AT522152A4

AT522152A4 - Hydrospeicher zur Anspeisung von Stellgliedern mit einer Betriebsfrequenz von mehr als 100 Hz

Info

Publication number: AT522152A4
Application number: ATA50126/2019A
Authority: AT
Original assignee: Hainzl Ind Gmbh
Priority date: 2019-02-19
Filing date: 2019-02-19
Publication date: 2020-09-15
Also published as: AT522152B1

Abstract

Ein Hydrospeicher zur Anspeisung von Stellgliedern mit einer Betriebsfrequenz von mehr als 100 Hz umfasst einen Gehäusekopf (3) und einen Gehäusekorpus (2), wobei ein von dem Gehäusekopf (3) und dem Gehäusekorpus (2) umschlossener Raum von einer Membran (4) fluiddicht in einen Speicherraum (5) und einen Versorgungsraum (6) aufgeteilt ist, der über eine Stichleitung (11) mit einer Hauptleitung (12) verbunden ist, wobei der Gehäusekorpus (2) die Stichleitung (11) und einen Abschnitt der Hauptleitung (12) umfasst und wobei das Verhältnis von Länge (l) zu kleinstem Durchmesser (d) der Stichleitung (11) kleiner als 3 ist. Der Längsschnitt der Stichleitung (11) bildet zur Reduktion von Einlaufdruckverlusten in die Hauptleitung (12) einen Erweiterungsabschnitt (16), der die Form eines bezüglich seiner Rotationsachse (17) um den halben Kegelwinkel (α) gegenüber der Längsachse (19) der Stichleitung (11) geneigten Kegelstumpfes (18) aufweist.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Hydrospeicher für Hochfrequenzanwendungen, insbesondere zur Anspeisung von Stellgliedern mit einer Betriebsfrequenz von mehr als 100 Hz, umfassend einen Gehäusekopf und einen Gehäusekorpus, wobei ein von dem Gehäusekopf und dem Gehäusekorpus umschlossener Raum von einer Membran fluiddicht in einen Speicherraum und einen Versorgungsraum aufgeteilt ist

und eine Stichleitung zwischen Versorgungsraum und einer Hauptleitung verläuft.

Hydrospeicher werden beispielsweise dazu eingesetzt, um bei hydraulischen

Aktuatoren oder Stellgliedern eine stabile Druckversorgung sicherzustellen.

Aus der GB1412366A ist ein Hydrospeicher bekannt, der zwei Gehäusekomponenten, die einen fluiddichten Raum umspannen, umfasst, wobei in diesem fluiddichten Raum eine Membran angeordnet ist, die den fluiddichten Raum in zwei ebenfalls fluiddicht voneinander getrennte Räume, nämlich in einen Speicherraum und in einen Versorgungsraum, abteilt. Um auch bei sehr hohen Drucklasten eine Dichtheit der Membran zu gewährleisten, umgreift diese umfangseitig einen hinterschnittenen Fersenteil der bodenseitigen Gehäusekomponente und ist zudem von einem Feststellring unter Vorspannung an diesem Fersenteil festgehalten. Typischerweise werden solche Hydrospeicher mittels einer Schraubverbindung an die Druckversorgungshauptleitungen angeschlossen, wodurch sich allerdings ein sehr langer Kanal zwischen Versorgungsraum des Hydrospeichers und der Druckversorgungshauptleitung ergibt. Aus diesem Grund entstehen nicht zu vernachlässigende Druckverluste, die wiederum eine Erhöhung der hydraulischen Induktivität und somit eine Erniedrigung der Resonanzfrequenz des Hydrospeichers zur Folge haben. Wird nun der

Die SE530391C2 zeigt eine hydraulische Schlagvorrichtung mit einem Hammerkolben, der mit Hilfe eines hydraulischen Steuersystems und eines Hydrospeichers in Bewegung versetzt wird. Hierzu ist der Hydrospeicher über eine beidseitig erweiterte Stichleitung mit einem einen Schlagbolzen führenden Hauptleitung verbunden. Da solche hydraulischen Schlagvorrichtungen mit einer niedrigen Frequenz fern ab der Resonanzfrequenz vorbekannter Hydrospeicher betrieben werden, hat der durch die Stichleitung erzeugte Druckverlust und die damit verbundene Erniedrigung der Resonanzfrequenz des Hydrospeichers keine Bedeutung, sodass das primäre Ziel der lateralen Anbringung des Hydrospeichers lediglich in einer Erniedrigung der äußeren Dimensionierung der Schlagvorrichtung liegt. Zudem ist die Membran des Hydrospeichers mit einem Federelement abgestützt, das kurzzeitig wirkende Kräfte abdämpft und somit eine Verzögerung der Kraftübertragung zur Folge hat, sodass hohe Betriebsfrequenzen gar nicht

erreicht werden können.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, einen robusten Hydrospeicher vorzuschlagen, der eine stabile Druckversorgung für Stellglieder oder hydraulische Aktuatoren mit hohen Betriebsfrequenzen von mehr als 100 Hz ermöglicht. Insbesondere soll auch eine stabile Druckversorgung von hydraulischen

Kurzhubaktuatoren ermöglicht werden.

Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe dadurch, dass der Gehäusekorpus die Stichleitung und einen Abschnitt der Hauptleitung umfasst, wobei das Verhältnis von Länge zu kleinstem Durchmesser der Stichleitung kleiner als 3 ist. Der Gehäusekorpus ist erfindungsgemäß als Blockkonstruktion ausgeführt und umfasst eine Ausnehmung, die eine Aufnahme für einen Gehäusekopf bildet. In dem von der Ausnehmung des Gehäusekorpus und des Gehäusekopfes umschlossenen Raum ist ein Trennelement, beispielsweise eine Membran, angeordnet, die den besagten

Raum in einen mit einem Speichermedium befüllbaren Speicherraum und in einen

Um bei einem besonders hohen Vordruck des Speichermediums eine Beschädigung der Membran zu verhindern, wird vorgeschlagen, dass im Übergangsbereich zwischen Versorgungsraum und Stichleitung ein Membrananschlag zur Verhinderung eines Eintritts der Membran in die Stichleitung angeordnet ist, der einen sich zur Hauptleitung hin erweiternden Strömungskanal für das Fluid bildet. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Membrananschlags kann der membranseitige Querschnitt des Strömungskanals klein genug ausgestaltet sein, um ein Verstopfen der Stichleitung durch die Membran zu verhindern. Durch die Erweiterung des Strömungskanalquerschnittes kann zudem ein strömungsoptimierter Übergang vom Speicherraum zur Stichleitung, ohne dabei erhöhte Druckverluste in Kauf nehmen zu müssen, erzielt

werden.

Damit ein Ablösen der Strömung am Übergangsbereich zwischen Stichleitung und Hauptleitung verhindert wird, empfiehlt es sich in einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung, dass die Stichleitung einen Erweiterungsabschnitt aufweist, der sich zur Reduktion der strömungsumlenkungsbedingten Einlaufdruckverluste in die Hauptleitung zu dieser hin kontinuierlich erweitert. Kontinuierlich soll in diesem Fall bedeuten, dass die Erweiterung des Erweiterungsabschnittes stufenlos und ohne Sprungstellen erfolgt. Insbesondere kann die Stichleitung einen Erweiterungsabschnitt bilden, der die Form eines bezüglich seiner Rotationsachse um den halben Kegelwinkel gegenüber der Längsachse der Stichleitung geneigten Kegelstumpfes aufweist. Auf diese Weise erfährt die Hydraulikflüssigkeit eine geführte Richtungsänderung, wodurch

Um eine stabile Druckversorgung von Stellgliedern oder hydraulischen Aktuatoren auch bei großen Durchflussmengen der Hydraulikflüssigkeit zu gewähren, ohne dabei eine Überhitzung im Bereich der Stichleitung zu erzeugen, wird vorgeschlagen, dass das Volumen der Stichleitung maximal 5 % des maximal aufnehmbaren Volumens des Versorgungsraums entspricht. Dadurch wird eine ständige Durchmischung der Hydraulikflüssigkeit und damit ein effektiver konvektiver Wärmetransport zwischen Versorgungsraum, Stichleitung und Hauptleitung erreicht.

Besonders konstruktiv vorteilhafte Verhältnisse ergeben sich, wenn das Verhältnis zwischen dem größten Durchmesser des Versorgungsraumes quer zur Längsachse

der Stichleitung und dem kleinsten Durchmesser der Stichleitung kleiner als 8 ist.

In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand beispielsweise dargestellt. Es

zeigen

Fig. 1 einen schematischen Schnitt durch einen erfindungsgemäßen Hydrospeicher und

Fig. 2 eine schematische Darstellung der als geneigter Kegelstumpf ausgebildeten

Stichleitung.

Der in der Fig. 1 abgebildete Hydrospeicher für Hochfrequenzanwendungen umfasst einen eine Ausnehmung 1 aufweisenden Gehäusekorpus 2, der als Aufnahme für einen Gehäusekopf 3 dient. Der Gehäusekorpus 2 und der Gehäusekopf 3 umschließen dabei einen Raum, der von einer als Trennelement wirkenden Membran 4 in einen Speicherraum 5 und einen Versorgungsraum 6 fluiddicht zueinander aufgeteilt ist. Der Gehäusekopf ist mittels eines Befestigungselementes beispielsweise eines Flanschringes 7 über

Schraubverbindungen 8 lösbar mit dem Gehäusekorpus 2 verbunden. Über ein

am Umlenkpunkt zwischen Stichleitung 11 und Hauptleitung 12 vermieden wird.

Fig. 2 verdeutlicht schematisch die Erweiterung der Stichleitung 11 vom Versorgungsraum 6 zur Hauptleitung 12. Hierzu wird der um seine Rotationsachse 17 symmetrisch ausgebildete Kegelstumpf 18 aus der normal auf die Hauptleitung 12 stehenden Längsachse 19 der Stichleitung um einen Winkel a, der dem halben Kegelwinkel ß entspricht, um einen Schwenkpunkt 20 geschwenkt.

Claims

(42378) FH

Patentansprüche

1. Hydrospeicher zur Anspeisung von Stellgliedern mit einer Betriebsfrequenz von mehr als 100 Hz, umfassend einen Gehäusekopf (3) und einen Gehäusekorpus (2), wobei ein von dem Gehäusekopf (3) und dem Gehäusekorpus (2) umschlossener Raum von einer Membran (4) fluiddicht in einen Speicherraum (5) und einen Versorgungsraum (6) aufgeteilt ist, der über eine Stichleitung (11) mit einer Hauptleitung (12) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Gehäusekorpus (2) die Stichleitung (11) und einen Abschnitt der Hauptleitung (12) umfasst, wobei das Verhältnis von Länge (I) zu kleinstem Durchmesser (d) der Stichleitung (11) kleiner als 3 ist.

2. Hydrospeicher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Übergangsbereich (13) zwischen Versorgungsraum (6) und Stichleitung (11) ein Membrananschlag (14) zur Verhinderung eines Eintritts der Membran (4) in die Stichleitung (11) angeordnet ist, der einen sich zur Hauptleitung (12) hin

erweiternden Strömungskanal (15) für das Fluid bildet.

3. Hydrospeicher nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Längsschnitt der Stichleitung (11) zur Reduktion von Einlaufdruckverlusten in die Hauptleitung (12) einen Erweiterungsabschnitt (16) bildet, der die Form eines bezüglich seiner Rotationsachse (17) um den halben Kegelwinkel (a) gegenüber der Längsachse (19) der Stichleitung (11) geneigten Kegelstumpfes (18) aufweist.

5. Hydrospeicher nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis zwischen dem größten Durchmesser (D) des Versorgungsraumes quer zur Längsachse der Stichleitung (11) und dem kleinsten Durchmesser der Stichleitung (11) kleiner als 8 ist.