DE10136674A1 - Hydraulic and / or pneumatic pressure accumulator - Google Patents
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Abstract
Ein hydraulischer und/oder pneumatischer Druckspeicher (2) in Blasenspeicherbauart besteht aus einem drucksteifen zylindrischen Behälter (4) mit einer darin angeordneten flaschenförmigen Blase (16), deren membranartige Wandung (18) aus elastomerem Material besteht. DOLLAR A Sowohl das Volumen (28) des drucksteifen Behälters (4) als auch der Innenraum (30) der elastischen Blase (16) sind jeweils separat über externe Anschlüsse (14, 20) mit Druck beaufschlagbar. DOLLAR A Die Elastomermischung und die Wandstärke der Blase (16) sind so ausgewählt, dass in etwa Proportionalität zwischen einer zwischen den beiden Volumen (28 und 30) bestehenden Druckdifferenz und einer Dehnung der Blase (16) besteht. DOLLAR A Vorzugsweise ist die membranartige Wandung (18) der Blase (16) mit kreuzweise diagonal angeordneten Festigkeitsträgern (22) aus Cord oder Gewebe versehen. DOLLAR A Zur Verhinderung einer druckabhängigen Längenausdehnung kann ein Zuganker (26) zwischen einem oberen und einem unteren Befestigungspunkt auf der Längsachse der Blase (16) angebracht sein. DOLLAR A Nicht nur als Zusatzspeicher für Luft- und Hydraulik-Federn; auch andere hydraulische Einsätze sind denkbar.A hydraulic and / or pneumatic pressure accumulator (2) of the bladder accumulator type consists of a pressure-resistant cylindrical container (4) with a bottle-shaped bladder (16) arranged therein, the membrane-like wall (18) of which is made of elastomeric material. DOLLAR A Both the volume (28) of the pressure-resistant container (4) and the interior (30) of the elastic bladder (16) can each be pressurized separately via external connections (14, 20). DOLLAR A The elastomer mixture and the wall thickness of the bladder (16) are selected such that there is approximately proportionality between a pressure difference between the two volumes (28 and 30) and an expansion of the bladder (16). DOLLAR A Preferably, the membrane-like wall (18) of the bladder (16) is provided with crossbeams (22) made of cord or fabric. DOLLAR A To prevent pressure-dependent linear expansion, a tie rod (26) can be attached between an upper and a lower fastening point on the longitudinal axis of the bladder (16). DOLLAR A Not only as additional storage for air and hydraulic springs; other hydraulic inserts are also conceivable.
Description
Laut Oberbegriff des Patentanspruchs 1 betrifft die Erfindung einen hydraulischen und/oder pneumatischen Druckspeicher in Blasenspeicherbauart, d. h. einen starren Behälter mit einem innenliegenden flaschenförmigen Trennelement aus elastomerem Material, wobei sowohl der Behälter als auch das flaschenförmige Trennelement einen externen Anschluss aufweisen. According to the preamble of claim 1, the invention relates to a hydraulic and / or bladder accumulator type pneumatic accumulators, d. H. a stare Container with an internal bottle-shaped separating element made of elastomer Material, both the container and the bottle-shaped separating element one external connection.
Ein aus der deutschen Patentschrift DE 28 01 224 C2 bekannter Druckspeicher besteht aus einem drucksteifen zylindrischen Behälter aus Metall, der an seinem oberen Ende mit einer deckelförmigen Kappe und an seinem unteren Ende mit einem Boden abgeschlossen ist. Im Innern des Behälters befindet sich ein sackartiges Trennelement (Blase) aus Natur- oder Synthetikgummi. Das sackartige Trennelement ist nach unten offen. Der Rand der Öffnung bildet eine dichte Verbindung zu dem Bodenrand des zylindrischen Behälters. Auf diese Weise werden zwei voneinander getrennte Volumen gebildet, und zwar ein erstes Volumen innerhalb des sackartigen Trennelements und ein zweites Volumen außerhalb des sackartigen Trennelements aber innerhalb des zylindrischen Behälters. Das erste Volumen ist über eine in der Bodenkappe befindliche Öffnung zugänglich. Das zweite Volumen ist über ein im oberen Deckel des Behälters befindliches Ventil mit Druck beaufschlagbar. Ist dieser auf das Ventil am oberen Deckel des Behälters wirkende Druck größer als der an der Bodenöffnung wirkende Druck, so schrumpft das erste, in dem sackartigen Trennelement befindliche Volumen auf Null, während das sackartige Trennelement bei einem internen Überdruck den Innenraum des Behälters praktisch gänzlich ausfüllt. D. h.: Bei der Ausbildung des jeweiligen Volumens kommen ausschließlich die Kräfte aus Blasen- Innendruck und Blasen-Außendruck (= Behälter-Innendruck) zur Wirkung. A pressure accumulator known from the German patent DE 28 01 224 C2 consists of a rigid cylindrical metal container, which is connected to a lid-shaped cap and is completed with a bottom at its lower end. Inside the container is a sack-like separating element (bubble) made of natural or Synthetic rubber. The sack-like separating element is open at the bottom. The edge of the opening forms a tight connection to the bottom edge of the cylindrical container. To this In this way, two separate volumes are formed, namely a first volume inside the sack-like partition and a second volume outside the bag-like separating element but inside the cylindrical container. The first volume is accessible through an opening in the bottom cap. The second volume is Can be pressurized via a valve located in the upper lid of the container. is this pressure acting on the valve on the upper lid of the container is greater than that on the Pressure acting at the bottom opening, the first one shrinks in the sack-like separating element located volume to zero, while the bag-like separating element with an internal Overpressure practically completely fills the interior of the container. That is: at the Formation of the respective volume, only the forces come from bubble Internal pressure and external bubble pressure (= internal container pressure) to effect.
Die elastischen Rückstellkräfte der sackartigen Blase sind vernachlässigbar gering. Dies hat zur Folge, dass die Blase bei einem Blasen-internen Überdruck an der Behälter- Innenwand anliegt und damit praktisch den gesamten Behälter ausfüllt. Ist hingegen der Blasenaußendruck größer als der Blasen-Innendruck, so schrumpft das Volumen der Blase auf Null zusammen. D. h.: Die Blase kennt praktisch nur zwei Zustände: V(Blase) = Null und V(Blase) = V(Behälter). Die Wirkung ist vergleichbar einem mittels Ventil zuschaltbaren festen Zusatzvolumen. The elastic restoring forces of the sack-like bladder are negligible. This has the consequence that the bladder with a bladder internal overpressure on the container Bears against the inner wall and practically fills the entire container. However, is the Bladder external pressure greater than the internal bladder pressure, the volume of the bladder shrinks to zero together. In other words, the bubble has practically only two states: V (bubble) = zero and V (bubble) = V (container). The effect is comparable to that with a valve switchable fixed additional volume.
Angestrebt wird aber nicht ein für eine Luft- oder Hydraulikfeder verwendbares Zusatzvolumen konstanter Größe sondern ein variables Zusatzvolumen. Bei Speicherfunktion bis zum Atmosphärendruck soll eine Stufigkeit der p/V-Kennlinie vermieden werden. However, the aim is not to use one that can be used for an air or hydraulic spring Additional volume of constant size but a variable additional volume. at Storage function up to atmospheric pressure should be a step of the p / V characteristic be avoided.
Gemäß Anspruch 1 ist dies realisierbar mit Hilfe einer in einen Druckbehälter integrierten Blase. Vergleichbar dem Trennelement des vorbekannten Druckspeichers besteht die membranartige Wandung der Blase aus einem Elastomermaterial. Erfindungsgemäß ist die neue Membran aber nicht beliebig dehn- und beliebig verformbar sondern die Wandstärke und die sonstigen Materialeigenschaften der Blase sind so gewählt, dass eine gewisse elastische Rückstellkraft bei einer Volumenvergrößerung durch inneren Überdruck zur Wirkung gelangt. Diese elastische Rückstellkraft ist umso größer, je stärker die Volumenvergrößerung ist, d. h. je stärker das Volumen von dem ohne Drucküberschuss gegebenen Ausgangsvolumen abweicht. Aufgrund der elastischen Rückstellkraft der unter Druck gedehnten und/oder gescherten Wandung wird eine Stufigkeit der p/V-Kennlinie vermieden (Fig. 4). According to claim 1, this can be achieved with the aid of a bladder integrated in a pressure vessel. Comparable to the separating element of the known pressure accumulator, the membrane-like wall of the bladder consists of an elastomer material. According to the invention, however, the new membrane cannot be stretched and deformed as desired, but rather the wall thickness and the other material properties of the bladder are selected so that a certain elastic restoring force comes into effect when the volume is increased by internal overpressure. This elastic restoring force is greater the greater the volume increase, ie the more the volume deviates from the initial volume given without excess pressure. Due to the elastic restoring force of the wall, which is stretched and / or sheared under pressure, a steppedness of the p / V characteristic is avoided ( FIG. 4).
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die Blase mit einer Verstärkungseinlage versehen. Diese Verstärkungseinlage besteht aus praktisch undehnbaren Corden oder aus Corden mit einer Dehnfähigkeit, die deutlich geringer ist als die Dehnfähigkeit des elastomeren Materials der Blasen-Wandung, wobei die Corde diagonal in der Wandung der Blase auf oder einvulkanisiert sein können. Aufgrund der Diagonalität ergibt sich bei einem Blasen-internen Überdruck eine graduelle Volumenvergrößerung durch Scherwirkung. D. h.: Die Dehnung der Blase ist abhängig vom Gewebewinkel und der Dehnung (Dehnbarkeit) des Festigkeitsträgers. Beide Faktoren beeinflussen die Volumenänderung bei schon kleinen Druckdifferenzen. Der interessante Bereich dieser Anwendung liegt im Ansprechverhalten des Blasenvolumens bei geringen bis zum Atmosphärenruck. Herkömmliche Speicher, bei denen die Blase an der Behälterwand anliegt, sprechen erst an, wenn der vorher eingestellte Vordruck erreicht wird (siehe Fig. 4). According to a preferred embodiment, the bladder is provided with a reinforcing insert. This reinforcing insert consists of practically inextensible cords or cords with an extensibility which is significantly less than the extensibility of the elastomeric material of the bladder wall, wherein the cords can be vulcanized or vulcanized diagonally into the bladder wall. Due to the diagonality, there is a gradual increase in volume due to shear effects in the case of internal bubble overpressure. This means that the stretch of the bladder depends on the angle of the fabric and the stretch (extensibility) of the reinforcement. Both factors influence the change in volume with even small pressure differences. The interesting area of this application lies in the response behavior of the bubble volume at low to atmospheric pressure. Conventional accumulators, in which the bladder lies against the container wall, only respond when the previously set pre-pressure is reached (see FIG. 4).
Um eine schraubenförmige Verwerfung der Blase zu vermeiden, können die diagonal an- oder einvulkanisierten Verstärkungscorde vorzugsweise kreuzweise angeordnet sein. Wird eine so verstärkte Blase einem inneren Überdruck ausgesetzt, so kommen ebenfalls Scherkräfte zur Geltung. Die Scherkräfte heben sich aber links/rechts-symmetrisch auf, woraus je nach Anordnung der Corde (flach gekreuzt oder steil gekreuzt) eine unverdrillte Längung oder eine unverdrillte Verbreiterung der Blase resultiert. In order to avoid a helical warping of the bladder, the diagonally or a vulcanized reinforcement cords are preferably arranged crosswise. Becomes a bladder reinforced in this way is exposed to an internal overpressure Shear forces. The shear forces cancel each other symmetrically left / right, depending on the arrangement of the cords (crossed flat or crossed steeply) an untwisted one Elongation or an untwisted widening of the bladder results.
Anstelle von diagonal oder kreuzweise angeordneten Corden kann auch eine Gewebe- Verstärkung zur Anwendung gelangen. Instead of diagonally or crosswise arranged cords, a fabric Reinforcement are used.
Durch geeignete Auswahl der Elastomermischung, der Wandstärke und der Festigkeitsträger kann das p/V-Diagramm in gewünschter Weise beeinflusst werden. By suitable selection of the elastomer mixture, the wall thickness and the The p / V diagram can be influenced in the desired manner.
Eine unverdrillte Verbreiterung bei einem Grundzustand mit steil gekreuzten Corden kann in Längsrichtung durch einen undehnbaren, axial angeordneten Zuganker stabilisiert werden. An untwisted widening in a basic state with steeply crossed cords can stabilized in the longitudinal direction by an inextensible, axially arranged tie rod become.
Gemäß einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Druckspeichers kann auch eine Steuerung des Membraninnendruckes vorgenommen werden. According to a development of the pressure accumulator according to the invention, a Control of the internal membrane pressure can be made.
Bei Verwendung einer Membrane mit Rollfalte kann die Gestaltung der Bauhöhe in vorteilhafter Weise beeinflusst werden. When using a membrane with a roller fold, the design of the overall height in be influenced in an advantageous manner.
Der erfindungsgemäße Druckspeicher ist nicht nur als Zusatzspeicher für Luft- und Hydraulik-Federn geeignet. Auch andere hydraulische Einsätze sind denkbar. Dabei ermöglicht der Druckspeicher einen stetigen Druck/Volumen-Verlauf von Atmosphärendruck bis zu maximalem Druck. The pressure accumulator according to the invention is not only an additional accumulator for air and Suitable for hydraulic springs. Other hydraulic inserts are also conceivable. there the pressure accumulator enables a constant pressure / volume curve of Atmospheric pressure up to maximum pressure.
Im folgenden wird der erfindungsgemäße Druckspeicher anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. In the following, the pressure accumulator according to the invention is based on a Embodiment explained in more detail.
Es zeigt It shows
Fig. 1 einen Druckspeicher, teilweise im Längsschnitt, in perspektivischer Ansicht; Figure 1 is a pressure accumulator, partly in longitudinal section, in a perspective view.
Fig. 2 denselben Druckspeicher, ebenfalls teilweise im Längsschnitt; Fig. 2 the same pressure accumulator, also partially in longitudinal section;
Fig. 3 denselben Druckspeicher im Längsschnitt; und Fig. 3 the same pressure reservoir in longitudinal section; and
Fig. 4 ein p/V-Diagramm bei herkömmlichem Speicher und bei einem erfindungsgemäß gewebeverstärktem Druckspeicher. Fig. 4 is a p / V diagram for conventional memory and with a fabric-reinforced according to the invention the pressure accumulator.
Wie aus den Abbildungen ersichtlich besteht der erfindungsgemäße Druckspeicher 2 aus einem druckstabilen Behälter 4 mit zylindrischer Wandung 6, mit einem integrierten Boden 8 und mit einem mittels Schraubbolzen 10 angeflanschten Deckel 12. Der Deckel 12 ist mit einem Druckanschluss 14 versehen. Zur Erzielung einer hinreichenden Druckstabilität ist der Behälter 4 aus Metall oder einem entsprechend geeigneten Kunststoff hergestellt. As can be seen from the figures, the pressure accumulator 2 according to the invention consists of a pressure-stable container 4 with a cylindrical wall 6 , with an integrated base 8 and with a cover 12 flanged on by means of screw bolts 10 . The cover 12 is provided with a pressure connection 14 . To achieve sufficient pressure stability, the container 4 is made of metal or a suitable plastic.
Innerhalb des druckstabilen Behälters 4 ist eine flaschenförmige Blase 16 mit membranartiger Wandung 18 eingebracht. Diese flaschenförmige Blase 16 ist nach unten offen. Der Rand der Öffnung ist am Boden 8 des Behälters 4 druckdicht befestigt. Über eine Druckanschlussöffnung 20 am Boden 8 des Behälters 4 ist die flaschenförmige Blase 16 mit Druck beaufschlagbar. A bottle-shaped bladder 16 with a membrane-like wall 18 is introduced within the pressure-stable container 4 . This bottle-shaped bladder 16 is open at the bottom. The edge of the opening is attached to the bottom 8 of the container 4 in a pressure-tight manner. The bottle-shaped bladder 16 can be pressurized via a pressure connection opening 20 at the bottom 8 of the container 4 .
Die membranartige Wandung 18 der Blase 16 besteht aus Elastomer-Material und ist mit Festigkeitsträgern 22 in Form von Corden oder Gewebe verstärkt. Die Fäden der Corde bzw. des Gewebes sind kreuzweise diagonal angeordnet, so dass sich ein rautenförmiges Muster 24 ergibt. Im drucklosen Zustand der Blase 16 stehen die Rauten 24 auf der Spitze mit spitzen Winkeln oben und unten und stumpfen Winkeln an beiden Seiten. Innerhalb der flaschenförmigen Blase 16 ist axial ein Zuganker 26 befestigt. The membrane-like wall 18 of the bladder 16 is made of elastomer material and is reinforced with strength members 22 in the form of cords or fabric. The threads of the cords or of the fabric are arranged diagonally crosswise, so that a diamond-shaped pattern 24 results. When the bladder 16 is depressurized, the diamonds 24 are on the top with acute angles above and below and obtuse angles on both sides. A tie rod 26 is axially fixed within the bottle-shaped bladder 16 .
Bei vorgespannter Membrane 18 (Innendruck größer Atmosphärendruck) und Atmosphärendruck im Gehäuse 4 liegt die Membrane 18 nicht an der Innenfläche der Gehäusewand 6 an. Die Festigkeitsträger 22 der Balgwand 18 verhindern ein weiteres Ausdehnen der Membrane 18. Bei Druckbeaufschlagung des Gehäuseinnenraumes 28 des Druckspeichers 2 erfolgt schon bei geringem Druck eine Deformation (Volumenverkleinerung) des Membrankörpers 16. Die sich verringernde Differenz zwischen Gehäuseinnendruck und Membraninnendruck bewirkt eine Abnahme der Scherung der Festigkeitsträger 22 und eine Abnahme der Dehnung der Balgwand 18. Bei weiterem Anstieg des Gehäuseinnendruckes werden die Festigkeitsträger 22 weiter entlastet, bis der Membraninnendruck und der Gehäuseinnendruck gleich sind. In the case of a prestressed membrane 18 (internal pressure greater than atmospheric pressure) and atmospheric pressure in the housing 4 , the membrane 18 does not abut the inner surface of the housing wall 6 . The strength members 22 of the bellows wall 18 prevent the membrane 18 from expanding further. When the housing interior 28 of the pressure accumulator 2 is pressurized, the membrane body 16 is deformed (volume reduction) even at low pressure. The decreasing difference between the internal pressure of the housing and the internal pressure of the membrane causes a decrease in the shear of the strength members 22 and a decrease in the elongation of the bellows wall 18 . If the internal pressure in the housing increases further, the strength members 22 are further relieved until the internal membrane pressure and the internal pressure in the housing are the same.
Bei weiterer Volumenzunahme (Druckerhöhung) im Gehäuse 4 wirkt nur noch der
Innendruck der Blase 16 als federndes Element.
Bezugszeichenliste
2 Druckspeicher
4 druckstabiler Behälter, Gehäuse
6 zylindrische Wandung
8 Boden
10 Schraubbolzen
12 Deckel
14 Druckanschluss
16 Blase, Membrankörper
18 membranartige Wandung, Membrane, Balgwand
20 Druckanschlussöffnung
22 Festigkeitsträger
24 rautenförmiges Muster, Rauten
26 Zuganker
28 Gehäuseinnenraum, Behälter-Volumen
30 Innenraum der Blase
With a further increase in volume (pressure increase) in the housing 4, only the internal pressure of the bladder 16 acts as a resilient element. Reference numeral list 2 pressure accumulator
4 pressure-stable containers, housing
6 cylindrical wall
8 bottom
10 bolts
12 lids
14 pressure connection
16 bladder, membrane body
18 membrane-like wall, membrane, bellows wall
20 pressure connection opening
22 reinforcements
24 diamond-shaped pattern, diamonds
26 tie rods
28 housing interior, container volume
30 interior of the bladder
Claims (11)
mit einem drucksteifen zylindrischen Behälter (4), und
(mit einer darin angeordneten, flaschenförmigen, aus elastomerem Material bestehenden Blase (16),
wobei sowohl das Volumen (28) des drucksteifen Behälters (4) als auch der Innenraum (30) der elastischen Blase (16) über jeweils einen externen Anschluss (14, 20) mit Druck beaufschlagbar sind,
dadurch gekennzeichnet, dass die Elastomermischung und die Wandstärke der Blase (16) so ausgewählt sind, dass in etwa Proportionalität zwischen einer zwischen den beiden Volumen (28 und 30) bestehenden Druckdifferenz und einer Dehnung der Blase (16) besteht. 1. hydraulic and / or pneumatic pressure accumulator ( 2 ) in the bladder accumulator type,
with a pressure-resistant cylindrical container ( 4 ), and
(with a bottle-shaped bladder ( 16 ) made of elastomeric material arranged therein,
Both the volume ( 28 ) of the pressure-resistant container ( 4 ) and the interior ( 30 ) of the elastic bladder ( 16 ) can be pressurized via an external connection ( 14 , 20 ),
characterized in that the elastomer mixture and the wall thickness of the bladder ( 16 ) are selected such that there is approximately proportionality between a pressure difference between the two volumes ( 28 and 30 ) and an expansion of the bladder ( 16 ).
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Legal Events
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| 8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |