In einer Weiterbildung der Erfindung ist deshalb der konzentrische
und an das Rohr angrenzende Teil des Behälters weniger widerstandsfähig als der
übrige Teil des Behälters ausgebildet, so daß sich die Ränder der Öffnung spreizen
und den Drucküberschuß ausströmen lassen können, wenn der Innendruck des Speichers
den maximalen Grenzbetriebsdruck überschreitet und die Gefahr des Zerplatzens besteht.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung werden an Hand der Zeichnung erläutert.
Es zeigt Fig. i einen ölpneumatischen Speicher der gerade beschriebenen Bauart,
Fig. 2 einen Schnitt, welcher die Anbringung eines Rohres nach der Erfindung veranschaulicht,
-die Fig. 3, 4, 5 und 6. Grundrisse verformbarer Ringe gemäß der Erfindung, Fig.
7 einen Schnitt der erfindungsgemäßenÖffnung eines Speicherbehälters, der -einem
nahe dem Explosionsdruck des Behälters liegenden Druck unterworfen ist.
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In den Fig. 1, 2 und 3 erkennt man einen Behälter ii mit zwei entgegengesetzten
Öffnungen i2 und 13, wobei die Öffnung 13 einen größeren Durchmesser als die Öffnung
12 hat. Die letztere ist zur Aufnahme eines auf dem Behälter ii durch eine Mutter
15 befestigten pneumatischen Ventils 14 bestimmt. Im Innern des Behälters ix ist,
eine Blase 16 aus einem beliebigen Stoff; der die erforderlichen mechanischen und
chemischen Eigenschaften hat, untergebracht und mit dem Ventil 14 verbunden.
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In der Öffnung 13 befindet sich ein bevorzugt zylindrisches Rohr 17
mit einer axialen Bohrung 18, in der ein geeignetes,Mittel vorgesehen ist, um das
Ende der Blase zurückzuhalten, das den Abfluß des Öles aber nicht behindert.
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Am oberen Ende des Rohres 17 ist ein Flansch ig mit einem Absatz 22
vorgesehen, dessen Außendurchmesser gleich dem Durchmesser der Öffnung 13 oder kleiner
als dieser ist.
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Das Rohr 17 ist an dem Behälter ii mit Hilfe eines Ringes 27 befestigt,
der verformbar ausgebildet ist, damit er in den Behälter ii durch die Öffnung 13
eingeführt werden kann. Der in den Fig. 1, 2 und 3 gezeigte Ring 27 besteht aus
einer Anzahl starrer, bogenförmiger Segmente 27', die beispielsweise aus Stahl hergestellt
sind-. Die Segmente, von denen zwei als Beispiel dargestellt sind, verlaufen jeweils
maximal über einen Bogen von 18o°, so daß sie einen Ring bilden; wenn sie nebeneinander
liegen. Die Enden 27 und 28 der Segmente können sich aber voneinander entfernen,
wenn man den Ring 27 wieder zusammenfaltet, um ihn durch die Öffnung 13 einzuführen.
Der Innendurchmesser des Ringes ist etwas größer als der Außendurchmesser des Teiles
2i des Rohres 17, so daß die von den Segmenten 27' gebildete innere Zylinderfläche
31 auf den Teil 21 des Rohres 17 paßt und der Absatz 22 des Flansches ig auf der
oberen Fläche der Segmente 27' ruht. Der Außendurchmesser des . von den Segmenten
27' gebildeten Ringes ist größer als der Durchmesser der Öffnung 13, und die Krümmung
der Unterseite 34 der Segmente 27' entspricht im wesentlichen der Krümmung der an
die Öffnung 13 grenzenden Innenfläche des Behälters ii. Ein an dem Ring 27 gebildeter
Vorsprung 45 ragt zwischen die äußere zylindrische Oberfläche des Teiles 21 und
die Wand 41 der Öffnung 13. Er ist koaxial zu dem Rohr 21.
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An der Oberfläche 33 der Segmente 27' ist durch ein geeignetes Mittel,
wie beispielsweise Verleimen oder Ankleben, ein Ring 35 aus einem elastischen Material,
wie beispielsweise Naturkautschuk oder Kunststoff, befestigt. Der elastische Ring
35 hat einen Innendurchmesser, der im wesentlichen gleich dem Außendurchmesser des
Flansches rg ist.
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Der elastische Ring 35 hat bevorzugt einen größeren Außendurchmesser
als der von den Segmenten 27' gebildete Ring derart, daß er den Außenrand 38 des
Ringes 27 überragt. Diese Anordnung verhindert jede direkte Berührung der Blase
mit den Unregelmäßigkeiten
der Oberfläche des Ringes 27. Die Blase
kann also keinesfalls durch die Kanten der .Segmente 27' beschädigt oder zerrissen
werden.
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Als Abdichtung ist zwischen dem Teil 21 des Rohres 17 und der Öffnung
13 eine ringförmige, elastische Dichtung 42, die bevorzugt kreisförmigen Querschnitt
hat, zwischen dem Vorsprung 45 und einer Metallunterlegscheibe 45' eingefügt. Auf
den Teil 2i ist mit Hilfe eines Gewindes 44 eine Mutter 43 geschraubt mit einem
Vorsprung 46, der das Rohr 17 in der Öffnung 13 zentriert. Eine der Scheibe
45' ähnliche Unterlegscheibe kann auch zwischen der Dichtung 42 und dem Vorsprung
45 angeordnet werden.
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Mit einem solchen System ist die Montage des Rohres 17 in der Öffnung
13 viel leichter als in den gegenwärtig bekannten Vorrichtungen. Das Rohr 17 wird
in den Behälter Ir durch die Öffnung 13 eingesetzt, ebenso der Ring 27, den man
zusammenfalten kann mit Hilfe des elastischen Ringes 35 und der Zwischenräume 29,
die zwischen den verschiedenen Segmenten 27' vorgesehen sind. Wenn sich der Ring27
im Innern des Behälters befindet, kehren seine Teile in die ringförmige, ursprüngliche
Gestalt zurück.
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Der Teil 21 des Rohres 17 durchdringt den Ring 27, so daß die Oberfläche
33 des Ringes 27 den Absatz 22 des Flansches i9 berührt. Das Rohr 17 wird dann nach
außen gezogen, bis der Ring 27 auf dem Innenumfang der Öffnung 13 ruht, die ihm
als Sitz dient. Dann werden die Ringdichtung 42 und die Metallunterlegscheibe 45'
eingesetzt. Schließlich wird die Mutter 43 auf das Gewinde 44 geschraubt und angezogen.
Nun ist der Speicher betriebsbereit.
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In der abgeänderten Ausfübrungsform, die in den Fig. 4 und 5 dargestellt
ist, besteht der Ring aus einer größeren Anzahl starrer, bogenförmiger Segmente,
von denen vier als Beispiel gezeigt sind und deren Querschnitt wie bei den Fig.
i, 2 und 3 sein kann.
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In dem betrachteten Beispiel hat jedes Segment 52 einen etwas kleineren
Bogen als 9o°, so daß die mit kleinen Abständen nebeneinandergelegten Segmente praktisch-einen
Ring bilden. Die aneinandergrenzenden Enden 53 der Segmente 52 sind miteinander
durch Zwischenstücke 54 aus elastischem Material verbunden, wie beispielsweise aus
Kautschuk oder einem synthetischen Erzeugnis, wobei die Zwischenstücke etwa denselben
Querschnitt wie die Segmente52 haben. Die sich - berührenden Oberflächen der Segmente
52 und Zwischenstücke 54 sind durch irgendein Mittel verbunden, das eine ausreichende
Adhäsion verleiht, wie beispielsweise Verleimung oder Verkittung. . Bevorzugt werden
die Kanten 55 der Segmente 52 von Lippen 56 bedeckt, die an den Zwischenstücken
54 ausgebildet sind, so daß keine scharfe Kante die Blase 16 im Falle der Berührung
mit dem Ring 51 beschädigen kann. Die Montage des Rohres 17 in der Öffnung 13 des
Behälters ii geschieht ebenso leicht wie vorher und wie bei der Anordnung, die in
den Fig. i, 2 und 3 betrachtet wurde.
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Die abgeänderte Ausführungsform, die Gegenstand der Fig. 6 ist, bildet
eine Kombination einerseits der Lösung nach den Fig. i, 2 und 3 und andererseits
nach Fig. 4. Ein Ring 27 ist aus einer größeren Anzahl starrer, bogenförmiger Segmente
52' zusammengefügt, die miteinander durch Zwischenstücke 54' aus elastischem Stoff
verbunden sind, die etwa denselben Querschnitt wie die Segmente 52' haben. Auf dem
Ring 27 ist durch irgendein geeignetes Mittel ein Ring aus elastischem Material
61 befestigt, wie unter dem Bezugszeichen 35 für die Fig. i, 2 und 3 beschrieben.
Es ist naheliegend, daß es bei dieser abgeänderten Ausführungsform nicht zweckmäßig
ist, an den Zwischenstücken 54' Lippen wie in Fig. 5 anzubringen.
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Diese abgeänderte Ausführungsform besitzt dieselben Vorteile wie die
vorhergehenden Beispiele sowohl im Hinblick auf die Montage als auch auf den Schutz
der Blase im Falle ihrer Berührung mit dem Boden des Speichers.
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In den Fig. i und 7 erkennt man, daß der an die Öffnung 13 angrenzende
Teil des Behälters ii infolge der Öffnung 13 weniger widerstandsfähig gegen den
Innendruck des Behälters ist als der zylindrische Teil des Behälters ii, wenn der
an die Öffnung i3 angrenzende Teil dieselbe Dicke wie der zylindrische Teil des
Behälters ii hat. Infolgedessen würde der zylindrische Teil des Behälters ix dem
Betriebsdruck widerstehen, aber der an die Öffnung 13 angrenzende Teil würde nachgeben
und das Druckmittel zwischen der Öffnung 13 und dem Rohr 17 ausströmen. Man könnte
deshalb daran denken, die Wand um die Öffnung 13 herum dicker zu machen, so daß
der Behälter an allen Punkten einen praktisch gleichen Widerstand gegen den Innendruck
aufweist. Das stellt aber einen beträchtlichen Nachteil insofern dar, als der Behälter
bei innerem Überdruck an einer nicht bestimmten Stelle nachgibt.
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Eine andere Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, den Teil des Behälters
ii, auf den sich das Rohr 17 mit Hilfe des Ringes 27 abstützt, so auszubilden, daß
das Druckmittel zwischen der Öffnung 23 und dem Rohr 17 vor dem Erreichen des Grenzwiderstandsdruckes
des Behälters ii ausströmen kann. Diese Eigenschaft kommt aber nur zur Geltung,
wenn der Speicherdruck mit einem angemessenen Sicherheitsspielraum über dem maximalen
normalen Betriebsdruck liegt.
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Dieses Ergebnis wird leicht erhalten, indem man einer Zone 57, die
konzentrisch an die Öffnung 13 angrenzt, eine solche Dicke gibt, daß sie weniger
widerstandsfähig als der übrige Teil des Behälters ist.
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Aus Fig. 7, die ein auf einem Ring 27 abgestütztes Rohr 1,7 zeigt,
erkennt man, daß sich die Öffnung 13 beim Ansteigen des Druckes über den normalen
Betriebsdruck in Richtung des Grenzwiderstandsdruckes unter der Wirkung des Druckes
vergrößert, der durch das Druckmittel auf das Rohr 17 und den Ring 27 ausgeübt wird.
Die elastische Dichtung 42 wird dabei zwischen die Unterlegscheibe 45' und die Wand
41 der Öffnung 13' gepreßt, und schließlich kann das Druckmittel ausströmen, bevor
es den Explosionsdruck des Behälters ii erreicht.
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Eine solche Konstruktion des Behälters weist keine besonderen Schwierigkeiten
auf und vergrößert weder die Kompliziertheit noch das Gewicht des Speichers. Ein
Speicherbehälter, wie er mit ii bezeichnet ist
wird oft aus einem
Zylinder mit bestimmten Festigkeitswerten gebaut, dessen Enden durch Einziehen in
die gewünschte Form gebracht sind. Man kann somit beim Einziehen leicht die verschiedenen
Wandstärken erhalten, welche die verschiedenen Druckwiderstandszonen als Gegenstand
der Erfindung bestimmen.
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Man kann auch die Ausführungsform nach Fig. 7 verwenden. An dem Behälter
ii, der so hergestellt ist, daß alle Stellen seiner Wand praktisch gleichen Verformungswiderstand
haben, flacht man eine ringförmige Zone 59 an der der Außenseite angrenzend
an die Öffnung 13 so weit ab, daß der Widerstand dieser Zone unterhalb des Berstdruckes
der Flasche, aber oberhalb des normalen, maximalen Betriebsdruckes liegt.
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Die an jedem Behälter derselben Serie wegzunehmende Metallmenge wird
experimentell an einem von ihnen bestimmt. Da der zum Ausströmen des Druckmittels
erforderliche Druck auf diese Weise unterhalb des Berstdruckes gehalten wird, bietet
das Verfahren vollkommene Sicherheit, auch bei geringen Änderungen der mechanischen
Kennwerte der Behälter eines Satzes oder einer Bauserie.
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Es wird darauf hingewiesen, daß der geringere Widerstand der an die
Öffnung 13 grenzenden Wandzone das Ausströmen des Druckmittels bei vorbestimmtem
Druck erlaubt, aber die Öffnung 13 nicht so weit auseinandergehen läßt, daß sich
das Rohr 17 lösen kann; der Behälter ix hält den Ring 27 immer noch fest.
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Die obige Beschreibung soll die Erfindung nicht einschränken; die
verschiedenen Elemente der Erfindung können getrennt oder in Kombinationen verwendet
werden und alle zweckmäßigen Abänderungen umfassen, ohne daß man deshalb den Rahmen
der Erfindung überschreitet. So kann zum Beispiel statt des Rohres ein Bolzen mit
gleicher Außenform eingesetzt werden, der die Öffnung des-Behälters verschließt.
Statt der Mutter 43 kann auch ein geschlitzter Ring verwendet werden, der in einer
ringförmigen Einschnürung oder Verengung des am Behälter befestigten Bolzens oder
Rohres festgehalten wird-Das Rohr 17 ist zweckmäßigerweise nur so lang, daß es während
seiner Montage als Ganzes durch die Öffnung 13 in den Behälter eingeführt werden
kann.