EP3303872A1 - Pressure container, in particular for a cylinder unit - Google Patents

Pressure container, in particular for a cylinder unit

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EP3303872A1
EP3303872A1 EP16721733.0A EP16721733A EP3303872A1 EP 3303872 A1 EP3303872 A1 EP 3303872A1 EP 16721733 A EP16721733 A EP 16721733A EP 3303872 A1 EP3303872 A1 EP 3303872A1
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EP
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pressure vessel
cylinder unit
pressure container
enveloping body
filling
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Application number
EP16721733.0A
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German (de)
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Inventor
Holger Kirchner
Thomas Meyer
Norbert Ackermann
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ZF Friedrichshafen AG
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ZF Friedrichshafen AG
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Publication date
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    • F16F9/32Details
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    • F16F2228/00Functional characteristics, e.g. variability, frequency-dependence
    • F16F2228/08Functional characteristics, e.g. variability, frequency-dependence pre-stressed

Abstract

The invention relates to a pressure container having a multi-layered enveloping body and a filling body, wherein the temperature resistance can be increased by an adaptation of the materials of the enveloping body and the filling body.

Description

Druckbehälter insbesondere für ein Zylinder-Aggregat  Pressure vessel, in particular for a cylinder unit
Die Erfindung betrifft einen Druckbehälter gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1 . The invention relates to a pressure vessel according to the preamble of claim 1.
Eingeschlossene Gasmassen werden u. a. dort eingesetzt, wo ein Medium unter Druck gesetzt und gehalten werden soll, aber keine Vermischung mit einem offenen Druckfluid eingehen darf. Eine verbreitete Anwendung liegt bei Kolben-Zylinderaggregaten wie Schwingungsdämpfer vor. Ein solcher Schwingungsdämpfer mit einer eingeschlossenen Gasmasse ist beispielsweise aus der US 3 294 391 bekannt. Die eingeschlossene Gasmasse dient zur Kompensation des Volumens der in den Schwingungsdämpfer eintauchenden Kolbenstange bzw. des Kolbens. Enclosed gas masses are u. a. Used where a medium is to be pressurized and held, but must not be mixed with an open pressure fluid. A common application is in piston-cylinder units such as vibration dampers. Such a vibration damper with an enclosed gas mass is known for example from US 3,294,391. The enclosed gas mass serves to compensate for the volume of the plunger rod or the plunger immersed in the vibration damper.
Ein Problem bei einer solchen eingeschlossenen Gasmasse ist darin zu sehen, dass das Gas aus dem Hüllkörper in das Dämpfmedium des Schwingungsdämpfers durch die Wandung des Hüllkörpers diffundiert. Wird ein bestimmter Gasaustritt erreicht, so ist z. B. der Schwingungsdämpfer in seiner Funktion eingeschränkt oder gar untauglich. Eine Möglichkeit die geschilderte Fehlfunktion zu vermindern liegt darin, dass bestimmte Füllgase wie Stickstoff verwendet werden. Aber auch Stickstoff diffundiert durch die üblichen Hüllkörper, die häufig aus einem Gummimaterial oder Elastomer bestehen, insbesondere bei höheren Temperaturen. A problem with such an enclosed gas mass is the fact that the gas diffuses from the enveloping body into the damping medium of the vibration damper through the wall of the enveloping body. If a certain gas outlet is reached, it is z. B. the vibration damper in its function or even disabled. One way to reduce the described malfunction is to use certain filling gases such as nitrogen. But also nitrogen diffuses through the usual enveloping body, which often consist of a rubber material or elastomer, especially at higher temperatures.
In der DE 98 35 222 A1 wird ein Druckbehälter beschrieben, der mit einem mindestens einem Medium gefüllt ist, das von einer in einem formveränderlichen Hüllkörper eingeschlossene Gasmasse vorgespannt ist, insbesondere zum Volumenausgleich bei einem Schwingungsdämpfer, umfassend eine Wandung, in der ein unter Druck stehen des Gas eingeschlossen ist, wobei die Wandung des Hüllkörpers zumindest teilweise aus einer gasdichten Sperrschicht gebildet wird und die Wandung mehrlagig aufgebaut ist. DE 98 35 222 A1 describes a pressure vessel which is filled with at least one medium which is prestressed by a gas mass trapped in a shape-variable enveloping body, in particular for compensating the volume in a vibration damper, comprising a wall in which one is under pressure the gas is enclosed, wherein the wall of the enveloping body is at least partially formed of a gas-tight barrier layer and the wall is constructed in multiple layers.
Der Hüllkörper soll möglichst flexibel sein. Dafür wird eine dünne Metallfolie eingesetzt. Zum Ausgleich für die reduzierte Festigkeit der Metallfolie kommt eine Tragschicht zur Anwendung, die der Metallfolie beigeordnet ist. Die Tragschicht ist zwi- sehen der Metallfolie und der innenliegenden Werkstofflage angeordnet. Die innenliegende Werkstofflage wird u. a. für den Schweißvorgang benötigt. Als mögliche Werkstoffe kommen beispielsweise PE, PP und PA in Frage. Dabei kann die Tragschicht als Schutzschicht für die Metallfolie dienen. Für das Schweißen wird ein Siegelschwei ßverfahren vorgeschlagen. The enveloping body should be as flexible as possible. For a thin metal foil is used. To compensate for the reduced strength of the metal foil is a support layer is used, which is assigned to the metal foil. The base course is between see the metal foil and the inner material layer arranged. The internal material layer is required, inter alia, for the welding process. Possible materials are, for example, PE, PP and PA in question. In this case, the support layer can serve as a protective layer for the metal foil. For welding, a seal welding method is proposed.
In den verschweißten Rand des Hüllkörpers ist ein Füllkörper eingelegt, wie z. B. aus der DE10 2004 005 196 B4 bekannt ist. Darin wird die Verschweißbarkeit des Füllkörpers mit dem Hüllkörper vornehmlich über eine besondere Formgebung des Füllkörpers im Bereich der Kontaktfläche mit dem Rand des Körpers erreicht. In the welded edge of the envelope a filler is inserted, such. B. from DE10 2004 005 196 B4 is known. Therein, the weldability of the filling body with the enveloping body is achieved primarily via a special shaping of the filling body in the area of the contact surface with the edge of the body.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen Druckbehälter zu realisieren, der auch bei höheren Temperaturen eine ausreichende Festigkeit aufweist. The object of the present invention is to realize a pressure vessel which has sufficient strength even at higher temperatures.
Die Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. The object is solved by the features of patent claim 1.
Anhand der folgenden Figuren soll die Erfindung näher erläutert werden. With reference to the following figures, the invention will be explained in more detail.
Fig. 1 Gesamtdarstellung eines Druckbehälters Fig. 1 overall view of a pressure vessel
Fig. 2 Füllkörper als Einzelteil  Fig. 2 filler as a single part
Fig. 3 Schnittdarstellung durch den Druckbehälter im Bereich des Füllkörper Fig. 3 sectional view through the pressure vessel in the region of the packing
Fig. 4 Detaildarstellung zur Fig. 3 Fig. 4 detail view to Fig. 3rd
Die Figur 1 zeigt vereinfacht einen Druckbehälter 1 , wie er z. B. in einem Speicher oder Ausgleichsraum verwendet wird. Eine beispielhafte Anwendung besteht in einem Kolbenzylinder-Aggregat in einem Fahrwerk als Schwingungsdämpfer oder auch als Verstellaggregat, um die Niveaulage eines Fahrzeugaufbaus statisch oder auch dynamisch anzupassen. FIG. 1 shows in simplified form a pressure vessel 1, as it is known, for example, from FIG. B. is used in a memory or compensation room. An exemplary application consists in a piston-cylinder unit in a chassis as a vibration damper or as Verstellaggregat to adjust the level of a vehicle body static or dynamic.
Der Druckbehälter 1 umfasst einen Hüllkörper 3 und einen Füllkörper 5. Der Füllkörper 5 verfügt über einen Füllanschluss 7 an eine Gasfüllanlage und einen Anschlussbereich 9, der in einem umlaufenden Rand 1 1 des Hüllkörpers eingelegt ist. Strichpunktierte Linien in Längsrichtung zum Füllkörper verlaufend stehen für Biege- linie 13 des Druckbehälters 1 . Der umlaufende Rand 1 1 wird von einem Schweißbereich gebildet, der auch den Anschlussbereich 9 des Füllkörpers 5 abdeckt. The pressure vessel 1 comprises an enveloping body 3 and a filling body 5. The filling body 5 has a filling connection 7 to a gas filling system and a connection region 9, which is inserted in a peripheral edge 11 of the enveloping body. Dash-dotted lines extending in the longitudinal direction of the filling body are available for bending line 13 of the pressure vessel. 1 The peripheral edge 1 1 is formed by a welding area, which also covers the connection area 9 of the filling body 5.
Zum besseren Verständnis ist der Füllkörper 5 in der Figur 2 in perspektivischer Darstellung gezeigt. For better understanding, the filler 5 is shown in Figure 2 in perspective view.
Aus der Zusammenschau der Figuren 3 und 4 ist ersichtlich, wie der Füllkörper 5 in den Hüllkörper 3 eingesetzt ist und mit einer inneren Lage 1 1 Hüllkörpers 3 in Kontakt steht. Die Wandung des Hüllkörpers 3 ist in diesem Fall vierlagig ausgeführt. Die innerste Lage 1 1 wird von einer Kunststofffolie gebildet, die im Hinblick auf eine Schweißbarkeit optimiert ist. Bevorzugt kommt ein sogenanntes Blend zur Anwendung, z. B. eine Kunststoff-Materialmischung aus PA6 und PA66. Der Vorteil besteht darin, dass diese Materialkombination einerseits für Folien besonders geeignet ist und über einen Schmelzpunkt verfügt, der höher ist als Spitzentemperaturen in einem Kolbe-zylinder-Aggregat. From the combination of Figures 3 and 4 it can be seen how the filler 5 is inserted into the enveloping body 3 and is in contact with an inner layer 1 1 envelope 3. The wall of the enveloping body 3 is executed in four layers in this case. The innermost layer 1 1 is formed by a plastic film, which is optimized in terms of weldability. Preferably, a so-called blend is used, for. B. a plastic-material mixture of PA6 and PA66. The advantage is that this combination of materials is on the one hand particularly suitable for films and has a melting point which is higher than peak temperatures in a piston-cylinder unit.
Eine zweite Folie 17 des Hüllkörpers 3 wird von einem metallischen Werkstoff gebildet, z. B. Aluminium. Zwischen den verschiedenen Folien 15; 17 ist bevorzugt eine Kleberschicht ausgeführt. Die metallische Folie 17 verhindert wirksam den Übertritt von Gas aus dem Inneren des Druckbehälters 1 . A second film 17 of the enveloping body 3 is formed by a metallic material, for. As aluminum. Between the different foils 15; 17 is preferably carried out an adhesive layer. The metallic foil 17 effectively prevents the passage of gas from inside the pressure vessel 1.
Eine dritte Folie 19 wird von einem Polyamid gebildet, das in mindestens eine Richtung gereckt ist, um die Dehnung des Materials zu reduzieren. Dieses sogenannte orientierte Polyamid bildet eine mechanische Stützschicht für die Metallfolie 17. Stützschicht ist in dem Sinn zu verstehen, dass eine Dehnungsbelastung, die z. B. von der inneren Schweißfolie 15 ausgeht, von der Stützschicht 19 aufgenommen wird, so dass die Metallschicht 17 keinesfalls überlastet wird. A third film 19 is formed by a polyamide which is stretched in at least one direction to reduce the elongation of the material. This so-called oriented polyamide forms a mechanical support layer for the metal foil 17. Support layer is to be understood in the sense that a strain load, the z. B. starting from the inner welding film 15 is received by the support layer 19, so that the metal layer 17 is under no circumstances overloaded.
Eine äußere Folie 21 wird ebenfalls bevorzugt aus Polyamid gebildet und dient als Schutzschicht gegen die Betriebstemperatur außenseitig am Druckbehälter 1 , aber auch als eine mechanische Schutzschicht, z. B. aufgrund einer Reibungsbelastung zwischen der äußeren Schicht 21 und einem den Druckbehälter aufnehmenden starren Behälter. Der Füllkörper 5 besteht ebenfalls aus Polyamid oder Copolyamid oder Copolymer. An outer film 21 is also preferably formed of polyamide and serves as a protective layer against the operating temperature on the outside of the pressure vessel 1, but also as a mechanical protective layer, for. B. due to a frictional load between the outer layer 21 and a pressure vessel receiving rigid container. The filler 5 is also made of polyamide or copolyamide or copolymer.
Die Idee besteht darin, dass die innere Folie15, die die Schweißverbindung bildet und deren Materialauswahl auf die Folienherstellung ausgelegt ist, also einen vergleichsweise zähen Grundwerkstoff bevorzugt. Der Füllkörper 5, der mittels eines Spritzverfahrens hergestellt wird, soll bevorzugt aus einem leicht fließenden Grundwerkstoff besteht, damit das Spritzverfahren optimal abläuft und ein Spritzwerkzeug nur einer vergleichsweise geringen Belastung ausgesetzt ist. The idea is that the inner film 15, which forms the welded connection and whose material selection is designed for the production of films, thus a comparatively tough base material preferred. The filler 5, which is produced by means of a spraying process, should preferably consist of an easily flowing base material so that the spraying process takes place optimally and an injection mold is only exposed to a comparatively low load.
Anderseits sollen die Materialien für den Füllkörper 5 und die innere Folie 15 aus Kunststoffen bestehen, die einen vergleichbaren Schmelzpunkt haben. Mit der vorstehend beschriebenen Materialkombination des Füllkörpers 5 und der innere Folie 15 wird dieses Ziel erreicht. Da beide Materialien auf einem Polyamid basieren, liegt der Schmelzpunkt bei beiden Materialien oberhalb von ca. 130 °C, der maximalen Betriebstemperatur des Kolbenzylinder-Aggregats. On the other hand, the materials for the filling body 5 and the inner film 15 are made of plastics, which have a comparable melting point. With the material combination of the filler 5 and the inner film 15 described above, this goal is achieved. Since both materials are based on a polyamide, the melting point of both materials is above about 130 ° C, the maximum operating temperature of the piston-cylinder unit.
Die Schweißbereich 1 1 wird durch ein Ultraschallschweißverfahren erzeugt. Dazu verfügt der Füllkörper über Anschmelzstege 23, die in Längsrichtung des Schweißbereichs 1 1 verlaufen. Diese Anschmelzstege 23 dienen dazu, mit einem überschaubaren Energieeinsatz eine Schmelze zu erzeugen, die den Hüllkörper 3 mit dem Füllkörper 5 verbindet. Grundsätzlich könnte man auf die Anschmelzstege 23 verzichtet, doch müsste dann die Schmelze aus dem vollen Körper des Füllkörpers 5 erzeugt werden. The welding area 1 1 is generated by an ultrasonic welding process. For this purpose, the filler has over Anschmelzstege 23, which extend in the longitudinal direction of the weld region 1 1. This Anschmelzstege 23 serve to produce a manageable energy use a melt that connects the enveloping body 3 with the packing 5. In principle, one could do without the melt-on webs 23, but then the melt would have to be produced from the full body of the packing 5.
Bezuqszeichen REFERENCE CHARACTERS
I Druckbehälter I pressure vessel
3 Hüllkörper 3 enveloping body
5 Füllkörper  5 packings
7 Füllanschluss  7 filling connection
9 Anschlussbereich  9 connection area
I I Rand  I I edge
13 Biegelinie  13 bending line
15 innere Folie  15 inner foil
17 zweite Folie  17 second slide
19 dritte Folie  19 third slide
21 äußere Folie  21 outer foil
23 Anschmelzstege  23 melting points

Claims

Patentanspruch claim
1 . Druckbehälter mit einem mehrlagigen Hüllkörper und einem Füllkörper gekennzeichnet durch mindestens einem Merkmal aus der Beschreibung oder den Figuren. 1 . Pressure vessel having a multilayer envelope body and a filler characterized by at least one feature of the description or the figures.
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