EP2373920A1 - Druckluftbehälter für nutzfahrzeuge und verfahren zu dessen herstellung - Google Patents

Druckluftbehälter für nutzfahrzeuge und verfahren zu dessen herstellung

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EP2373920A1
EP2373920A1 EP09799332A EP09799332A EP2373920A1 EP 2373920 A1 EP2373920 A1 EP 2373920A1 EP 09799332 A EP09799332 A EP 09799332A EP 09799332 A EP09799332 A EP 09799332A EP 2373920 A1 EP2373920 A1 EP 2373920A1
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EP
European Patent Office
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compressed air
air tank
sleeve
bore
welding
Prior art date
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EP09799332A
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Wolfgang Petzendorfer
Alexander KÖGEL
Steffen Zanek
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Erhard GmbH
Original Assignee
Erhard and Soehne GmbH
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    • Y10T29/49893—Peripheral joining of opposed mirror image parts to form a hollow body

Definitions

  • the invention further relates to a method for producing compressed air tanks according to the preamble of claim 22 and to an apparatus for carrying out the method.
  • Compressed air containers for commercial vehicles are known from the general state of the art and are used for various functionalities, in particular for compressed air supply of air suspensions of commercial vehicles.
  • Compressed air tanks can be used in commercial vehicles to supply a variety of consumers. In addition to compressed-air brake systems and air suspensions, these may also be rescue systems (for example airbags) or systems that change the tire pressure of commercial vehicles.
  • rescue systems for example airbags
  • pressure vessels are not only used in commercial vehicles and passenger cars, but also in other vehicles, e.g. used in rail vehicles.
  • a pressure vessel for supplying vehicles, in particular commercial vehicles, with a gas under pressure shaped medium is known for example from DE 20 2005 018 579 Ul.
  • Conventional pressure vessels have a tubular or cylindrical peripheral wall (shell), the open end faces with corresponding lids (outer floors) closed, usually welded. This creates a cavity for storing the intended gas.
  • the cavity can be loaded and / or unloaded via connections (holes) in the jacket or the exterior floors.
  • compressed air cylinders In general, compressed air cylinders must withstand mechanical stresses due to internal or external pressure as well as other mechanical, physical (temperature) and chemical loads.
  • a common material for the production of appropriate pressure vessels is steel.
  • Steel containers basically have the advantage of a high mechanical strength and thus a high pressure resistance and also a good temperature resistance. In contrast, the chemical resistance of steel to corrosive substances is rather poor.
  • Steel containers are also relatively susceptible to external weather influences, so that as a rule an additional external and possibly inner coating or coating is provided.
  • the inner coating of a compressed air tank is in the prior art by a so-called. Wet coating achieved, but which does not lead to satisfactory results and in particular can not be applied inexpensively.
  • a disadvantage of the MAG welding method for connecting the outside ground to the shell is that the MAG welding process is relatively slow.
  • FIG. 1 of DE 200 23 422 U1 shows a compressed air tank made of plastic.
  • FIG. 1 of DE 200 23 422 U1 shows a compressed air tank made of plastic.
  • FIG. 1 of DE 200 23 422 U1 shows a compressed air tank made of plastic.
  • FIG. 1 of DE 200 23 422 U1 shows a compressed air tank made of plastic.
  • a pressure vessel made of metal provision is generally made for welding sleeves onto the bores in the outer bottom or the jacket. The welding of the sleeves is in turn carried out via a MAG welding process.
  • the disadvantage here is that the welding of the sleeve causes a lot of effort, especially because the MAG welding process is relatively slow and also welding material is necessary.
  • the present invention has for its object to solve the disadvantages of the prior art, in particular to provide a compressed air tank for commercial vehicles, which is inexpensive and easy to manufacture.
  • the present invention is also based on the object to provide an advantageous method for producing a compressed air tank and to provide an apparatus for performing the method.
  • An advantageous method for producing a compressed air tank results from claim 22.
  • the inventive solution results in the inside of the container a surface which is optimally suitable for painting and coating, since projections and recesses (dirt edges or chemical edges) are avoided. This results in a high quality for the paint or the coating. In addition, it is avoided that residues can accumulate on the inner edges, which migrate through the lines during operation and possibly cause problems in brake lines or the like.
  • the outer floors can be quickly and reliably connected to the shell by an orbital circumferential weld produced by laser welding.
  • the respective contact surfaces are prepared in such a way that the contact surfaces to be connected can be set against each other in a flat or blunt or dimensioned manner.
  • the case between the contact surface Chen resulting gap should be as low as possible, ie the contact surfaces are machined so precisely that the resulting gap is small, ie suitable for laser welding, is.
  • the mutually aligned contact surfaces have a skew of up to 45 °, preferably 15 ° +/- 5 °.
  • the aligned contact surfaces may preferably have an identical skew.
  • the skewing results in the self-centering of the two components when attaching the outer bottom to the front side of the shell.
  • the bevel can be designed so that a kind of dovetail connection results between the two components to be connected.
  • the skew can be designed both from the inside to the outside sloping and rising. In both cases, a self-centering of the components results in addition, a light gap is avoided.
  • the contact surfaces have no skew. Ie. the contact surfaces run or lie in a radial plane of the compressed air tank or running in a plane that is perpendicular to the axis of the pressure vessel.
  • the laser is also used in addition to the welding of the outer floors with the end faces of the shell to provide the jacket (after bending) with a longitudinal weld.
  • All welded joints for the manufacture of the compressed air tank i. e.g. the longitudinal weld and the two orbital welds can be created by means of the laser without welding material.
  • An advantage here is that in this case no oxide layer is formed, because the component is only lukewarm.
  • the sleeve is welded by laser welding or CD welding to the bore.
  • Another advantage of laser welding is that the optical negatively occurring during MAG welding tive weld bead is avoided. In addition, a cleaning of the weld during laser welding is not required, so that this can be omitted in a MAG weld frequently necessary operation.
  • Compressed air tanks generally have a plurality of holes provided with sockets, which are arranged in one or both outer floors and / or on the jacket. It is advantageous if the inner diameter of the bore is slightly larger than the inner diameter of the sleeve.
  • the sleeve may be formed in a known manner, preferably with an internal thread.
  • the sleeve is preferably made of steel or stainless steel.
  • the holes or the holes in the outer bottom can be made, for example, by punch or by punching.
  • the sleeve has a recess, a bevel, a (preferably wedge-shaped) groove or the like, which is arranged such that between this and the compressed air tank remain a ridge formed by the sleeve, an annular projection or the like , It can be provided that the laser beam of a laser applied from the outside penetrates into the groove, the bevel or the groove such that the burr or the annular projection of the sleeve is welded to the adjacent material of the compressed air tank. This allows the sleeve to be particularly reliable, fast and extremely strong welding with the compressed air tank.
  • the welding of the sleeve by an externally attached laser is suitable both for welding the sleeve to the outer floors and to the jacket.
  • the laser in particular in order to weld sleeves onto boreholes of the outer bottom, is applied from the inside.
  • the laser can weld as far as possible radially outward annular surface of the sleeve with the compressed air tank. This in turn avoids a radially circumferential gap between the sleeve and the compressed air tank.
  • the Verschmelzkante should preferably be radially as far outside as possible.
  • An advantage of welding the sleeve in that the laser is applied to the inside of an outer bottom is that the sleeve merges particularly advantageous with the material of the compressed air tank.
  • the welding process as the inventor has found out, can be controlled in a particularly process-reliable manner.
  • the method is particularly suitable for attaching sleeves to the outer bottom, since in this case the laser can be attached particularly easily to the inside of the outside.
  • the sleeves can preferably be welded to the outer bottom before the outer bottom is welded to the jacket, since the jacket can not be welded with the laser.
  • CD welding means Capacitor Discharge or Capacitor Discharge Welding.
  • CD welding is a special form of projection welding and, as the inventors have found, has particular advantages in connecting sleeves to compressed air tanks.
  • a corresponding grounding of the compressed air tank can take place after the attachment of the sleeve by a corresponding surge within a few milliseconds a permanent and reliable welding of the sleeve at the intended location of the compressed air tank.
  • the sleeve can, for example, be attached to the intended location of the compressed air tank via a copper stamp.
  • By a suitable surge then the welding of the sleeve takes place on the compressed air tank.
  • a particular advantage is that several sleeves can be welded simultaneously in one operation by the use of a corresponding number of copper stamps.
  • the sleeve has at its adjacent to the compressed air tank bottom at least one melting edge, which is connected by the CD welding with the compressed air tank.
  • the connection of the sleeve with the compressed air tank is thus not by a flat welding, but only by welding the (preferably annular) circumferential melt edge with the adjacent material of the compressed air tank.
  • the inventor has recognized that a surface welding of the sleeve with respect to the formation of a melting edge on the underside of the sleeve is disadvantageous. It is advantageous if the molten edge extends radially (as far as possible) on the outside of the underside of the sleeve ring.
  • a radially circumferential gap between the top of the compressed air tank and the underside of the sleeve is avoided.
  • a plurality of circumferential melting edges may be formed on the underside of the sleeve or a plurality of melting points or melting lines may be present.
  • the welding of the sleeve on the compressed air tank is further improved, however, the melt edges increase the manufacturing cost of the sleeve.
  • a melting edge may be formed radially on the outside circumferentially on the underside of the sleeve and the other radially inside. This avoids that dirt or impurities can penetrate below the sleeve.
  • a device for carrying out the CD welding process, which has punches which pry the sleeve against the compressed-air container in order to ensure that the sleeve is pressed against the compressed-air container when it is energized.
  • the welding process further improved.
  • the springs press the sleeve with a slight bias.
  • the sleeve has a shape which makes it possible to insert the sleeve at least with a portion in the bore is particularly advantageous.
  • the sleeve can be inserted so far into the bore in the shell or in one of the outer floors of the compressed air tank, that the underside of the sleeve is substantially in a plane with the adjacent inner side of the compressed air tank. This prevents dirt and chemical edges.
  • the insertion of the sleeve into the bore can for example be made possible by the fact that the sleeve has an outer diameter which is slightly smaller than the inner diameter of the bore.
  • a press fit may be provided.
  • the sleeve has a projection, a nose, a taper or a step which is inserted into the bore.
  • the sleeve can have a total of an outer diameter which is greater than the inner diameter of the bore, so that the sleeve can be placed on the outside of the hole and protrudes into the bore only the taper or the projection of the sleeve.
  • the sleeve can thus lie substantially flat on the outside of the compressed air tank and welded from the outside to the container.
  • the sleeve is welded by means of laser or CD welding, it has proven to be advantageous if the region surrounding the bore of the jacket and / or the outer floors is flat or flattened. Of the Coat, but also the outer floors usually have a curvature. So far, this has been tolerated and compensated accordingly by the application of welding wire.
  • the inventor has recognized, however, that the welding of the sleeve can be significantly improved if the area to which the sleeve is to be welded has no curvature.
  • a flattening can be produced particularly advantageously by a stamping tool.
  • the inner coating of the container is made by a powder coating.
  • the coating was applied by a wet coating method (wet painting). This appeared necessary because of the projections and edges on the inside of the container, it was believed that only by a wet coating process could a complete interior coating be ensured. Now that according to the invention dirt edges and the like are avoided on the inside of the container, the advantages of a powder coating process can be used.
  • the powder coating is applied electrostatically to the inside of the container, preferably by a tribo-charging.
  • the inventor has recognized that although the use of a powder coating method is particularly suitable, it can cause problems in the realization. A powder coating of the shell and the outside before they are welded together, has proved to be less suitable. It is more advantageous to apply the powder coating only when the shell and the outer floors welded together are. In this case, the problem arises that the powder must be introduced into the pressure vessel. It must also be ensured that the powder adheres to the inside of the container in such a way that a complete and reliable coating is achieved. The inventor has realized that this is best achieved by an electrostatic powder coating process, and more preferably by using a tribo-charge.
  • an electrostatic powder coating process is understood to mean both corona charging and tribocharging.
  • Corona charging is a high voltage process.
  • Tribo charging drives the powder particles along the surface at high speed, charging them up.
  • a tribo lance can be used.
  • Preferably can be used as access opening a sleeve opening or one of the holes in the compressed air tank, preferably one of the holes in the outer bottom of the compressed air tank.
  • a nozzle or a spray head at the top of the Tribo lance the powder charged by the friction can be injected into the interior of the pressure vessel. Due to the charge, the powder settles on the inside of the compressed air tank.
  • the process of electrostatic charging and contact with the inner wall is basically known.
  • the inventor has recognized that in the compressed air tank results in an optimal, reliable and uniform powder distribution in the interior of the compressed air tank. This in particular, since the geometry in the interior of the compressed air tank inventions According to the invention was created so that no projections and recesses are more present.
  • the tribo-lance is initially retracted so far into the compressed air tank that the end of the compressed air tank remote from the access opening can be provided with a powder layer. During the spraying of the powder, the tribo-lance can then be withdrawn, so that a uniform distribution of the powder is ensured.
  • the inner coating can then be dried at a temperature of 150 ° to 250 °, preferably 200 ° (+/- 10 °).
  • a cylindrical or tubular jacket is bent from a blank. Furthermore, it is provided that two outer floors are produced by drawing or embossing and welded to the end faces of the jacket. At least one outer bottom ' and / or the jacket are preferably provided prior to welding together with a bore, to which a sleeve is welded. The sleeve can also already be welded on before the jacket is assembled with the outer floors, but also afterwards. It is provided that at least the inside of the compressed air tank is provided with an inner coating. According to the invention, it is provided that the inner coating is produced by a powder coating.
  • the contact surfaces between the shell and the outer floors are designed such that the contact surfaces are flat or blunt abutting each other, after which the contact surfaces without welding material are joined together by laser welding.
  • the sleeve is applied to the holes by laser welding or by CD welding.
  • a particularly preferred apparatus for carrying out the method with regard to the production of a powder coating on the inside of the compressed air tank results from claim 25.
  • the device should have a lance, preferably a tribo-lance with a spray head for introduction into the compressed air tank.
  • the device should have a pin with an internal bore for insertion into a bore in the outer bottom for producing an access opening for the lance.
  • a support is to be provided to receive the compressed air tank so that the access opening is oriented downwards.
  • a device should be provided to introduce the lance through the access opening and withdraw it again with the release of coating powder.
  • the part of the lance to be introduced into the stud and the spray head have a diameter of at most 20 mm, preferably of at most 15 mm. This allows the lance with the spray head particularly easy to bring through the inner bore of the bolt in the compressed air tank. It is advantageous if the device has a device for pretreatment of the inside of the compressed air tank. The pretreatment can be to clean the inside of the compressed air tank, for example. To degrease, wash and free of chemicals. The subsequent coating process is thereby improved.
  • the tribo-lance can be formed, for example, from a plastic, preferably from polyamide or polyethylene.
  • the carrier is designed such that a plurality of compressed air tanks can be attached, for example. Twelve compressed air tanks. It may be advantageous if a corresponding number of tribo lances and bolts is provided.
  • the compressed air tank is first fixed on the carrier. Subsequently, the bolt, which is provided with an internal bore, can be introduced into the access opening.
  • the bolt can preferably have an insertion aid, for example a funnel, through which the lance can be inserted.
  • the apparatus may include means for drying the applied powder.
  • the device is preferably designed such that the drying at a temperature of 150 ° to 250 ° C, preferably 200 ° C (+/- 10 0 C) takes place. This process is basically known from the prior art.
  • the tribo-lance can also be made of Teflon or have Teflon.
  • the spray head is preferably such formed so that it sprays in all directions, ie both radially and forwards and backwards.
  • the claims 1 and 22 claim a particularly advantageous embodiment of the invention or a particularly advantageous method to produce a compressed air tank.
  • the combination of features 1.1 to 1.3 and the process steps 22.1 to 22.3 lead to a particularly advantageous compressed air tank, with the benefits complement each other so that the effects reinforce each other.
  • the features 1.1., 1.2 and 1.3 of claim 1 and the method steps 22.1, 22.2 and 22.3 of claim 22 each individually constitute an invention. That the features 1.1, 1.2 and 1.3 or the features 22.1, 22.2 and 22.3 need not be combined to represent a solution according to the invention.
  • the feature 1.1, the feature 1.2 and the feature 1.3 in each case in combination with the preamble in itself constitutes an independent inventive solution to which any claims are still directed.
  • the features can of course be advantageously combined with each other in two groups.
  • the present patent application also includes two independent inventive embodiments of the sleeve.
  • the Applicant reserves the right to make a claim to a sleeve which has at least one circumferential melting edge on its underside, such as this is claimed in claim 9.
  • the applicant reserves independently of applying for a sleeve, which is designed according to claim 5.
  • the present patent application also includes a third inventive embodiment of the sleeve, as shown in claim 13 optionally in combination with claims 14 to 17.
  • the Applicant also reserves the right in this regard to make a claim to a corresponding sleeve.
  • the compressed air tank according to the invention is suitable for any gases.
  • the compressed air tank may optionally have an outer bottom formed integrally with the shell, as shown in Figure 6 of DE 20 2005 018 579 Ul.
  • Fig. 1 is a perspective view of a compressed air tank
  • FIG. 2 shows a longitudinal section through a compressed air tank.
  • 3 is a plan view of an outer bottom of a compressed air tank.
  • FIG. 4a shows an enlarged longitudinal section through a section of a compressed air tank according to the detail IV of Figure 2 in the region of the contact plane between the contact surfaces of an outer bottom and the shell with obliquely extending contact surfaces.
  • 4b is an enlarged longitudinal section through a section of a compressed air tank according to the detail IV of Figure 2 in the region of the contact plane between the contact surfaces of an outer bottom and the shell with straight contact surfaces.
  • Fig. 5 is a sectional view of the portion of an outside floor in which a sleeve is welded to a bore;
  • Fig. 6 shows a particularly suitable design of a sleeve to weld them by means of an externally mounted laser on the compressed air tank;
  • Fig. 7a to 7c three further suitable designs of a sleeve to weld them by means of a laser with the compressed air tank;
  • FIG. 8 is a view on an inner side of an outer bottom on which a sleeve is externally applied, which is welded by an attached on the inside laser with the outer bottom;
  • FIG. 9 shows a view of an underside of a sleeve with a melting edge for the use of a CD welding method
  • FIG. 10 shows a longitudinal section through a compressed air tank with a basic representation of an introduced into the compressed air tank Tribo lance.
  • Fig. 11 shows an advantageous device for internal coating of a pressure vessel in a schematic representation.
  • Compressed air tanks for commercial vehicles are well known from the general state of the art, which is why their basic functioning and their integration into a commercial vehicle will not be discussed in detail below. Only, for example, reference is made to DE 20 2005 018 579 Ul and DE 200 23 422 Ul.
  • the compressed air tank 1 according to the invention is suitable for high pressures, for example, to absorb more than 70 bar.
  • Figures 1 and 2 show a compressed air tank 1 for commercial vehicles which is formed from a tubular or cylindrical shell 2 and two outer floors 3.
  • the jacket 2 can be made, for example, from a correspondingly large board by bending.
  • the outdoor floors can be lent known manner be prepared by drawing or by embossing.
  • the outer floors 3 are cup-shaped in the embodiment or have a recess.
  • jacket 2 and the outer floors 3 are made of metal, preferably steel or stainless steel or alloys thereof.
  • compressed air tank 1 may also be formed of aluminum or aluminum alloys.
  • the compressed air tank 1 has a length between 200 mm and 1400 mm. It has proven to be advantageous to form the shortest container with a length of 200 to 300 mm and the longest container with a length of 1300 to 1400 mm.
  • the compressed air tank 1 both in the shell 2 and in one of the outer floors 3 holes 4, which can serve for connection of different lines, eg. To the consumer or for draining condenser water.
  • the holes 4 are each provided with a sleeve 5, which may be provided in the execution area with an internal thread to allow easy connection of continuing lines.
  • the inside Ia of the compressed air tank 1 is provided with an inner coating 6, the application of which is shown in greater detail in FIGS. 10 and 11. As can be seen in particular from FIGS.
  • the jacket 2 has contact surfaces 2 a and the outer bottoms 3 contact surfaces 3 a, which are designed in such a way that the contact surfaces 2 a, 3 a abut (or butt or respectively flat) against one another ,
  • the jacket 2 and the outer floors 3 can be welded to each other at the contact surfaces 2a, 3a without welding material by laser welding.
  • a laser 7 used for this purpose is shown in principle in FIG. In the exemplary embodiment, it is provided that the laser 7 has two laser heads which simultaneously weld the contact surfaces 2a, 3a between an outer bottom 3 and the shell 2. Alternatively, of course, two or more lasers can be used.
  • the jacket 2 has a material thickness of 2.2 mm +/- 0.5 mm.
  • FIG. 4a shows contact surfaces 2a, 3a which are inclined with respect to a radially extending plane of the compressed air tank 1 or have an angle to the radial. Characterized a skew 8 is formed, which may be up to 45 °, preferably 15 °. This results in a self-centering of the outer bottom 3 to the shell. 2
  • the edges of the shell 2 and the outer floors 3 to be embossed are provided in the embodiment, the edges of the shell 2 and the outer floors 3 to be embossed.
  • FIG. 4b shows an alternative embodiment of the contact surfaces 2a, 3a, which is an alternative to FIG extending plane of the compressed air tank 1 are not inclined or extend in the plane.
  • the contact surfaces 2a, 3a thus encounter straight or flat, ie without inclination against each other. This embodiment is to be preferred over the embodiment shown in Fig. 4a.
  • the holes 4 in the shell 2 and the outer bottom 3 can preferably be introduced by punching. It is provided that the holes 4 and the holes of. be punched inside out. Subsequently, in a manner not shown by means of an embossing die, the area around the bore 4 can be provided with a flattening 9.
  • the flattening 9 is shown in principle in FIG. A flattening 9 is provided in the embodiment in all holes 4.
  • the sleeve 5 is attached to the outside and welded to the adjacent material of the compressed air tank 1.
  • the inner diameter of the bore is greater than the inner diameter of the sleeve 5.
  • the sleeve 5 is formed in the embodiment of metal, preferably made of steel or stainless steel.
  • the sleeve 5 has a substantially uniform outer circumference. Geradeen- if it can be provided that the frontal edges are slightly bevelled.
  • the laser 7 is applied from the outside, ie on the outside of the outer bottom or the jacket 2. The laser 7 is to weld the sleeve 5 as far as possible radially outward and annularly circumferentially with the adjacent material of the compressed air tank 1. An advantageous positioning of a weld seam 10 produced by the laser 7 is shown in principle in FIG.
  • FIG. 6 shows a particularly suitable design of the sleeve 5 in order to carry out the laser welding method described according to FIG.
  • the sleeve 5 in this case has a groove 11 or a groove which is arranged in the circumferential wall of the sleeve 5, that between the groove 11 and the groove and the outside of the compressed air tank 1 formed by the sleeve 5 burr 12 or a annular projection remains.
  • the laser beam from the externally applied laser 7 preferably engages in the groove 11 or the groove in order to fuse or weld the ridge 12 or the annular projection of the sleeve 5 to the adjacent material of the compressed-air container 1.
  • a preferably provided positioning of the weld seam 10 formed thereby is shown in dashed lines in FIG.
  • the recess may also have a wedge-shaped course, so that below the wedge-shaped groove, a ridge or an annular projection for welding to the underlying arranged
  • Figures 7a to 7c show three particularly suitable designs of sleeves. Figures 7a to Ic also show a particularly suitable solution to weld the sleeve 5 with the compressed air tank 1.
  • Fig. 7a shows an embodiment in which the sleeve 5 has an over its axial length substantially constant outer diameter.
  • the sleeve 5 is inserted with a front end into the bore 4 and welded there.
  • the sleeve 5 can be inserted so far into the bore 4, that the introduced into the bore 4 underside of the sleeve 5 is substantially flush with the inside of the outer bottom 3 or the shell 2.
  • the sleeve 5 is particularly inexpensive, preferably as a turned part, can be produced.
  • the sleeve 5 has a taper 13 and / or an axial projecting projection and / or a nose on its underside facing the bore 4.
  • the taper 13 and / or the projection and / or the nose have at least at their end facing away from the sleeve 5 an outer diameter which is smaller than the inner diameter of the bore 4.
  • the sleeve 5 can thus with their taper 13 and the Projection or the nose are inserted into the bore 4, as shown in Figures 7b and 7c.
  • the taper 13 or the projection or the nose can be integral with the sleeve 5.
  • the course of the outer diameter of the taper 13 or the projection or the nose is preferably adapted to the course of the inner edge of the bore 4.
  • the taper 13 can be used particularly easily in the bore 4. It also ensures that there is no light gap during laser welding.
  • the taper 13 or the projection or the nose has an outer diameter which at least approximately completely fills the bore 4.
  • the weld 10 can be mounted in both embodiments from the inside and / or from the outside. In FIGS. 7b and 7c, a weld 10 is attached from the outside by means of laser welding. This embodiment is preferable.
  • the sleeve in this embodiment has a taper 13 or a projection or a nose with an oblique course.
  • the taper 13 or the projection or the nose have a beveled outer edge, so that the outer diameter of the taper 13 or of the projection or of the nose tapers towards its free end.
  • the angle ⁇ of the chamfer can be, for example, 30 ° to 70 °, preferably 60 °. The chamfer results in a self-centering.
  • Fig. 7c shows a particularly preferable embodiment of the sleeve 5. It is provided that the taper 13, the projection or the nose is formed as a stage with a substantially constant outer diameter.
  • the sleeve 5 can be made as a turned part. It is therefore not necessary to produce the bore 4 in the outer bottom 3 or in the jacket 2 with a chamfer. Alternatively, however, a chamfer may additionally be provided in the outer bottom.
  • the bore 4 can be produced in a particularly simple and cost-effective manner by punching.
  • the underside of the taper 13 extends essentially in a plane with the inside of the outside bottom 3 or of the shell 2 in the region of the bore 4.
  • FIGS. 7a to 7c can be combined with the further features which have been illustrated with respect to the other embodiments or with regard to the invention in general.
  • Figure 8 shows in principle an alternative welding of the sleeve 5 with the compressed air tank 1. It is provided that the laser 7 is attached to the inside of an outer bottom 3; The patch on the outside of the compressed air tank 1 sleeve 5 is thus welded to the bore 4 characterized in that the laser 7 acts on the inside of the outer bottom 3.
  • the laser 7 is set so that it welds a radially outer annular surface of the sleeve 5 with the adjacent material of the compressed air tank 1.
  • the radially outer annular surface is shown by dashed lines in Figure 8. Since the inner diameter of the sleeve 5 is less than the inner diameter of the bore 4, the inner edge of the sleeve 5 overlaps the inner edge of the bore 4.
  • FIG. 9 shows a further possibility for welding the sleeve 5 on the bore 4 or on the compressed-air reservoir 1.
  • a CD welding process is used.
  • the sleeve 5 is attached to the intended location of the compressed air tank 1 and welded by a short surge or the application of the CD welding process with the adjacent material of the compressed air tank 1.
  • the sleeve 5 has a circumferential melting edge 14 on its underside 5 a.
  • the melting edge 14 has an annular course.
  • the melt edge 14 is connected or fused by the CD welding process with the compressed air tank.
  • the melt edge 14 has a wedge-shaped course, ie tapers starting from the bottom 5a of the sleeve 5 in the direction of the compressed air tank 1. If appropriate, two or more melt edges 14 may be formed on the bottom 5a of the sleeve 5. It is advantageous if the molten edge 14 rotates radially outward annularly on the underside 5 a of the sleeve 5.
  • the compressed air tank 1 shown in the exemplary embodiment has an inner coating 6 on the inner side 1a of the compressed air tank, which is manufactured by a powder coating method.
  • the powder coating is applied electrostatically to the inside of the compressed air tank Ia and this is a Tribo charge is used.
  • the powder coating is introduced into the compressed air tank 1 by a tribo lance 15.
  • the tribo-lance 15 in this case has a spray head 16, both radially as also gives off to the front and to the rear powder. This is shown correspondingly in FIG.
  • FIG. 1 A particularly suitable apparatus for carrying out the powder coating is shown in FIG.
  • a carrier 17 is provided to receive a plurality of compressed air tank 1.
  • a tri-lance 15 with a spray head 16 is provided for each compressed air tank 1.
  • a bolt 18 is provided with an inner bore.
  • the bolt 18 is introduced into a bore 4 in the outer bottom 3 so as to provide an access opening for the lance 15.
  • the part of the tribo lance 15 to be inserted into the bolt 18 and the spray head 16 should preferably have at most an outer diameter of 20 mm, particularly preferably at most 15 mm.
  • the apparatus shown in Figure 11 comprises means 19 for inserting the tribo lances 15 through the access opening and retracting them while dispensing coating powder. According to FIG.
  • a device 20 for pretreating the inner side 1a of the compressed air tank 1 is also provided. Furthermore, a device 21 for drying the applied powder at a temperature of 150 0 C to 250 0 C, preferably 200 0 C is provided.
  • the carrier 17 may be movable by a corresponding suspension. The carrier 17 fixes the compressed air tank 1 both above and below. It is provided that several compressed air tanks 1 are treated simultaneously.
  • the outside of the compressed air tank 1 is provided with a powder coating.

Landscapes

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Druckluftbehälter für Nutzfahrzeuge, mit einem röhr- bzw. zylinderförmigen Mantel, welcher an seinen beiden Enden durch angeschweißte Außenböden verschlossen ist. Wenigstens ein Außenboden und/oder der Mantel ist mit einer Bohrung versehen. Auf der Bohrung ist eine Muffe aufgeschweißt. Wenigstens die Innenseite des Druckluftbehälters ist mit einer Innenbeschichtung versehen. Die Kontaktflächen zwischen dem Mantel und den Außenböden sind derart gestaltet, dass die Kontaktflächen auf Stoß bzw. stumpf aneinandergrenzen und die Kontaktflächen ohne Schweißmaterial durch Laserschweißen miteinander verschweißbar sind. Die Muffe ist durch Laserschweißen oder durch CD-Schweißen auf die Bohrung aufgeschweißt. Die Innenbeschichtung des Behälters ist durch eine Pulverbeschichtung hergestellt.

Description

Druckluftbehälter für Nutzfahrzeuge und Verfahren zu dessen
Herstellung
Die Erfindung betrifft einen Druckluftbehälter für Nutzfahrzeuge gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Herstellen von Druckluftbehältern gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 22 sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahren.
Druckluftbehälter für Nutzfahrzeuge sind aus dem allgemeinen Stand der Technik bekannt und werden für verschiedene Funktionalitäten eingesetzt, insbesondere zur Druckluftversorgung von Luftfederungen von Nutzfahrzeugen.
Druckluftbehälter können in Nutzfahrzeugen zur Versorgung einer Vielzahl von Verbrauchern eingesetzt werden. Hierbei kann es sich beispielsweise neben Druckluftbremsanlagen und Luftfederungen auch um Rettungssysteme (z.B. Airbag) oder Systeme, die den Reifendruck von Nutzfahrzeugen verändern, handeln. Druckbehälter werden jedoch nicht nur im Bereich der Nutzfahrzeuge und der Personenkraftwagen, sondern auch bei anderen Fahrzeugen, z.B. bei Schienenfahrzeugen, eingesetzt .
Ein Druckbehälter zur Versorgung von Fahrzeugen, insbesondere von Nutzfahrzeugen, mit einem unter Druck stehendem gas- förmigen Medium ist beispielsweise aus der DE 20 2005 018 579 Ul bekannt.
Herkömmliche Druckbehälter weisen eine rohrförmige bzw. zylindrische Umfangswandung (Mantel) auf, deren offene Stirnflächen mit entsprechenden Deckeln (Außenböden) verschlossen, im Regelfall verschweißt, werden. Dadurch entsteht ein Hohlraum zur Speicherung des vorgesehenen Gases. Der Hohlraum kann über Anschlüsse (Bohrungen) im Mantel oder den Außenböden be- und/oder entladen werden.
Die DE 20 2005 018 579 Ul beschreibt eine vorteilhafte Ausbildung eines Druckluftbehälters derart, dass wenigstens ein Außenboden mit dem Mantel einstückig ausgebildet ist. Gegebenenfalls können auch beide Außenböden mit jeweils einem Teil der Umfangswandung einstückig ausgebildet sein.
Allgemein müssen Druckluftbehälter mechanischen Beanspruchungen durch Innen- bzw. Außendruck sowie weiteren mechanischen, physikalischen (Temperatur) und chemischen Belastungen standhalten. Ein gängiges Material zur Herstellung entsprechender Druckbehälter ist Stahl. Stahlbehälter haben grundsätzlich den Vorteil einer hohen mechanischen Festigkeit und damit einer hohen Druckfestigkeit und auch einer guten Temperaturbeständigkeit. Dagegen ist die chemische Beständigkeit von Stahl gegenüber korrosiven Substanzen eher schlecht. Auch gegenüber äußeren Witterungseinflüssen sind Stahlbehälter relativ anfällig, so dass in der Regel eine zusätzliche äußere und gegebenenfalls innere Beschichtung bzw. Lackierung vorgesehen ist. Die Innenbeschichtung eines Druckluftbehälters wird im Stand der Technik durch eine sog. Nasslackierung erzielt, welche jedoch nicht zu befriedigenden Ergebnissen führt und insbesondere nicht kostengünstig aufgetragen werden kann. Zudem besteht bei den bekannten Druckluftbehältern das Problem, dass an der Verbindungsstelle zwischen dem Außenboden und der ümfangswandung (Mantel) eine sog. Schmutzkante (auch als Chemiekante bezeichnet) ausgebildet wird. An dieser haften Partikel bzw. allgemein Verunreinigungen an, die dann dort das Aufbringen einer In- nenbeschichtung stören bzw. unmöglich machen. Die Schmutzkante, die bei einer Verbindung des Außenbodens mit dem Mantel entsteht, lässt sich bspw. der Figur 6 der DE 20 2005 018 579 Ul entnehmen. Der Außenboden weist im allgemeinen eine sich nach innen verjüngende Sicke (Einführschräge) auf, über die der Mantel bzw. die Ümfangswandung geschoben wird. Dadurch wird ein Kontaktbereich geschaffen, der dann anschließend durch eine MAG-Verschweißung so verschweißt wird, dass der Außenboden mit dem Mantel verbunden ist.
Bei den aus dem Stand der Technik bekannten Druckluftbehältern bei denen beide Außenböden unabhängig vom Mantel ausgebildet sind, entstehen folglich zwei derartige Schmutzkanten. Die Ausführungsform gemäß der Figur 1 der DE 20 2005 018 579 Ul vermeidet zwar derartige Schmutzkanten, erfordert jedoch einen höheren Aufwand zur Herstellung der Hülsen.
Ein Nachteil des MAG-Schweißverfahrens zur Verbindung des Außenbodens mit dem Mantel besteht darin, dass das MAG- Schweißverfahren verhältnismäßig langsam ist.
Ein weiteres Problem bei den aus dem Stand der Technik bekannten Druckluftbehältern besteht in der Anbringung von Muffen auf bzw. um die Bohrungen in den Außenböden bzw. im Mantel. Die Bohrungen dienen verschiedenen Zwecken, bspw. dem Anschluss von Leitungen. Derartige Anschlüsse sind bspw. der Figur 1 der DE 200 23 422 Ul zu entnehmen, welche einen Druckluftbehälter aus Kunststoff zeigt. Bei einer Ausbildung eines Druckbehälters aus Metall ist in der Regel vorgesehen, auf die Bohrungen in dem Außenboden oder dem Mantel Muffen aufzuschweißen. Die Aufschweißung der Muffen erfolgt dabei wiederum über ein MAG-Schweißverfahren. Von Nachteil dabei ist, dass das Aufschweißen der Muffe einen hohen Aufwand verursacht, insbesondere weil das MAG-Schweißverfahren verhältnismäßig langsam ist und zudem Schweißmaterial notwendig ist .
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Nachteile des Standes der Technik zu lösen, insbesondere einen Druckluftbehälter für Nutzfahrzeuge zu schaffen, der kostengünstig und einfach herstellbar ist.
Der vorliegenden Erfindung liegt auch die Aufgabe zugrunde, ein vorteilhaftes Verfahren zum Herstellen eines Druckluftbehälters zu schaffen sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens bereitzustellen.
Diese Aufgabe wird hinsichtlich eines zu schaffenden Druck- luftbehälters durch Anspruch 1 gelöst.
Ein vorteilhaftes Verfahren zum Herstellen eines Druckluftbehälters ergibt sich aus Anspruch 22. Eine vorteilhafte Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens ergibt sich aus Anspruch 25.
Dadurch, dass die Kontaktflächen zwischen dem Mantel und den Außenböden derart gestaltet sind, dass die Kontaktflächen auf Stoß bzw. stumpf aneinandergrenzen und eine Verbindung ohne Schweißmaterial durch Laserschweißen erfolgt, wird ein Druckluftbehälter ohne die bislang übliche Schmutz- bzw. Chemiekante geschaffen. D.h. der bislang vorhandene, sich nach innen verjüngende Überstand bzw. die Sicke an den Außenböden über die der Mantel zur Vorbereitung einer Schweißverbindung geschoben wird, entfällt durch die erfindungsgemäß vorgesehene Lösung.
Durch die erfindungsgemäße Lösung ergibt sich an der Innenseite des Behälters eine Fläche die sich optimal zum Lackieren und Beschichten eignet, da VorSprünge und Rücksprünge (Schmutzkanten bzw. Chemiekanten) vermieden werden. Dadurch ergibt sich für die Lackierung bzw. die Beschichtung eine hohe Qualität. Zudem wird vermieden, dass sich Rückstände an den innenliegenden Kanten ansammeln können, die beim Betrieb durch die Leitungen wandern und gegebenenfalls in Bremsleitungen oder dergleichen Probleme verursachen.
Die Außenböden können mit dem Mantel durch eine orbital umlaufende Schweißnaht, hergestellt durch Laserschweißen, schnell und prozesssicher verbunden werden. Um einen Einsatz eines Lasers zu ermöglichen, werden die jeweiligen Kontaktflächen derart aufbereitet, dass die zu verbindenden Kontaktflächen flächig bzw. stumpf bzw. auf Maß gegeneinander angesetzt werden können. Der dabei zwischen den Kontaktflä- chen entstehende Spalt sollte möglichst gering sein, d.h. die Kontaktflächen werden derart präzise bearbeitet, dass der entstehende Spalt klein, d.h. zum Laserschweißen geeignet, ist.
Zur Herstellung einer optimalen Schweißnaht kann es vorteilhaft sein, den Laser derart auszurichten, dass der Laserstrahl lichtspaltfrei auf den Spalt zwischen den beiden Kontaktflächen auftrifft.
In einer Ausbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die aufeinander ausgerichteten Kontaktflächen eine Schrägung von bis zu 45°, vorzugsweise 15° +/- 5° aufweisen. Die aufeinander ausgerichteten Kontaktflächen können dabei vorzugsweise eine identische Schrägung aufweisen. Die Schrägung führt dazu, dass sich beim Ansetzen des Außenbodens an die Stirnseite des Mantels eine Selbstzentrierung der beiden Bauteile ergibt. Die Schrägung kann so ausgebildet sein, dass sich zwischen den beiden zu verbindenden Bauteilen eine Art Schwalbenschwanzverbindung ergibt.
Die Schrägung kann sowohl von innen nach außen abfallend als auch ansteigend ausgebildet sein. In beiden Fällen ergibt sich eine Selbstzentrierung der Bauteile zudem wird ein Lichtspalt vermieden.
Der Nachteil bei der Schrägung besteht darin, dass diese einen zusätzlichen Herstellungsaufwand verursacht. Daher ist vorzugsweise vorgesehen, dass die Kontaktflächen keine Schrägung aufweisen. D. h. die Kontaktflächen verlaufen bzw. liegen in einer Radialebene des Druckluftbehälters bzw. ver- laufen in einer Ebene, die senkrecht zur Achse des Druckbehälters steht.
Von Vorteil ist es, wenn der Laser zusätzlich zu der Verschweißung der Außenböden mit den Stirnseiten des Mantels auch dazu eingesetzt wird, den Mantel (nach dem Biegen) mit einer Längsschweißnaht zu versehen.
Von Vorteil ist .es, wenn zur Herstellung der Orbitalschweißnaht zur Verbindung eines Außenbodens mit dem Mantel zwei Laserköpfe eingesetzt werden, die gleichzeitig die Kontaktfläche zwischen dem Außenboden und dem Mantel schweißen. Dadurch ergibt sich ein weiterer Geschwindigkeitsvorteil.
Alle Schweißverbindungen zur Herstellung des Druckluftbehälters, d.h. z.B. die Längsschweißnaht und die beiden Orbitalschweißnähte können mittels des Lasers ohne Schweißmaterial erzeugt werden. Ein Vorteil dabei ist, dass in diesem Fall keine Oxidschicht entsteht, weil das Bauteil nur handwarm wird.
Erfindungsgemäß ist ferner vorgesehen, dass die Muffe durch Laserschweißen oder durch CD-Schweißen auf die Bohrung aufgeschweißt ist.
Dies ermöglicht ein wesentlich schnelleres Anschweißen der Muffe als beim Stand der Technik. Ein Zusatz von Schweißmaterial ist nicht mehr notwendig.
Ein weiterer Vorteil des Laserschweißens besteht darin, dass die beim MAG-Schweißen regelmäßig entstehende optisch nega- tive Schweißnahtwulst vermieden wird. Zudem ist eine Reinigung der Schweißnaht beim Laserschweißen nicht erforderlich, so dass dieser bei einer MAG-Schweißnaht häufig notwendige Arbeitsgang entfallen kann.
Druckluftbehälter weisen im Regelfall mehrere mit Muffen versehene Bohrungen auf, die sowohl in einem oder beiden Außenböden und/oder auf dem Mantel angeordnet sind. Vorteilhaft ist es dabei, wenn der Innendurchmesser der Bohrung etwas größer ist als der Innendurchmesser der Muffe. Die Muffe kann in bekannter Art und Weise ausgebildet sein, vorzugsweise mit einem Innengewinde. Die Muffe ist vorzugsweise aus Stahl oder Edelstahl ausgebildet.
Die Bohrungen bzw. die Löcher in dem Außenboden können bspw. durch Lochstempel oder durch Stanzen hergestellt werden.
Vorteilhaft ist es, wenn der Laser die Muffe radial außen umlaufend mit dem Druckluftbehälter verschweißt.
In einer Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass die Muffe einen Einstich, eine Anschrägung, eine (vorzugsweise keilförmige) Nut oder dergleichen aufweist, die derart angeordnet ist, dass zwischen dieser und dem Druckluftbehälter ein durch die Muffe gebildeter Grat, ein ringförmiger Vorsprung oder dergleichen verbleiben. Dabei kann vorgesehen sein, dass der Laserstrahl eines von außen angesetzten Lasers in den Einstich, die Anschrägung oder die Nut derart eindringt, dass der Grat oder der ringförmige Vorsprung der Muffe mit dem angrenzenden Material des Druckluftbehälters verschweißt wird. Dadurch lässt sich die Muffe besonders prozesssicher, schnell und höchst belastbar mit dem Druckluftbehälter verschweißen. Von Vorteil ist es zudem, wenn die Verschweißung der Muffe mit dem Druckluftbehälter radial außenliegend und umlaufend an der Unterseite der Muffe erfolgt. Dadurch ist zwischen der Muffe und dem Druckluftbehälter kein Spalt vorhanden in den gegebenenfalls Verunreinigungen eindringen können.
Das Verschweißen der Muffe durch einen außenseitig angesetzten Laser eignet sich sowohl zur Verschweißung der Muffe an den Außenböden als auch an dem Mantel.
Alternativ oder ergänzend dazu kann auch vorgesehen sein, dass der Laser, insbesondere um Muffen auf Bohrungen des Außenbodens aufzuschweißen von innen angesetzt wird. Vorzugsweise kann der Laser dabei eine möglichst weit radial außenliegende Ringfläche der Muffe mit dem Druckluftbehälter verschweißen. Dadurch wird wiederum ein radial umlaufender Spalt zwischen der Muffe und dem Druckluftbehälter vermieden.
Die Verschmelzkante soll vorzugsweise radial möglichst weit außen liegen.
Ein Vorteil des Anschweißens der Muffe dadurch, dass der Laser an der Innenseite eines Außenbodens angesetzt wird, besteht darin, dass die Muffe besonders vorteilhaft mit dem Material des Druckluftbehälters verschmilzt. Das Schweißverfahren ist, wie der Erfinder herausgefunden hat, hierbei besonders prozesssicher beherrschbar. Das Verfahren eignet sich besonders zum Anbringen von Muffen an dem Außenboden, da in diesem Fall der Laser besonders einfach an der Innenseite des Außenbodens angesetzt werden kann. Die Muffen können dabei vorzugsweise an den Außenboden angeschweißt werden bevor der Außenboden mit dem Mantel verschweißt wird, da im Mantel nicht mit dem Laser geschweißt werden kann.
Eine weitere Möglichkeit die Muffe auf bzw. um die Bohrung des Druckluftbehälters aufzuschweißen besteht darin, ein sog. CD-Schweißverfahren anzuwenden. CD-Schweißverfahren bedeutet Capacitor Discharge oder Kondensator-Entladungs- Schweißen. Das CD-Schweißen ist eine Sonderform des Buckelschweißens und weist, wie die Erfinder herausgefunden haben, besondere Vorteile beim Verbinden von Muffen an Druckluftbehältern auf. Durch eine entsprechende Erdung des Druckluftbehälters kann nach dem Ansetzen der Muffe durch einen entsprechenden Stromstoß innerhalb von wenigen Millisekunden eine dauerhafte und zuverlässige Verschweißung der Muffe an der vorgesehenen Stelle des Druckluftbehälters erfolgen. Die Muffe kann bspw. über einen Kupferstempel an der vorgesehenen Stelle des Druckluftbehälters angesetzt werden. Durch einen geeigneten Stromstoß erfolgt dann die Verschweißung der Muffe an dem Druckluftbehälter. Ein besonderer Vorteil besteht darin, dass mehrere Muffen gleichzeitig in einem Arbeitsgang durch den Einsatz einer entsprechenden Anzahl von Kupferstempeln verschweißt werden können.
In einer besonders vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Muffe an ihrer an den Druckluftbehälter angrenzenden Unterseite wenigstens eine Schmelzkante aufweist, welche durch das CD-Schweißen mit dem Druckluftbehälter verbunden wird. Die Verbindung der Muffe mit dem Druckluftbehälter erfolgt somit nicht durch ein flächiges Verschweißen, sondern nur durch ein Verschweißen der (vorzugsweise ringförmig) umlaufenden Schmelzkante mit dem angrenzenden Material des Druckluftbehälters. Der Erfinder hat dabei erkannt, dass ein flächiges Verschweißen der Muffe gegenüber der Ausbildung einer Schmelzkante an der Unterseite der Muffe nachteilig ist. Von Vorteil ist es, wenn die Schmelzkante radial (möglichst weit) außen an der Unterseite der Muffe ringförmig umläuft. Dadurch wird ein radial umlaufender Spalt zwischen der Oberseite des Druckluftbehälters und der Unterseite der Muffe vermieden. Gegebenenfalls können an der Unterseite der Muffe mehrere umlaufende Schmelzkanten ausgebildet bzw. mehrere Schmelzpunkte oder Schmelzlinien vorhanden sein. Dadurch wird das Verschweißen der Muffe auf dem Druckluftbehälter weiter verbessert, allerdings erhöhen die Schmelzkanten die Herstellungskosten der Muffe.
Von Vorteil ist es, wenn zwei ringförmig umlaufende Schmelzkanten ausgebildet sind. Dabei kann eine Schmelzkante radial außen umlaufend an der Unterseite der Muffe ausgebildet sein und die andere radial innenliegend. Dadurch wird vermieden, dass Schmutz bzw. Verunreinigungen unterhalb der Muffe eindringen können. Gegebenenfalls können auch mehrere, bspw. fünf umlaufende Schmelzkanten vorgesehen sein.
Von Vorteil ist es, wenn eine Vorrichtung zu Durchführung des CD-Schweißverfahrens vorgesehen ist, welche Stempel aufweist, die die Muffe an den Druckluftbehälter anfedern um zu gewährleisten, dass die Muffe bei einer Bestromung an den Druckluftbehälter angedrückt wird. Dadurch wird das Schweiß- verfahren weiter verbessert. Vorzugsweise drücken die Federn die Muffe mit einer leichten Vorspannung an.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Muffe eine Gestalt aufweist, die es ermöglicht, die Muffe wenigstens mit einem Teilstück in die Bohrung einzusetzen. Vorzugsweise kann die Muffe dabei so weit in die Bohrung im Mantel oder in einem der Außenböden des Druckluftbehälters eingesetzt werden, dass die Unterseite der Muffe im Wesentlichen in einer Ebene mit der angrenzenden Innenseite des Druckluftbehälters liegt. Dadurch werden Schmutz- und Chemiekanten vermieden. Das Einsetzen der Muffe in die Bohrung kann beispielsweise dadurch ermöglicht werden, dass die Muffe einen Außendurchmesser aufweist, der geringfügig kleiner ist als der Innendurchmesser der Bohrung. Gegebenenfalls kann auch eine Presspassung vorgesehen sein. Alternativ kann auch vorgesehen sein, dass die Muffe einen Vorsprung, eine Nase, eine Verjüngung oder eine Stufe aufweist, die in die Bohrung eingesetzt wird. Die Muffe kann dabei insgesamt einen Außendurchmesser aufweisen, der größer ist als der Innendurchmesser der Bohrung, so dass die Muffe von außen auf die Bohrung aufgesetzt werden kann und lediglich die Verjüngung bzw. der Vorsprung der Muffe in die Bohrung hineinragt. Die Muffe kann somit im Wesentlichen flach auf der Außenseite des Druckluftbehälters aufliegen und von außen mit dem Behälter verschweißt werden.
Unabhängig davon, ob die Muffe mittels Laser oder CD- Schweißen verschweißt wird, hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn der die Bohrung umgebende Bereich des Mantels und/oder der Außenböden eben bzw. abgeflacht ist. Der Mantel, aber auch die Außenböden weisen im Regelfall eine Krümmung auf. Bislang wurde diese toleriert und entsprechend durch das Aufbringen von Schweißdraht ausgeglichen. Der Erfinder hat jedoch erkannt, dass sich das Verschweißen der Muffe erheblich verbessern lässt, wenn der Bereich auf den die Muffe aufgeschweißt werden soll, keine Krümmung aufweist. Eine Abflachung lässt sich besonders vorteilhaft durch ein Prägewerkzeug erzeugen.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Innenbeschichtung des Behälters durch eine Pulverbeschichtung hergestellt ist. Bei den bisher bekannten Druckbehältern wurde die Beschich- tung durch ein Nassbeschichtungsverfahren (Nasslackierung) aufgebracht. Dies erschien notwendig, da man aufgrund der Vorsprünge und Kanten an der Innenseite des Behälters glaubte nur durch ein Nassbeschichtungsverfahren eine vollständige Innenbeschichtung sicherstellen zu können. Nachdem nunmehr erfindungsgemäß Schmutzkanten und dergleichen an der Innenseite des Behälters vermieden werden, können die Vorteile eines Pulverbeschichtungsverfahrens genutzt werden.
Von Vorteil ist es dabei, wenn die Pulverbeschichtung elektrostatisch auf die Innenseite des Behälters aufgebracht ist, vorzugsweise durch eine Tribo-Aufladung. Der Erfinder hat erkannt, dass der Einsatz eines Pulverbeschichtungsverfahrens zwar besonders geeignet ist jedoch Probleme bei der Realisierung bereiten kann. Eine Pulverbeschichtung des Mantels und des Außenbodens bevor diese miteinander verschweißt werden, hat sich als wenig geeignet herausgestellt. Es ist vorteilhafter die Pulverbeschichtung erst dann aufzubringen, wenn der Mantel und die Außenböden miteinander verschweißt sind. In diesem Fall stellt sich das Problem, dass das Pulver in dem Druckbehälter eingebracht werden muss. Ferner muss sichergestellt werden, dass das Pulver dort so an der Innenseite des Behälters anhaftet, dass eine vollständige und zuverlässige Beschichtung erreicht wird. Der Erfinder hat dabei erkannt, dass sich dies am besten durch ein elektrostatisches Pulverbeschichtungsverfahren erreicht wird und besonders bevorzugt dadurch, dass eine Tribo-Aufladung verwendet wird. Allgemein ist unter einem elektrostatischen Pulverbeschichtungsverfahren sowohl eine Corona-Aufladung als auch eine Tribo-Aufladung zu verstehen. Die Corona- Aufladung ist ein Hochspannungsprozess . Bei der Tribo- Aufladung werden die Pulverpartikel mit hoher Geschwindigkeit an der Oberfläche entlang getrieben, wodurch sie aufgeladen werden. Zum Einbringen des Pulvers in den Druckluftbehälter kann eine Tribo-Lanze eingesetzt werden. Vorzugsweise kann dabei als Zugangsöffnung eine Muffenöffnung bzw. eine der Bohrungen im Druckluftbehälter, vorzugsweise eine der Bohrungen im Außenboden des Druckluftbehälters verwendet werden. Über eine Düse bzw. einen Sprühkopf an der Spitze der Tribo-Lanze kann das durch die Reibung aufgeladene Pulver in den Innenraum des Druckbehälters eingespritzt werden. Aufgrund der Aufladung legt sich das Pulver an der Innenseite des Druckluftbehälters an.
Der Prozess der elektrostatischen Aufladung und des Anliegens an der Innenwand ist grundsätzlich bekannt. Der Erfinder hat erkannt, dass sich bei dem Druckluftbehälter eine optimale, zuverlässige und gleichmäßige Pulververteilung im Innenraum des Druckluftbehälters ergibt. Dies insbesondere, da die Geometrie im Innenraum des Druckluftbehälters erfin- dungsgemäß so geschaffen wurde, dass keine Vorsprünge und Rücksprünge mehr vorhanden sind.
Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, dass die Tribo-Lanze zunächst so weit in den Druckluftbehälter eingefahren wird, dass das von der Zugangsöffnung entfernte Ende des Druck- luftbehälters mit einer Pulverschicht versehen werden kann. Während des Aussprühens des Pulvers kann dann die Tribo- Lanze zurückgezogen werden, so dass eine gleichmäßige Verteilung des Pulvers sichergestellt wird.
Die Innenbeschichtung kann anschließend bei einer Temperatur von 150° bis 250°, vorzugsweise 200° ( +/- 10°) getrocknet werden.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Herstellen eines Druckluftbehälters für Nutzfahrzeuge ist zunächst vorgesehen, dass aus einer Platine ein zylinderförmiger bzw. rohr- förmiger Mantel gebogen wird. Des Weiteren ist vorgesehen, dass durch Ziehen oder Prägen zwei Außenböden hergestellt und mit den Stirnseiten des Mantels verschweißt werden. Wenigstens ein Außenboden' und/oder der Mantel werden vorzugsweise vor dem Zusammenschweißen mit einer Bohrung versehen, auf die eine Muffe aufgeschweißt wird. Die Muffe kann dabei ebenfalls bereits aufgeschweißt werden bevor der Mantel mit den Außenböden zusammengesetzt wird, jedoch auch anschließend. Vorgesehen ist, dass wenigstens die Innenseite des Druckluftbehälters mit einer Innenbeschichtung versehen wird. Erfindungsgemäß ist dabei vorgesehen, dass die Innenbeschichtung durch eine Pulverbeschichtung hergestellt wird. Ferner ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Kontakt- flächen zwischen dem Mantel und den Außenböden derart gestaltet werden, dass die Kontaktflächen flächig bzw. stumpf aneinander stoßbar sind, wonach die Kontaktflächen ohne Schweißmaterial durch Laserschweißen miteinander verbunden werden. Erfindungsgemäß ist ferner vorgesehen, dass die Muffe durch Laserschweißen oder durch CD-Schweißen auf die Bohrungen aufgebracht wird.
Eine besonders bevorzugte Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens im Hinblick auf die Herstellung einer Pulverbeschichtung an der Innenseite des Druckluftbehälters ergibt sich aus Anspruch 25. Die Vorrichtung soll dabei eine Lanze, vorzugsweise eine Tribo-Lanze mit einem Sprühkopf zum Einbringen in den Druckluftbehälter aufweisen. Ferner soll die Vorrichtung einen Bolzen mit einer Innenbohrung zum Einbringen in eine Bohrung im Außenboden zum Herstellen einer Zugangsöffnung für die Lanze aufweisen. Ferner soll ein Träger vorgesehen sein, um den Druckluftbehälter so aufzunehmen, dass die Zugangsöffnung nach unten ausgerichtet ist. Des Weiteren soll eine Einrichtung vorgesehen sein, um die Lanze durch die Zugangsöffnung einzuführen und unter Abgabe von Beschichtungspulver wieder zurückzuziehen.
Es hat sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn der in den Bolzen einzuführende Teil der Lanze und der Sprühkopf einen Durchmesser von höchstens 20 mm, vorzugsweise von höchstens 15 mm aufweisen. Dadurch lässt sich die Lanze mit dem Sprühkopf besonders einfach durch die Innenbohrung des Bolzens in den Druckluftbehälter einbringen. Von Vorteil ist es, wenn die Vorrichtung eine Einrichtung zur Vorbehandlung der Innenseite des Druckluftbehälters aufweist. Die Vorbehandlung kann dabei darin bestehen, die Innenseite des Druckluftbehälters zu reinigen, bspw. zu entfetten, zu waschen und von Chemikalien zu befreien. Der nachfolgende Beschichtungsprozess wird dadurch verbessert.
Die Tribo-Lanze kann bspw. aus einem Kunststoff, vorzugsweise aus Polyamid oder Polyethylen gebildet sein. ' Vorzugsweise ist der Träger derart ausgebildet, dass mehrere Druckluftbehälter angebracht werden können, bspw. zwölf Druckluftbehälter. Dabei kann es vorteilhaft sein, wenn eine entsprechende Anzahl von Tribo-Lanzen und Bolzen vorgesehen ist.
Von Vorteil ist es, wenn der Druckluftbehälter zunächst auf dem Träger fixiert wird. Anschließend kann in die Zugangsöffnung der Bolzen, der mit einer Innenbohrung versehen ist, eingebracht werden. Der Bolzen kann dabei vorzugsweise eine Einführhilfe, bspw. ein Trichter aufweisen, durch den die Lanze eingeschoben werden kann.
Die Vorrichtung kann einer Einrichtung zum Trocknen des aufgebrachten Pulvers aufweisen. Wobei die Einrichtung vorzugsweise derart gestaltet ist, dass die Trocknung bei einer Temperatur von 150° bis 250°C, vorzugsweise 200°C (+/- 100C) erfolgt. Dieser Prozess ist aus dem Stand der Technik grundsätzlich bekannt.
Die Tribo-Lanze kann auch aus Teflon ausgebildet sein oder Teflon aufweisen. Der Sprühkopf ist vorzugsweise derart aus- gebildet, dass dieser in alle Richtungen, d.h. sowohl radial als auch nach vorne und hinten sprüht.
Die Ansprüche 1 und 22 beanspruchen eine besonders vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung bzw. ein besonders vorteilhaftes Verfahren um einen Druckluftbehälter herzustellen. Die Kombination der Merkmale 1.1 bis 1.3 bzw. der Verfahrensschritte 22.1 bis 22.3 führen zu einem besonders vorteilhaften Druckluftbehälter, wobei sich die Vorteile gegenseitig so ergänzen, dass sich die Effekte gegenseitig verstärken. Es sei jedoch darauf hingewiesen, dass die Merkmale 1.1., 1.2 und 1.3 des Anspruchs 1 sowie die Verfahrensschritte 22.1, 22.2 und 22.3 des Anspruchs 22 jeweils alle für sich genommen eine Erfindung darstellen. D.h. die Merkmale 1.1, 1.2 und 1.3 bzw. die Merkmale 22.1, 22.2 und 22.3 müssen nicht miteinander kombiniert werden um eine erfindungsgemäße Lösung darzustellen. Nach diesseitiger Überzeugung stellt das Merkmal 1.1, das Merkmal 1.2 und das Merkmal 1.3 jeweils in Kombination mit dem Oberbegriff für sich genommen eine eigenständige erfinderische Lösung dar auf die gegebenenfalls noch Ansprüche gerichtet werden. Dasselbe gilt analog für die Merkmale 22.1, 22.2 und 22.3 des Anspruchs 22. Die Merkmale können dabei selbstverständlich auch in Zweier-Gruppen miteinander vorteilhaft kombiniert werden.
Ferner umfasst die vorliegende Patentanmeldung auch noch zwei voneinander unabhängige erfinderische Ausgestaltungen der Muffe. Der Anmelder behält sich diesbezüglich vor einen Anspruch auf eine Muffe zu richten, die an ihrer Unterseite wenigstens eine umlaufende Schmelzkante aufweist, so wie dies in Anspruch 9 beansprucht wird. Ferner behält sich der Anmelder unabhängig davon vor eine Muffe zu beantragen, die entsprechend Anspruch 5 gestaltet ist.
Die vorliegende Patentanmeldung umfasst auch noch eine dritte erfinderische Ausgestaltung der Muffe, so wie dies im Anspruch 13 gegebenenfalls in Kombination mit den Ansprüchen 14 bis 17 dargestellt ist. Der Anmelder behält sich auch diesbezüglich vor, einen Anspruch auf eine entsprechende Muffe zu richten.
Der erfindungsgemäße Druckluftbehälter eignet sich für beliebige Gase.
Der Druckluftbehälter kann gegebenenfalls einen einstückig mit dem Mantel ausgebildeten Außenboden aufweisen, so wie dies in der Figur 6 der DE 20 2005 018 579 Ul dargestellt ist .
Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den weitern abhängigen Ansprüchen. Nachfolgend sind Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung prinzipmäßig dargestellt.
Es zeigt:
Fig. 1 Eine perspektivische Darstellung eines Druckluftbehälters;
Fig. 2 einen Längsschnitt durch einen Druckluftbehälter; Fig. 3 eine Draufsicht auf einen Außenboden eines Druck- luftbehälters ;
Fig. 4a einen vergrößerten Längsschnitt durch einen Ausschnitt eines Druckluftbehälters gemäß der Einzelheit IV der Figur 2 im Bereich der Kontaktebene zwischen den Kontaktflächen eines Außenbodens und des Mantels mit schräg verlaufenden Kontaktflächen;
Fig. 4b einen vergrößerten Längsschnitt durch einen Ausschnitt eines Druckluftbehälters gemäß der Einzelheit IV der Figur 2 im Bereich der Kontaktebene zwischen den Kontaktflächen eines Außenbodens und des Mantels mit gerade verlaufenden Kontaktflächen;
Fig. 5 eine Schnittdarstellung des Bereiches eines Außenbodens in dem eine Muffe auf eine Bohrung geschweißt ist;
Fig. 6 eine besonders geeignete Gestaltung einer Muffe um diese mittels einem außenseitig angesetzten Laser auf den Druckluftbehälter aufzuschweißen;
Fig. 7a bis 7c drei weitere geeignete Gestaltungen einer Muffe um diese mittels einem Laser mit dem Druckluftbehälter zu verschweißen;
Fig. 8 eine Ansicht auf eine Innenseite eines Außenbodens auf welchen außenseitig eine Muffe aufgebracht ist, welche durch einen an der Innenseite angesetzten Laser mit dem Außenboden verschweißt ist;
Fig. 9 eine Ansicht einer Unterseite einer Muffe mit einer Schmelzkante für den Einsatz eines CD-Schweiß- verfahrens;
Fig. 10 einen Längsschnitt durch einen Druckluftbehälter mit einer prinzipmäßigen Darstellung einer in den Druck- luftbehälter eingebrachten Tribo-Lanze; und
Fig. 11 eine vorteilhafte Vorrichtung zur Innenbeschichtung eines Druckbehälters in einer prinzipmäßigen Darstellung.
Druckluftbehälter für Nutzfahrzeuge sind aus dem allgemeinen Stand der Technik hinlänglich bekannt, weshalb auf deren grundsätzliche Funktionsweise und deren Integration in ein Nutzfahrzeug nachfolgend nicht näher eingegangen wird. Nur bspw. wird auf die DE 20 2005 018 579 Ul und die DE 200 23 422 Ul verwiesen.
Der erfindungsgemäße Druckluftbehälter 1 eignet sich um hohe Drücke bspw. von über 70 bar aufzunehmen.
Die Figuren 1 und 2 zeigen einen Druckluftbehälter 1 für Nutzfahrzeuge welcher aus einem röhr- bzw. zylinderförmigen Mantel 2 und zwei Außenböden 3 gebildet ist. Der Mantel 2 kann bspw. aus einer entsprechend großen Platine durch Biegen hergestellt werden. Die Außenböden können in grundsätz- lieh bekannter Weise durch Ziehen oder durch Prägen hergestellt werden.
Die Außenböden 3 sind im Ausführungsbeispiel schalenförmig ausgebildet bzw. weisen eine Vertiefung auf.
Als Material für den Mantel 2 und die Außenböden 3 eignen sich verschiedene Materialien, im Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass der Mantel 2 und die Außenböden 3 aus Metall, vorzugsweise Stahl oder Edelstahl oder Legierungen hieraus gebildet sind. Grundsätzlich können Druckluftbehälter 1 auch aus Aluminium oder Aluminiumlegierungen gebildet sein.
Im Ausführungsbeispiel weisen die Druckluftbehälter 1 eine Länge zwischen 200 mm und 1400 mm auf. Es hat sich als vorteilhaft herausgestellt den kürzesten Behälter mit einer Länge von 200 bis 300 mm auszubilden und den längsten Behälter mit einer Länge von 1300 bis 1400 mm.
Wie sich aus den Figuren 1 bis 3 ergibt, weist der Druckluftbehälter 1 sowohl im Mantel 2 als auch in einem der Außenböden 3 Bohrungen 4 auf, die zum Anschluss verschiedener Leitungen, bspw. zum Verbraucher oder zum Ablassen von Kon- denswasser dienen können. Die Bohrungen 4 sind jeweils mit einer Muffe 5 versehen, die im Ausführungsbereich mit einem Innengewinde versehen sein kann, um ein einfaches anschließen von weiterführenden Leitungen zu ermöglichen. Die Innenseite Ia des Druckluftbehälters 1 ist mit einer Innenbe- schichtung 6 versehen, deren Aufbringen in den Figuren 10 und 11 näher dargestellt ist. Wie sich insbesondere aus den Figuren 1 bis 4 ergibt, weist der Mantel 2 Kontaktflächen 2a und die Außenböden 3 Kontaktflächen 3a auf, die derart gestaltet sind, dass die Kontaktflächen 2a, 3a auf Stoß (bzw. stumpf, bzw. flächig) aneinan- dergrenzen. Der Mantel 2 und die Außenböden 3 können an den Kontaktflächen 2a, 3a ohne Schweißmaterial durch Laserschweißen miteinander verschweißt werden. Ein hierfür eingesetzter Laser 7 ist in Figur 4 prinzipmäßig dargestellt. Im Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass der Laser 7 zwei Laserköpfe aufweist, die gleichzeitig die Kontaktflächen 2a, 3a zwischen einem Außenboden 3 und dem Mantel 2 miteinander verschweißen. Alternativ können selbstverständlich auch zwei oder mehrere Laser eingesetzt werden.
Es hat sich als vorteilhaft herausgestellt wenn der Mantel 2 eine Materialstärke von 2,2 mm +/- 0,5 mm aufweist.
Figur 4a zeigt Kontaktflächen 2a, 3a die gegenüber einer sich radial erstreckenden Ebene des Druckluftbehälters 1 geneigt sind bzw. einen Winkel zur Radialen aufweisen. Dadurch wird eine Schrägung 8 ausgebildet, die bis zu 45°, vorzugsweise 15° betragen kann. Hierdurch ergibt sich eine Selbstzentrierung des Außenbodens 3 zu dem Mantel 2.
Zur Herstellung der Schrägung 8 ist im Ausführungsbeispiel vorgesehen die Kanten des Mantels 2 bzw. der Außenböden 3 zu prägen.
Fig. 4b zeigt eine zu Fig. 4a alternative Ausgestaltung der Kontaktflächen 2a, 3a, die gegenüber einer sich radial erstreckenden Ebene des Druckluftbehälters 1 nicht geneigt sind bzw. in der Ebene verlaufen. Die Kontaktflächen 2a ,3a stoßen somit gerade bzw. flach, d. h. ohne Neigung gegeneinander. Diese Ausführung ist gegenüber der in Fig. 4a dargestellten Ausführung zu bevorzugen.
Die Bohrungen 4 in dem Mantel 2 und dem Außenboden 3 können vorzugsweise durch Stanzen eingebracht werden. Hierbei ist vorgesehen, dass die Bohrungen 4 bzw. die Löcher von. innen nach außen gestanzt werden. Anschließend kann in nicht näher dargestellter Weise mittels einem Prägestempel der Bereich um die Bohrung 4 mit einer Abflachung 9 versehen werden. Die Abflachung 9 ist prinzipmäßig in der Figur 3 dargestellt. Eine Abflachung 9 ist im Ausführungsbeispiel bei allen Bohrungen 4 vorgesehen.
Auf die Bohrung 4 kann die Muffe 5 außenseitig angesetzt und mit dem angrenzenden Material des Druckluftbehälters 1 verschweißt. Im Ausführungsbeispiel gemäß den Figuren 5 bis 9 ist vorgesehen, dass der Innendurchmesser der Bohrung größer ist als der Innendurchmesser der Muffe 5.
Die Verschweißung der Muffen 5 an dem Druckluftbehälter 1 erfolgt im Ausführungsbeispiel durch Laserschweißen oder durch CD-Schweißen.
Die Muffe 5 ist im Ausführungsbeispiel aus Metall, vorzugsweise aus Stahl oder Edelstahl ausgebildet.
Gemäß Figur 5 ist vorgesehen, dass die Muffe 5 einen im Wesentlichen gleichmäßigen Außenumfang aufweist. Gegebenen- falls kann vorgesehen sein, dass die stirnseitigen Kanten leicht angeschrägt sind. Gemäß Figur 5 ist dabei vorgesehen, dass der Laser 7 von außen, d.h. an der Außenseite des Außenbodens oder des Mantels 2 angesetzt wird. Der Laser 7 soll die Muffe 5 möglichst weit radial außenliegend und ringförmig umlaufend mit dem angrenzenden Material des Druckluftbehälters 1 verschweißen. Eine vorteilhafte Positionierung einer durch den Laser 7 hergestellten Schweißnaht 10 ist in Figur 5 prinzipmäßig dargestellt.
Figur 6 zeigt eine besonders geeignete Gestaltung der Muffe 5 um das gemäß Figur 5 beschriebene Laserschweißverfahren durchzuführen. Die Muffe 5 weist dabei einen Einstich 11 bzw. eine Nut auf, die derart in der Umfangswandung der Muffe 5 angeordnet ist, dass zwischen dem Einstich 11 bzw. der Nut und der Außenseite des Druckluftbehälters 1 ein durch die Muffe 5 gebildeter Grat 12 oder ein ringförmiger Vor- sprung verbleibt. Der Laserstrahl des von außen angesetzten Lasers 7 bringt vorzugsweise in den Einstich 11 bzw. die Nut ein, um den Grat 12 bzw. den ringförmigen Vorsprung der Muffe 5 mit dem angrenzenden Material des Druckluftbehälters 1 zu verschmelzen bzw. zu verschweißen. Eine vorzugsweise vorgesehene Positionierung der dadurch gebildeten Schweißnaht 10 ist in Figur 6 strichliniert dargestellt. Der Einstich kann auch einen keilförmigen Verlauf aufweisen, so dass unterhalb der keilförmigen Nut ein Grat bzw. ein ringförmiger Vorsprung zum Verschweißen mit dem darunter angeordneten
Material des Druckluftbehälters verbleibt. Alternativ dazu kann die Unterseite der Muffe 5 umlaufend auch mit einer Anschrägung versehen sein. Die Figuren 7a bis 7c zeigen drei besonders geeignete Gestaltungen von Muffen. Die Figuren 7a bis Ic zeigen zudem eine besonders geeignete Lösung, um die Muffe 5 mit dem Druckluftbehälter 1 zu verschweißen.
Wie sich aus den Figuren 7a bis 7c ergibt, ist in der bevorzugten Ausführungsform der Muffe 5 vorgesehen, dass diese einen Außendurchmesser aufweist, der geringer ist als der Innendurchmesser der Bohrung 4. Dadurch kann die Muffe 5 wenigstens mit einem Teilstück ihrer axialen Länge in die Bohrung 4 eingeführt bzw. eingesetzt und dort verschweißt werden.
Die Fig. 7a zeigt eine Ausführungsform, bei der die Muffe 5 einen über ihre axiale Länge im wesentlichen konstanten Außendurchmesser aufweist. Die Muffe 5 wird dabei mit einem stirnseitigen Ende in die Bohrung 4 eingesetzt und dort verschweißt. Vorzugsweise kann die Muffe 5 so weit in die Bohrung 4 eingesetzt werden, dass die in die Bohrung 4 eingebrachte Unterseite der Muffe 5 im wesentlichen bündig mit der Innenseite des Außenbodens 3 oder des Mantels 2 ist.
Die Verschweißung der Muffe 5 gemäß Fig. 7a kann durch einen außenseitig und/oder innenseitig angesetzten Laser 7 erfolgen. In Fig. 7a ist eine außenseitig angebrachte Schweißnaht 10 dargestellt.
Der Vorteil der in Fig. 7a dargestellten Lösung besteht darin, dass die Muffe 5 besonders kostengünstig, vorzugsweise als Drehteil, herstellbar ist. Gemäß der in Fig. 7b und Fig. Ic dargestellten Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Muffe 5 an ihrer der Bohrung 4 zugewandten Unterseite eine Verjüngung 13 und/oder einen a- xiale überstehenden Vorsprung und/ oder eine Nase aufweist. Die Verjüngung 13 und/oder der Vorsprung und/oder die Nase weisen dabei wenigstens an ihrem von der Muffe 5 abgewandten Ende einen Außendurchmesser auf, der geringer ist als der Innendurchmesser der Bohrung 4. Die Muffe 5 kann somit mit ihrer Verjüngung 13 bzw. dem Vorsprung bzw. der Nase in die Bohrung 4 eingesetzt werden, so wie dies in den Figuren 7b und 7c dargestellt ist.
Gemäß der in Fig. 7b und Fig. 7c dargestellten Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass die Verjüngung 13 bzw. der Vorsprung bzw. die Nase mit der Muffe 5 einstückig sind. Wie sich ferner aus Fig. 7b und Fig. 7c ergibt, ist der Verlauf des Außendurchmessers der Verjüngung 13 bzw. des Vorsprungs bzw. der Nase vorzugsweise an den Verlauf der Innenkante der Bohrung 4 angepasst. Dadurch lässt sich die Verjüngung 13 besonders einfach in die Bohrung 4 einsetzen. Zudem wird sichergestellt, dass kein Lichtspalt beim Laserschweißen vorhanden ist.
Wie sich aus den Figuren 7b und 7c ergibt, weist die Verjüngung 13 bzw. der Vorsprung bzw. die Nase einen Außendurchmesser auf, der die Bohrung 4 wenigstens annähernd vollständig ausfüllt. Die Schweißnaht 10 kann bei beiden Ausführungsformen von innen und/oder von außen angebracht werden. In den Figuren 7b und 7c ist eine Schweißnaht 10 von außen mittels Laserschweißen angebracht. Diese Ausführungsform ist zu bevorzugen. Wie sich aus Fig. 7b ergibt, weist die Muffe in dieser Ausführungsform eine Verjüngung 13 bzw. einen Vorsprung bzw. eine Nase mit einem schrägen Verlauf auf. Die Verjüngung 13 bzw. der Vorsprung bzw. die Nase weisen eine angeschrägte Außenkante auf, so dass sich der Außendurchmesser der Verjüngung 13 bzw. des Vorsprungs bzw. der Nase zu deren freien Ende hin verjüngt. Der Winkel α der Anschrägung kann dabei beispielsweise 30° bis 70°, vorzugsweise 60°, betragen. Durch die Anschrägung ergibt sich eine Selbstzentrierung.
Fig. 7c zeigt eine besonders zu bevorzugende Ausführungsform der Muffe 5. Dabei ist vorgesehen, dass die Verjüngung 13, der Vorsprung oder die Nase als Stufe mit einem im Wesentlichen konstanten Außendurchmesser ausgebildet ist. Die Muffe 5 kann dabei als Drehteil hergestellt sein. Es ist dadurch nicht notwendig, die Bohrung 4 im Außenboden 3 bzw. im Mantel 2 mit einer Anschrägung herzustellen. Alternativ kann jedoch zusätzlich eine Anschrägung im Außenboden vorgesehen sein.
Durch den Entfall der Anschrägung im Außenboden 3 bzw. im Mantel 2 kann die Bohrung 4 in besonders einfacher und kostengünstiger Weise durch Stanzen hergestellt werden.
Gemäß der in Fig. 7b und der in Fig. 7c dargestellten Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass die Unterseite der Verjüngung 13 im Wesentlichen in einer Ebene mit der Innenseite des Außenbodens 3 bzw. des Mantels 2 im Bereich der Bohrung 4 verläuft. Der Vorteil der in den Figuren 7a bis 7c dargestellten Ausführungsformen gegenüber den Ausführungsformen gemäß den Figuren 5 und 6 besteht darin, dass keine Schmutzkante innerhalb des Druckluftbehälters 1 entsteht, da durch die Gestaltung und Anordnung der Muffe 5 Rücksprünge an der Innenseite des Druckluftbehälters 1 vermieden werden.
Grundsätzlich lassen sich die in den Figuren 7a bis 7c dargestellten Ausführungsbeispiele mit den weiteren Merkmalen kombinieren, die bezüglich der anderen Ausführungsformen o- der allgemein bezüglich der Erfindung dargestellt wurden.
Figur 8 zeigt prinzipmäßig ein alternatives Verschweißen der Muffe 5 mit dem Druckluftbehälter 1. Dabei ist vorgesehen, dass der Laser 7 an der Innenseite eines Außenbodens 3 angesetzt wird; Die außenseitig auf den Druckluftbehälter 1 aufgesetzte Muffe 5 wird somit auf der Bohrung 4 dadurch verschweißt, dass der Laser 7 auf die Innenseite des Außenbodens 3 einwirkt. Vorzugsweise wird der Laser 7 so angesetzt, dass dieser eine radial außenliegende Ringfläche der Muffe 5 mit dem angrenzenden Material des Druckluftbehälters 1 verschweißt. Die radial außenliegende Ringfläche ist in Figur 8 strichliniert dargestellt. Da der Innendurchmesser der Muffe 5 geringer ist als der Innendurchmesser der Bohrung 4 überlappt die Innenkante der Muffe 5 die Innenkante der Bohrung 4. Erfindungsgemäß kann auch vorgesehen sein, dass der Laser nicht nur eine Ringfläche der Muffe 5 mit dem angrenzenden Material des Druckluftbehälters verschweißt sondern zwei oder mehrere. Figur 9 zeigt eine weitere Möglichkeit die Muffe 5 auf der Bohrung 4 bzw. auf den Druckluftbehälter 1 zu verschweißen. Hierzu wird ein CD-Schweißverfahren eingesetzt. Die Muffe 5 wird an der vorgesehenen Stelle des Druckluftbehälters 1 angesetzt und durch einen kurzen Stromstoß bzw. die Anwendung des CD-Schweißverfahrens mit dem angrenzenden Material des Druckluftbehälters 1 verschweißt. Wie sich aus Figur 9 ergibt weist die Muffe 5 an ihrer Unterseite 5a eine umlaufende Schmelzkante 14 auf. Die Schmelzkante 14 weist dabei einen ringförmigen Verlauf auf. Die Schmelzkante 14 wird durch das CD-Schweißverfahren mit dem Druckluftbehälter verbunden bzw. verschmolzen. Vorzugsweise weist die Schmelzkante 14 einen keilförmigen Verlauf auf, d.h. verjüngt sich ausgehend von der Unterseite 5a der Muffe 5 in Richtung auf den Druck- luftbehälter 1. Gegebenenfalls können auch zwei oder mehrere Schmelzkanten 14 an der Unterseite 5a der Muffe 5 ausgebildet sein. Vorteilhaft ist es, wenn die Schmelzkante 14 radial außenliegend ringförmig an der Unterseite 5a der Muffe 5 umläuft .
Der im Ausführungsbeispiel dargestellte Druckluftbehälter 1 weist eine Innenbeschichtung 6 auf der Innenseite Ia des Druckluftbehälters auf die durch ein Pulverbeschichtungsver- fahren hergestellt ist. Im Ausführungsbeispiel ist dabei vorgesehen, dass die Pulverbeschichtung elektrostatisch auf die Innenseite Ia des Druckluftbehälters aufgebracht ist und hierzu eine Tribo-Aufladung verwendet wird. Wie sich aus Figur 10 ergibt ist im Ausführungsbeispiel vorgesehen, dass die Pulverbeschichtung durch eine Tribo-Lanze 15 in den Druckluftbehälter 1 eingebracht wird. Die Tribo-Lanze 15 weist dabei einen Sprühkopf 16 auf, der sowohl radial als auch nach vorne und nach hinten Pulver abgibt. Dies ist in Figur 10 entsprechend dargestellt.
Eine besonders geeignete Vorrichtung zur Durchführung der Pulverbeschichtung ist in Figur 11 dargestellt. Hierbei ist ein Träger 17 vorgesehen um mehrere Druckluftbehälter 1 aufzunehmen. Für jeden Druckluftbehälter 1 ist dabei eine Tri- bo-Lanze 15 mit einem Sprühkopf 16 vorgesehen. Ferner ist ein Bolzen 18 mit einer Innenbohrung vorgesehen. Der Bolzen 18 wird in eine Bohrung 4 im Außenboden 3 eingebracht um somit eine Zugangsöffnung für die Lanze 15 bereitzustellen. Der in den Bolzen 18 einzuführende Teil der Tribo-Lanze 15 und der Sprühkopf 16 sollen vorzugsweise höchstens einen Außendurchmesser von 20 mm, besonders bevorzugt höchstens 15 mm aufweisen. Ferner weist die in Figur 11 dargestellte Vorrichtung eine Einrichtung 19 auf, um die Tribo-Lanzen 15 durch die Zugangsöffnung einzuführen und unter Abgabe von Beschichtungspulver wieder zurückzuziehen. Gemäß Figur 11 ist ferner eine Einrichtung 20 zur Vorbehandlung der Innenseite Ia des Druckluftbehälters 1 vorgesehen. Ferner ist eine Einrichtung 21 zum Trocknen des aufgebrachten Pulvers bei einer Temperatur von 1500C bis 2500C, vorzugsweise 2000C vorgesehen. Der Träger 17 kann durch eine entsprechende Aufhängung beweglich sein. Der Träger 17 fixiert die Druckluftbehälter 1 sowohl oben als auch unten. Vorgesehen ist, dass mehrere Druckluftbehälter 1 gleichzeitig behandelt werden.
Im Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass auch die Außenseite des Druckluftbehälters 1 mit einer Pulverbeschichtung versehen wird.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
1. Druckluftbehälter für Nutzfahrzeuge, mit einem rohr- bzw. zylinderförmigen Mantel, welcher an seinen beiden Enden durch angeschweißte Außenböden verschlossen ist, wobei wenigstens ein Außenboden und/oder der Mantel mit einer Bohrung versehen ist, wobei auf der Bohrung eine Muffe aufgeschweißt ist und wobei wenigstens die Innenseite des Druckluftbehälters mit einer Innenbeschichtung versehen ist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
1.1. Kontaktflächen (2a, 3a) zwischen dem Mantel (2) und den Außenböden (3) derart gestaltet sind, dass die Kontaktflächen (2a, 3a) auf Stoß bzw. stumpf anei- nandergrenzen und die Kontaktflächen (2a, 3a) ohne Schweißmaterial durch Laserschweißen miteinander verschweißt sind;
1.2. die Muffe (5) durch Laserschweißen oder durch CD- Schweißen auf die Bohrung (4) aufgeschweißt ist; und
1.3. die Innenbeschichtung (6) des Druckluftbehälters
(1) durch eine Pulverbeschichtung hergestellt ist.
2. Druckluftbehälter nach Anspruch 1 d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Kontaktflächen (2a, 3a) in einer Radialebene des Druckluftbehälters (1) verlaufen.
3. Druckluftbehälter nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Kontaktflächen (2a, 3a) eine Schrägung (8) von bis zu 45°, vorzugsweise von 15° +/- 5° aufweisen.
4. Druckluftbehälter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der Laser (7) zwei Laserköpfe aufweist, die gleichzeitig die Kontaktflächen (2a, 3a) zwischen einem Außenboden (3) und dem Mantel (2) miteinander verschweißen.
5. Druckluftbehälter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Muffe (5) einen Einstich (11), eine Anschrägung oder eine Nut aufweist, die derart angeordnet sind, dass zwischen diesen und dem Druckluftbehälter (1) ein durch die Muffe (5) gebildeter Grat (12) oder ein ringförmiger Vorsprung verbleibt.
6. Druckluftbehälter nach Anspruch 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass ein Laserstrahl eines von außen angesetzten Lasers (7) in den Einstich (11), die Anschrägung oder die Nut (13) derart eindringt, dass der Grat (12) oder der ringförmige Vorsprung der Muffe (5) mit dem angrenzenden Material des Druckluftbehälters (1) verschmilzt.
7. Druckluftbehälter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Muffe (5) dadurch außenseitig auf der Bohrung (4) verschweißt ist, dass der Laser (7) an der Innenseite (Ia) des Außenbodens (3) angesetzt wird.
8. Druckluftbehälter nach Anspruch 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der Laser (7) eine radial außenliegende Ringfläche der Muffe (5) mit dem angrenzenden Material des Druckluftbehälters (1) verschweißt.
9. Druckluftbehälter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Muffe (5) an ihrer an den Druckluftbehälter (1) angrenzenden Unterseite (5a) wenigstens eine wenigstens annähernd ringförmig umlaufende Schmelzkante (14) aufweist, welche durch CD-Schweißen mit dem Druckluftbehälter (1) verbunden bzw. verschmolzen ist.
10. Druckluftbehälter nach Anspruch 9, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Schmelzkante (14) ringförmig ausgebildet ist und radial außenliegend an der Unterseite der Muffe (5) umläuft .
11. Druckluftbehälter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Muffe (5) einen Außendurchmesser aufweist, der geringer ist als der Innendurchmesser der Bohrung 4.
12. Druckluftbehälter nach Anspruch 11, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Muffe (5) wenigstens mit einem Teilstück ihrer axialen Länge in die Bohrung (4) eingeführt und dort verschweißt ist.
13. Druckluftbehälter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Muffe (5) an ihrer der Bohrung (4) zugewandten Unterseite eine Verjüngung (13) und/oder einen axial überstehenden Vorsprung und/oder eine vorstehende Nase aufweist, wobei die Verjüngung (13) und/oder der Vorsprung und/oder die Nase wenigstens an ihrem von der Muffe (5) abgewandten Ende einen Außendurchmesser aufweisen, der geringer ist als der Innendurchmesser der Bohrung (4) .
14. Druckluftbehälter nach Anspruch 13, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der Verlauf des Außendurchmessers der Verjüngung (13) , des Vorsprungs oder der Nase an den Verlauf der Innenkante der Bohrung (4) angepasst ist.
15. Druckluftbehälter nach Anspruch 13 oder 14, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Verjüngung (13), der Vorsprung oder die Nase einen Außendurchmesser aufweist, der die Bohrung (4) wenigstens annähernd vollständig ausfüllt.
16. Druckluftbehälter nach einem der Ansprüche 13, 14 oder 15, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Verjüngung (13), der Vorsprung oder die Nase eine angeschrägte Außenkante aufweist, so dass sich der Außendurchmesser der Verjüngung (13) , des Vorsprungs oder der Nase zu deren freien Ende hin verjüngt.
17. Druckluftbehälter nach einem der Ansprüche 13, 14 oder 15, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Verjüngung (13), der Vorsprung oder die Nase als Stufe mit einem im Wesentlichen konstanten Außendurchmesser ausgebildet ist.
18. Druckluftbehälter nach einem der Ansprüche 1 bis 17, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der die Bohrung (4) umgebende Bereich des Mantels (2) und/oder der Außenböden (3) eben bzw. abgeflacht ist.
19. Druckluftbehälter nach Anspruch 18, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Abflachung (9) durch ein Prägewerkzeug erzeugt ist.
20. Druckluftbehälter nach einem der Ansprüche 1 bis 19, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Pulverbeschichtung elektrostatisch auf die Innenseite (Ia) des Druckluftbehälters (1) aufgebracht ist, vorzugsweise durch eine Tribo-Aufladung.
21. Druckluftbehälter nach Anspruch 20, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Innenbeschichtung (6) bei einer Temperatur von 150° bis 25O0C, vorzugsweise 2000C getrocknet ist.
22. Verfahren zum Herstellen eines Druckluftbehälters für Nutzfahrzeuge, insbesondere für Luftfederungen von Nutzfahrzeugen, wonach aus einer Platine ein röhr- bzw. zylinderförmiger Mantel gebogen wird, wonach durch Ziehen oder Prägen zwei Außenböden hergestellt und mit den Stirnseiten des Mantels verschweißt werden, wobei wenigstens ein Außenboden und/oder der Mantel mit einer Bohrung versehen ist auf die eine Muffe aufgeschweißt wird, und wonach wenigstens die Innenseite des Druckluftbehälters mit einer Innenbeschichtung versehen wird d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
22.1. die Kontaktflächen (2a, 3a) zwischen dem Mantel (2) und den Außenböden (3) derart gestaltet werden, dass die Kontaktflächen (2a, 3a) flächig bzw. stumpf aneinander stoßbar sind, wonach die Kontaktflächen (2a, 3a) ohne Schweißmaterial durch Laserschweißen miteinander verschweißt werden;
22.2. die Muffe (5) durch Laserschweißen oder durch CD- Schweißen auf die Bohrungen (4) aufgebracht wird; und
22.3. die Innenbeschichtung (6) durch eine Pulverbeschichtung hergestellt wird.
23. Verfahren nach Anspruch 22, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das Pulverbeschichtungsverfahren ein elektrostatisches Pulverbeschichtungsverfahren, vorzugsweise unter Verwendung einer Tribo-Aufladung, ist.
24. Verfahren nach Anspruch 23, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass zur Aufbringung des Pulvers auf die Innenseite (Ia) des
Druckluftbehälters (1) eine Tribo-Lanze (15) eingesetzt wird.
25. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 22, gekennzeichnet durch die nachfolgenden Merkmale
25.1 eine Lanze (15) mit einem Sprühkopf (16) zum Einbringen in den Druckluftbehälter (1);
25.2 einem Bolzen (18) mit einer Innenbohrung zum Einbringen in eine Bohrung (4) im Außenboden (3) um eine Zugangsöffnung für die Lanze (15) bereitzustellen;
25.3 einem Träger (17) um den Druckluftbehälter (1) so aufzunehmen, dass die Zugangsöffnung nach unten ausgerichtet ist; und
25.4 einer Einrichtung (19) um die Lanze (15) durch die Zugangsöffnung einzuführen und unter Abgabe von Be- schichtungspulver wieder zurückzuziehen.
26. Vorrichtung nach Anspruch 25, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass eine Einrichtung (20) zur Vorbehandlung der Innenseite (Ia) des Druckluftbehälters (1) vorgesehen ist.
27. Vorrichtung nach Anspruch 25 oder 26, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass eine Einrichtung (21) zum Trocknen des aufgebrachten Pulvers bei einer Temperatur von 150° bis 2500C, vorzugsweise 2000C vorgesehen ist.
28. Vorrichtung nach Anspruch 25, 26 oder 27, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der in dem Bolzen (18) einführbare Teil der Lanze (15) und dem Sprühkopf (16) einen Außendurchmesser von höchstens 20 mm, vorzugsweise von höchstens 15 mm aufweisen.
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