DE3212400A1

DE3212400A1 - Widerstandsgeschweisster hydrospeicher und verfahren zu seiner herstellung

Info

Publication number: DE3212400A1
Application number: DE19823212400
Authority: DE
Inventors: Alfonse A. 91364 Woodland Hills Calif. Jacobellis
Original assignee: VSI Corp
Current assignee: Shared Technologies Fairchild Telecom Inc
Priority date: 1981-04-03
Filing date: 1982-04-02
Publication date: 1982-10-21
Also published as: CA1174564A; MX157012A; SE8202131L; IT8220562A0; IT1150520B; US4427028A; GB2100348B; FR2503282B1; GB2100348A; FR2503282A1

Description

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Pasadena, California (V.St.A. )

Uiderstandsgeschueißter hydrospeicher und Verfahren zu seiner Herstellung

Die Erfindung betrifft einen Hydrospeicher, insbesondere einen Hydrospeicher zur Speicherung won Energie oder zum Dämpfen von Druckstößen, und ein l/erfahren zu dessen Herstellung.

Bekannte Hydrospeicher dieser Art besitzen ein Druckgefäß, das am einen Ende eine Mündung und am anderen, geschlossenen Ende einen Ölanschluß besitzt und das eine Blase enthält, die mit Hilfe eines Tragringes an der Innenuandung des Druckgefäßes montiert ist. Dabei besitzt die Blase einen verdickten Randteil, der am unteren Ende des Tragrinqes befestigt ist.

Für den Zusammenbau derartiger Hydrospeicher sind verschiedene Verfahren vorgeschlagen worden, beispielsweise in den US-Patentschriften 3 397 719, 3 5oo 866, 3 654 964, 4 984 621 und in den schwebenden US-Patentanmeldungen Serial Na„ 25o 833 und 94 o41 des Erfinders.

Es ist bekannt, daß stumpf gestoßene Metallteile durch UiderstandsschueiOen unter Bildung einer dichten wirkenden Schweißnaht miteinander verbunden werden können. Der Anwendung des Widerstandsschweißen^ bei der Herstellung.von Hydrospeichern, insbesondere für hohe Drücke, stand bisher

jedoch die Tatsache entgegen, daß ein Widerstandschweißen mit hohem Wirkungsgrad nur zwischen relativ dünnen Metallteilen durchgeführt werden kann. Uenn aber die Wandstärke des die Blase umgebenden Teils des Druckgefäßes zum Widerstandsschweißen genügend klein war, dann konnte wegen dieser geringen Wandstärke der Hydrospeicher nur bis zu relativ/ niedrigen Drücken verwendet werden.

Daher besteht eine Aufgabe der Erfindung in der Schaffung eines widerstandsgeschweißten Hydrospeichers von hoher Berstfestigkeit.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht in der Schaffung eines Verfahrens zum Herstellen eines derartigen Hydrospeichers.

Zur Lösung dieser Aufgaben schafft die Erfindung einen Hydrospeicher, der eine hohe Berstfestigkeit besitzt und dessen Druckgefäß einen geschwächten Wandteil besitzt, der eine Vertiefung in der Außenwandung des Druckgefäßes begrenzt und mit dem Tragring für die Blase durch Widerstandsschweißen verbunden werden kann« Zum Ausgleich der Verminderung der Berstfestigkeit des Druckgefäßes an dem für das Widerstandsschweißen benötigten, geschwächten Teil wird eine Kapρ π vorgesehen, die den geschwächten Teil außen übergreift.

Die Erfindung schafft somit einen verbesserten Hydrospeicher und ein Verfahren zu seiner Herstellung. In diesem Verfahren können die Vorteile einer Widerstandsschweissung zwischen dem die Blase tragenden Teil und dem Druckgefäß erzielt werden, ohne daß die Berstfestigkeit des Druckgefäßes beeinträchtigt wird. Diese Verbesserung wird dadurch erzielt, daß das Druckgefäß im Bereich seiner Mündung mit einem geschwächten ringförmigen Bereich ausgebildet wird.

Die Blase ist mit einem Tragring verbunden, der

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einen Teil aufweist, der bei in dem Druckgefäß eingesetzter Blase mit dem geschwächten Teil .des Druckgefäßes korrespondiert. Zwischen dem geschwächten Teil des Druckgefäßes und dem Tragring für die Blase wird eine ringförmige Schweißnaht hergestellt, durch welche der Tragring in dem Druckgefäß festgelegt und zwischen dem Druckgefäß und dem Tragring eine hermetische Abdichtung hergestellt wird.

Uenn der Tragring für die Blase wie vorstehend angegeben eingeschweißt worden ist, wird auf das offene Ende des Druckgefäßes eine Kappe aufgesetzt, die einen abwärtsgerichteten Kappenmantel besitzt, der sich über dem- geschwächten Uandteil des Druckgefäßes und über diesen Uandteil hinaus erstreckt. Dann wird zwischen dem unteren Ende des Kappenmantels und der Außenwandung des Druckgefäßes eine zweite Schweißnaht hergestellt, so daß der geschwächte Teil des Druckgefäßes durch den Kappenmantel verstärkt und daher eine Einrichtung von sehr hoher Berstfestigkeit erhalten wird.

AusfUhrungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend anhand der beigefügten Zeichnungen beschrieben. In diesen zeigt

Figur 1 im Vertikalschnitt einen Hydrospeicher mit einem Druckgefäß und der Blase,

Figur 2 in einem vergrößerten Uertikalschnitt in größerem Maßstab die oberen Teile des Hydraspeichers in einer Phase während der Herstellung,

Figur 3 in einer der Figur 2 ähnlichen Darstellung den Zustand nach dem Aufsetzen der Kappe und

Figur 4 in einem der Figur 3 ähnlichen Schnitt eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung.

Das in der Figur 1 gezeigte Druckgefäß 1o ist an

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seinem geschlossenen Ende 11 mit einem Ölanschluß 12 und einer vertikalen Bohrung 13 ausgebildet, die ein Innengewinde 14 besitzt und zum Verbinden des Ölanschlusses mit einer Druckflüssigkeitsleitung dient.

Das Druckgefäß 1o besitzt- ferner ein offenes

Ende 15, durch das hindurch die aus einer Blase 17 und einem Tragring 18 bestehende Blasenanordnung 16 eingeführt uerden kann· Die Blase 17 kann an ihrem unteren Ende mit einem Ventilkörper, beispielsweise in Form eines Knopfes 23 versehen sein, der abgeschrägte Seitenränder 19 hat, die mit der den Ölanschluß 12 umgebenden Schrägfläche 2o korrespondieren.

Uie im Betrieb von Hydrospeichern üblich dehnt sich die Blase aus, wenn der Innendruck in der Blase höher ist als der Druck in der mit dem Ölanschluß verbundenen Flüssigkeitsleitung, und uerden dann zum Schließen des Ölanschlusses die Flächen 19 und 2o gegeneinander gedruckt. Dabei ist der Ventilkörper 23 so starr, daß die Blase nicht durch den ülanschluß hindurchgepreßt uerden kann.

Die Blase 17 besitzt an ihrem oberen Ende einen verdickten Rand 21, der mit dem am unteren Ende des Tragringes 18 vorgesehenen Blasenhalteteil 22 verklebt oder einstückig formgepreßt ist.

Im Bereich dsr Mündung 15 des Druckgefäßes 1o ist in dessen AuSenuandung eine Vertiefung ausgebildet, die von einem geschwächten Uandteil 24 und einer aufuärtsgekehrten Rinqschulter 25 begrenzt ist.

Zum Montieren der Blasenanordnung 16 in dem

Druckgefäß 1o uerden zunächst die Blase 17 und der Tragring 18 durch die Mündung 15 hindurch derart in das Innere des Druckgefäßes eingeführt, daß das obere Ende 26 des Tragringes

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18 in der Ebene der Mündung 15 des Druckgefäßes liegt. Infolge der gerinqen Wandstärke des Uandteils 24 des aus Metall bestehenden Druckgefäßes kann man den Tragring 18 durch eine Uiderstandsschueißnaht U' mit dem geschwächten Uandteil 24 verbinden.

Das Uiderstandsschueißen uird nach einem bekannten Verfahren durchgeführt, in welchem eine erste Elektrode an einer mit dem geschwächten Uandteil 24 korrespondierenden Stelle gegen die freiliegende Innenfläche des
Tragrinqes 18 und eine zweite Elektrode geqen die auswärtsgekehrte, freiliegende Fläche des geschuächten Uandteils
24 gedruckt uird. Bei dicuckbeaufschlagten Elektroden uird dann ein Schueißstrom zwischen den Elektroden fließen gelassen und dabei das Druckgefäß als ganzes um seine Längsachse gedreht, so .daß der Tragring 18 und der geschwächte Uandteil 24 an ihren Berührungsflächen schmelzen und unter Bildung der ringförmiqen Schweißnaht U^f miteinander verschweißen.

Die Bedingungen, unter denen die Schweißnaht U¹ gebildet wird, beispielsweise der Schweißstrom, die Drehzahl, die Uandstärke der Metallteile, die axiale Abmessunq der Schweißnaht werden am besten durch geeignete Versuche ermittelt.

Beim Uiderstandsschueißen wird die Schueißnaht in an sich bekannter Ueise am besten an einer Stelle hergestellt, an der die miteinander zu verbindenden Metallteile dieselbe Uandstärke haben.

Bei der Betrachtung der Zeichnungen erkennt man ohne weiteres, daß auch die Gesamtstärke des Tragringes 18 und des geschwächten Uandteils 24 beträchtlich kleiner ist als die Uandstärke des H_auptteils des Druckgefäßes 1o. Bei

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Verwendunq einer üblichen Kappe würde daher dieser dünnere Wandteil des Hydrospeichers dessen Berstfestigkeit begrenzen.

Gemäß der Erfindung wird jeder die Berstfestig» keit vermindernde Einfluß durch die Verwendunq einer Kappe 27 kompensiert, deren abuärtsgerichteter Kappenmantel 28 den geschwächten Uandteil 24 außen übergreift.

Die Kappe besitzt einen Gasanschluß 29, in dem ein Gasventil 3o montiert ist. Der Kappenmantel 28 besitzt einen Endteil 31, der nach dem Anbringen der Kappe an der Schulter 25 des Druckgefäßes anliegt.

Zum Befestigen der Kappe an dem Druckgefäß uird zwischen dem Endteil 31 und der Außenuandung des Druckgefäßes 1o eine zweite ringförmige ScI die eine zweite Abdichtung bewirkt.

fäßes 1o eine zweite ringförmige Schweißnaht U hergestellt,

9 Die zweite ringförmige Schweißnaht U wird nach

winem üblichen Schweißverfahren hergestellt und ist vorzugsweise in einem so großen Abstand von dem Randteil 21 der Blase angeordnet, daß diese beim Schweißen nicht überhitzt und dadurch zerstört wird.

In der dargestellten Ausführungsform der Erfindung ist der Klarheit halber der geschwächte Uandteil 24- des Druckgefäßes 1o axial langgestreckt dargestellt, doch versteht es sich, daß die Axialabmessung dieses Uandteils nur so groß zu sein braucht, daß dort eine Schweißnaht gebildet werden kann.

In der Figur 4 ist eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung gezeigt, die sich besonders für die Beaufschlagung mit sehr hohen Drücken eignets, Dabei sind qleiche Teile mit gleichen Bezugsziffern bezeichnete

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In der Ausführungsform gemäß der Figur 4 erstreckt sich der geschuächte Uaηdteil 24' bis zum oberen Ende 15' des Druckgefäßes 1o^f und wird die Widerstandsschwei^;@- naht W" zwischen dem Tragring 18' und dem geschwächten Uandteil 24' in der vorstehend beschriebenen Weise hergestellt.

Damch uird die Kappe 27' auf das obere Ende 15' des Druckgefäßes aufgeschoben. Vorzugsweise uird die Kappt; in der Axialrichtung des Druckgefäßes so ueit bewegt, daß zwischen dem oberen Ende 15' und der zwischen dem zylindrischen Kappenmantel 28 und der Decke der Kappe befindlichen, abgeschrägten ringförmigen Fläche 32 eine metallische Berührung hergestellt wird.

In der Ausführungsform gemäß der Figur 4 erstreckt sich der unterste Endteil 31' der Kappe 27' über den geschwächten Uandteil 24' hinaus abwärts und fluchtet er axial mit einem ungeschwächten Uandteil des Druckgefäßes 1g¹. Bei der Herstellung der ringförmigen Schweißnaht U zwischen dem Endteil 31' und der Außenwandung des Druckgefäßes 1o' berührt daher die Schweiße den Endteil 31' in dessen ganzer Wandstärke, nicht nur wie in der zuerst beschriebenen Ausführungsform in dem auswärts von der Schulter 25 angeordneten Teil seiner Wqndstärke, so daß die Berstfestigkeit des Mantels 1o weiter erhöht wird.

In der Ausführungsform gemäß der Figur 4 besitzt das Gasventil 3o' eine radiale Ringschulter 33, die an der den Anschluß 29' umgebenden Innenwandung der Kappe 27· anliegt und dadurch einen zuverlässigeren Schutz gegen ein Herauspressen des Ventils 3o' bietet als die Verschraubung in der vorherbeschriebenen Ausführungsform. Vorzugsweise« irt die den Kanal 29' umgebende Wandung 34 einwärts abgeschrägt und sind die Wandung 34 und das Ventil 3o' miteinander durch eine Durchschweißnaht W verbunden, die einem sehr hohen üru d< gewachsen ist.

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Aus der vorstehenden Beschreibung geht hervor, daß die Erfindung einen Hydrospeicher und ein Verfahren zu seiner Herstellung schafft, bei denen die Anwendung des bequem und mit hohem Wirkungsgrad durchführbaren Widerstands» schueißverfahrens möglich ist, ohne daß dadurch die Berstfestigkeit des Hydrospeichers in dem Bereich des Druckgefäßes beeinträchtigt wird, in dem dieses notwendigerweise geschwächt ist, um ein Widerstandsschweißen zu ermöglichen.

Die Erfindungsgedanke ist auf die vorstehend

beschrieben en und in den Zeichnungen dargestellten Ausführung.· beispiele nicht eingeschränkt, da diese im Rahmen des Erfindungsgedankens vom Fachmann abgeändert werden können.

Leerseite

Claims

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PATENTANSPRÜCHE

Hydrospeicher, gekennzeichnet durch:

Ein allgemein zylindrisches Druckgefäß, das am einen Ende geschlossen und mit einem Ölanschluß ausgebildet und am anderen Ende offen ist und im Bereich des offenen Endes einen geschwächten rohrförmigen Uandteil besitzt, der eine ringförmige Vertiefung in der Aui3enijandung des Druckgefäßes begrenzt, eine in dem offenen Ende des Druckgefäßes montierte Blasenanordnung mit einem axial langgestreckten, zylindrischen metallischen Tragring, der in dem Druckgefäß so angeordnet ist, daß das eine Ende des Tragringes dem geschlossenen Ende des Druckgefäßes zugekehrt ist und ein Teil der Außenwandung des Tragringes im Bereich des offenen Endes des Druckgefäßes satt an einem Teil der Innenuandung des geschwächten Uandteils des Druckgefäßes anliegt und mit diesem durch eine dichte Uiderstandsschueißnaht in Form eines geschlossenen Ringes verbunden ist, und mit einer Blase, die an dem Tragring an dessen dem geschlossenen Ende des Druckgefäßes zugekehrten Ende befestigt ist, und

eine das offene Ende des Druckgefäßes abschließende Kappe, die ein Gasventil und einen abuärtsgerichteten Kappenmantel besitzt, der im Bereich des geschlossenen Endes des Druckgefäßes dessen Außenuandung im Bereich des geschwächten Uandteils umgreift und dessen unterer Endteil durch eine zweite Schweißnaht in Form eines geschlossenen Ringes mit dem Druckgefäß verbunden ist.

2· Hydrospeicher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Außenwandung des Druckgefäßes eine Anschlagschulter ausgebildet ist_y an der das untere Ende des Kappenmantels anliegt·

3. Hydrospeicher nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenwan.dung des Druckgefäßes im Be-

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reich des offenen Endes desselben im Durchmesser kleiner ist, daß die ringförmige Vertiefung im Bereich dieses durchmesserkleineren Teils vorgesehen ist und daß die Anschlagschulter am unteren Ende des durchmesserkleineren Teils ausgebildet ist.

4. Hydrospeicher nach Anspruch 1 ,dadurch gekennzeichnet, daß die ringförmiqe Vertiefung am offenen Ende des Druckgefäßes beginnt und die zweite Schweißnaht im wesentlichen mit dem ganzen unteren Endteil des Kappenmantels in Berührung steht.

5. Hydrospeicher nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kappe in ihrem zwischen dem Kappenmantsl und dem Gasventil vorgesehenen Bereich einen gewölbten Teil besitzt, der an dem offenen Ende des Druckgefäßes anliegt.

6. Verfahren zum Herstellen eines Hydrospeichers, dadurch gekennzeichnet,

daß ein allgemein zylindrisches Druckgefäß vorgesehen wird, das am einen Ende geschlossen und mit einem Ölanschluß ausgebildet und am anderen Ende offen ist und im Bereich des offenen Endes einen geschwächten rohrförmigen Uandteil besitzt, der eine ringförmigen Verteifung in der Außenwandung des Druckgefäßes begrenzt,

daß eine Blasenanordnung mit einem axial langgestreckten, metallischen Tragring und einer am einen Ende des Tragringes befestigten Blase vorgesehen wird,

daß die Blase und der Tragring durch das offene Ende des Druckgefäßes in dieses zu dessen geschlossenem Ende hin eingeführt werden, bis ein Teil des Tragringes mit dem geschwächten Uandteil radial korrespondiert und die Außenwandung des Tragringes mindestens in dem mit dem geschwächten Uandteil radial korrespondierenden Teil satt ander Innenwandung des Druckgefäßes anliegt,

daß danach der Tragring durch eine Uiderstandsschueißnaht in Form eines geschlossenen Ringes mit dem Druckgefäß fest verbunden und dadurch gegenüber dem Druckgefäß abgedichtet wird,

daß eine Kappe vorgesehen uird, die einen Gasanschluß und einen abuiärtsgerichteten Kappenmantel besitzt, dessen Innenuandung so bemessen ist, daß der Kappenmantel auf die Außenuandung des Druckgefäßes in einem Bereich, der sich vom offenen Ende des Druckgefäßes bis unterhalb des geschwächten Uandteils erstreckt, satt passend aufgesetzt werden kann,

daß der Kappenmantel derart auf das offene Ende des Druckgefäßes aufgeschoben uird, daß sich das untere Ende des Kappenmantels näher bei dem schlossenen Ende des Druckgefäßes befindet als der geschwächte Uandteil, und daß danach zwischen dem unteren Ende des Kappenmantels und der Außenuandung des Druckgefäßes eine zweite Schueißnaht in Form eines geschlossenen Ringes hergestellt wird.

7· Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenuandung des Druckgefäßes an einer Stelle, die dem seinem geschlossenen Ende näher liegt als der geschwächte Uandteil, mit einer Ringschulter ausgebildet ist.

8. Hydraspeicher, gekennzeichnet durch;

ein allgemein zylindrisches Druckgefäß, das am einen Ende geschlossen und mit einem Ölanschluß ausgebildet und am anderen Ende offen und mit einem geschuächten Uandteil ausgebildet ist,

eine in dem Gefäß montierte Blasenanordnung mit einem axial langgestreckten, zylindrischen Tragring und einer Blase, deren Mündung am einen Ende des Tragringes befestigt ist, uobei der

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Tragring im Bereich seines anderen Endes mit einem ringförmigen Teil an einem mit dem geschwächten Uandteil des Druckqefäßes korrespondierenden Teil der Innenuandung des Druckgefäßes anliegt und dort durch eine den Tragring gegenüber dem Druckgefäß abdichtende, ringförmige Uidefstandsschueißnaht mit dem geschwächten Uandteil verbunden ist und

einen V/erschluß am offenen Ende des Druckgefäßes«