CN103958903A - 压力存储器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种压力存储器，其包括至少一个存储器壳体(403)，所述存储器壳体具有至少一个接头(411)，该至少一个接头用于呈尤其是流体形式的压力介质(421)，所述压力介质可存储在存储器壳体(403)中，其特征在于，在所述存储器壳体(403)中至少部分地引入填充材料(419)，所述填充材料具有空腔或形成至少一个空腔，该空腔用于至少部分地接纳所述压力介质(421)和/或至少另一种压力介质(449)。

Description

压力存储器
技术领域
本发明涉及一种压力存储器，其包括至少一个存储器壳体，所述存储器壳体具有用于呈尤其是流体形式的压力介质的至少一个接头，所述压力介质能存储在所述存储器壳体中，其中在所述存储器壳体中至少部分地引入填充材料，所述填充材料具有空腔或形成至少一个空腔，所述空腔用于至少部分地接纳所述压力介质和/或至少另一种压力介质。
背景技术
压力存储器在现有技术中以多样化的实施形式已知。例如由DE202007008175U1已知一种液压气动式压力存储器或液压存储器，其包括在存储器壳体中设置的可运动的分离元件，所述分离元件将第一工作空间、优选气体空间与作为第二工作空间的流体空间分离并且通过柔性材料、尤其是弹性体制成的膜片形成。在存储器壳体上设有形成通入壳体的入口的、用于接纳和排出尤其是液压液体形式的流体的至少一个壳体开口。
这样的压力存储器、尤其是液压存储器在运行中在液压设备内经受高的负荷，这是因为在规定的工作周期中，通过流入和流出存储器的、被分离元件分离以相对于存储器内的气体储备预加应力或消除应力的流体，导致弹性体的分离元件的对应强烈且频繁的运动，其中基于分离元件的弯曲负荷可导致材料的过度延伸以及导致伴随着形成裂纹的后果的局部的褶皱形成，这原则上导致存储器变得不可用，于是为了更换目的，液压设备至少有时需要停止。已知的压力和液压存储器基于其存储能力和/或其缓冲特性通常也只能够作为应用范围受限的单独解决方案在液压设备中使用，这不仅在制造方面而且在使用者方面导致对应的额外费用。
DE19743007A1说明一种压力存储器类型的蓄能器，其包括壳体，所述壳体具有用于呈流动介质形式的压力介质的接头，所述压力介质可存储在壳体中。在所述壳体中设置呈一个或多个空心体形式的填充剂，所述填充剂被压力介质填充，所述压力介质在填充剂外存在较高压力的情况下可以被压缩。
此外，DE69515899T2涉及一种蓄能器，其由包括两个部件的刚性的外部的外壳形成，所述外壳夹紧分离膜片。用于积聚或耗散能量的异质结构具有固定的、毛细的、多孔的、被疏液液体包围的基体并且设置在蓄能器的被分离膜片限界的室中。所述室与另一种液压流体的任何接触被隔离。
发明内容
从现有技术出发，本发明的任务是，对尤其是液压存储器形式的已知的压力存储器在保持其优点、即保证高的存储能力的情况下进行进一步改善，使得所述压力存储器具有提高的使用寿命并且可在缓冲特性和/或存储能力方面对应良好地与规定的应用范围适配，从而能够以仅少量的存储器方案覆盖许多使用情况，以便由此减少成本。
按照本发明，该任务通过一种整体上具有权利要求1特征的压力存储器解决。据此，本发明的显著特点在于，在形成液压存储器的情况下，至少一个优选呈分离膜片或分离囊形式的弹性体的分离元件将存储器壳体分成至少两个工作空间，所述工作空间中的一个工作空间接纳呈液体形式的所述一种压力介质，并且另一个工作空间接纳呈工作气体、如氮气形式的所述另一种压力介质，并且填充材料至少部分地被分离元件限界或包围。
因此，在存储器壳体中至少部分地引入填充材料，所述填充材料具有空腔和/或形成至少一个空腔，所述空腔用于至少部分地接纳所述压力介质和/或至少另一种压力介质。
按照本发明的压力存储器的特别优点在于，需要借助存储器操控的通常呈液压液体形式或在气动应用中呈工作气体形式的压力介质在流入存储器壳体中时通过可配置的壳体开口碰到引入存储器壳体中的填充材料上。因为由此存储器壳体至少部分地被填充材料填充，所以存储器的存储能力能够在液压或气动设备中针对相应的使用情况进行调节。这样可以按照被填充材料填充的程度将同一存储器从其基本存储器方案出发针对许多使用情况对所述技术设备进行适配。这样能够大批量制造标准化的可被不同量的填充材料填充的存储器，这基于制造的系列特性而导致低的制造费用。已一次性供应的存储器也能够用填充材料的填充度改变的另一个存储器更换，从而也可以就地、亦即在使用者方面使存储器适配于设备的变化的规定值，从而对于上述使用者方面可以同样地降低费用。
为了可以对应地在存储器壳体中调节存储能力，填充材料可以作为实心的块引入、尤其是喷入或成形到具有可预定的容积度的存储器中，其中所述填充材料于是至少在存储器壳体内开启一空腔，所述空腔限定存储器的存储能力并且可被相应的工作介质(流体和/或气体)填充。然而特别优选设定，将呈蜂窝式结构形式的填充材料引入压力存储器或液压存储器的相应的存储器壳体中，其中所述填充材料本身在其内部包含闭孔地、但优选开孔地构造的空腔，其中各个空腔对应地通过可渗透的流体通道在很大程度上相互连通。因而，越多的空腔集成在所述填充材料中并且通过填充材料本身形成，则这样改进的存储器的存储能力升高得越多。上述空腔构造的两种类型也能够相互组合。
分别可通过填充材料调节的且引入到存储器中的空腔或空室容积也适合于对应地缓冲相应进入的介质，从而就此而言也能够调节存储器的缓冲特性，尤其是能够由此影响缓冲的刚度。如果填充材料至少部分地挠性构成，则能够实现与规定的缓冲特性的进一步适配。因而，与压力弹簧类似，对于相应的压力存储器能够在制造者方面预定一种弹簧常数作为阻尼系数。
如果在一种特别优选的实施形式中，按照本发明的填充材料解决方案不仅用于呈压力加载的气体存储瓶或其他的流体存储瓶形式的常规的压力存储器，而且用于包括优选由弹性体的分离材料形成的可运动的分离元件装置的液压存储器，则引入压力存储器中的填充材料或填充剂可以用于在分离元件运动时对通常呈分离囊形式或呈分离膜片形式的分离元件进行支承。基于通过填充材料实现的所述优选弹性的支承，避免分离元件材料的过度延伸以及不利作用的褶皱形成，这实现耐用的分离元件解决方案，该分离元件解决方案又有助于显著提高存储器的运转时间或使用寿命。此外，通过使压力介质延迟地或限界地进入相应的压力存储器中，可以构成存储器内的均一的温度分布，这又保护通常呈液压流体或气动介质形式的工作介质。
优选地，填充材料连同其空腔由烧结材料和/或蜂窝式的材料、如泡沫、凝胶或纤维网、织物或类似的纺织材料形成。如果在压力存储器内的填充材料不需要是弹性地挠性的，例如在将压力存储器实现为简单的气体存储瓶或其他的流体存储瓶的情况下，则填充材料也可以由陶瓷的或金属的烧结材料制成或由凝胶状的物质制成，所述凝胶状的物质在特别的实施形式中也可以允许需要引入的介质呈泡状进入存储器中，从而一定程度上仅在将介质引入存储器中时在凝胶内产生所述空腔。在存储器的入口侧上的工作压力对应减小的情况下，所述泡在凝胶状的物质内再次分解，并且引入的介质能够由此回到液压的或气动的工作回路中。
然而，对于填充材料的所述弹性特征有利的是，由开孔的泡沫、优选聚氨酯泡沫构成该填充材料。如果使用纺织材料作为填充材料，则这样的纺织材料可以以支承结构或支承织物的形式作为用于泡沫构件的支架起作用，例如所述的聚氨酯泡沫。总之原则上能够使用如下结构或基质作为填充剂或填充材料，即所述结构或基质具有对应高的存储能力、优选是充分弹性地挠性的并且在永久引入时良好地插入存储器内部结构中以及是热稳定的。
在按照本发明的压力存储器解决方案的一种优选的实施形式中，所述填充材料的密度可以在压力存储器内变化，尤其是具有簇状或夹层状的构造。相应的密度变化可以优选沿至少一个取向方向、例如沿压力存储器的纵轴线的方向设置。如果填充材料作为泡沫构成，则可以通过多次喷入或泡在泡沫中产生密度差。这样例如泡沫材料的梯度状构造实现：在存储器的入口侧使用非常密的材料，然后该材料明显较开孔地或具有较小密度地朝存储器壳体的对置的一侧的方向变化。因此，代替使压力介质进入存储器壳体本体中，由于泡沫或其他的填充材料的阻隔特性对应提高，因而能够由此产生提高的阻力。为了保证不同的密度并因此保证空腔结构，也可以设定，局部地以上述意义使用不同的填充材料。
特别有利的是，所述一个工作空间包含作为液体构成的压力介质连同填充材料。在这种布置结构中可以在需要时在压力存储器中存储显著较高的压力能。
此外优选地，分离元件在其两侧中的一侧上、优选在与优选作为液体构造的压力介质邻接的一侧上具有所述填充材料，所述填充材料至少部分地与分离元件的所述一侧直接接触。这样的接触允许有利地影响分离元件的变形，从而该变形可以被置于实现分离元件的较长使用寿命的范围中。也存在如下可能性，即：在相应的分离元件的两侧装入对应的填充材料，从而也能够影响在存储器的所谓的气体侧的存储值和缓冲值。但按照存储器的设计，能够通过相应的分离元件也将其他介质彼此分离，例如将气体与气体或液体与液体分离。此外能够根据存储能力也储备膏状或凝胶状的介质并且再次周期性地从存储器中提取。
存储器壳体可以是多件式的、尤其是两件式的，并且相互连接的各存储器壳体部件可以将分离元件固定在存储器壳体中，其中一个存储器壳体部件优选具有至少一个用于优选呈液体形式的压力介质的接头。这种布置结构证实对于制造特别有利。各存储器壳体部件可以在此作为铸件或层压板制造。分离元件于是可以设置在各存储器壳体部件之间并且特别有利地在各存储器壳体部件的焊接过程中固定。通过在存储器壳体中的、优选在与第一接头对置的一侧上设置的另一个接头，可以在必要时测试、再填充和替换优选呈工作气体形式的所述另一种压力介质。
在另一实施形式中，所述存储器壳体部件能通过螺纹连接装置、优选在包含锁紧螺母的情况下相互连接。因此可以为检查和修理目的打开存储器壳体。
附图说明
接着借助在附图中描述的实施例详细解释本发明。以原理性的和不按比例的视图以纵剖面的形式示出：
图1膜片式存储器的第一实施例；
图2膜片式存储器的第二实施例；以及
图3囊式存储器。
具体实施方式
图1示出膜片式存储器201。膜片式存储器201具有存储器壳体203，其包括由金属材料制成的两个旋转对称的存储器壳体部件205、207。在存储器壳体部件205、207中设置开口208、209，接头211、213焊接到所述开口上。在图平面中上方的接头213在运行中通过未进一步示出的可移除的塞子或螺栓封闭。在存储器壳体203中设置由弹性体制成的分离膜片形式的分离元件215。分离膜片215在其一个端部上具有环绕的边缘凸起217。分离膜片215的边缘凸起217被保持环223和环绕的槽225形锁合地保持在下方的存储器壳体部件205中。保持环223被金属环227包围。在保持环223的上端部上构成有倾斜的面229。此外，金属环227嵌入到环绕的槽231中，该环绕的槽231具有加深的边缘侧的排出口233。金属环227设置在存储器壳体部件205、207的相邻的接触面237的区域235中并且在存储器壳体部件205、207相互焊接时保护敏感的分离膜片215和保持环223以防热损坏和/或焊接飞溅。在分离膜片215中设有冲头形的阀体239，该阀体在底侧243上具有中央空隙241，所述底侧在所示的膜片式存储器201未加载的状态中在下方的存储器壳体部件205的流体侧开口208上与该下方的存储器壳体部件密封地贴靠。
通过分离元件215构成用于第一压力介质221、尤其是流体(如液压液体)的在图平面中下方的第一工作空间245。用另一种压力介质249、尤其是气体例如氮气(N2)填充的第二工作空间247处于该第一工作空间之上。此外，在第二工作空间249中设有可弹性压缩的填充材料219、尤其是开孔的聚氨酯泡沫。填充材料219在分离膜片运动时全表面地支承分离膜片215，从而避免分离膜片215的过度延伸或褶皱形成，否则这可减少分离膜片215的使用寿命。
在泡沫状的填充材料219中的空腔基本上彼此连通，从而所述另一种压力介质249可以扩散到填充材料219中。填充材料219的密度确定在第二工作空间247中可接纳多少所述另一种压力介质249。通过填充材料219的压缩特性一起确定膜片式存储器201的缓冲特性。填充材料219设计得越刚性，则缓冲越强。通过填充材料219的局部不同的虚线阐明所述填充材料的变化的密度分布。据此在下方的区域251中密度较高，以便附加地支承分离膜片215。
在一种优选的未进一步示出的液压膜片式存储器实施形式中，泡沫状的填充材料也可以以夹层状的单层注入。这样尤其是沿存储器的纵向方向LR看，能够准确调节密度分布并且借此调节泡沫的缓冲特性。此外由此在存储器的运行期间在存储器内实现均一的温度分布，这保护引入存储器中的介质。
图2示出另一种膜片式存储器301。该膜片式存储器301也具有存储器壳体303，该存储器壳体303包括由为此通常使用的金属材料制成的两个存储器壳体部件305、307。但原则上也可设想，将存储器壳体部件305、307之一或二者都由塑料层压板制造。存储器壳体部件305、307可通过螺纹连接装置309相互联接。为此在上方的存储器壳体部件307上设置凸肩317，作为一种锁紧螺母起作用的夹紧环323放置到该凸肩上。在存储器壳体部件305、307之间形锁合地保持分离元件315(在这里即由弹性体制成的分离膜片)的环绕的边缘凸起325。在分离膜片315上设有阀盘339，所述阀盘在所示的膜片式存储器301未操纵的状态中遮盖在图平面中下方的存储器壳体部件305中的开口327。
通过分离膜片315在下方的存储器壳体部件305中构成用于流体形式的第一压力介质321的第一工作空间345。在分离膜片315的对置的一侧上设有第二工作空间347，该第二工作空间用氮气形式的第二压力介质349和填充材料319填充。在该图中，填充材料319均匀填充第二工作空间。填充材料319在该情况中包括两个弹性可压缩的、块状构成的泡沫材料部件329、331。下方的泡沫材料部件329具有较高的密度并且借此具有较高的缓冲。通过使下方的泡沫材料部件329贴靠在分离膜片315上，分离膜片315在运动时被支承，并且减少使用寿命的过度延伸或褶皱形成被再次避免。填充材料319有助于确保运行期间在膜片式存储器301中的均一的温度分布。以这种方式也保护流入第一工作空间347中的第一压力介质321。在上方的存储器壳体部件307中的开口333设有内螺纹335，再填充螺栓337拧入所述内螺纹中。因此构成接头313，该接头在外侧通过拧紧的盖341遮盖。
在图3中囊式存储器401作为包括分离元件的液压存储器的另一种解决方案示出。在也可以由塑料层压板形成的一件式的瓶状存储器壳体403中，设置呈弹性体的分离囊形式的分离元件415。分离囊415在未操纵的状态中具有规则构成的旋转体的形状。分离囊415在一个端部405上具有加强部407，接头413制入该加强部中，该接头从存储器壳体403中伸出并且在那里利用闭锁塞408向外密封。盖409再次插入或拧紧到接头413上。接头413利用螺母417对应地固定在存储器壳体403的外侧423上。此外利用螺母417将盘425固定在存储器上，所述盘例如可以具有表征存储器的标记和/或厂家说明。
在存储器壳体403的另一个端部427上设置包括阀429的接头411。为此在存储器壳体403的内侧431上设置接纳件433，所述接纳件对接头411的伸到存储器壳体403中的部分定心和对应地固定。接头411的外壁435相对于存储器壳体403通过O形环密封装置437密封。接头411通过定心环439和螺母441固定在存储器壳体403的外侧423上。在接头411的内部443，横向伸展的各接片451径向于存储器的纵轴线彼此对置地设置，所述接片永久地限界在接头411内的流体排出口并且支承衬套453。被弹簧457加载的杆状的阀体459被引导通过衬套453。阀体459的阀盘461伸到存储器壳体403的内部463，从而分离囊415在最大伸展时作用到阀盘461上并且所述阀盘克服压力弹簧或复位弹簧457的作用密封地贴靠在接头411的阀座465上。此外在接头411的外壁435中设置螺栓467，在所述螺钉被去除时对应的流体传感器(未示出)可拧入接头411中。
通过分离囊415，存储器壳体403再次被分成用于第一压力介质421、尤其是流体的第一工作空间445和处于分离囊415中的用于氮气形式的第二压力介质449的第二工作空间447。分离囊415通过填充材料419填充。填充材料419是具有小密度的热稳定的可弹性压缩的泡沫材料。在填充材料419中构成有许多开孔的空腔。填充材料419全表面地贴靠在分离囊415上。以这种方式，分离囊415在其运动时被支承。分离囊415的各区段的过度延伸或不利的褶皱形成被避免。另外，第一工作空间445可以形成为具有呈优选抗流体的泡沫形式的另一种填充材料，从而膜片415在其在存储器运行中运动时可以沿两个反向的运动方向被支承。
因此分离囊415具有比常规的解决方案显著较长的使用寿命。因此按照本发明的囊式存储器401总体上的特征是延长的使用寿命、对于压力能的较高的存储能力以及较好的缓冲特性。

Claims (7)

1.一种压力存储器，其包括至少一个存储器壳体(203、303、403)，所述存储器壳体具有至少一个接头(211、311、411；213、313、413)，该至少一个接头用于尤其是呈流体形式的一种压力介质(221、321、421)，该压力介质能存储在所述存储器壳体(203、303、403)中，其中在所述存储器壳体(203、303、403)中至少部分地引入填充材料(219、319、419)，所述填充材料具有空腔或形成至少一个空腔，所述空腔用于至少部分地接纳所述压力介质(221、321、421)和/或至少另一种压力介质(249、349、449)，其特征在于，在形成液压存储器的情况下，至少一个优选呈分离膜片(215、315)或分离囊(415)形式的弹性体的分离元件(215、315、415)将所述存储器壳体(203、303、403)分成至少两个工作空间(245、345、445、247、347、447)，所述工作空间中的一个工作空间(245、345、445)接纳尤其是呈液体形式的所述一种压力介质(221、321、421)，并且另一个工作空间(247、347、447)接纳呈工作气体、如氮气形式的所述另一种压力介质(249、349、449)，并且所述填充材料(219、319、419)至少部分地被所述分离元件(215、315、415)限界或包围。
2.按照权利要求1所述的压力存储器，其特征在于，所述填充材料(219、319、419)连同其空腔由烧结材料和/或由蜂窝式的材料如泡沫(金属泡沫、聚氨酯泡沫)、凝胶或纤维网、织物或类似的纺织材料形成。
3.按照权利要求1或2所述的压力存储器，其特征在于，所述填充材料(219、319、419)能被弹性压缩。
4.按照上述权利要求之一所述的压力存储器，其特征在于，所述填充材料(219、319、419)的密度在所述压力存储器内变化，尤其是具有簇状或夹层状的构造。
5.按照上述权利要求之一所述的压力存储器，其特征在于，所述分离元件(215、315、415)在其两侧中的一侧上、优选以与尤其是呈工作气体形式的所述另一种压力介质(249、349、449)邻接的一侧具有所述填充材料(219、319、419)，所述填充材料至少部分地与所述分离元件(215、315、415)的所述一侧直接接触。
6.按照上述权利要求之一所述的压力存储器，其特征在于，所述存储器壳体(203、303)是多件式的、尤其是两件式的，各相互连接的存储器壳体部件(205、305；207、307)将所述分离元件(215、315)固定在所述存储器壳体(203、303)中；并且优选地，其中一个存储器壳体部件(203、303)具有至少一个接头(213、313)，该至少一个接头用于尤其是呈工作气体形式的所述另一种压力介质(249、349)。
7.按照权利要求6所述的压力存储器，其特征在于，各存储器壳体部件(305、307)能通过螺纹连接装置(309)、优选在包含锁紧螺母部件的情况下相互连接。
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