EP0049824B1 - Druckgefäss, insbesondere Druckakkumulator für Druckmittelkreise - Google Patents
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Definitions
- holes can be guided through the wall of the closure element in the region of the first annular groove, which establish a connection between the gas space and the annular groove, so that the annular bead of the bladder entering the annular groove is acted upon by the gas pressure and thus to improve a seal against the inner wall of the Housing is pressed.
- a hydropneumatic pressure accumulator can be found in US Pat. No. 3,907,000, the closure element of which is completely inserted into the housing and is welded to the inner wall thereof.
- the closure element is stepped on its circumference and is encompassed by the free edge of the bladder, which, however, does not lie axially against the annular shoulder of the closure element.
- the bladder does not have a smooth outer surface and lies only in the area of the closure element with two axially successive annular beads on the inner wall of the housing.
- An O-ring is arranged as a seal between the bladder and a second ring shoulder of the closure element.
- the closure element engages with a lower, radially directed bead edge in a corresponding annular groove of the bladder.
- the invention has for its object to improve the embodiment described above with regard to the sealing of the bladder from the outside atmosphere and / or from the outer chamber receiving the hydraulic oil while reducing the manufacturing costs.
- annular bead of the bladder engages in the first annular groove of the closure element, while a seal is inserted in the second annular groove of the closure element, which seals the bladder with respect to the closure element.
- the combination of ring bead and seal is designed so that the ring bead is pressed into the first ring groove when the closure element is fully pressed into the housing. This pressure results in a tight seal between the outer surface of the bladder and the inner wall of the housing.
- the seal in the second annular groove ensures a seal between the closure element and the bladder, so that the gas contained in the bladder cannot mix with the oil which is located in the outer chamber formed by the bladder and the housing. Because of the large distance between the seal, which is preferably an O-ring, from the weld seam between the closure element and the housing, it is ensured that no damage to the seal can occur during welding.
- the bladder is made in a manner known per se from elastically resilient material, so that it is ensured in connection with its attachment and its shape that the bladder is uniform when filled with compressed gas expand outwards and lie against the inner wall of the housing.
- an exemplary embodiment of the invention is shown in longitudinal section.
- the pressure vessel 10 shown also called pressure accumulator, consists of a cylindrical housing 12 made of rigid material with a closed end 14 and an open end 16.
- the closed end 14 is provided with a connection 18, through which liquid into the housing, or else can flow out of the housing.
- the open end 16 of the housing is closed by a plug-like closure element 20, which is inserted into the housing end and has a continuous axial bore 22 in which a compressed gas valve 24 is fixed, which is usually closed, but can be flowed through in one direction or the other if necessary.
- a compressed gas valve 24 is fixed on the closure element 20 via a nut 26 and sealed from the atmosphere by a protective cap 28.
- the entire compressed gas valve 24 lies completely within the outer contours of the closure element 20.
- the closure element 20 has on its outer circumference an annular shoulder 30 which, when the closure element is firmly pressed into the open end 16 of the housing 12, lies axially against the edge of the open housing end 16 and here via an endless weld seam 31 with the Housing end is connected.
- annular shoulder 30 On the portion of the closure element protruding into the housing, two annular grooves 32, 34 are provided in the outer circumference.
- the first annular groove 32 serves to connect the closure element 20 to an essentially cylindrical bladder 36, while the second annular groove 34 serves to receive a seal 46, preferably an O-ring.
- the bladder 36 is made of resilient material such as. B. rubber and has a closed end 38 and an open end 40.
- an expansion limiting element 42 is provided which is intended to prevent the bladder from being pushed through the connection 18 if the bladder is stretched too much and is thereby damaged when the internal pressure in the bladder 36 becomes greater than the pressure in the connection 18
- Edge region 44 of the open end 40 of the bladder 36 is designed as an inwardly projecting annular bead which is adapted in its cross-sectional contour to that of the first annular groove 32 of the closure element 20 and is pressed into this second annular groove to connect the two parts to one another.
- the annular bead 44 is preferably located at the extreme end of the bladder 36.
- the O-ring 46 in the second annular groove 34 serves to seal between the outer periphery of the closure element 20 and the inner surface of the bladder 36.
- the combination of annular bead 44 and seal 46 is designed so that when the closure element 20 is completely in the housing 12 is pressed in until the annular shoulder 30 lies axially against the edge of the open housing end 16, the annular bead 44 is pressed into the first annular groove 32.
- This pressure leads to a tight seal between the outer surface of the bladder 36 and the inner wall of the housing 12.
- this sealing system cannot be thermally damaged if the closure element 20 is connected to the housing 12 by the endless weld seam 31.
- the bladder 36 tapers slightly conically starting from a point 48 in the vicinity of the inner end 50 of the closure element 20 or the aforementioned seal 46 towards its closed end 38. This slight taper, on the order of half a degree or slightly more, ensures a uniform expansion of the bladder 36 and a correspondingly even abutment of this bladder against the inner wall of the housing 12 when pressurized gas is introduced into the bladder.
- the pressure vessel 10 is usually connected via its connection 18 to a hydraulic system via a hydraulic line, e.g. B. a seat suspension system.
- a gas line is then connected to the pressure gas valve 24 to fill the inner chamber formed by the bladder 36 with gas up to a gas pressure of approximately 6.24 bar (90 psi).
- Seat suspension systems that operate with hydraulic fluid are designed for higher pressures, which range from 6.93 to 8.16 bar (100 to 120 psi).
- the various functions of the suspension system then cause hydraulic fluid to pass through the connection 18 into the outer chamber of the housing 10. Since the hydraulic fluid has a higher pressure than inside the bladder 36, the bladder 36 is compressed, which increases the original gas pressure in the bladder. The system stabilizes when there is pressure equalization between the outer and inner chamber of the pressure vessel.
- the hydraulic fluid leaves the pressure vessel 10 either by increasing the gas pressure within the bladder 36 or by reducing the hydraulic pressure within the suspension system. As the hydraulic fluid drains, the bladder 36 expands back to its original shape so that the operation can be repeated.
- the housing 12 When assembling the pressure vessel 10, the housing 12 must first be carefully cleaned of all contaminants such as oil, dirt and other particles. Then a seal 46, preferably an O-ring, is inserted into the second annular groove 34 of the closure element 20 inserted. Then the open end 40 of the bladder 36 is pushed over the inner end of the closure element 20 until the annular bead 44 engages in the first annular groove 32. The closure element 20 is then inserted together with the bladder 36 attached to it into the housing 12 and then pressed in under pressure until the annular shoulder 20 of the closure element lies axially against the edge of the open housing end 16. The closure element 20 is then welded to the housing 12 using an endless welding bead 31 or a similar method. The compressed gas valve 24 is then screwed into the axial bore 22 of the closure element 20 and fixed via the nut 26. The pressure vessel 10 is then ready for installation.
- a seal 46 preferably an O-ring
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Description
- Die Erfindung betrifft ein Druckgefäß, insbesondere Druckakkumulator für Druckmittelkreise, bestehend aus:
- - einem zylindrischen Gehäuse mit einem offenen Ende und einem mit einem Anschluß versehenen geschlossenen Ende;
- - einem stöpselartigen Verschlußelement, das in das offene Ende des Gehäuses eingesteckt und mit letzteren verbunden ist, eine durchgehende Axialbohrung aufweist und an seinem Außenumfang mit einer äußeren Ringschulter, einer dieser axial nachgeordneten ersten Ringnut und einer dieser axial nachgeordneten zweiten Ringnut versehen ist; dabei liegt die Ringschulter des Verschlußelements axial gegen den Rand des offenen Gehäuseendes an und ist mit diesem verschweißt, wobei die Schweißnaht das offene Ende des Gehäuses vollständig abschließt;
- - einem in der genannten Axialbohrung angeordneten Druckgasventil;
- - einer durch das Verschlußelement vollständig im Gehäuse gehaltenen Blase mit einem geschlossenen Ende und einem offenen Ende, dessen Randbereich als nach innen vorstehender Ringwulst ausgebildet ist, der in eine Ringnut des Verschlußelementes eingreift und so eine Abdichtung zwischen der Innenwandung des Gehäuses und der Blase bildet, wobei die Blase eine glatte äußere Mantelfläche aufweist, die bis zu einem Punkt in der Nähe des inneren Endes des Verschlußelementes zylindrisch ausgebildet ist, um sich ausgehend von diesem Punkt zu dem geschlossenen Ende hin leicht konisch zu verjüngen.
- Eine derartige Ausführungsform läßt sich der US-A-3 674 054 (siehe dort insbesondere Figur 2) entnehmen. Die der Ringschulter des stöpselartigen Verschlußelementes axial nachgeordnete erste Ringnut übergreift die Schweißnaht zwischen der genannten Ringschulter und dem Rand des offenen Gehäuseendes, während der Ringwulst der Blase in die zweite Ringnut eingreift. Das stöpselartige Verschlußelement drückt mit einem radial gerichteten V↓uIstrand zwischen dem genannten Ringwulst und einer diesem nachgeordneten zweiten Ringwulst gegen die Blasenwandung und soll so eine die Abdichtung gewährleistende Spannung erzeugen. Außerdem können durch die Wandung des Verschlußelementes Bohrungen in den Bereich der ersten Ringnut geführt sein, die eine Verbindung zwischen dem Gasraum und der Ringnut herstellen, damit der in die Ringnut eingrenende Ringwulst der Blase vom Gasdruck beaufschlagt und so zur Verbesserung einer Abdichtung gegen die Innenwandung des Gehäuses gedrückt wird.
- Der US-A-3 907 000 läßt sich ein hydropneumatischer Druckspeicher entnehmen, dessen Verschlußelement vollständig in das Gehäuse eingeschoben und mit dessen Innenwandung verschweißt ist. Das Verschlußelement ist an seinem Umfang abgestuft und wird vom freien Rand der Blase umgriffen, die jedoch axial nicht gegen die Ringschulter des Verschlußelementes anliegt. Die Blase weist keine glatte äußere Mantelfläche auf und liegt lediglich im Bereich des Verschlußelementes mit zwei axial einander nachgeordneten Ringwulsten an der Innenwandung des Gehäuses an. Zwischen der Blase und einer zweiten Ringschulter des Verschlußelementes ist als Dichtung ein O-Ring angeordnet. Außerdem greift das Verschlußelement mit einem unteren, radial gerichteten Wulstrand in eine entsprechende ringförmige Rinne der Blase ein. Bei der Montage des Verschlußelementes erfolgt keine Kompression des Blasenrandes; eine Abdichtung erfolgt erst bei Gasfüllung aufgrund des dann einwirkenden Innendruckes.
- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die eingangs erläuterte Ausführungsform hinsichtlich der Abdichtung der Blase gegenüber der Außenatmosphäre und/oder gegenüber der das Hydrauliköl aufnehmenden äußeren Kammer bei gleichzeitiger Verringerung der Herstellungskosten zu verbessern.
- Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß der Ringwulst der Blase in die erste Ringnut des Verschlußelementes eingreift, während in die zweite Ringnut des Verschlußelementes eine Dichtung eingelegt ist, die die Blase gegenüber dem Verschlußelement abdichtet.
- Die Kombination von Ringwulst und Dichtung ist dabei so ausgelegt, daß bei vollständig in das Gehäuse eingedrücktem Verschlußelement der Ringwulst in die erste Ringnut gepreßt wird. Diese Pressung führt zu einer festen Abdichtung zwischen der äußeren Oberfläche der Blase und der Innenwandung des Gehäuses. Demgegenüber wird durch die Dichtung in der zweiten Ringnut eine Abdichtung zwischen Verschlußelement und Blase sichergestellt, so daß sich das in der Blase enthaltene Gas nicht mit dem Öl vermischen kann, das sich in der von der Blase und dem Gehäuse gebildeten äußeren Kammer befindet. Wegen des großen Abstandes der Dichtung, die vorzugsweise ein O-Ring ist, von der Schweißnaht zwischen Verschlußelement und Gehäuse ist sichergestellt, daß beim Verschweißen keine Beschädigung der Dichtung auftreten kann.
- Zur Erzielung einer ausreichenden Abdichtung ist es nicht erforderlich, Druckgas in die erste Ringnut zu leiten. Entsprechende Bohrungen können somit entfallen; das Verschlußelement läßt sich entsprechend einfacher gestalten und preiswerter herstellen.
- Die Blase besteht in an sich bekannter Weise aus elastisch nachgiebigem Material, so daß in Verbindung mit ihrer Befestigung und ihrer Formgebung sichergestellt wird, daß sich die Blase beim Füllen mit Druckgas gleichförmig nach außen ausdehnen und sich dabei gegen die Innenwandung des Gehäuses anlegen kann. In der Zeichnung ist eine als Beispiel dienende Ausführungsform der Erfindung im Längsschnitt dargestellt.
- Das dargestellte Druckgefäß 10, auch Druckakkumulator genannt, besteht aus einem zylindrischen Gehäuse 12 aus starrem Material mit einem geschlossenen Ende 14 und einem offenen Ende 16. Das geschlossene Ende 14 ist mit einem Anschluß 18 versehen, durch den Flüssigkeit in das Gehäuse hinein, oder aber aus dem Gehäuse herausströmen kann. Das offene Ende 16 des Gehäuses ist durch ein stöpselartiges Verschlußelement 20 verschlossen, das in das Gehäuseende eingesteckt ist und eine durchgehende Axialbohrung 22 aufweist, in der ein Druckgasventil 24 festgelegt ist, das üblicherweise geschlossen, bedarfsweise aber in der einen oder anderen Richtung durchströmbar ist. Dadurch kann unter Druck stehendes Gas in das Gehäuse 12 gedrückt, oder aber aus diesem Gehäuse wieder herausgelassen werden. Das Druckgasventil 24 ist über eine Mutter 26 am Verschlußelement 20 festgelegt und über eine Schutzkappe 28 gegenüber der Atmosphäre abgedichtet. Das ganze Druckgasventil 24 liegt vollständig innerhalb der Außenkonturen des Verschlußelementes 20.
- Das Verschlußelement 20 weist an seinem Au- ßenumfang eine Ringschulter 30 auf, die dann, wenn das Verschlußelement in das offene Ende 16 des Gehäuses 12 fest eingedrückt ist, axial gegen den Rand des offenen Gehäuseendes 16 anliegt und hier über eine endlose Schweißnaht 31 mit dem Gehäuseende verbunden wird. An dem in das Gehäuse hineinragenden Abschnitt des Verschlußelementes sind im Außenumfang zwei Ringnuten 32, 34 vorgesehen. Die erste Ringnut 32 dient zur Verbindung des Verschlußelementes 20 mit einer im wesentlichen zylindrisch ausgebildeten Blase 36, während die zweite Ringnut 34 zur Aufnahme einer Dichtung 46, vorzugsweise eines O-Ringes dient. Die Blase 36 besteht aus elastisch nachgiebigem Material wie z. B. Gummi und weist ein geschlossenes Ende 38 sowie ein offenes Ende 40 auf. In dem geschlossenen Ende 38 ist ein Ausdehnungsbegrenzungselement 42 vorgesehen, das verhindern soll, daß bei zu großer Streckung der Blase diese durch den Anschluß 18 hindurchgedrückt und dadurch beschädigt wird, wenn der Innendruck in der Blase 36 größer wird als der Druck im Anschluß 18. Der Randbereich 44 des offenen Endes 40 der Blase 36 ist als nach innen vorstehender Ringwulst ausgebildet, der in seiner Querschnittkontur der der ersten Ringnut 32 des Verschlußelementes 20 angepaßt ist und zur Verbindung der beiden Teile miteinander in diese zweite Ringnut eingedrückt wird. Der Ringwulst 44 liegt vorzugsweise am äußersten Ende der Blase 36.
- Der O-Ring 46 in der zweiten Ringnut 34 dient zur Abdichtung zwischen der äußeren Peripherie des Verschlußelementes 20 und der Innenfläche der Blase 36. Die Kombination von Ringwulst 44 und Dichtung 46 ist so ausgelegt, daß dann, wenn das Verschlußelement 20 vollständig in das Gehäuse 12 eingedrückt ist, bis die Ringschulter 30 axial gegen den Rand des offenen Gehäuseendes 16 anliegt, der Ringwulst 44 in die erste Ringnut 32 gepreßt wird. Diese Pressung führt zu einer festen Abdichtung zwischen der äußeren Oberfläche der Blase.36 und der Innenwandung des Gehäuses 12. In Verbindung mit der Dichtung 46 wird dadurch sichergestellt, daß das in der Blase 36 enthaltene Gas sich nicht mit dem Öl vermischen kann, das sich in der von der Blase 36 und dem Gehäuse 12 gebildeten äußeren Kammer befindet. Außerdem kann dieses Abdichtsystem nicht thermisch beschädigt werden, wenn das Verschlußelement 20 mit dem Gehäuse 12 durch die endlose Schweißnaht 31 verbunden wird.
- Die Blase 36 verjüngt sich ausgehend von einem Punkt 48 in der Nähe des inneren Endes 50 des Verschlußelementes 20 bzw. der genannten Dichtung 46 zu ihrem geschlossenen Ende 38 hin leicht konisch. Diese leichte Konizität in der Größenordnung eines halben Grades oder etwas mehr stellt eine gleichmäßige Ausdehnung der Blase 36 und eine entsprechend gleichmäßige Anlage dieser Blase gegen die Innenwandung des Gehäuses 12 sicher, wenn Druckgas in die Blase eingeleitet wird.
- Das Druckgefäß 10 wird üblicherweise über seinen Anschluß 18 über eine Hydraulikleitung an ein Hydrauliksystem angeschlossen z. B. an ein Sitzfederungssystem. An das Druckgasventil 24 wird dann eine Gasleitung angeschlossen, um die durch die Blase 36 gebildete innere Kammer mit Gas zu füllen bis zu einem Gasdruck von etwa 6,24 bar (90 psi). Sitzfederungssysteme, die zur Betätigung mit einer Hydraulikflüssigkeit arbeiten, sind für höhere Drücke ausgelegt, die bei 6,93 bis 8,16 bar (100 bis 120 psi) liegen. Die verschiedenen Funktionen des Federungssystems führen dann dazu, daß Hydraulikflüssigkeit durch den Anschluß 18 in die äußere Kammer des Gehäuses 10 gelangt. Da die Hydraulikflüssigkeit einen höheren Druck aufweist als innerhalb der Blase 36 herrscht, wird letztere zusammengedrückt, wodurch sich der ursprüngliche Gasdruck in der Blase erhöht. Das System stabilisiert sich dann, wenn ein Druckausgleich zwischen äußerer und innerer Kammer des Druckgefäßes eingetreten ist. Die Hydraulikflüssigkeit verläßt das Druckgefäß 10 entweder durch Erhöhung des Gasdrucks innerhalb der Blase 36, oder aber durch Verringerung des Hydraulikdrucks innerhalb des Federungssystems. Beim Abfließen der Hydraulikflüssigkeit dehnt sich die Blase 36 wieder zu ihrer ursprünglichen Form aus, so daß sich der Arbeitsvorgang wiederholen kann.
- Bei dem Zusammenbau des Druckgefäßes 10 muß zuerst das Gehäuse 12 sorgfältig von allen Verunreinigungen wie Öl, Schmutz und anderen Partikeln befreit werden. Anschließend wird in die zweite Ringnut 34 des Verschlußelementes 20 eine Dichtung 46, vorzugsweise ein O-Ring eingelegt. Dann wird das offene Ende 40 der Blase 36 über das innere Ende des Verschlußelementes 20 geschoben, bis der Ringwulst 44 in die erste Ringnut 32 eingreift. Das Verschlußelement 20 wird dann zusammen mit der an ihr hängenden Blase 36 in das Gehäuse 12 eingeschoben und dann unter Druck so weit eingepreßt, bis die Ringschulter 20 des Verschlußelementes axial gegen den Rand des offenen Gehäuseendes 16 anliegt. Das Verschlußelement 20 wird dann mit einer endlosen Schweißraupe 31 oder einem ähnlichen Verfahren mit dem Gehäuse 12 verschweißt. Anschließend wird das Druckgasventil 24 in die Axialbohrung 22 des Verschlußelementes 20 eingeschraubt und über die Mutter 26 festgelegt. Das Druckgefäß 10 ist dann einbaufertig.
Claims (5)
dadurch gekennzeichnet, daß der Ringwulst (44) der Blase (36) in die erste Ringnut (32) des Verschlußelementes (20) eingreift, während in die zweite Ringnut (34) des Verschlußelementes (20) eine Dichtung (46) eingelegt ist, die die Blase (36) gegenüber dem Verschlußelement (20) abdichtet.
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