DE1301714B

DE1301714B - Druckbehaelter

Info

Publication number: DE1301714B
Application number: DEM55238A
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1961-12-29
Filing date: 1962-12-22
Publication date: 1969-08-21
Also published as: NL145641B; NL287097A; GB1030120A; CH401690A; BE626207A; US3232318A; FR1318666A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Druckbehälter mit starrem Gehäuse und einer zwei Druckmittel voneinander abteilenden, nachgiebigen Trennwand mit einer an ihrer Öffnung ausgebildeten, verstärkten Randzone, die mit Hilfe eines Haltegliedes festgeklemmt ist, das einen ins Gehäuseinnere ragenden Schaft mit einem Flansch aufweist, dessen Rand in einem kürzesten Abstand von der Gehäuseinnenwand gehalten ist, der etwa der Dicke der sich an die verstärkte Randzone anschließenden Zone der Blasenwand entspricht.
Ein derartiger Druckbehälter ist aus der USA.-Patentschrift 2 786 488 bekannt. Mit dieser Ausführung wird wohl erreicht, daß die verstärkte Randzone und die sich an diese anschließende Zone der Trennwand beim Festschrauben des Halteglieds nicht gequetscht werden, aber es kann nicht mit Sicherheit verhindert werden, daß die Randzone bei starkem Zug in der Trennwand aus dem Halteglied herausgezogen wird. Außerdem kann es vorkommen, daß der verstärkte Rand unter Umständen um den Rand des Flansches »kippt«. Durch diese Vorgänge wird der Druckbehälter gebrauchsunfähig.
Aus der USA.-Patentschrift 2 792 022 ist ein Druckbehälter bekannt, an dessen Trennwandöffnung ein ins Innere der Trennwand gerichteter Stutzen ausgebildet ist. Dieser wird mittels eines am Außenumfang des Stutzens angeordneten Klemmrings gegen einen Spannkegel des Halteglieds gepreßt. Dadurch entsteht sowohl eine in radialer als auch in axialer Richtung auf den Stutzen wirkende Kraftkomponente, wobei letztere die senkrecht über dem Spannring liegende Zone der Trennwand beträchtlich gegen die Behälterinnenwand drückt. Dadurch besteht die Gefahr, daß diese wohl empfindlichste Zone der Trennwand beschädigt und zerstört wird.
Weiterhin ist aus der USA.-Patentschrift 2 390 319 ein Druckbehälter bekannt, dessen Trennwand eine nach außen ragende, verstärkte Zone aufweist, die zwischen das Halteglied und ein dieses umgebendes Ringteil eingespannt ist. Die Verklammerung für den Stutzen der Trennwand ist aber so ausgebildet, daß der Stutzen bei starker Zugbeanspruchung der Trennwand aus der Verklammerung herausgezogen werden kann.
Aus der USA.-Patentschrift 2 342 356 ist noch ein Druckbehälter bekannt, bei dem der verstärkte Rand der Trennwand zwischen das Halteglied und ein dieses umgebendes Ringteil eingespannt ist. Da keine den Abstand der beiden Teile bestimmenden Mittel vorgesehen sind, kann der Rand der Trennwand zerquetscht werden.
Der Erfindung liegt -die Aufgabe zugrunde, einen Druckbehälter der eingangs erwähnten Art zu schaffen, dessen Trennwand weitestgehend vor Beschädigung gesichert ist und die besonders fest in ihrem Halteglied sitzt.
Dies wird gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß die Randzone der Trennwand, wie an sich bekannt, als einwärts in das Gehäuse gerichteter Stutzen ausgebildet ist, der zwischen den Rand des Halteglied-Flansches und ein den Schaft des Halteglieds, wie an sich bekannt, umgebendes ringförmiges Teil eingespannt ist, das mit seiner einen Stirnfläche an der Gehäuseinnenwand anliegt, mit seiner anderen Stirnfläche unmittelbar am Flansch, und daß am inneren Rand des Stutzens ein Randwulst ausgebildet ist, der mindestens teilweise zwischen dem Flansch und der ihm zugewandten Stirnseite des ringförmigen Teils eingeschlossen ist.
Diese Ausbildung ermöglicht es, daß der Stutzen der Trennwand denkbar sicher am Halteglied verankert ist und daß die empfindlichen Zonen um die Trennwand-Öffnung vor starkem Zusammenpressen geschützt sind. Ein derartiger Druckbehälter ist besonders betriebssicher und verspricht auch eine lange Lebensdauer. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung wiedergeben. Diese zeigt in F i g. 1 einen Längsschnitt durch einen Druckspeicher, F i g. 2 einen Teilschnitt einer Trennwand in der sie erzeugenden Form, F i g. 3 einen Teilschnitt einer nach dem Formen umgestülpten Trennwand mit eingesetztem Ring des Haltegliedes, F i g. 4 einen Teilschnitt entsprechend F i g. 3, bei dem Halteglied und Trennwand vereinigt, aber noch nicht in das Gehäuse eingesetzt sind, F i g. 5 einen entsprechenden Schnitt mit ins Gehäuse eingesetzten Teilen, F i g. 6 einen der F i g. 2 entsprechenden Teilschnitt einer zweiten Ausführungsform in größerem Maßstab, F i g. 7 einen entsprechenden Teilschnitt nach dem Umstülpen in Gebrauchslage, F i g. 8 einen entsprechenden Schnitt nach dem Einsetzen der Teile in den Behälter, F i g. 9 eine dritte, F i g. 10 einer vierte Ausführungsform in Schnitten entsprechend der F i g. B.
Das Ausführungsbeispiel nach den F i g. 1 bis 5 zeigt das Anwenden der Erfindung bei einem ölhydraulischen Druckspeicher. Dieser Speicher hat (F i g. 1) ein Gehäuse 11, das aus starrem und widerstandsfähigem Werkstoff, insbesondere Stahl besteht, hohen Drücken standhalten kann und eine Flüssigkeitsöffnung 12 sowie Gasöffnung 13 aufweist.
Das Gehäuse 11 ist zylindrisch mit halbkugeligen Enden. Es enthält eine nachgiebige Trennwand in Form einer dehnbaren Blase 14 aus elastischem Werkstoff, deren Längsachse mit den Achsen der Öffnungen 12 und 13 übereinstimmt. Die Blase 14 trennt einen Gasraum 15 und einen Flüssigkeitsraum 16 voneinander ab.
Die Blase 14 ist im Gehäuse 11 von einem Halteglied 25 festgehalten, dessen größter Durchmesser kleiner als der Durchmesser der Flüssigkeitsöffnung 12 ist und das einen mit einem Außengewinde versehenen Schaft 26 hat. Dieser ragt durch die Gasöffnung 13; auf seiner Außenseite sind Muttern 27 aufgeschraubt.
Der eine Teil des Haltegliedes 25 hat einen Flansch 28 im Form einer Scheibe mit einem hochstehenden Rand 29, der eine Ringnut 30 (F i g. 3) umgibt. Diese Ringnut hat einen ebenen Grund 31, der über eine Kegelfläche 32 in eine Schulter 33 übergeht, an welche sich der Schaft 26 anschließt. Der Rand 29 ist so hoch, daß seine höchste Stelle in der dargestellten Lage oberhalb des Bundes 33 liegt.
Ein zylindrischer Ring 36 umgibt den Schaft 26 des Haltegliedes. An seinem in der dargestellten Lage unteren Ende befindet sich ein Bund 37. Nach dem Zusammenbau legt sich dieses Ende gegen die Schulter 33, während die obere Stirnfläche 38 des Ringes an die Innenseite des Gehäuses stößt. An dieser Stirnfläche ist eine Nut 34 angebracht, welche einen Dichtring 39 aufnimmt, der zwischen Ring und Gehäuse eingeklemmt wird. Der Dichtring verhindert jedes Durchlecken von Öl, wenn Gehäuse und Ring nicht selbst dichtend aufeinanderliegen. Der Druckunterschied zwischen dem Gasraum 15 und der Atmosphäre drückt Teile der Trennwand zwischen die Kegelfläche 32 und die Unterseite des Ringes 36, so daß auch diese Stelle sicher abgedichtet ist.
Die Blase 14 hat an ihrem in der Zeichnung obenliegenden Ende eine Öffnung 40; der diese umgebende Randteil der Blase ist als ins Blaseninnere ragender Stutzen 41 ausgebildet. Er wird von der Ringnut 30 aufgenommen und zwischen dem Rand 29 und dem Ring 36 eingeklemmt. Wie insbesondere aus F i g. 3 zu erkennen ist, hat der Stutzen 41 auf der Innenseite eine Ringnut 42 und endet mit einem Randwulst 43. Die Ringnut paßt über den Bund 37 des Ringes 36, der Randwulst 43 liegt auf dem Grund der Ringnut 30 und wird zwischen den Teilen 29, 31, 32 des ersten und der Unterseite des Bundes 37 des zweiten Teiles des Haltegliedes eingeklemmt. Die Außenfläche 44 des Stutzens 41 wird von dem Rand 29 umspannt.
Die Blase 14 wird in einer Form hergestellt und dann umgestülpt, so daß sie die in F i g. 3 wiedergegebene Gestalt annimmt. In F i g. 2 ist die Form der Blase in der Form während des-Formvorganges, d. h. vor dem Umstülpen der Blase gezeigt. Beim Formvorgang steht der Stutzen 41 nach außen statt ins Innere der Blase vor. In F i g. 2 sind die Teile des Stutzens, die nach dem Umstülpen die Teile 42, 43 und 44 bilden, mit 42', 43' und 44' bezeichnet.
Nach dem Formvorgang kann die Blase ohne jede Schwierigkeit umgestülpt werden; der Stutzen nimmt dann zwangläufig die nach innen ragende Gebrauchsstellung ein, wie sie im vorstehenden beschrieben wurde. Diese Ausbildung führt zusätzlich dazu, daß , der Stutzen dauerhaft ausgebildet und frei von Spannungen ist. Nach dem Umstülpen der Blase wird zunächst der erste Teil des Haltegliedes 25 durch die Öffnung 40 in die Blase eingeführt. Dann setzt man den Ring 36 in den Stutzen ein, wobei der Bund 37 in die Ringnut 42 greift (F i g. 3). Darauf hebt man das erste Teil an und schiebt den Schaft 26 durch den Ring 36, bis die Schulter 33 auf die Unterseite des Ringes stößt (F i g. 4). Der Rand der Öffnung 40 der Blase überragt in diesem Zustand die Stirnfläche 38 des Ringes; das führt dazu, daß der Stutzen 41 beim Befestigen der Blase im Gehäuse stark zusammengedrückt wird.
Nach diesem Zusammenfügen der Teile 25, 14, 36 führt man sie durch die Flüssigkeitsöffnung 12 in das Gehäuse ein. Darauf schiebt man den Schaft durch die Öffnung 13, setzt die Muttern 27 auf und zieht sie an. bis die Stimläche 38 des Ringes an der Innenfläche des Gehäuses anliegt (F i g. 5).
Diese Stirnfläche begrenzt das Zusammenpressen des Stutzens 41 und verhindert, daß die Blase von dem Rand 29 zusammengequetscht wird. Der Rand 29 dient also nur als Führung für die Blase. Die Trennwand 14 ist auf diese Weise fest und ohne Gefahr einer Beschädigung im Gehäuse angebracht.
Ist die Blase nach der Erfindung befestigt, so besteht keine Gefahr, daß ihr Werkstoff trotz zahlreicher Arbeitsspiele mit Zusammendrücken und Ausdehnen während einer längeren Betriebszeit ermüden könnte. Insbesondere der nicht eingeklemmte Teil der Blase, dessen Verlauf zwischen dem Gehäuse 11 und dem abgerundeten Rand 29 geführt ist, bleibt von Spannungen frei, wie sie sich aus dem Festklemmen in der Ringnut 30 ergeben könnten. Der Rand 29 übt insbesondere keinen merklichen Druck auf diese Zwischenzone aus. Die Trennwand kann sich daher in dieser Zone auf beste Weise an die einzelnen Verschiebungen oder Verformungen anpassen, ohne daß die Gefahr einer Beschädigung bestünde.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach den F i g. 6 bis 8 entspricht die Gesamtanordnung der zu den F i g. 1 bis 5 beschriebenen; gleiche Bezugszeichen bezeichnen gleiche Teile. Die Blase 14 hat aber im nicht eingebauten Zustand in der Nähe ihrer öffnung 40 einen wesentlich kleineren Krümmungshalbmesser als die entsprechende Gehäusewand und hat insbesondere einen senkrecht zum Stutzen 41 stehenden Bereich. Der Stutzen 41 ist dabei sehr kräftig ausgebildet. Außerdem wird die Blase beim Einbau in das Gehäuse stark aus dieser Stellung abgebogen, so daß sie unter Vorspannung mit Reibungsschluß an der Innenseite des Gehäuses anliegt.
Der Ring 36 ist auf seiner Außenseite 36 a kegelig gehalten, sein Bund 37 ist zu einem ins Gehäuseinnere zeigenden Wulst 37a umgebildet. Dieser Wulst legt sich gegen den Randwulst 43 der Blase, bevor noch der Ring 36 an der Schulter 33 des Teils 25 anliegt. Wenn die Teile des Haltegliedes zusammengepreßt sind, bildet sich dadurch ein vorspringender Randbereich 50, der in den Winkel zwischen Schulter 33 und Ring 36 eingepreßt wird, wenn der Druckunterschied zwischen dem Gasraum 15 und der Atmosphäre auf die Trennwand einwirkt. Dadurch wird der Gasraum sicher nach außen abgedichtet. Der Wulst 37 a dient insbesondere zu einem kräftigen Einklemmen des Stutzens, was das Eindringen des Werkstoffs im Randbereich 50' in den spitzwinkligen Spalt zwischen den Teilen des Haltegliedes begünstigt.
In F i g. 6 ist ein Teil der Blase während des Formvorgangs dargestellt, in F i g. 7 derselbe Teil nach dem Umstülpen der Blase. Die Ringnut 42 und der Randwulst 43 sind besonders kräftig ausgeführt. Am obenliegenden Ende des Stutzens ist ein schräg aufwärts steigender, ringförmiger Vorsprung 50 gebildet.
Dieser Vorsprung ergänzt die Abdichtung des Randbereichs 50', da er zwischen der kegeligen Außenseite 36 a des Rings 36 und einem bearbeiteten Teil 11 a der Gehäuseinnenfläche eingeklemmt wird. Diese Abdichtung ist so gut, daß der besondere Dichtring 39 weggelassen werden kann. Tritt Druck im Behälter auf, so wird der Vorsprung 50 bis auf den Grund des ihn aufnehmenden, im Querschnitt spitzwinkligen Raumes gedrückt; dieser spitze Winkel begünstigt besonders die Dichtheit.
In F i g. 8 ist strichpunktiert die Form eingetragen, welche die Blase vor dem Einbau der Teile 25, 14, 36 in das Gehäuse 11 hat. Wie aus den ausgezogenen Linien derselben Teile hervorgeht, wird der weiter ausgebreitete, mit geringerem Krümmungshalbmesser als die Gehäusewand ausgebildete Bereich der Trennwand nach dem Zusammenbau von der Gehäusewand einwärts gebogen, und der Stutzen 41 wird stark zusammengedrückt, so daß er sicher befestigt ist. Diese Anordnung wirkt zusätzlich einer Ermüdung der Trennwand im Bereich der Befestigung entgegen.
Bei der Ausführungsform nach F i g. 9 sind in dem Stutzen 41 mehrere Ringnuten 42 vorgesehen, welche zu mehreren Bunden 37 des Rings 36 passen. Der Halt des Stutzens wird dadurch noch verbessert.
Beim Ausführungsbeispiel nach F i g. 10 ist dagegen keine Ringnut im Stutzen vorgesehen. Eine nach oben gerichtete Fläche des Randwulstes 43 ist gewellt ausgebildet, so daß ein nach oben gerichteter Ringwulst 51 entsteht.
Dieser Ringwulst wird beim Zusammenpressen der Teile durch die Unterseite 52 des Rings 36 flachgedrückt. Auf diese Weise wird, wenn es notwendig sein sollte, die am meisten eingeklemmte Zone noch weiter von dem in der Nähe des Randes 29 liegenden Bereich der Trennwand entfernt, der während des Betriebes abgebogen wird; auch wird dort die Abdichteng verbessert. Dazu trägt wesentlich bei, daß der Druckunterschied zwischen dem Gasraum 15 und der Atmosphäre den rechten Teil des Ringwulstes 51 in den Spalt quetscht, der zwischen den Teilen des Haltegliedes 36, 25 besteht.

Claims

Patentansprüche: 1. Druckbehälter mit starrem Gehäuse, und einer zwei Druckmittel voneinander abteilenden, nachgiebigen Trennwand mit einer an ihrer Öffnung ausgebildeten, verstärkten Randzone, die mit Hilfe eines Haltegliedes festgeklemmt ist, das einen ins Gehäuseinnere ragenden Schaft mit einem Flansch aufweist, dessen Rand in einem kürzesten Abstand von der Gehäuseinnenwand gehalten ist, der etwa der Dicke der sich an die verstärkte Randzone anschließenden Zone der Blasenwand entspricht, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t, daß die Randzone der Trennwand (14), wie an sich bekannt, als einwärts in das Gehäuse gerichteter Stutzen (41) ausgebildet ist, der zwischen den Rand (25) des Halteglied-Flansches (28) und ein den Schaft des Haltegliedes (25), wie an sich bekannt, umgebendes ringförmiges Teil (36) eingespannt ist, das mit seiner einen Stirnfläche (38) an der Gehäuseinnenwand anliegt, mit seiner anderen Stirnfläche unmittelbar am Flansch (28), und daß am inneren Rand des Stutzens ein Randwulst (43) ausgebildet ist, der mindestens teilweise zwischen dem Flansch und der ihm zugewandten Stirnseite des ringförmigen Teils (36) eingeschlossen ist.
2. Druckbehälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen das ringförmige Teil (36) und die Gehäuseinnenwand, insbesondere in einer Nut (34) des ringförmigen Teils, in an sich bekannter Weise ein Dichtring (39) angeordnet ist.
3. Druckbehälter nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß von einer Fläche des ringförmigen Teils (36) und der Behälterwand ein insbesondere im Querschnitt spitzwinklig begrenzter, von einer Zone der Trennwand ausgefüllter Ringraum geschaffen ist (F i g. 8).
4. Druckbehälter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß von einer Fläche des einen Teils des Haltegliedes (36) und einem Flanschabschnitt des zweiten Teils des Haltegliedes (25) ein insbesondere im Querschnitt spitzwinklig begrenzter, von einer Zone der Trennwand ausgefüllter Ringraum geschaffen ist (F i g. 5).
5. Druckbehälter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennwand (14) in der Nähe des Stutzens in nicht eingebautem Zustand eine geringere Krümmung als die entsprechende Stelle der Innenwand des Gehäuses hat.
6: Druckbehälter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß am inneren Ende des Schaftes (26) des Haltegliedes, wie an sich bekannt, eine über den Flansch vorstehende Schulter (33) gebildet ist.
7. Druckbehälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die einander zugewandten Flächen (52, 51) des ringförmigen Teils (36) und des Wulstes (43) von der Ebene abweichende, nicht übereinstimmende Formen haben. B.
Druckbehälter nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der einander zugewandten Flächen vom ringförmigen Teil und/oder Randwulst mit mindestens einem axial vorspringenden Ringwulst (51) versehen ist.
9. Druckbehälter nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das ringförmige Teil (36) des Haltegliedes mindestens einen Bund (37) hat, der in eine Ringnut (42) des Trennwandstutzens (41) greift.
10. Druckbehälter nach den Ansprüchen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß am äußeren Ende des Stutzens (41) ein sich nach innen erstreckender Ringwulst (50) ausgebildet ist.