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Druckbehälter mit zweiteiligem Gehäuse
Die Erfindung betrifft einen Druckbehälter mit zweiteiligem Gehäuse aus Hauptteil und Deckel, und mit einer biegsamen, zwei Druckräume voneinander abteilenden Trennwand, bei welchem Hauptteil und Deckel nach aussen gerichtete Randabschnitte haben und von einem beide Randabschnitte übergreifenden, genuteten und längs des Umfangs verlaufenden ringförmigen Befestigungsmittel zusammengehalten sind.
Solche Behälter sollen dicht verschliessbar sein, aber auch wieder geöffnet werden können, da die Lebensdauer der Trennwand gewöhnlich kleiner als die Lebensdauer des Gehäuses ist, die Trennwand also austauschbar sein soll. Eine Verbindung von Hauptteil und Deckel des Gehäuses durch Schrauben, wie sie schon vorgeschlagen wurde, genügt zwar diesen Forderungen, ist aber-besonders für grössere Stückzah-
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rungen dagegen, dass der Behälter unbefugt oder unbedacht, z. B. in druckbelastetem Zustand, geöffnet wird. Auch in Nuten eingesetzte Halteringe oder Segmente haben den Nachteil, verhältnismässig teuer zu sein, da sie genau gearbeitet sein müssen und beim Zusammenbau eine gewisse Sorgfalt erfordern, gewöhnlich auch besondere Sicherheitsvorkehrungen gegen unbedachtsames Öffnen verlangen.
Verschweisst man Hauptteil und Deckel, so ist es nicht mehr möglich, auf einfache Weise den Behälter zu öffnen und wie- der zu verschliessen. Auch kann beim Schweissen unter Umständen die weist hitzeempfindliche Trennwand gefährdet sein.
Es ist bekannt die Trennwand mit einem Randabschnitt zwischen die Flanschen von Hauptteil und Deckel zu legen und durch das übergreifende Befestigungsmittel festzuklemmen. Wird aber der Rand der Trennwand auf diese Weise stark eingepresst, so reisst die Trennwand nach verhältnismässig kurzer Zeit auf. Der Grund dafür ist, dass der Werkstoff der Trennwand am eingespannten Rand stark arbeitet, da alle Zugspannungen dort aufgefangen werden müssen, und dass der stark eingespannte Werkstoff diesen Beanspruchungen nicht mehr hinreichend elastisch nachgeben kann, sondern wie zum Teil verfestigt wirkt und daher rasch ermüdet und bricht. Die Lebensdauer eines solchen Druckbehälters reicht daher nicht aus.
Nach der Erfindung werden bei Druckbehältern der eingangs beschriebenen Bauart diese Nachteile dadurch vermieden, dass die Randabschnitte unmittelbar aufeinander liegen und mit beträchtlicher Kraft zusammengepresst sind, wogegen für die Trennwand eine von dieser Anpresskraft unabhängige Befestigungsstelle vorgesehen ist.
Die Befestigung der Gehäuseteile hält dabei jedem Innendruck stand ; die eigene Befestigung der Trennwand ist von der Kraft unabhängig, mit der die Gehäuseteile aufeinander liegen. Die Trennwand kann unabhängig davon zum Abdichten zwischen den beiden Gehäuseteilen herangezogen werden. Der Speicher kann ohne Beschädigung oder Beeinträchtigung der Trennwand zusammengebaut und auseinandergenommen werden, und seine Lebensdauer ist sehr gross, da die Trennwand in einer ihre Festigkeit nicht beeinträchtigenden Weise gehalten wird.
In besonders vorteilhafter Weise besteht der Ring für die Zusammenpressung der Randabschnitte aus mindestens zwei in an sich bekannter Weise Ringsegmente darstellenden Teilen, die über die Randabschnitte der Behälterteile greifende Halteteile bilden und an ihren Enden miteinander auftrennbar verbunden sind.
Diese Verbindung lässt sich auf einfache Weise" . B. durch kurze Schweiss- oder Lötnähte herstellen,
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welche die Ringstück nur an ihrem Aussenmantel verbinden und durch Wärmebehandlung oder mecha- nisch aufgetrennt werden können-z. B. durch einen Sägeschnitt - ohne dass die Teile des Behälters selbst oder die Trennwand dabei in Mitleidenschaft gezogen würden.
Nach Einsetzen einer neuen Trennwand kann der Behälter wieder verschlossen und gegebenenfalls mit neuen Ringstucken zusammengehalten werden.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Nut des umfassenden Ringes, wie an sich bekannt, mindestens eine kegelige Seitenfläche hat und gegen eine Fläche entsprechender Neigung auf einem Randabschnitt eines der Behälterteile anliegt.
Es ist zwar bekannt, die Randabschnitte der beiden Gehäuseteile unter Zwischenlage der Trennwand teilweise ineinandergreifen zu lassen. Besonders zweckmässig ist es, dass darüber hinaus einer der Randabschnitte einen kleineren Aussendurchmesser hat als der andere, und dass die beiden Behälterteile durch unmittelbar ineinander greifende Flächen gegeneinander zentriert sind.
Das wird in vorteilhafter Weise dadurch erreicht, dass der Deckel mit einem Fortsatz in den Hauptteil des Behälters ragt, und dass in diesen Fortsatz eine Ringnut eingearbeitet ist, die einen Ringwulst der Trennwand aufnimmt. Dadurch ist der Zusammenbau des Behälters weiter erleichtert, da Deckel und Trennwand gemeinsam in den Behälter eingesetzt werden können.
Um diesen Wulst bei gefülltem Behälter, d. h. ausgedehnter Trennwand, vor Zugbelastungen zu schützen, ist es besonders zweckmässig, an der Trennwand innerhalb des Ringwulstes und des ihn haltenden Deckelfortsatzes eine Zone geringerer Dicke anzuordnen, die sich bevorzugt ausdehnt, gegen die Wand des Behälterhauptteils legt und dadurch einen Grossteil der Zugkräfte aufnimmt und von dem Wulst fernhält.
Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes sind in der Zeichnung dargestellt. Es zeigen : Fig. l einen Druckbehälter im Längsschnitt nach I-I der Fig. 2 ; Fig. 2 einen Grundriss des Behälters ; Fig. 3 einen Teilschnitt entsprechend Fig. 1 in grösserem Massstab, der insbesondere die Zentrierung des Deckels im Behälterhauptteil und die Befestigung, Lage und Form der Zwischenwand zeigt. Fig. 4 eine perspektivische Ansicht des oberen Teils des Behälters ; Fig. 5 eine Einzelheit einer Druckmittelöffnung des Behälters im Längsschnitt ; Fig. 6 eine abgewandelte Ausbildungsform der Ränder von Behälterhauptteil und Deckel.
Die Fig. 1-5 stellen eine Ausführungsform eines Druckbehälters dar, wie er als hydraulischer Druckspeicher verwendet wird. Dieser Speicher hat einen Behälterhauptteil 10 und einen Deckel 11 aus festem Werkstoff, z. B. Stahl ; das aus beiden gebildete Gehäuse kann daher hohen Drücken standhalten. Beide Gehäuseteile werden durch nachstehend noch näher erläuterte Mittel 12 zusammengehalten.
Der Behälterhauptteil 10 (Fig. l) ist im wesentlichen zylindrisch, sein unten. liegender Abschnitt 13 ist aber halbkugelförmig gewölbt ; sein nach oben gerichtetes Ende ist offen und hat einen hach aussen gerichteten Randabschnitt 14. In dem unten liegenden Abschnitt 13 ist eine Öffnung 15 angebracht, die Mittel 16 zum Durchlass der Druckflüssigkeit enthält.
Diese in Fig. l nur teilweise dargestellten Mittel umfassen in der Hauptsache einen Anschlussstutzen 17, der an seinem inneren Ende einen Flansch 18 hat. Auf diesem liegt eine Lochscheibe 19 ; der Flansch liegt in einer Ausnehmung 20 auf der Innenseite der Öffnung 15.
Wie in Fig. 5 dargestellt, hat die Öffnung 15 zweckmässigerweise einen Absatz 43, auf dem sich die Unterseite des hier mit 44 bezeichneten Flansches abst-ützt. Die in Fig. 5 mit 45 bezeichnete Lochscheibe, die wohl Flüssigkeit durchlässt, aber der ausgedehnten Trennwand einen Halt gibt, kann mit dem Anschlussstutzen 17 fest verbunden oder gemeinsam mit diesem im Gehäuse festgehalten sein. Sie liegt auf der Innenfläche des Flansches. Statt der Lochscheibe kann auch ein Ventil mit dem Anschlussstutzen 17 verbunden sein, das sich schliesst, wenn der Druckspeicher leer ist, und dadurch verhindert, dass die Zwischenwand in den Auslass gedrückt wird.
Zwischen die Innenwand des Behälterhauptteils und den Rand der Lochscheibe wird'beim Zusammenbau ein Ring 46 aus Lötwerkstoff für Hart- oder Weichlötung eingelegt.
Der untere Abschnitt des Gehäuses wird dann erhitzt, bis der Ring schmilzt ; er ist so bemessen, dass er beim Schmelzen den ursprünglich freien Zwischenraum zwischen dem Anschlussstutzen 17 oder der Lochscheibe 45 und der gegenüberliegenden Wand des Behälterhauptteils 10 so ausfüllt, dass seine Oberfläche einen stufenlosen Übergang zwischen der Oberfläche der Lochscheibe 45 und der Gehäusewand herstellt, wie als punktierte Linie 47 in Fig. 5 angegeben ist.
Im Inneren des Behälterhauptteils 10 befindet sich eine biegsame Trennwand 21, die als elastische Blase ausgebildet ist und auf ihrer Aussenseite einen ölraum 22, auf ihrer Innenseite einen Druckluftraum 23 begrenzt. Die Trennwand hat an ihrem Rand einen ringförmigen Wulst 24, der zur Innenseite des Randes gerichtet ist und von einer Ringnut 25 des Deckels 11 aufgenommen wird.
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Der Deckels1 hast einen gewölbten Mittelteil 26 mit einer axialen Öffnung 27, die ein nicht dargestelltes Einfüllventil für Druckluft aufnimmt. Ausserdem hat der Deckel (Fig. 1 und 3) einen nach auswärts gerichteten Randabschnitt 28, der sich auf den Randabschnitt 14 des Gehäusehauptteils legt, und einen zylindrischen Fortsatz 29, der mit einem zentrierenden Bereich 30 in den Hauptteil 10 greift, wenn die beiden Randabschnitte 28 und 14 aufeinander gelegt werden.
In diesem Fortsatz 29 befindet sich die Ringnut 25. Wie aus Fig. 3 zu ersehen ist, hat der Übergang 31 zwischen dem Randabschnitt 28 und dem Fortsatz 29 des Deckels im Querschnitt einen kleineren Krümmungshalbmesser als der Übergang 32 zwischen dem Randabschnitt 14 und dem zylindrischen Teil des Gehäusehauptabschnitts 10. Der Aussendurchmesser des Randabschnitts 14 ist grösser als derjenige des Randabschnitts 28, damit die zusammenhaltenden Mittel 12, wenn sie radial bis zum Anstossen an den Randabschnitt 14 aufgesetzt werden, zum Randabschnitt 28 ein Spiel 33 lassen, so dass die Zentrierung des Deckels durch den Bereich 30 im Hauptteil 10 von den Befestigungsmitteln nicht gestört wird.
Die Befestigungsmittel 12 (Fig. 1-3) bestehen aus einem Ring, der aus mindestens zwei Abschnitten
34 (nach Fig. 2 aus drei Abschnitten) besteht. Die Abschnitte haben U-förmigen Querschnitt und stellen daher Klammern dar, die liber die Randabschnitte 14 und 28 greifen und miteinander an ihren Enden durch
Schweissstellen 35 verbunden sind. Die bogenförmige Nut jedes Ringabschnitts 34, welche die Randab- schnitte 14,28 übergreift, hat einen zylindrischen Nutgrund 37, der sich gegen den Randabschnitt 28 legt, eine ebene, untere Seitenfläche 38, die radial unter den Randabschnitt greift und eine obere, kegelige
Seitenfläche 39, die sich klemmend gegen die ebenfalls kegelige Oberseite 40 des Randabschnitts 28 legt.
Die Abschnitte 34, die zusammen das ringförmige Befestigungsmittel 12 bilden, werden mit Hilfe einer Presse aufgeschoben. Sie werden radial zur Achse des Behälters hin gedrückt, bis sich der Nutgrund
37 jedes Abschnitts gegen den Umfang des Randabschnitts 14 legt, dann werden die Schweissstellen 35 an- gebracht. Wie besonders aus den Fig. 2 und 4 zu erkennen ist, liegen die Schweissstellen in der Haupt- achse längs des parallel zur Behälterachse verlaufenden Teils der Schlitze 41, die sich zwischen den ein- ander zugewendeten Enden der Ringabschnitte 34 bilden. Diese Schweissstellen sind sehr zweckmässig, weil sie leicht angebracht und auch leicht wieder geöffnet werden können, z. B. durch einfache Sägeschnitte an der Stelle der Schlitze 41. Anderseits reichen die Schweissstellen völlig aus, um eine feste Verbindung der Behälterteile zu gewährleisten.
Die vom Innendruck des Druckspeichers herrührenden Spannungen, welche die Verbindung zwischen Deckel und Gehäusehauptteil zu öffnen suchen, äussern sich auf die Verbindungsteile kaum als radiale Spannung, denn diese wird vorwiegend vom Bereich 30 des Deckels aufgefangen. Die Längsspannungen werden schon durch die klammerartige Form der Abschnitte 34 aufgenommen, die stark genug bemessen sind, um diese Spannung auszuhalten. Die Schweissstellen 35 haben daher vorwiegend die Aufgabe, lediglich die Teile in ihrer Lage zu halten, ohne Spannungskräfte aufnehmen zu müssen ; das ist der Grund, weshalb sie in der beschriebenen einfachen Art ausgebildet sein können. Statt Schweissstellen können auch entsprechende Lötstellen oder Klebstellen mit ähnlichen Festigkeitseigenschaften auftreten.
Wenn der Deckel 11 auf den Hauptteil 10 aufgesetzt und mit ihm durch die ringförmigen Befestigungsmittel 12 verbunden ist, liegt der Wulst 24 der Trennwand 21 zusammengepresst zwischen der Innenwand des Behälterhauptteils 10 und dem Grund der Ringnut 25 des Deckels 11. Dadurch wird die Trennwand mit ihrem Rand festgehalten und auch eine Abdichtung zwischen den Druckräumen 22 und 23 und der Aussenseite des Druckspeichers hergestellt.
In einer besonders zweckmässigen Ausbildungsform hat die Trennwand 21 innerhalb des Ringwulstes 24 und des Bereichs, in dem die Trennwand zwischen dem Fortsatz 29 des Deckels und dem Behälterhauptteil 10 geführt ist, eine Zone 42 verminderter Dicke (Fig. 3). Wenn die Trennwand gespannt wird, d. h., wenn sich der Ölraum 22 leert, werden die in der Trennwand entstandenen Zugspannungen vorwiegend von dieser Zone aufgenommen, die sich ausdehnt und gegen die Behälterwand legt. Dadurch wird die Zugspannung im wesentlichen von dem Ringwulst 24 ferngehalten, so dass dieser nicht aus der Ringnut 25 herausgezogen wird und seine ausgeprägte Rundung beibehält, wodurch ein dichter Abschluss gewährleistet bleibt.
Bei der Ausbildungsform nach Fig. 6 sind die Teile des Behälters im wesentlichen dieselben wie bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel. Behälterhauptteil und Deckel haben aber einander zugewandte kegelige Randabschnitte 14a und 28a, die mit einem Haltering 12a zusammenwirken, der eine Ringnut mit in gleicher Neigung kegeligen Seitenflächen hat. Die Ausführungsform erlaubt es, die Klammerwirkung zwischen den Randabschnitten auf einen kleineren Bereich u konzentrieren, der mit starker Kraft und dichtend zusammengepresst wird.