DE10009865B4

DE10009865B4 - Hydropneumatischer Druckspeicher, insbesondere Pulsationsdämpfer

Info

Publication number: DE10009865B4
Application number: DE2000109865
Authority: DE
Inventors: Manfred Post
Original assignee: Hydac Technology GmbH
Current assignee: Hydac Technology GmbH
Priority date: 2000-03-01
Filing date: 2000-03-01
Publication date: 2007-12-13
Anticipated expiration: 2020-03-02
Also published as: DE10009865A1

Abstract

Hydropneumatischer Druckspeicher, insbesondere Pulsationsdämpfer, der aufweist:
ein Speichergehäuse (1), das einen Gasraum (3) für die Aufnahme einer einen Vorspanndruck erzeugenden Gasfüllung sowie einen Ölraum (5) enthält;
einen Gasraum (3) und Ölraum (5) voneinander trennenden Balg oder Metallbalg (21), der am einen Ende (23) durch eine Endplatte (25) abgeschlossen und mit seinem anderen Ende mit dem Speichergehäuse (1) so verbunden ist, daß sein Innenraum den Ölraum (5) bildet;
einen in der Wand des Speichergehäuses (1) ausgebildeten Ölkanal (17), der in den Ölraum (5) mündet, und
eine Bewegungen der Endplatte (25) des Metallbalges (21) begrenzende Anschlageinrichtung, die einen ersten Anschlag aufweist, der durch einen sich im Innern des Metallbalges (21) längs dessen Innenseite von der Mündung des Ölkanales (17) bis in die Nähe der Innenseite der Endplatte (25) erstreckenden Rohrkörper (27) gebildet ist, und einen zweiten Anschlag aufweist, der durch einen sich konzentrisch zum Rohrkörper (27) erstreckenden zweiten...

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen hydropneumatischen Druckspeicher, insbesondere Pulsationsdämpfer, mit einem Speichergehäuse, das einen Gasraum für die Aufnahme einer einen Vorspanndruck erzeugenden Gasfüllung sowie einen Ölraum enthält. Genauer gesagt betrifft die Erfindung einen Druckspeicher, bei dem Gasraum und Ölraum durch einen Balg, insbesondere einen Metallbalg, voneinander getrennt sind, der an einem Ende durch eine Endplatte abgeschlossen ist und im Speichergehäuse so angeordnet ist, daß er mit seinem Innenraum den Ölraum bildet.
Bekanntermaßen ist bei Druckspeichern, die einen Balg als Trennelement aufweisen, eine Hubbegrenzung für die dem Ausziehen und dem Zusammenziehen des Balges entsprechenden Bewegungen der Endplatte erforderlich, um den Belag vor Überbelastungen zu schützen. Bei einem aus WO 97/46823 A1 bekannten Metallbalgspeicher, der für eine Anwendung als Energiespeicher ausgelegt ist, ist im Hinblick auf dieses Problem ein am Ölraum angeschlossenes Ventil vorgesehen, das einen Ventilstößel aufweist, der relativ zur Endplatte des Metallbalges in solcher Lagebeziehung angeordnet ist, daß die Endplatte den Ventilstößel bei Erreichen einer gewünschten Endstellung beaufschlagt und in die Sperrstellung des Ventils verschiebt. Dadurch wird der Ausstrom von Hydraulikfluidum aus dem Öl raum bei Erreichen dieser Endstellung der Endplatte unterbunden, so daß, selbst wenn das angeschlossene Hydrauliksystem drucklos werden sollte, im Ölraum des Speichers ein Druck aufrechterhalten bleibt, der dem im Gasraum momentan herrschenden Gasdruck entspricht, so daß am Metallbalg beidseits Druckgleichgewicht herrscht.
Eine solche Lösung ist für einen als Pulsationsdämpfer einzusetzenden Druckspeicher nicht gangbar, weil ein den Ölanschluß sperrendes Ventil die Dämpferwirkung ausschließen würde. Außerdem ergibt ein den Ölabfluß aus dem Ölraum sperrendes Ventil nur eine einseitige Hubbegrenzung für Bewegungen der Endplatte, so daß der Schutz gegen übermäßiges Ausziehen des Balges fehlt.
Durch die DE 199 11 030 A1 ist ein hydropneumatischer Druckspeicher bekannt, mit einem Speichergehäuse, das einen Gasraum für die Aufnahme einer einen Vorspanndruck erzeugenden Gasfüllung sowie einen Ölraum enthält. Ferner weist die bekannte Lösung einen Gasraum und Ölraum voneinander trennenden Balg oder Metallbalg auf, der am einen Ende durch eine Endplatte abgeschlossen und mit seinem anderen Ende mit dem Speichergehäuse derart fest verbunden ist, daß sein Innenraum den Gasraum bildet. Für eine mögliche Zufuhr von Gas und Öl weist die Wand des Speichergehäuses eingebrachte Kanalöffnungen auf, wobei der Gasraum des Speichers nach außen hin über eine Abschlußschraube abgeschlossen ist. Ferner ist im Inneren des Gehäuses eine Bewegungen der Endplatte des Metallbalges begrenzende Anschlageinrichtung vorgesehen, die einen ersten Anschlag aufweist, der durch eine ringförmige Einprägung an der einen Stirnseite des Speichergehäuses in Richtung des Ölraumes gebildet ist und der insoweit um einen geringen Überstand vorspringt und der zweite Anschlag ist durch einen blockförmigen Innenkörper im Inneren des Balges oder Metallbalges gebildet, der in konzentrischem Verlauf bezogen auf die Längsachse des Speichers, zum ersten Anschlag angeordnet ist und den in mittig durchgreifenden Gaskanal begrenzt. Der auf der gegenüberliegenden Seite das Speichergehäuse durchgreifende Ölkanal ist über eine elastomere Ventildeckeleinrichtung verschließbar, die von der Endplatte des Balges ansteuerbar ist. Bei einem geringfügig über den Außenüberdruck erhöhten Gasdruck dehnt sich der Balg aus und das Ventilelement der genannten Ventilschließeinrichtung verschließt den als Druckmittelanschluß dienenden Ölkanal, indem die mit dem Balg mitbewegte Endplatte am ersten an der stirnseitigen Innenwandung des Speichergehäuses angebrachten Anschlag anstößt. Der auf der gegenüberliegenden Seite im Innenraum und auf der Gasseite des Balges angebrachte zweite Anschlag, der die Endplatte des Balges in der entgegengesetzten Bewegungsrichtung abstützt, schützt den Balg derart, daß die aufeinander zu bewegten Falten des Balges durch Überbeanspruchung nicht versagen können. Dergestalt ist bei der bekannten Lösung der Balg wirksam gegenüber Belastungen geschützt; jedoch läßt, die Realisierung eines großen Speichervermögens bei vorgebbarer Größe des Druckspeichers dieser noch Wünsche offen.
Der Erfindung liegt demgemäß die Aufgabe zugrunde, einen für eine Anwendung als Pulsationsdämpfer geeigneten Balgspeicher zu schaffen, bei dem der Balg nicht nur wirksam gegen Überbelastungen geschützt ist, sondern auch bei vorgebbarer Baugröße ein hohes Speichervermögen aufweist. Diese Aufgabe löst erfindungsgemäß ein hydropneumatischer Druckspeicher, der die Merkmale des Anspruches 1 in seiner Gesamtheit aufweist.
Durch die erfindungsgemäß vorgesehene Anschlageinrichtung mit je einem die Innenseite und die Außenseite der Endplatte beaufschlagenden Anschlag steht eine mechanische Hubbegrenzung sowohl für das Zusammenziehen als auch das Ausziehen des Balges zur Verfügung. Dadurch, daß die Anschläge jeweils durch einen Rohrkörper gebildet sind, also einen Hohlkörper, dessen Innenraum als Teilvolumen des jeweils zugehörigen Ölraumes bzw. Gasraumes zur Verfügung steht, ergibt sich der besondere Vorteil, daß das Gesamtvolumen des betreffenden Raumes durch das Vorhandensein der Anschlageinrichtung nicht wesentlich geschmälert wird. Die ist besonders bedeutsam, weil sich die Möglichkeit eröffnet, den Druckspeicher so zu gestalten, daß er trotz des Vorhandenseins einer die Bewegung der Endplatte in den Gasraum hinein begrenzenden Anschlageinrichtung in gewünschter Weise einen großvolumigen Gasraum aufweist.
Vorzugsweise sind die als Anschläge vorgesehenen Rohrkörper durch runde Rohre gebildet, die im Hinblick auf möglichst geringfügige Verringerung des freien Volumens dünnwandig ausgebildet sind.
Bei Ausführungsbeispielen, bei denen das im Innenraum des Balges befindliche Rohr einen dem Innendurchmesser des Balges angenäherten Außendurchmesser besitzt, bildet das als Anschlag dienende Rohr gleichzeitig eine mechanische Abstützung an der Innenseite des Balges bei Betriebszuständen mit an dessen Außenseite befindlichem Überdruck.
Nachstehend ist die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles der Erfindung im einzelnen erläutert.
Die einzige Figur zeigt einen Längsschnitt des als Pulsationsdämpfer ausgebildeten Ausführungsbeispieles des erfindungsgemäßen, einen Metallbalg aufweisenden Druckspeichers.
In der Figur ist ein hohlzylinderförmiges Speichergehäuse mit 1 bezeichnet, das einen Gasraum 3 und einen Ölraum 5 beinhaltet. An seinem an den Gasraum 3 angrenzenden Ende ist das Speichergehäuse 1 durch einen eingeschraubten Gehäusedeckel 7 dicht abgeschlossen, der eine auf die zentrale Längsachse 9 des Speichergehäuses 1 ausgerichtete Bohrung für das Befüllen des Gasraumes 3 mit einem einen Vorspanndruck bildenden Gas, beispielsweise Stickstoff, aufweist. Die Bohrung ist durch einen Stopfen 11 verschlossen, der wiederum von einer Schutzkappe 13 bedeckt ist.
Das seinem Deckel 7 entgegengesetzte Ende des Speichergehäuses 1 ist durch eine angeschweißte Bodenplatte 15 abgeschlossen. Diese ist durch einen zur Längsachse 9 konzentrischen Ölkanal 17 durchbrochen, der durch eine mit der Längsachse 9 fluchtende, zentrale, durchgehende Trennwand 19 in zwei Bereiche unterteilt ist, worauf unten noch eingegangen wird.
An der Mündung des Ölkanales 17 in den Ölraum 5 ist das eine Ende eines Metallbalges 21 angeschweißt, dessen entgegengesetztes Ende 23 durch eine Endplatte 25 dicht abgeschlossen ist. Somit trennt der durch die Endplatte 25 abgeschlossene Metallbalg 21 den Ölraum 5, welcher an den Ölkanal 17 angeschlossen ist, vom Gasraum 3.
In den Mündungsbereich des Ölkanales 17 ist das Ende eines kreisrunden Rohres 27 eingeschweißt, das sich mit seinem freien Ende bis in die Nähe der Innenseite der Endplatte 25 des Metallbalges 21 erstreckt. Das einen kreisrunden Querschnitt aufweisende Rohr 27 ist verhältnismäßig dünnwandig, zur Längsachse 9 konzentrisch und mit seinem Außendurchmesser an den Innendurchmesser des Metallbalges 21 angenähert, wobei der Außendurchmesser des Rohres 27 in seinem der Endplatte 25 näher liegenden Bereich 29 etwas geringer ist als in dem an den Ölkanal 17 angrenzenden Bereich.
Konzentrisch zu dem im Metallbalg 21 befindlichen Rohr 27 ist im Gasraum 3 ein zweites Rohr 31 mit seinem einen Ende am Deckel 7 des Speichergehäuses 1 befestigt und erstreckt sich mit seinem freien Ende 33 bis in die Nähe der Außenseite der Endplatte 25. Das Rohr 31 ist beim gezeigten Ausführungsbeispiel hinsichtlich seines Innen- und seines Außendurchmessers in etwa gleich ausgebildet wie das Rohr 27 in dessen Endbereich 29.
Wie ersichtlich ist, bilden die Rohre 27 und 31 mit ihren der Endplatte 25 des Metallbalges 21 benachbarten Enden je einen mechanischen Anschlag zur Begrenzung der Hubbewegungen der Endplatte 25, d.h. für das Ausziehen und Zusammenziehen des Metallbalges 21.
Die Trennwand 19, die den Ölkanal 17 in einen Zuflußbereich 35 und einen Abflußbereich 37 trennt, bildet eine Prallwand, welche einen pulsierenden Strom von Druckflüssigkeit, beispielsweise erhitztes Schweröl als Kraftstoff für einen Schiffsdieselmotor, das über einen an die Bodenplatte 15 angeflanschten Ölanschluß 39 zugeführt und über einen in entsprechender Weise angeflanschten Ölanschluß 41 abgeführt wird, ins Innere des Ölraumes 5 umlenkt. Ein derartiger Kraftstoff, der den Pulsationsdämpfer im Betrieb mit pulsierender Strömung und einer Temperatur im Bereich von 160°C durchströmt, stellt ein sowohl mechanisch als auch chemisch aggressives Medium dar. Bei der erfindungsgemäß vorgesehenen Ausbildung des im Metallbalg 21 befindlichen Anschlages in Form eines sich längs dessen Innenseite erstreckenden Rohres 27 ist der Metallbalg jedoch gegen unmittelbare Beaufschlagung durch das aggressive Medium abgeschirmt, d.h. das Rohr 27 bildet nicht nur einen Anschlag, sondern mit seiner Rohrwandung auch eine Abschirmung der Innenseite des Metallbalges 21 gegen unmittelbares Anströmen.
Es versteht sich, daß anstelle des beim beschriebenen Beispiel gezeigten Metallbalges 21 auch ein nichtmetallischer Balg vorgesehen sein könnte.

Claims

Hydropneumatischer Druckspeicher, insbesondere Pulsationsdämpfer, der aufweist: ein Speichergehäuse (1), das einen Gasraum (3) für die Aufnahme einer einen Vorspanndruck erzeugenden Gasfüllung sowie einen Ölraum (5) enthält; einen Gasraum (3) und Ölraum (5) voneinander trennenden Balg oder Metallbalg (21), der am einen Ende (23) durch eine Endplatte (25) abgeschlossen und mit seinem anderen Ende mit dem Speichergehäuse (1) so verbunden ist, daß sein Innenraum den Ölraum (5) bildet; einen in der Wand des Speichergehäuses (1) ausgebildeten Ölkanal (17), der in den Ölraum (5) mündet, und eine Bewegungen der Endplatte (25) des Metallbalges (21) begrenzende Anschlageinrichtung, die einen ersten Anschlag aufweist, der durch einen sich im Innern des Metallbalges (21) längs dessen Innenseite von der Mündung des Ölkanales (17) bis in die Nähe der Innenseite der Endplatte (25) erstreckenden Rohrkörper (27) gebildet ist, und einen zweiten Anschlag aufweist, der durch einen sich konzentrisch zum Rohrkörper (27) erstreckenden zweiten Rohrkörper (31) gebildet ist, der sich von der Wand des Speichergehäuses (1) im Gasraum (3) bis in die Nähe der Außenseite der Endplatte (25) des Metallbalges (21) erstreckt.
Hydropneumatischer Druckspeicher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß erster und zweiter Rohrkörper (27, 31) durch je ein Rohr mit kreisrundem Querschnitt gebildet sind.
Hydropneumatischer Druckspeicher nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß beide Rohrkörper (27, 31) dünnwandig ausgebildet sind.
Hydropneumatischer Druckspeicher nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der im Innenraum des Metallbalges (21) befindliche Rohrkörper (27) einen dem Innendurchmesser des Metallbalges (21) angenäherten Außendurchmesser besitzt.
Hydropneumatischer Druckspeicher nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Außendurchmesser des im Metallbalg (21) befindlichen Rohrkörpers (27) in dem an die Mündung des Ölkanales (17) angrenzenden Bereich dem Innendurchmesser des Metallbalges (21) enger angenähert ist als in dem der Endplatte (25) benachbarten Bereich (29).
Hydropneumatischer Druckspeicher nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der im Gasraum (3) befindliche Rohrkörper (31) hinsichtlich seines Innen- und Außendurchmessers dem an die Endplatte (25) angrenzenden Bereich (29) des im Metallbalg (21) befindlichen Rohrkörpers (27) angepaßt ist.
Hydropneumatischer Druckspeicher nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Ölkanal (17) in seinem an den Metallbalg (21) angrenzenden Mündungsbereich durch eine sich entlang der Längsachse (9) des Metallbalges (21) erstreckende Trennwand (19) in einen Zu- und Abflußbereich (35, 37) unterteilt ist.