EP0604445B1 - Membranspeicher mit befestigungsring - Google Patents
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- EP0604445B1 EP0604445B1 EP92916264A EP92916264A EP0604445B1 EP 0604445 B1 EP0604445 B1 EP 0604445B1 EP 92916264 A EP92916264 A EP 92916264A EP 92916264 A EP92916264 A EP 92916264A EP 0604445 B1 EP0604445 B1 EP 0604445B1
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Definitions
- the invention relates to a hydraulic accumulator with a partition arranged in a housing which separates a liquid space from a gas space in the housing and which is held by means of a holding part which is connected to an annular connecting part which is welded to the housing.
- Such a hydraulic accumulator is known from DE-OS 34 04 897.
- the holding part and the connecting part are ring-shaped, the holding part holding the dividing wall being inserted into it with the formation of a press fit with a conically shaped wall of the housing and with its side facing the gas space being in contact with the connecting part, which means an electron beam welding process is firmly connected to the housing.
- the press fit caused by the conicity of the housing wall is necessary in order to avoid movement of the holding part with the partition wall towards the liquid space, provided the gas space has a corresponding underneath Has the amount of gas under pressure.
- the holding part is held in position on the gas side by means of the connecting part in contact with it.
- the invention has for its object to provide a hydraulic accumulator that is inexpensive to manufacture and in which it is achieved with certainty that the partition is held securely by the holding part in every operating state of the hydraulic accumulator.
- This problem is solved by a hydraulic accumulator with the features of claim 1.
- the holding part at least partially encompasses the connecting part, the holding part is held in its position via the connecting part in every operating state of the hydraulic accumulator and can neither move to the gas space nor to the liquid space Carry out so that the partition also maintains its position within the holding part, and does not separate from the holding part.
- the housing wall can also be cylindrical at the location of the holding part and the holding part with partition can be inserted loosely into the housing, both of which contribute to the fact that the manufacturing costs for a hydraulic accumulator can be further reduced.
- the holding part and the connecting part are preferably annular.
- the holding part is made of plastic and the connecting part is made of steel, the plastic holding part pressing parts of the partition gas-tight against the housing.
- the holding parts previously made of steel in the form of clamping rings are, on the one hand, complex and expensive to manufacture and, on the other hand, they are not always able to adapt to the housing parts of the housing, which are often not completely round, which leads to leaks. This is avoided when using a plastic holding part.
- DE-OS 34 04 897 discloses a plastic clamping ring made of a glass fiber reinforced polyamide 66 (polyhexamethylene adipinamide) with a glass fiber content of 45 to 55%.
- This well-known plastic clamping ring is suitable for low and high operating temperatures of the hydraulic accumulator in the range of about - 40 ° C to + 120 ° C.
- the coefficient of thermal expansion between the steel material and the polyamide 66 is about 1: 2, it still happens Leaks and a failure of the hydraulic accumulator when the temperature range mentioned is left.
- a polyarylamide with up to 60% glass fiber content is therefore preferably used for the holding part, which has approximately the same thermal expansion coefficient as steel.
- the solution according to the invention can thus be used for any hydraulic accumulator, regardless of the temperature range in which it operates, without it affecting the function of the hydraulic accumulator greatly different expansion or shrinkage of the plastic holding part compared to the housing comes.
- the glass fiber-reinforced polyarylamide that can be used has an increased modulus of elasticity of up to 23,000 N / mm2, so that the plastic holding part, which can be produced in an injection molding process, has high rigidity and dimensional stability.
- the annular holding part has notches and a groove for engagement with the connecting part and has a groove for receiving the bead-shaped edge of the partition. Because of this configuration, the holding part can be easily snapped onto the connecting part and the partition is securely held by the holding part.
- the holding part preferably has a bevel on its side facing away from the partition wall and on its side facing the housing, which serves as an assembly aid.
- the housing has an abutment for the partition, the housing supports the secure fixing of the partition in the holding part.
- the connecting part in the interior of the housing covers the interface of two shells which essentially form the housing and can be connected to one another along the interface by means of a welding process, in particular an electron beam welding process, in which the connecting part is connected to the Housing is connectable.
- the hydraulic accumulator shown in FIG. 1 is a so-called membrane accumulator with a partition 12 arranged in a housing 10 in the form of an elastic, walkable membrane.
- the partition 12 separates the interior of the housing 10 into a liquid space 14 and a gas space 16. Both the liquid space 14 and the gas space 16 each have a connection 18 or 20, by means of which the hydraulic accumulator on pipes of a hydraulic system (not shown) ) can be connected.
- Comparable hydraulic accumulators with the features described so far belong to the prior art, so that in the following the hydraulic accumulator is only explained to the extent that it is necessary to illustrate the invention.
- the housing 10 as viewed in the direction of FIG. 1, consists of an upper 22 and a lower housing shell 24 which abut one another along a seam 26. Along this interface 26, the two shells 22 and 24 can be connected to one another to form the housing 10 by means of an electron beam welding process, the weld seam being shown in FIG. 1 with the reference number 28.
- the holding part 30 with the partition 12 and the connecting part 32 are arranged in the interior of the housing 10.
- the connecting part 32 forms a ring made of steel, the height of which is dimensioned such that the interface 26 in the interior of the housing is covered with a protrusion.
- the holding part 30 is also ring-shaped and has on its side facing the connecting part 32 a groove 34 (see FIG. 2) which is essentially rectangular in cross section and which has two recesses 36 of circular cross section in the corners of its groove base Has increased elasticity of the individual components of the holding part 30.
- the groove 34 is formed in such a way that the steel ring 32 can be easily accommodated in it, the holding part 30 being able to be snapped onto the connecting part 32 via the groove 34.
- the holding part 30 On its side facing the gas space 16, the holding part 30 has continuous recesses in the form of notches 38 which are rectangular in cross-section and which are guided at equal distances from one another longitudinally around the holding part 30.
- the depth of the notches 38 is dimensioned such that it is approximately half the height of the annular holding part 30.
- the notches 38 end in a fictitious straight line 39, which connects the respective end of these notches 38 with the groove 34, at the point which forms the transition from the groove bottom to the groove side wall, which faces the groove 40 adjacent.
- the holding part 30 On its side facing the liquid space 14, which faces the inner wall of the housing, the holding part 30 has a groove 40 into which the bead-shaped edge 42 of the separating membrane 12 engages. In order to support this bead-shaped edge 42 and to avoid that the separating membrane 12 slides out of the groove 40 under stress, the holding part 30 has a thickening 44 at its lower end as seen in FIG. 1.
- an annular shoulder 46 is provided at the same height along the inner wall of the housing and forms a kind of abutment for the partition 12. Thanks to the paragraph 46 and the thickening 44, the edge 42 of the separating membrane 12 is securely fixed in its edge-side position by the annular holding part 30.
- the thickening 44 has rounded transitions along which the partition 12 can lay down in operation without being damaged.
- the holding part 30 is made of plastic in the form of a polyarylamide with up to 60% glass fiber content and can be produced by an injection molding process of the usual type.
- the holding part On its side facing away from the partition 12 and on its side facing the housing 10, the holding part has an annular bevel 48 (see FIG. 2) which, when seen in FIG. 2, forms an acute angle with the vertical.
- This bevel 48 forms an assembly aid when the holding part 30 is snapped in and out onto or from the connecting part 32.
- another glass fiber reinforced plastic can also be used, for example a polyamide with 40 to 50% glass fiber content.
- the partition 12 can be loosely inserted into the interior of the housing 10 together with the holding part 30 and the connecting part 32. Thanks to the shoulder 46 in the housing wall, these parts remain in their position shown in FIG. 1 during assembly, whereby after joining the two shells 22 and 24 and the subsequent electron beam welding, the connecting part 32 is firmly welded to the housing 10 along the interface 26.
- the invention can also be used for other hydraulic accumulators be, for example for a bladder accumulator.
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Description
- Die Erfindung betrifft einen Hydrospeicher mit einer in einem Gehäuse angeordneten Trennwand, die in dem Gehäuse einen Flüssigkeitsraum von einem Gasraum trennt und die mittels eines Halteteiles gehalten ist, das mit einem ringförmigen Verbindungsteil in Verbindung steht, das mit dem Gehäuse verschweißt ist.
- Ein dahingehender Hydrospeicher ist durch die DE-OS 34 04 897 bekannt. Bei diesem bekannten Hydrospeicher ist das Halteteil und das Verbindungsteil ringförmig ausgebildet, wobei das die Trennwand haltende Halteteil unter Bildung eines Preßsitzes mit einer konisch ausgebildeten Wand des Gehäuses in dieses eingesetzt ist und mit seiner dem Gasraum zugekehrten Seite in Anlage mit dem Verbindungsteil ist, das mittels eines Elektronenstrahlschweißverfahrens mit dem Gehäuse fest verbunden ist. Der durch die Konizität der Gehäusewand mitverursachte Preßsitz ist notwendig, um eine Bewegung des Halteteiles mit Trennwand zum Flüssigkeitsraum hin zu vermeiden, sofern der Gasraum eine entsprechende unter Druck stehende Gasmenge aufweist. Zur Gasseite hin ist das Halteteil mittels des mit ihm in Anlage befindlichen Verbindungsteiles in seiner Lage gehalten. Trotz dieser Art der Fixierung des Halteteiles innerhalb des Gehäuses kann sich dieses längs der konischen Wandung in Richtung auf den Flüssigkeitsraum verschieben, und die Trennwand kann hierbei freigegeben werden, was den Hydrospeicher unbrauchbar werden läßt. Ferner ist das Einpressen des Halteteiles in das Gehäuse schwierig durchzuführen und aufgrund der für das Einpressen notwendigen Vorrichtungen teuer.
- Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Hydrospeicher zu schaffen, der kostengünstig herstellbar ist und bei dem mit Sicherheit erreicht ist, daß die Trennwand in jedem Betriebszustand des Hydrospeichers sicher von dem Halteteil gehalten wird. Diese Aufgabe löst ein Hydrospeicher mit den Merkmalen des Anspruches 1.
- Dadurch, daß bei dem erfindungsgsmäßen Hydrospeicher zum Herstellen der Verbindung zwischen dem Halteteil und dem Verbindungsteil das Halteteil das Verbindungsteil zumindest teilweise umgreift, ist in jedem Betriebszustand des Hydrospeichers das Halteteil über das Verbindungsteil in seiner Lage festgehalten und kann weder eine Bewegung zum Gasraum noch zum Flüssigkeitsraum hin durchführen, so daß auch die Trennwand ihre Lage innerhalb des Halteteiles beibehält, und sich nicht von dem Halteteil trennt. Dank der erfindungsgemäßen Anordnung kann die Gehäusewand auch an der Stelle des Halteteiles zylindrisch ausgebildet sein und das Halteteil mit Trennwand läßt sich lose in das Gehäuse einsetzen, was beides mit dazu beiträgt, daß die Herstellkosten für einen Hydrospeicher weiter senkbar sind.
- Vorzugsweise ist bei dem erfindungsgemäßen Hydrospeicher das Halteteil und das Verbindungsteil ringförmig ausgebildet.
- Bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Hydrospeichers ist das Halteteil aus Kunststoff und das Verbindungsteil aus Stahl gebildet, wobei das Kunststoff-Halteteil Teile der Trennwand gasdicht gegen das Gehäuse preßt. Die bisher aus Stahl gefertigten Halteteile in Form von Spannringen sind zum einen aufwendig und teuer in der Herstellung und zum anderen sind sie auch nicht immer in der Lage, sich den oft nicht ganz rund gearbeiteten Gehäuseteilen des Gehäuses anzupassen, was zu Undichtigkeiten führt. Dies ist bei der Verwendung eines Halteteiles aus Kunststoff vermieden.
- In der DE-OS 34 04 897 ist ein Kunststoffspannring aus einem glasfaserverstärkten Polyamid 66 (Polyhexamethylenadipinamid) mit einem Glasfaseranteil von 45 bis 55 % offenbart. Dieser bekannte Kunststoffspannring eignet sich für tiefe und hohe Betriebstemperaturen des Hydrospeichers im Bereich von etwa - 40° C bis + 120° C. Da der thermische Längenausdehnungskoeffizient zwischen dem Stahlwerkstoff und dem Polyamid 66 aber etwa 1 : 2 beträgt, kommt es nach wie vor zu Undichtigkeiten und einem Versagen des Hydrospeichers, wenn der angesprochene Temperaturbereich verlassen wird. Gemäß der Erfindung wird daher vorzugsweise für das Halteteil ein Polyarylamid mit bis zu 60 % Glasfaseranteil eingesetzt, das in etwa den gleichen thermischen Längenausdehnungskoeffizienten wie Stahl hat. Damit läßt sich die erfindungsgemäße Lösung für jeden Hydrospeicher, unabhängig davon, in welchem Temperaturbereich dieser arbeitet, einsetzen, ohne daß es zu einer die Funktion des Hydrospeichers beeinträchtigenden stark unterschiedlichen Dehnung oder Schrumpfung des Halteteiles aus Kunststoff gegenüber dem Gehäuse kommt. Das einsetzbare, glasfaserverstärkte Polyarylamid besitzt einen erhöhten E-Modulwert von bis zu 23 000 N/mm², so daß das in einem Spritzgußverfahren herstellbare Kunststoff-Halteteil eine hohe Steifigkeit und Dimensionsstabilität aufweist.
- Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist das ringförmige Halteteil Einkerbungen und eine Nut für den Eingriff mit dem Verbindungsteil auf und hat eine Auskehlung für die Aufnahme des wulstförmigen Randes der Trennwand. Aufgrund dieser Ausgestaltung läßt sich das Halteteil leicht auf das Verbindungsteil aufschnappen und die Trennwand ist sicher durch das Halteteil gehalten.
- Vorzugsweise weist das Halteteil an seiner der Trennwand abgekehrten und an seiner dem Gehäuse zugewandten Seite eine Abschrägung auf, die als Montagehilfe dient.
- Sofern das Gehäuse ein Widerlager für die Trennwand aufweist unterstützt das Gehäuse die sichere Lagefixierung der Trennwand im Halteteil.
- Bei einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Hydrospeichers deckt das Verbindungsteil im Inneren des Gehäuses die Nahtstelle von zwei im wesentlichen das Gehäuse bildenden Schalen ab, die längs der Nahtstelle mittels eines Schweißverfahrens, insbesondere eines Elektronenstrahlschweißverfahrens miteinander verbindbar sind, bei dem gleichzeitig das Verbindungsteil mit dem Gehäuse verbindbar ist. Hierdurch ist der Hydrospeicher kostengünstig herstellbar und das Verbindungsteil und damit auch das Halteteil mit der Trennwand werden sicher in ihrer Position gehalten.
- Im folgenden ist der erfindungsgemäße Hydrospeicher anhand der Zeichnung näher erläutert.
- Es zeigen:
- Fig. 1
- einen Schnitt durch den erfindungsgemäßen Hydrospeicher;
- Fig. 2
- in vergrößerter Darstellung den in Fig. 1 gesehen rechten Rand des Halteteiles.
- Bei dem in Fig. 1 dargestellten Hydrospeicher handelt es sich um einen sogenannten Membranspeicher mit einer in einem Gehäuse 10 angeordneten Trennwand 12 in Form einer elastischen, walkfähigen Membran. Die Trennwand 12 trennt das Gehäuse 10 in seinem Inneren in einen Flüssigkeitsraum 14 und in einen Gasraum 16. Sowohl der Flüssigkeitsraum 14 als auch der Gasraum 16 weisen jeweils einen Anschluß 18 bzw. 20 auf, mittels denen der Hydrospeicher an Rohrleitungen eines Hydrauliksystems (nicht dargestellt) anschließbar ist. Vergleichbare Hydrospeicher mit den bisher beschriebenen Merkmalen gehören zum Stand der Technik, so daß im folgenden der Hydrospeicher nur noch insofern erläutert wird, als es zur Darstellung der Erfindung notwendig ist.
- Das Gehäuse 10 besteht in Blickrichtung auf Fig. 1 gesehen, aus einer oberen 22 und aus einer unteren Gehäuseschale 24, die längs einer Nahtstelle 26 aneinander stoßen. Längs dieser Nahtstelle 26 sind die beiden Schalen 22 und 24 zur Bildung des Gehäuses 10 mittels eines Elektronenstrahlschweißverfahrens miteinander verbindbar, wobei die Schweißnaht in der Fig. 1 mit dem Bezugszeichen 28 wiedergegeben ist.
- Im Inneren des Gehäuses 10 ist das Halteteil 30 mit Trennwand 12 sowie das Verbindungsteil 32 angeordnet. Das Verbindungsteil 32 bildet einen Ring aus Stahl aus, dessen Höhe derart bemessen ist, daß mit einem Überstand die Nahtstelle 26 im Inneren des Gehäuses überdeckt ist. Das Halteteil 30 ist ebenfalls ringförmig ausgebildet und weist an seiner dem Verbindungsteil 32 zugekehrten Seite eine Nut 34 (s. Fig. 2) auf, die im wesentlichen im Querschnitt rechteckförmig ausgebildet ist und die in den Ecken ihres Nutengrundes zwei im Querschnitt kreisförmige Ausnehmungen 36 zur Erhöhung der Elastizität der einzelnen Komponenten des Halteteiles 30 hat. Die Nut 34 ist derart ausgebildet, daß in ihr der Stahlring 32 ohne weiteres aufnehmbar ist, wobei sich das Halteteil 30 über die Nut 34 auf das Verbindungsteil 32 aufschnappen läßt. An seiner dem Gasraum 16 zugekehrten Seite weist das Halteteil 30 durchgehende Ausnehmungen in Form von Einkerbungen 38 auf, die im Querschnitt rechteckförmig ausgebildet sind und die in gleichen Abständen voneinander längs um das Halteteil 30 herumgeführt sind. Die Tiefe der Einkerbungen 38 ist derart bemessen, daß sie in etwa die Hälfte der Höhe des ringförmigen Halteteiles 30 beträgt. Die Einkerbungen 38 enden in einer fiktiven geraden Linie 39, die das jeweilige Ende dieser Einkerbungen 38 mit der Nut 34 verbindet, und zwar an der Stelle, die den Übergang des Nutbodens zu der Nutseitenwand bildet, die der Auskehlung 40 benachbart zugewandt ist.
- Auf seiner dem Flüssigkeitsraum 14 zugekehrten Seite, die der Gehäuseinnenwand zugekehrt ist, hat das Halteteil 30 eine Auskehlung 40, in die der wulstförmige Rand 42 der Trennmembran 12 eingreift. Zur Stützung dieses wulstförmigen Randes 42 und um zu vermeiden, daß unter Beanspruchung die Trennmembran 12 aus der Auskehlung 40 gleitet, weist das Halteteil 30 an seinem in Fig. 1 gesehen unteren Ende eine Verdickung 44 auf. Auf der der Auskehlung 40 gegenüberliegenden Seite ist in derselben Höhe angeordnet längs der Gehäuseinnenwand ein ringförmiger Absatz 46 vorgesehen, der eine Art Widerlager für die Trennwand 12 bildet. Dank des Absatzes 46 und der Verdickung 44 ist der Rand 42 der Trennmembran 12 von dem ringförmigen Halteteil 30 in seiner randseitigen Lage sicher fixiert. Die Verdickung 44 weist gerundete Übergänge auf, entlang denen die Trennwand 12 ohne beschädigt zu werden sich im Betrieb anlegen kann.
- Das Halteteil 30 ist aus Kunststoff in Form eines Polyarylamid mit bis zu 60 % Glasfaseranteil gebildet und mit einem Spritzgußverfahren der üblichen Art herstellbar. An seiner, der Trennwand 12 abgekehrten und an seiner dem Gehäuse 10 zugewandten Seite weist das Halteteil eine ringförmige Abschrägung 48 (s. Fig. 2) auf, die mit der Vertikalen in Fig. 2 gesehen einen spitzen Winkel einschließt. Diese Abschrägung 48 bildet eine Montagehilfe beim Ein- und Ausschnappen des Halteteiles 30 auf das bzw. von dem Verbindungsteil 32. Es kann aber auch ein anderer glasfaserverstärkter Kunststoff zum Einsatz kommen, beispielsweise ein Polyamid mit 40 bis 50% Glasfaseranteil. Mit der erfindungsgemäßen Anordnung ist mit Sicherheit erreicht, daß das Kunststoffhalteteil 30 die Trennwand 12 gasdicht gegen das Gehäuse 10 preßt und damit eine sichere Trennung von Flüssigkeitsraum 14 zu Gasraum 16 erreicht ist. Im Bereich des Halteteiles 30 ist die Innenwand des Gehäuses 10 zylindrisch ausgebildet.
- Zum Herstellen des Hydrospeichers gemäß Fig. 1 läßt sich die Trennwand 12 zusammen mit dem Halteteil 30 und dem Verbindungsteil 32 lose in das Innere des Gehäuses 10 einlegen. Dank des Absatzes 46 in der Gehäusewand bleiben diese Teile in ihrer in der Fig. 1 gezeigten Lage beim Zusammenbau, wobei nach Zusammenfügen der beiden Schalen 22 und 24 und dem anschließenden Elektronenstrahlschweißen längs der Nahtstelle 26 der Verbindungsteil 32 mit dem Gehäuse 10 fest verschweißt ist. Die Erfindung kann auch für andere Hydrospeicher verwendet werden, beispielsweise für einen Blasenspeicher.
Claims (8)
- Hydrospeicher mit einer in einem Gehäuse (10) angeordneten Trennwand (12), die in dem Gehäuse (10) einen Flüssigkeitsraum (14) von einem Gasraum (16) trennt und die mittels eines Halteteiles (30) gehalten ist, das mit einem ringförmigen Verbindungsteil (32) in Verbindung steht, das mit dem Gehäuse (10) verschweißt ist, dadurch gekennzeichnet, daß zum Herstellen der Verbindung das Halteteil (30) das Verbindungsteil (32) zumindest teilweise umgreift.
- Hydrospeicher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Halteteil (30) und das Verbindungsteil (32) ringförmig ausgebildet sind.
- Hydrospeicher nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Halteteil (30) aus Kunststoff und das Verbindungsteil (32) aus Stahl gebildet ist und daß das Kunststoff-Halteteil (30) Teile der Trennwand (12) gasdicht gegen das Gehäuse (10) preßt.
- Hydrospeicher nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kunststoff glasfaserverstärkt ist, insbesondere ein Polyamid mit 40 bis 50 % Glasfaseranteil, vorzugsweise ein Polyarylamid mit bis zu 60 % Glasfaseranteil ist.
- Hydrospeicher nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das ringförmige Halteteil (30) Einkerbungen (38) und eine Nut (34) für den Eingriff mit dem Verbindungsteil (32) aufweist sowie eine Auskehlung (40) für die Aufnahme des wulstförmigen Randes (42) der Trennwand (12) hat.
- Hydrospeicher nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Halteteil (30) an seiner der Trennwand (12) abgekehrten und an seiner dem Gehäuse (10) zugewandten Seite eine Abschrägung (48) aufweist.
- Hydrospeicher nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (10) ein Widerlager für die Trennwand (12) aufweist.
- Hydrospeicher nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbindungsteil (32) im Inneren des Gehäuses (10) die Nahtstelle (26) von zwei im wesentlichen das Gehäuse (10) bildenden Schalen (22,24) abdeckt, die längs der Nahtstelle (26) mittels eines Schweißverfahrens, insbesondere eines Elektronenstrahlschweißverfahrens, miteinander verbindbar sind, bei dem gleichzeitig das Verbindungsteil (32) mit dem Gehäuse (10) verbindbar ist.
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