CH716202B1 - Druckspeicher für Hydrauliksystem. - Google Patents

Abstract

Ein Druckspeicher für ein Hydrauliksystem (H) weist eine ringförmige Grundplatte (1) mit einem Anschlussstutzen (A) für ein Hydrauliksystem (H), ringförmige Elemente (3, 3', 3'') sowie eine Deckplatte (6) auf, die aufeinander und ineinander gestapelt sind, indem umlaufende Ränder (4) in entsprechende Ausnehmungen im darüber liegenden Element eingreifen. Zwischen den Elementen sind jeweils O-Ringe (7) angeordnet, die den Raum zwischen den Elementen im Stapel abdichten. Die Räume zwischen den Elementen im Stapel sind dadurch aufgrund von Druckschwankungen im Hydrauliksystem ausdehnbar und rückdehnbar. Eine Feder (8') ist vertikal auf der Deckplatte (6) angeordnet, wobei die Distanz zwischen dem oberen Ende der Feder (8') und der Grundplatte (1) fixiert ist. Schrauben (13) beschränken die Bewegung der Elemente. Der Druckspeicher dient der Dämpfung von Pulsationen in einem Hydrauliksystem. Die O-Ringe gewährleisten durch ihre Verformbarkeit die Abdichtung gegen aussen. Seine Funktionstüchtigkeit lässt sich optisch von aussen erkennen. Er zeichnet sich durch einfachste und kostengünstige Wartung aus.

Description

Technisches Gebiet

[0001] Die Erfindung betrifft einen Druckspeicher für ein Hydrauliksystem.

Stand der Technik

[0002] In Hydrauliksystemen werden häufig Druckspeicher eingesetzt, um Druckschwingungen zu dämpfen und unerwünschte Druckmaxima zu vermeiden oder zu vermindern. Zudem werden solche Druckspeicher auch als Speichermedium kleiner Volumen verwendet. Sie sind auch unter dem Begriff Pulsationsdämpfer bekannt.

[0003] Bekannte Druckspeicher sind Blasenspeicher, Membranspeicher und Kolbenspeicher wie in den Figuren 1a-c gezeigt, die sich über einen Anschluss A im unteren Bereich an ein Hydrauliksystem H (nicht dargestellt) verbinden lassen. Die drei Druckspeicher haben gemeinsam, dass sie über einen Speicherbehälter SB mit einer Gasfüllung verfügen und in ihrem oberen Bereich durch ein Gasventil GV abgeschlossen sind.

[0004] Im Blasenspeicher gemäss Figur 1 befindet sich die Gasfüllung, beispielsweise Stickstoff N2, bei einem Vorfülldruck von beispielsweise der Hälfte des Systemdrucks in einer Blase B, die bei Schwingungen und sich veränderndem Druck des Hydrauliksystems H zusammengedrückt bzw. entspannt wird.

[0005] Ein Membranspeicher gemäss Figur 1b weist anstelle einer Blase eine Membran M auf zum Beispiel aus Gummi, welche eine dämpfende Gasfüllung aus Stickstoff N2 von einer Hydraulikflüssigkeit HF eines Hydrauliksystems H trennt.

[0006] Membran- sowie Blasenspeicher eignen sich für fast beliebige Druckbereiche, sind günstig herzustellen und reagieren aufgrund einer geringen Masse des Trennmediums zwischen Gas und Hydraulikmedium sehr schnell auf Druckänderungen.

[0007] In Kolbenspeichern, wie in Figur 1c gezeigt, trennt ein Kolben K die Hydraulikflüssigkeit HF von einer dämpfenden Gasfüllung, beispielsweise einer Stickstofffüllung N2.

[0008] In der WO 2016/0050198 ist ein Pulsationsspeicher mit einem Zusatzvolumen offenbart.

[0009] Den oben erwähnten Druckspeichern ist gemeinsam, dass eine Funktionskontrolle wie zum Beispiel die Feststellung einer Leckage nur durch Messung des Vorfülldrucks möglich ist, wofür der Speicher vom Hydrauliksystem getrennt wird.

[0010] In DE 10 2014 001 283 ist ein Druckspeicher mit einer Überwachungseinrichtung offenbart, bei der eine fehlerhafte Dichtung durch Verfärbung von Glaswolle erkennbar ist.

Beschreibung der Erfindung

[0011] Der vorliegenden Erfindung ist die Aufgabe gestellt, einen Druckspeicher zur Dämpfung von Pulsationen in einem Hydrauliksystem zu schaffen, der sich durch vereinfachte Herstellung und Wartung auszeichnet. Diese Aufgabe ist durch einen Druckspeicher gemäss Anspruch 1 gelöst.

[0012] Der erfindungsgemässe Druckspeicher für ein Hydrauliksystem weist eine ringförmige, horizontal ausgerichtete Grundplatte auf, an deren Unterseite ein Anschlussstutzen zwecks einer Verbindung mit dem Hydrauliksystem angeordnet ist. Auf der Grundplatte sind ein oder mehrere ringförmige Elemente sowie eine scheibenförmige Deckplatte angeordnet, die aufeinander und ineinander in einem aufrechten Stapel gestapelt sind. Die scheibenförmige Deckplatte schliesst dabei den Stapel ab. Die Grundplatte und das eine oder die mehreren ringförmigen Elemente weisen hierfür jeweils an ihrer Oberseite einen umlaufenden Rand auf, und die Deckplatte und das eine oder die mehreren ringförmigen Elemente weisen jeweils an ihrer Unterseite eine umlaufende Ausnehmung auf. Bei der Stapelung greifen die umlaufenden Ränder der Grundplatte und der ringförmigen Elemente jeweils in eine darüber liegende Ausnehmung ein.

[0013] Auf der Grundplatte sowie auf jedem des einen oder mehreren ringförmigen Elemente ist jeweils ein O-Ring an der Innenfläche des umlaufenden Rands angeordnet, sodass jeder der O-Ringe die Unterseite des darüber liegenden ringförmigen Elements oder die Unterseite der Deckplatte berührt. D.h. es ist ein O-Ring zwischen der Grundplatte und dem untersten ringförmigen Element, zwischen den einzelnen ringförmigen Elementen und zwischen dem obersten ringförmigen Element und der Deckplatte angeordnet. Dadurch ergibt sich jeweils ein Raum zwischen den ringförmigen Elementen, zwischen der Grundplatte und dem untersten ringförmigen Element und zwischen dem obersten ringförmigen Element und der Deckplatte, der durch die O-Ringe abgedichtet ist und aufgrund von Druckschwankungen im Hydrauliksystem ausdehnbar und rückdehnbar ist. Ein federndes Element ist vertikal auf der Deckplatte angeordnet, wobei die Distanz zwischen dem oberen Ende des federnden Elements und der Grundplatte fixiert ist.

[0014] Der erfindungsgemässe Druckspeicher zur Dämpfung von Pulsationen in einem Hydrauliksystem lässt sich an ein beliebiges Hydrauliksystem mit beliebigem Hydraulikmedium anschliessen. In einer Anfangsstellung, bei der der Hydraulikdruck im Normalbereich ist, sind die Teile des Druckspeichers in ihrer Grundstellung und die Distanz zwischen den ringförmigen Elementen und zwischen den Elementen und der Grundplatte bzw. Deckplatte bei ihrem Minimum. Die O-Ringe sind dabei aufgrund des Gewichts der ringförmigen Elemente und der Spannkraft der Feder, die auf die Deckplatte und den Stapel der Elemente wirkt, in eine horizontal liegende ovale Form gepresst. Die Elemente liegen dabei dicht aufeinander und sind dicht ineinander geschachtelt. Bei einer Druckschwingung oder einem Druckmaximumm im Hydrauliksystem werden das eine oder die mehreren ringförmigen Elemente gegen die Spannkraft der Druckfeder angehoben und die Feder zusammengedrückt, wobei sich das Volumen zwischen den ringförmigen Elementen sowie zwischen der Grundplatte und dem untersten Element und zwischen dem obersten Element und der Deckplatte jeweils vergrössert. Dabei verformen sich die O-Ringe gemäss ihrer nahezu inkompressiblen Eigenschaft, indem sie ihre anfängliche oval liegende Form in eine oval vertikale Form ändern. Die O-Ringe dichten dabei alle Teile des Druckspeichers gegen aussen ab. Bei einem Abfall des Drucks, kehren die Elemente und die Deckplatte wieder in ihre ursprüngliche Position zurück, die O-Ringe verformen sich zurück in ihre horizontal liegende, ovale Form und das Volumen zwischen den Elementen sowie über dem obersten Element und unter dem untersten Element verkleinert sich wieder zu seiner ursprünglichen Grösse.

[0015] Das Wesentliche der Erfindung liegt im Einsatz von O-Ringen im Stapel von ineinander geschachtelten, ringförmigen Elementen und insbesondere im Einsatz der Verformbarkeit von O-Ringen. Ihre leichte und praktisch beliebig häufige Verformbarkeit gewährleistet die kontinuierliche Abdichtung des Druckspeichers gegen aussen. O-Ringe können dank ihrer Verformbarkeit sehr hohen Drücken standhalten. Vorzugsweise sind die O-Ringe aus Gummi. Solche O-Ringe weisen die grösste Verformbarkeit auf. So sind sie für den Druckspeicher besonders geeignet.

[0016] Die Spannkraft der Feder, die Anzahl der ringförmigen Elemente sowie die Höhe der umlaufenden Ränder der Elemente und Dicke der verwendeten O-Ringe sind variierbar. So ist der erfindungsgemässe Druckspeicher für verschiedene Bereiche der Druckdämpfung auslegbar. Dabei werden die oben genannten Parameter derart aneinander angepasst, dass bei einem maximal zu erwartendem Druckstoss und maximaler Verformung der O-Ringe und Anhebung der Elemente eine Abdichtung gegen aussen stets gewährleistet ist. Hierfür muss die Höhe der umlaufenden Ränder die Höhe der verformten O-Ringe stets übersteigen.

[0017] Am einfachsten lässt sich der Druckbereich eines erfindungsgemässen Druckspeichers durch Anpassung der Federvorspannung anpassen. Für den Austausch der Feder sind insbesondere keine Spezialwerkzeuge notwendig.

[0018] Der Aufbau des erfindungsgemässen Druckspeichers mittels einer beliebigen Anzahl ringförmiger Elemente ermöglicht den Bau eines Druckspeichers mit entsprechend verschiedenen Speichervolumina. So lässt sich ein Druckspeicher jederzeit auch Nachrüsten, um ein anderes Speichervolumen zu ermöglichen.

[0019] Der erfindungsgemässe Druckspeicher zeichnet sich durch grosse Flexibilität bezüglich Druckbereich und Speichervolumen aus, wobei eine Anpassung dieser Parameter mechanisch einfach umsetzbar ist. Insbesondere sind durch die Vielzahl handelsüblicher O-Ringe mit verschiedensten Abmessungen entsprechend verschiedene Speichervolumina möglich.

[0020] Der erfindungsgemässe Druckspeicher ermöglicht, dass seine Funktion, d.h. die Bewegung des Stapels der ringförmigen Elemente und der Deckplatte aufgrund von Druckschwingungen im Hydrauliksystem stets von aussen direkt erkennbar ist. Sollte eine Leckage im Druckspeicher entstanden sein, so wäre dies sofort anhand eines Nicht-Bewegens oder verminderter Bewegung eines oder mehrerer Elemente sowie von auslaufendem Hydraulikmedium erkennbar. So ist ein Ausfall des Druckspeichers jederzeit optisch von aussen und ohne Zuhilfenahme von Messgeräten und ohne Demontage des Druckspeichers vom Hydrauliksystem erkennbar. Somit ist ein möglicher Schaden am Hydrauliksystem durch entsprechendes Ausschalten des Systems vermeidbar. Bei Druckspeichern des Standes der Technik hingegen, ist eine Funktionskontrolle nur durch Trennung des Speichers und Messung des Fülldrucks des Gasmediums möglich. Solche Druckspeicher müssen periodisch geprüft werden, während ein Risiko eines unbemerkten Ausfalls des Druckspeichers und einer Beschädigung des Hydrauliksystems bestehen bleibt.

[0021] So lässt sich auch von aussen an der Grösse des Spalts zwischen den Elementen im Stapel optisch erkennen, ob der Druckbereich eines erfindungsgemässen Druckspeichers richtig eingestellt ist. Bei einem Minimaldruck im Hydrauliksystem von beispielsweise 10 bar ist der Spalt zwischen den Elementen sehr gering. Bei steigendem Systemdruck verbreitert sich der Spalt entsprechend. Bei einem Maximaldruck von beispielsweise 20 bar erreicht der Spalt seine Maximalbreite.

[0022] Ein Schaden im erfindungsgemässen Druckspeicher ist rein optisch von aussen sofort daran erkennbar, wenn Hydraulikflüssigkeit zwischen den ringförmigen Elementen austritt. Sollte ein Leck sich ereignen, so kann sofort reagiert werden, indem das Hydrauliksystem gestoppt wird, bevor Schaden daran entsteht. Im Vergleich zu Druckspeichern des Standes der Technik ist somit eine viel schnellere Reaktion möglich.

[0023] Der erfindungsgemässe Druckspeicher hat zudem den Vorteil, dass er überhaupt kein mit Vordruck beaufschlagtes Druckmedium benötigt und als solches keine teuren Druckflaschen und dazugehöriges Fachwissen zur Befüllung eines Druckspeichervolumens benötigt. So ist der erfindungsgemässe Druckspeicher kostengünstig und leicht herzustellen und einfach in Betrieb zu nehmen.

[0024] Zudem ist der erfindungsgemässe Druckspeicher äusserst einfach in seiner Wartung. Als solches eignet er sich insbesondere für den Einsatz in entlegenen Regionen, in die Gasflaschen schwer lieferbar und Fachwissen schwer zu finden sind.

[0025] Die O-Ringe sind die einzigen Teile des Druckspeichers, die mit der Zeit und Betriebszeit verschleissen können. Diese können jedoch in der Regel einfach beschafft werden und ohne grosses technisches Fachwissen ausgetauscht werden.

[0026] Die reibungsfreie Bewegung der Elemente im Stapel, bedingt durch den Spalt zwischen umlaufenden Rändern und Ausnehmungen, gewährleistet zudem einen verschleissarmen Betrieb des Druckspeichers und entsprechend lange Betriebsdauer.

[0027] In einer Ausführung der Erfindung besteht zwischen den umlaufenden Rändern und den Ausnehmungen, in die die umlaufenden Ränder eingreifen, jeweils ein umlaufender Spalt derart, dass bei Ausdehnung und Rückdehnung des Raumes zwischen den ringförmigen Elementen sowie unter dem untersten und über dem obersten ringförmigen Element die umlaufenden Ränder sich in den Ausnehmungen reibungsfrei bewegen und der Spalt durch den O-Ring abgedichtet ist. Diese Konstruktion des Stapels der Elemente lässt keine Reibung zwischen den Teilen zu und setzt die O-Ringe keinem Reibungsverschleiss aus, welche die O-Ringe unnötig abnützen würde.

[0028] In einer Ausführung der Erfindung ist das federnde Element durch eine oder mehrere Spannfedern realisiert, beispielsweise aus Metall. In einer weiteren Ausführung ist das federnde Element durch eine oder mehrere Elastomerfedern realisiert. Diese sind beispielsweise aus Gummi oder einem synthetischen Material.

[0029] In einer weiteren Ausführung der Erfindung sind in der Grundplatte sowie in jedem der ringförmigen Elemente mindestens drei Schrauben angeordnet, die jeweils in der Grundplatte bzw. in jedem der ringförmigen Elemente eingeschraubt sind und sich jeweils aufwärts durch eine vertikal verlaufende Bohrung in dem darüber liegenden Element hindurch erstrecken. Im Fall des obersten ringförmigen Elements erstrecken sich die Schrauben von diesem ringförmigen Element jeweils durch eine Bohrung in der darüber liegenden Deckplatte. Die drei oder mehr Schrauben in der Grundplatte und in den ringförmigen Elementen dienen der Beschrankung der Aufwärtsbewegung der ringförmigen Elemente sowie der Deckplatte im Fall einer Druckschwankung im Hydrauliksystem. Die Länge der Schrauben ist dabei so gewählt, dass die Schraubenköpfe der Schrauben im Fall einer maximal gewünschten Aufwärtsbewegung auf der Oberseite des darüber liegenden Elements zu liegen kommen. Die Schraubenköpfe der Schrauben im obersten ringförmigen Element kommen dabei jeweils auf einem Absatz zu liegen. Die Schrauben zur Wegbeschränkung der Elemente des Druckspeichers vermeiden, dass diese sich zu weit nach oben bewegen und ein Leck entstünde. In einer weiteren Ausführung der Erfindung ist die Distanz zwischen dem oberen Ende des federnden Elements und der Grundplatte so fixiert, indem auf dem federnden Element eine Anpressplatte angeordnet ist und Führungsstangen sich von der Grundplatte zur Anpressplatte erstrecken und an diesen befestigt sind. Weitere Vorteile der Erfindung folgen aus den abhängigen Patentansprüchen und aus der nachfolgenden Beschreibung, in welcher die Erfindung anhand eines in den schematischen Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert wird.

Kurze Beschreibung der Figuren

[0030] Fig. 1a zeigt einen Druckspeicher des Standes der Technik, insbesondere mit Blasenspeicher. Fig. 1b zeigt einen Druckspeicher des Standes der Technik, insbesondere mit Membranspeicher. Figur 1c zeigt einen Druckspeicher des Standes der Technik, insbesondere mit Kolben. Figur 2a zeigt schematisch das Funktionsprinzip eines erfindungsgemässen Druckspeichers in einem Querschnitt, wobei der Druckspeicher in einer Position bei normalem Betriebsdruck eines Hydrauliksystems ist, an das der Druckspeicher angeschlossen werden kann. Figur 2b zeigt das Detail des Druckspeichers in Figur 2a gemäss IIb. Figur 3a zeigt den erfindungsgemässen Druckspeicher aus Figur 2a und b in einem Querschnitt, wobei der Druckspeicher in einer Position bei erhöhtem Druck in einem Hydrauliksystem ist, an das der Druckspeicher angeschlossen werden kann. Figur 3b zeigt das Detail des Druckspeichers in Figur 3a gemäss Illb. Figur 4a zeigt einen erfindungsgemässen Druckspeicher in einer Seitenansicht und in einer Position bei normalem Betriebsdruck eines Hydrauliksystems, an das der Druckspeicher angeschlossen werden kann. Figur 4b den Druckspeicher aus Figur 4a im Querschnitt IVb-IVb in Figur 4a. Figur 4c zeigt den Druckspeicher aus Figuren 4a und b in Perspektive. Figur 5a zeigt den Druckspeicher aus Figur 4a in einer Position bei erhöhtem Druck eines Hydrauliksystems, an das der Druckspeicher angeschlossen werden kann. Figur 5b zeigt den Druckspeicher aus Figur 5a im Querschnitt gemäss Vb-Vb in Figur 5a. Figur 5c zeigt den Druckspeicher aus Figuren 5a und b in Perspektive. Figur 5d zeigt eine Ansicht eines Querschnitts durch den Druckspeicher aus Figuren 5c in Perspektive.

[0031] In den Figuren sind für dieselben Elemente jeweils dieselben Bezugszeichen verwendet worden und erstmalige Erklärungen betreffen alle Figuren, wenn nicht ausdrucklich anders erwähnt.

Ausführungsbeispiele der Erfindung

[0032] Figur 2a und b sowie 3a und b zeigen das Funktionsprinzip eines erfindungsgemässen Druckspeichers. Der Druckspeicher weist im Wesentlichen eine Grundplatte 1 mit einer Öffnung 2 sowie eine Deckplatte 6 auf, auf der ein federndes Element, in diesem Beispiel eine Spannfeder 8 angeordnet ist, wobei zwischen der Grundplatte 1 und der Deckplatte 6 ein Stapel ringförmiger Elemente 3, 3', 3'' mit dazwischenliegenden O-Ringen 7 angeordnet ist.

[0033] Die Grundplatte 1 weist einen von der Öffnung 2 ausgehenden Anschlussstutzen A zwecks Verbindung mit einem Hydrauliksystem H auf. Das nicht dargestellte Hydrauliksystem kann beispielsweise ein Wasser- oder Öl-Hydrauliksystem sein. Auf der Grundplatte 1 sind ein oder mehrere ringförmige Elemente 3, 3', 3'' mit einer mittigen Öffnung 3a in einem Stapel angeordnet, wobei die Grundplatte 1 sowie jedes ringförmige Element 3, 3', 3'' an ihrer Oberseite 3b, d.h. an ihrer oberen Fläche, jeweils einen umlaufenden Rand 4 und an ihrer Unterseite jeweils eine umlaufende Ausnehmung 5 aufweist. Dabei ist die radiale Breite einer Ausnehmung 5 gleich oder leicht grösser als die radiale Breite eines umlaufenden Randes 4. Die ringförmigen Elemente 3, 3', 3'', die Grund- und Deckplatte 1, 6 lassen sich ineinander und aufeinander stapeln, indem der umlaufende Rand 4 der Grundplatte 1 und eines Elements 3, 3', 3'' jeweils in die Ausnehmung des darüber liegenden ringförmigen Elements 3, 3'' oder der Deckplatte 6 eingreift. Der umlaufende Rand 4 der Grundplatte 1 greift dabei in die Ausnehmung 5 des darüber liegenden untersten Elements 3', der Rand eines Elements 3 greift in die Ausnehmung eines darüber liegenden Elements 3, und der umlaufende Rand der obersten Elements 3'' greift in die Ausnehmung 5 der Deckplatte 6 ein. Über dem obersten ringförmigen Element 3'' schliesst die scheibenförmige Deckplatte 6 den Stapel ab.

[0034] Wie in Figuren 4a-6b gezeigt, ist auf der Deckplatte 6 die Spannfeder 8 mittels einer Federanpressplatte 10 und Führungsstangen 11 befestigt, welche die Grundplatte 1 und die Federanpressplatte 10 verbinden und in einer vorgegebenen relativen Position zueinander fixieren.

[0035] Für den Betrieb wird der Druckspeicher über den Anschlussstutzen A mit einem Hydrauliksystem verbunden. Bei normalem Betriebsdruck des Hydrauliksystems ist der Druckspeicher so ausgelegt, dass die umlaufenden Ränder der ringförmigen Elemente 3, 3', 3'' aufeinander bzw. auf der Grundplatte bzw. unter der Deckplatte prall aufliegen, indem die umlaufenden Ränder in den entsprechenden Ausnehmungen der darüber liegenden Elemente eingreifen und dort die horizontalen Flächen prall aufeinander liegen. Dabei liegt das unterste ringförmige Element 3' auf dem umlaufenden Rand der Grundplatte 1 und die Deckplatte 6 liegt auf dem umlaufenden Rand des obersten ringförmigen Elements 3''. Die Position der mittigen Öffnungen 3a der ringförmigen Elemente 3 stimmen mit der Position der Öffnung 2 in der Grundplatte überein, sodass im Stapel eine durchgehende vertikale Öffnung für Hydraulikflüssigkeit aus dem Hydrauliksystem entsteht.

[0036] In Figur 2a ist die Situation bei normalem Betriebsdruck eines angeschlossenen Hydrauliksystems H gezeigt. Dabei liegen die ringförmigen Elemente 3, 3', 3'' prall aufeinander, und die O-Ringe 7 sind flach gepresst und besitzen eine Form eines liegenden Ovals. Die Spannfeder 8 ist dabei so vorgespannt, sodass sie dem niedrigsten Druckniveau im Hydrauliksystem H entspricht. Figur 2b zeigt die Form der O-Ringe 7 im Detail sowie das Aufeinanderliegen der ringförmigen Elemente 3, 3', 3'' zwischen Grundplatte 1 und Deckplatte 6. Der umlaufende Rand 4 jedes Elements und der Grundplatte greifen in die Ausnehmung 5 des darüber liegenden Elements bzw. der Deckplatte 6 ein. Dabei besteht ein kleiner Spalt 9 zwischen der vertikalen, zur Mitte hin zeigenden Innenfläche des umlaufenden Rands 4 und der vertikal verlaufenden Fläche der Ausnehmung 5. Der Spalt 9 gewährleistet die reibungsfreie Bewegung der umlaufenden Ränder 4 in den Ausnehmungen 5. Die O-Ringe 7 liegen dabei zwangsläufig an den Innenflächen der Ränder 4 an, wodurch sich die Abdichtung zwischen der Oberseite 3b der ringförmigen Elemente 3, 3', 3'' bzw. der Grundplatte 1 und der unteren Fläche des darüber liegenden Elements ergibt.

[0037] Figuren 3a und b zeigen die Situation des erhöhten Drucks in einem am Druckspeicher angeschlossenen Hydrauliksystem H, wodurch die ringförmigen Elemente 3, 3', 3'' sowie die Deckplatte 6 gegen die Federkraft der Feder 8 angehoben werden. Es ergibt sich dabei ein Hub Hb zwischen den umlaufenden Rändern 4 und den Ausnehmungen 5, und die O-Ringe 7 verformen sich derart, dass sie die Form eines stehenden Ovals erhalten, wie in Figur 3b gezeigt. Der Raum zwischen den ringförmigen Elementen 3, 3', 3'' sowie zwischen Grundplatte 1 und unterstem Element 3' und zwischen oberstem Element 3'' und der Deckplatte haben sich dadurch ausgedehnt, wobei durch die Verformung der O-Ringe 7 eine Abdichtung zwischen den ringförmigen Elementen sowie zur Grundplatte 1 und der Deckplatte 6 hin stets gewährleistet ist. Der Spalt 9 zwischen den umlaufenden Rändern 4 und den Ausnehmungen 5 des jeweils darüber liegenden Elements ermöglicht eine reibungsfreie Bewegung der Elemente 3, 3', 3'' und der Deckplatte 6. Die Feder 8 wird dabei zusammengedrückt, bedingt durch eine Befestigung der Feder wie in Figur 4a - c gezeigt. Figuren 4a - c zeigen den Druckspeicher mit der Grundplatte 1, mehreren Führungsstangen 11, die sich von der Grundplatte 1 zu einer Federanpressplatte 10 erstrecken und dort mit Muttern 12 befestigt sind. Die Befestigung der Feder 8 ermöglicht, dass sie bei erhöhtem Druck oder Druckschwankungen im Hydrauliksystem überhaupt zusammengedrückt werden kann.

[0038] Figur 4b zeigt einen Querschnitt durch die Ausführung in Figur 4a. In dieser Ausführung befindet sich der Druckspeicher in der Position des normalen Betriebsdrucks eines angeschlossenen Hydrauliksystems H, wobei die O-Ringe 7 liegend oval verformt sind und die Elemente 3, 3', 3'' sowie Grund- und Deckplatte 1, 6 prall aufeinander liegen. Das federnde Element 8, das hier aus einer Elastomerfeder besteht, ist entsprechend dem niedrigsten Systemdruck des Hydrauliksystems H vorgespannt und weist als solches eine leichte Bauchform auf, bei sehr niedrigem Systemdruck eine nahezu gerade zylindrische Form auf, wie auch in Figur 4c gezeigt. In dieser Ausführung weist der Druckspeicher zusätzlich mehrere Schrauben 13 auf, die jeweils in einem der Elemente 3 eingeschraubt sind und sich jeweils durch eine Bohrung 14 im darüber liegenden Element 3 und über die obere Fläche 3b dieses Elements 3 hinaus erstrecken.

[0039] Figur 5a und b sowie 5c und 5d zeigen diesen Druckspeicher in der Position, bei der erhöhter Druck im Hydrauliksystem H herrscht, also eine Druckschwingung entstanden ist. Der erhöhte Druck im Hydrauliksystem bewirkt eine Hebung der ringförmigen Elemente 3 und der Deckplatte 6 um den Hub Hb sowie ein Zusammendrücken der Elastomerfeder 8, indem die Höhe des Druckspeichers durch die Federanpressplatte 10, die Führungsstangen 11 und die Muttern 12 fixiert ist. Die Elastomerfeder 8 hat dabei eine bauchige Form erhalten, wie auch in Figur 5b und 5d gezeigt. Die Querschnittsansicht in Figur 5b zeigt die Anhebung der ringförmigen Elemente 3, wobei der Raum jeweils zwischen den Elementen 3, zwischen dem obersten Element 3'' und der Deckplatte 6 sowie zwischen dem untersten Element 3' und der Grundplatte 1 sich vergrössert hat und die O-Ringe 7 sich in die stehende ovale Form verformt haben. Die maximale vertikale Bewegung der Elemente 3, 3', 3'' und der Deckplatte 6 ist durch die Schrauben 13 beschränkt, indem die Schraubenköpfe 15 der Schrauben 13 auf den oberen Flächen 3b der ringförmigen Elemente 3, 3', 3'' zu liegen kommen. Die Schraubenköpfe der obersten Schrauben 13 im obersten Element 3'' kommt dabei in der Bohrung in der Deckplatte 6 auf einem entsprechenden Absatz 16 zu liegen. Durch die Schrauben 13 zur Wegbeschränkung der Elemente 3, 3', 3'' ist die maximale vertikale Bewegung der Elemente so auslegbar, dass eine Abdichtung zwischen den ringförmigen Elementen und der Grund- sowie Deckplatte 1, 6 stets gewährleistet ist und Hydraulikflüssigkeit zwischen umlaufenden Rändern 4 und Ausnehmungen 5 nicht austreten kann.

[0040] Ein erfindungsgemässer Druckspeicher zur Dämpfung von Pulsationen in einem Hydrauliksystem ist in einem Beispiel für eine Pumpe mit einer Fördermenge von 3 Liter pro Minute ausgelegt. Arbeitet die Pumpe mit einem Arbeitstakt von 250 Hüben pro Minute, so ergibt sich ein Volumenstrom pro Takt von 0.012 Liter. Der Druckspeicher soll hieraus ein Dämpfungsvolumen von 0.012 Liter bereitstellen, sodass das Volumen pro Arbeitstakt absorbiert werden kann. Der Druckspeicher weist 14 ringförmige Elemente, eine Grundplatte sowie eine Deckplatte auf sowie 15 O-Ringe, welche die ringförmigen Elemente gegeneinander und zur Grundplatte sowie zur Deckplatte hin abdichten. Die O-Ringe haben einen Wirkdurchmesser von 32 mm und einen Schnurdurchmesser von 8 mm, woraus jeder einzelne O-Ring ein Volumen von 0.0064 Liter umschliesst. Bei einer zulässigen Verpressung der O-Ringe von 20% ergibt sich ein Teilvolumen delV von rund 0.0013 Litern und ein gesamthaftes delV aller 15 O-Ringe von 0.0193 Litern. Dies entspricht 150% des erforderlichen Volumens von 0.012 Litern, sodass ein Sicherheitsfaktor von 1.5 bereit gestellt ist. Ein gesamthafter R-Hub Hb des Druckspeichers beträgt dabei rund 24 mm.

[0041] Ein Hydrauliksystem arbeitet bei einem Betriebsdruck von beispielsweise 40 bar, wobei eine Kraft von rund 5000 N, gemäss dem Betriebsdruck und der mittleren Kreisfläche der O-Ringe, auf das System wirkt. Die erforderliche Federkraft kann entsprechend bestimmt werden. Gummifedern, Elastomerfedern sowie auch Spannfedern sind hierfür geeignet.

Bezugszeichenliste

[0042] 1 Grundplatte 2 Öffnung in Grundplatte 3 ringförmiges Element 3' unterstes ringförmiges Element 3'' oberstes ringförmiges Element 3a Öffnung in Elementen 3, 3', 3'' 3b obere Fläche des Elements 4 umlaufender Rand 5 umlaufende Ausnehmung 6 Deckplatte 7 O-Ring 8 Spannfeder 8' Elastomerfeder 9 Spalt zwischen Elementen 10 Federanpressplatte 11 Führungsstangen 12 Muttern 13 Wegbeschränkungsschrauben 14 Bohrung 15 Schraubenkopf 16 Absatz H Hydrauliksystem SB Speicherbehälter B Blase M Membran K Kolben H Hydrauliksystem HA Hydraulikanschluss HF Hydraulikflüssigkeit N2 Stickstofffüllung GV Gasventil

Claims (7)

1. Druckspeicher für Hydrauliksystem (H) gekennzeichnet durch eine ringförmige, horizontal ausgerichtete Grundplatte (1), an deren Unterseite ein Anschlussstutzen (A) zwecks einer Verbindung mit dem Hydrauliksystem (H) angeordnet ist, und durch ein oder mehrere ringförmige Elemente (3, 3', 3'') sowie eine scheibenförmige Deckplatte (6), wobei die Grundplatte (1), das eine oder die mehreren ringförmigen Elemente (3, 3', 3'') und die Deckplatte (6) aufeinander und ineinander in einem aufrechten Stapel gestapelt sind, indem die Grundplatte (1) und das eine oder die mehreren ringförmigen Elemente (3, 3', 3'') jeweils einen umlaufenden Rand (4) an ihrer Oberseite (3b) und die Deckplatte (6) und das eine oder die mehreren ringförmigen Elemente (3, 3', 3'') jeweils an ihrer Unterseite eine umlaufende Ausnehmung (5) aufweisen, wobei die umlaufenden Ränder (4) der Grundplatte (1) und der ringförmigen Elemente (3, 3', 3'') jeweils in eine darüber liegende Ausnehmung (5) eingreifen, und auf der Grundplatte (1) sowie auf der Oberseite (3b) jedes des einen oder mehreren ringförmigen Elemente (3, 3', 3'') jeweils ein O-Ring (7) an der Innenfläche der umlaufenden Ränder (4) angeordnet ist, wodurch ein ausdehnbarer und rückdehnbarer Raum zwischen der Grundplatte (1) und dem untersten ringförmigen Element (3'), zwischen den ringförmigen Elementen (3, 3', 3''), und zwischen dem obersten ringförmigen Element (3'') und der Deckplatte (6) besteht, der jeweils durch die O-Ringe (7) abgedichtet ist, und ein federndes Element (8, 8') auf der Deckplatte (6) vertikal angeordnet ist und die Distanz zwischen dem oberen Ende des federnden Elements (8, 8') und der Grundplatte (1) fixiert ist.

2. Druckspeicher nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass zwischen einer vertikalen, zur Mitte hin zeigenden Innenfläche der umlaufenden Ränder (4) und einer vertikal verlaufenden Fläche der Ausnehmungen (5), in die die umlaufenden Ränder (4) jeweils eingreifen, ein Spalt (9) besteht, sodass bei Ausdehnung und Rückdehnung des Raumes zwischen den ringförmigen Elementen (3, 3', 3''), zwischen der Grundplatte (1) und dem untersten ringförmigen Element (3') und zwischen dem obersten ringförmigen Element (3'') und der Deckplatte (6) die umlaufenden Ränder (4) sich in den Ausnehmungen (5) reibungsfrei bewegen und der Spalt (9) durch die O-Ringe (7) abgedichtet ist.

3. Druckspeicher nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, dass das federnde Element durch eine oder mehrere Spannfedern (8) realisiert ist.

4. Druckspeicher nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, dass das federnde Element durch eine oder mehrere Elastomerfedern (8') realisiert ist.

5. Druckspeicher nach Anspruch 4 dadurch gekennzeichnet, dass die eine oder mehrere Elastomerfedern (8') aus Gummi sind.

6. Druckspeicher nach einem der Ansprüche 1-5 dadurch gekennzeichnet, dass in der Grundplatte (1) sowie in jedem der ringförmigen Elemente (3, 3', 3'') jeweils mindestens drei Schrauben (13) zur Beschränkung der Ausdehnung des Raumes über der Grundplatte (1) und über den ringförmigen Elementen (3, 3', 3'') angeordnesim wobei die Schrauben (13) sich jeweils durch eine Bohrung (14) in dem darüber liegenden ringförmigen Element (3, 3', 3'') oder in der darüber liegenden Deckplatte (6) hindurch erstrecken.

7. Druckspeicher nach einem der Ansprüche 1-6 dadurch gekennzeichnet, dass auf dem federnden Element (8, 8') eine Anpressplatte (10) angeordnet ist und Führungsstangen (11) sich von der Grundplatte (1) zur Anpressplatte (10) erstrecken und an diesen befestigt sind.