DE10164815B4

DE10164815B4 - piston accumulators

Info

Publication number: DE10164815B4
Application number: DE10164815A
Authority: DE
Inventors: Norbert Weber
Original assignee: Hydac Technology GmbH
Current assignee: Hydac Technology GmbH
Priority date: 2001-12-08
Filing date: 2001-12-08
Publication date: 2007-02-22
Anticipated expiration: 2021-12-09
Also published as: DE10164815A1

Abstract

Kolbenspeicher mit einem Gehäuse und einem in diesem einen gasseitigen Raum von einem fluidseitigen Raum (6) trennenden Kolben (4), der in Axialrichtung bewegbar ist, mit
• mindestens einem elastomeren Dichtelement (16), das bei der dem kleinsten Volumen des fluidseitigen Raumes (6) entsprechenden Endlage des Kolbens (4) durch diesen gegen einen den fluidseitigen Raum (6) abschließenden Gehäusedeckel (8) abdichtend anlegbar ist, mit
• einem Sitz für das Dichtelement (16), der dieses gegen Axialbewegungen formschlüssig sichernde Abstützflächen (22) aufweist, mit
• einer die Axialbewegung des Kolbens (4) derart begrenzenden Anschlageinrichtung (24, 26), dass der Kolben (4) in der Endlage mit einer axialen Dichtkraft vorgegebener Größe am Dichtelement (16) anliegt, mit
• einem Sitz für das Dichtelement (16) am Gehäusedeckel (8), mit
• einem in den Innenraum des Gehäuses eingreifenden axialen Fortsatz (20) des den fluidseitigen Raum (6) abschließenden Gehäusedeckels (8), mit
• einer den Sitz...Piston accumulator with a housing and in this one gas-side space from a fluid-side space (6) separating piston (4) which is movable in the axial direction, with
• at least one elastomeric sealing element (16), which at the smallest volume of the fluid-side space (6) corresponding end position of the piston (4) by this against the fluid-side space (6) final housing cover (8) is sealingly applied, with
• A seat for the sealing element (16), which has this against axial movements positively locking support surfaces (22), with
• An axial movement of the piston (4) so limiting stop means (24, 26), that the piston (4) in the end position with an axial sealing force of a predetermined size on the sealing element (16) rests with
• a seat for the sealing element (16) on the housing cover (8), with
• An engaging in the interior of the housing axial extension (20) of the fluid-side space (6) final housing cover (8), with
• a seat ...

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Kolbenspeicher mit einem Gehäuse und einem in diesem einen gasseitigen Raum von einem fluidseitigen Raum trennenden Kolben, der in Axialrichtung bewegbar ist, mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Patentanspruches 1.The The invention relates to a piston accumulator with a housing and a in this one gas-side room by a fluid-side space separating Piston, which is movable in the axial direction, with the features of Preamble of claim 1.

Für die Erhaltung der Funktionsfähigkeit derartiger Speicher ist die Gasdichtheit über einen großen Temperaturbereich von besonderer Bedeutung. Während beim Normalbetrieb bei herrschendem Fluiddruck und im Druckgleichgewicht befindlichem Kolben die Gasdichtheit unkritisch ist, ergeben sich bei fluidseitig entleertem Speicher, wenn sich der Kolben in seine dem kleinsten Volumen des fluidseitigen Raumes entsprechenden Endlage befindet, Probleme hinsichtlich der Gasdichtheit. Bei nur von der Gasseite her druckbelastetem Kolben sind selbst bei sorgfältiger Ausbildung der Kolbendichtungen Gasverluste möglich, so dass eine Lagerung von mit Gas-Vorfülldruck versehenen Kolbenspeichern in entleertem Zustand über lange Zeiträume hin nicht möglich ist.For the conservation the functionality Such storage is gas tightness over a wide temperature range really important. While in normal operation at prevailing fluid pressure and pressure equilibrium located piston the gas tightness is not critical arise in the case of fluid-side drained storage, when the piston in his the smallest volume of the fluid-side space corresponding end position is located, problems with gas tightness. At only from the gas side Her pressure loaded piston are even with careful training of the piston seals Gas losses possible, leaving a storage of with gas pre-charge pressure provided piston accumulator in deflated condition for a long time periods not possible is.

Durch die gattungsgemäße DE 24 19 224 A ist ein Kolbenspeicher bekannt mit einem Gehäuse und einem in diesem einen gasseitigen Raum von ei nem fluidseitigen Raum trennenden Kolben, der in Axialrichtung bewegbar ist, mit

• mindestens einem elastomeren Dichtelement, das bei der dem kleinsten Volumen des fluidseitigen Raumes entsprechenden Endlage des Kolbens durch diesen gegen einen den fluidseitigen Raum abschließenden Gehäusedeckel abdichtend anlegbar ist, mit
• einem Sitz für das Dichtelement, der dieses gegen Axialbewegungen formschlüssig sichernde Abstützflächen aufweist, mit
• einer die Axialbewegung des Kolbens derart begrenzenden Anschlageinrichtung, dass der Kolbenin der Endlage mit einer axialen Dichtkraft vorgegebener Größe am Dichtelement anliegt, mit
• einem Sitz für das Dichtelement am Gehäusedeckel, mit
• einem in den Innenraum des Gehäuses eingreifenden axialen Fortsatz des den fluidseitigen Raum abschließenden Gehäusedeckels, mit
• einer den Sitz für das Dichtelement bildenden Ringnut, deren Seitenwände die Abstützflächen bilden und derart einen Ringraum bilden, und mit
• einem dem Gehäusedeckel zugewandten Ende des Kolbens sich anschließenden Stufe zur Bildung einer Anlagefläche, die in Zusammenwirkung mit der zugewandten Anlagefläche des Gehäusedeckels die Anschlageinrichtung bildet.

By the generic DE 24 19 224 A is a piston accumulator known with a housing and in this a gas-side space of egg nem fluid-side space separating piston, which is movable in the axial direction, with

• at least one elastomeric sealing element, which is sealingly engageable by the latter at the smallest volume of the fluid-side space end position of the piston against a the fluid-side space final housing cover
• a seat for the sealing element, which has this against axial movements form-fitting locking support surfaces, with
• An axial movement of the piston so limiting stop means that the piston rests in the end position with an axial sealing force of a predetermined size on the sealing element, with
• a seat for the sealing element on the housing cover, with
• An engaging in the interior of the housing axial extension of the fluid-side space final housing cover, with
• a seat for the sealing element forming annular groove whose side walls form the support surfaces and thus form an annular space, and with
• A housing cover facing the end of the piston subsequent step to form a contact surface, which forms the stop device in cooperation with the facing contact surface of the housing cover.

Aufgrund dieser bekannten Anordnung ist bei in der Endlage befindlichem Kolben ein elastomeres Dichtelement, also eine Weichdichtung, beispielsweise aus einem Gummiwerkstoff, unter vorgewählter Dichtkraft in Anlage sowohl am Kolben als auch am Gehäusedeckel. Dabei ist die Stärke der Belastung des Dichtelementes durch die die Endlage des Kolbens definierende Anschlageinrichtung auf einen optimalen Wert einstellbar, bei dem sich unter Berücksichtigung der Materialeigenschaften des Dichtelementes eine Flächenpressung ergibt, die eine völlige Gasdichtheit über lange Zeiträume hinweg sicherstellt. Ohne Verlust der Funktionsbereitschaft kann daher der erfindungsgemäße Kolbenspeicher in entleertem Zustand jahrelang gelagert werden. Aufgrund der an die Eigenschaften des elastomeren Dichtelementes optimal angepaßten Flächenpressung ist die Gasdichtheit über einen sehr hohen Temperaturbereich gewährleistet, der bis zu einem Tiefstwert von minus 40° Celsius reichen kann.by virtue of this known arrangement is located in the end position piston an elastomeric sealing element, so a soft seal, for example made of a rubber material, under preselected sealing force in plant both on the piston and on the housing cover. And that's the strength the load of the sealing element by the end position of the piston defining stop device can be set to an optimum value, which is taking into account the material properties of the sealing element a surface pressure which gives a complete Gas tightness over long periods ensures. Without loss of operational readiness can therefore the piston accumulator according to the invention be stored for years in deflated condition. Due to the the properties of the elastomeric sealing element optimally adapted surface pressure is the gas tightness over ensures a very high temperature range, up to a Low of minus 40 ° Celsius can reach.

Dadurch, dass bei der bekannten Lösung außerdem der Sitz des Dichtelementes Abstützflächen aufweist, die das Dichtelement gegen Axialbewegungen formschlüssig sichern, ist zudem die Gefahr vermieden, dass es zu einem Herausziehen des Dichtelementes aus dem Sitz kommen kann, wenn sich die Kolben beispielsweise nach einer langen Lagerzeit, während deren es zu einem Verkleben mit dem Dichtelement gekommen ist, wieder aus seiner Endlage heraus bewegt. Andererseits ist durch die Anschlageinrichtung, welche die Höchstbelastung des Dichtelementes auf einen festgelegten Wert begrenzt, ein Verdrücken des elastomeren, also weichen Dichtelementes verhindert.Thereby, that in the known solution Furthermore the seat of the sealing element has supporting surfaces, which secure the sealing element against axial movements in a form-fitting manner, In addition, the danger is avoided that it will lead to an extraction of the Sealing element can come out of the seat when the piston, for example after a long storage period while which has come to a bonding with the sealing element, again moved out of its final position. On the other hand, by the stop device, which the maximum load of the sealing element limited to a predetermined value, a displacement of the elastomeric, so soft sealing element prevents.

Bei der bekannten Lösung ist das dahingehende Dichtelement Teil des Kolbens und wenn der Gasdruck in dem gasseitigen Raum des Gehäuses größer ist als der Druck im fluidseitigen Raum, bewegt sich der Kolben bis zum Ausgleich der beiden Drücke zum zugeordneten Gehäusedeckel hin. Wenn der Flüssigkeitsdruck dann genügend gesunken ist, bewegt der Gasdruck im gasseitigen Raum den Kolben so lange zum Gehäusedeckel hin, bis dessen Fortsatz an dem ringförmigen Dichtelement angreift. Das Dichtelement wird dann axial etwas zusammengedrückt, bis die Anschlagflächen der Anschlageinrichtung in Anlage miteinander sind und dadurch das weitere Zu sammenwirken des Dichtelementes begrenzt ist. Durch die dahingehende Berührung zwischen dem Dichtelement wird bei der bekannten Lösung eine sekundäre Abdichtung erreicht, die im Falle von Undichtigkeiten im sonstigen Dichtsystem ein Entweichen von Gas entlang der Außenseite des Kolbens aus dem gasseitigen Raum in den fluidseitigen Raum verhindert.at the known solution is the pertinent sealing element part of the piston and if the gas pressure larger in the gas-side space of the housing as the pressure in the fluid-side space, the piston moves up to balance the two pressures to the assigned housing cover out. When the fluid pressure then enough has fallen, the gas pressure in the gas-side room moves the piston so long to the housing cover until its extension engages the annular sealing element. The sealing element is then compressed slightly axially until the stop surfaces the stop device are in contact with each other and thereby the Further limited to sammenwirken the sealing element. By the pertinent touch between the sealing element is in the known solution secondary Sealing achieved in the event of leaks in the other Sealing system an escape of gas along the outside prevents the piston from the gas-side space in the fluid-side space.

Durch die genannte Anschlageinrichtung wird das ringförmige Dichtelement zwar vor zu hohen schädigenden Zusammenpreßkräften geschützt; durch die fortlaufende Mitnahme des Dichtelementes durch den Kolben kommt es jedoch zu einem erhöhten Verschleiß des Dichtelementes, was dessen Funktion insbesondere in lang andauerndem Betrieb beeinträchtigt und zum Versagen des dahingehenden Dichtsystems führen kann. Bei der bekannten Lösung ist weiter der Gehäusedeckel auf das sonstige Gehäuse von außen lösbar entlang einer Aufschraubstrecke aufschraubbar, was den Herstell- und mithin den Kostenaufwand entsprechend erhöht.By the aforementioned stop device Although the annular sealing element is protected against excessive damaging Zusammenpreßkräften; However, the continuous entrainment of the sealing element by the piston, there is an increased wear of the sealing element, which affects its function, especially in long-term operation and can lead to failure of the pertinent sealing system. In the known solution, the housing cover can be further screwed onto the other housing from the outside releasably along a Aufschraubstrecke, which increases the manufacturing and therefore the cost accordingly.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, unter Beibehalten der beschriebenen Vorteile im Stand der Technik einen Kolbenspeicher derart weiter zu verbessern, dass er kostengünstig herstellbar ist und er seine Gasdichtheit beibehält auch bei entleertem mit Gasvorfülldruck versehenem Speicher über sehr lange Zeiträume, in denen eine Vielzahl von Kolbenhubbewegungen stattfindet. Eine dahingehende Aufgabe löst ein -Kolbenspeicher mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 in seiner Gesamtheit.outgoing From this prior art, the invention is based on the object while maintaining the described advantages in the prior art To further improve a piston accumulator so that it can be produced inexpensively and it maintains its gas tightness even when deflated with gas pre-charge pressure provided memory over very long periods, in which a variety of Kolbenhubbewegungen takes place. A solves this task a piston accumulator with the features of claim 1 in his totality.

Dadurch, dass gemäß dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1

• die Ringnut in dem Umfang des Fortsatzes im Gehäusedeckel eingearbeitet ist,
• die dem Kolben zugewandte Seitenwand in einem Abstand vom Gehäuse endigt, so dass der Ringraum gebildet ist,
• in den Ringraum sich ein axial vorspringender, endseitiger Ringkörper des Kolbens bei dessen Endlage hinein erstreckt und am Dichtelement anliegt,
• der Gehäusedeckel mit dem Zylinderrohr als Gehäuse durch Schweißen verbunden ist, und
• sich die Schweißstelle in einem axialen Abstand von dem am inneren Fortsatz des Gehäusedeckels befindlichen Sitz für das Dichtelement befindet,

ist das Dichtelement stationär am Gehäusedeckel festgelegt und erfährt dergestalt keine abriebfördernde Relativbewegung zwischen sonstigen Gehäuseteilen und dem Kolben. Auch hat es sich gezeigt, dass das Anfahrverhalten des Kolbens an die Dichtung günstiger ist als wenn der Kolben mit mitgenommenem Dichtelement gegen den Fortsatz des Gehäusedeckels anschlägt. Bei dem erfindungsgemäßen Kolbenspeicher ist der Gehäusedeckel mit dem Zylinderrohr als Gehäuse durch Schweißen verbunden, wobei sich die Schweißstelle in einem axialen Abstand von dem am inneren Fortsatz des Gehäusedeckels befindlichen Sitz für das Dichtelement befindet. Auf diese Weise wird verhindert, dass Schweißwärme zu einer Beeinträchtigung des Dichtelementes führen kann; im übrigen ist die dahingehende Schweißverbindung gegenüber einer Schraublösung, wie im Stand der Technik aufgezeigt, in kostengünstiger Weise realisierbar.Characterized in that according to the characterizing part of claim 1

The annular groove is incorporated in the circumference of the extension in the housing cover,
The side wall facing the piston terminates at a distance from the housing, so that the annular space is formed,
In the annular space, an axially projecting, end-side annular body of the piston extends into its end position and bears against the sealing element,
• The housing cover is connected to the cylinder tube as a housing by welding, and
The welding point is located at an axial distance from the seat for the sealing element located on the inner extension of the housing cover,

the sealing element is fixed stationary on the housing cover and undergoes such no abriebfördernde relative movement between other housing parts and the piston. It has also been found that the starting behavior of the piston is more favorable to the seal than when the piston strikes with detracted sealing element against the extension of the housing cover. In the piston accumulator according to the invention, the housing cover is connected to the cylinder tube as a housing by welding, wherein the weld is located at an axial distance from the located on the inner extension of the housing cover seat for the sealing element. In this way it is prevented that welding heat can lead to an impairment of the sealing element; Moreover, the pertinent welded connection with respect to a screw solution, as shown in the prior art, can be realized in a cost-effective manner.

Nachstehend ist die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels im einzelnen erläutert. Es zeigt dabei die einzige Figur einen halbseitig und abgebrochen gezeichneten Längsschnitt nur des fluidseitigen Endbereiches des erfindungsgemäßen Kolbenspeichers.below the invention with reference to an embodiment shown in the drawing in individual explained. It shows the only figure a half-sided and canceled drawn longitudinal section only the fluid-side end region of the piston accumulator according to the invention.

Die Figur zeigt einen im Zylinderrohr 2 des Speichergehäuses axial bewegbaren Kolben 4 in einer Endlage, die dem kleinsten Volumen des fluidseitigen Raumes 6 des Kolbenspeichers entspricht, wobei der Kolben 4 an einen Gehäusedeckel 8 angenähert ist. Dieser ist mit dem fluidseitigen Ende des Zylinderrohres 2 über eine Schweißnaht 10 verbunden.The figure shows a cylinder tube 2 the storage housing axially movable piston 4 in an end position, the smallest volume of the fluid-side space 6 corresponds to the piston accumulator, wherein the piston 4 to a housing cover 8th is approximated. This is with the fluid-side end of the cylinder tube 2 over a weld 10 connected.

Der Kolben 4, der mittels an seinem Umfang befindlichen Dicht- und Führungsleisten 12 an der Innenwand des Zylinderrohres 2 geführt ist, liegt in seiner in 1 dargestellten Endlage mit einem endseitigen, axial vorspringenden Ringkörper 14 an einem elastomeren Dichtelement an, bei dem es sich beim vorliegenden Beispiel um einen weichen Dichtring 16 handelt. Der Dichtring 16 ist am Gehäusedeckel 8 in einem Sitz aufgenommen, der durch eine Ringnut 18 gebildet ist. Diese ist in einem axial vorspringenden, sich ins Innere des Zylinderrohres 2 erstreckenden Fortsatz 20 des Gehäusedeckels 8 in der Nähe von dessen innerem Ende umfangsseitig eingearbeitet. Die dem Kolben 4 benachbarte Seitenwand 22 der Ringnut 18 endigt in einem Abstand vom Zylinderrohr 2, so dass zwischen dem Fortsatz 20 und dem Zylinderrohr 2 ein Ringraum gebildet wird, in den sich bei der Endlage des Kolbens 4 der an diesem befindliche, axial vorspringende Ringkörper 14 hinein erstreckt, um am Dichtring 16 zur Anlage zu kommen.The piston 4 , which is located on its circumference sealing and guide strips 12 on the inner wall of the cylinder tube 2 is guided, lies in his in 1 End position shown with an end, axially projecting annular body 14 on an elastomeric sealing element, which in the present example is a soft sealing ring 16 is. The sealing ring 16 is on the housing cover 8th taken in a seat by an annular groove 18 is formed. This is in an axially projecting, into the interior of the cylinder tube 2 extending extension 20 of the housing cover 8th incorporated peripherally near its inner end. The the piston 4 adjacent side wall 22 the ring groove 18 terminates at a distance from the cylinder tube 2 so that between the extension 20 and the cylinder tube 2 an annular space is formed, in which at the end position of the piston 4 the located at this, axially projecting annular body 14 extends in to the sealing ring 16 to come to the plant.

Die eingekammerte Anordnung des Dichtringes 16, der durch die Seitenwände der Ringnut 18 gegen Axialbewegung formschlüssig gesichert ist, wobei die dem Kolben 4 benachbarte Seitenwand 22 eine Verschiebung in Richtung auf den Kolben 4 verhindert, bietet die Gewähr, dass auch nach längerer Anlage des Ringkörpers 14 am Dichtring 16, wo ein Ankleben an den Berührungsflächen eintreten könnte, kein Herausziehen des Dichtringes 16 beim Zurückfahren des Kolbens 4 stattfinden kann.The chambered arrangement of the sealing ring 16 passing through the sidewalls of the annular groove 18 secured against axial movement form-fitting, wherein the piston 4 adjacent side wall 22 a shift towards the piston 4 prevents, offers the guarantee that even after prolonged contact of the ring body 14 on the sealing ring 16 where sticking could occur at the mating surfaces, no pulling out of the sealing ring 16 when returning the piston 4 can take place.

Um andererseits ein Verdrücken des elastomeren, also nachgiebigen Dichtringes 16, beispielsweise aus einem Gummiwerkstoff, durch das Andrücken des Ringkörpers 14 zu vermeiden, ist eine Anschlageinrichtung vorgesehen, die die Endlage des Kolbens 4 so definiert, dass der Ringkörper 14 mit einer Dichtkraft vorbestimmter Größe am Dichtring 16 anliegt, so dass eine für die Gasdichtheit optimale Flächenpressung erreicht wird. Beim vorliegenden Beispiel ist die Anschlageinrichtung durch eine an dem dem Ge häusedeckel 8 zugewandten Ende des Kolbens 4 vorgesehene Stufe 24 gebildet, die eine an den vorspringenden Ringkörper 14 anschließende, ebene Ringfläche 26 bildet, die als Anlagefläche in Zusammenwirkung mit der zugewandten Endfläche des Fortsatzes 20 des Gehäusedeckels 8 die Anschlageinrichtung bildet.On the other hand, a displacement of the elastomeric, so resilient sealing ring 16 , For example, of a rubber material, by pressing the ring body 14 To avoid a stop device is provided, which is the end position of the piston 4 so defined that the ring body 14 with egg ner sealing force of predetermined size on the sealing ring 16 is applied, so that an optimum for the gas tightness surface pressure is achieved. In the present example, the stop device is by a housing cover on the Ge 8th facing the end of the piston 4 provided level 24 formed, one to the projecting ring body 14 subsequent, flat ring surface 26 forms, as a contact surface in cooperation with the facing end surface of the extension 20 of the housing cover 8th forms the stop device.

Claims

Piston accumulator having a housing and a gas-side space in this one of a fluid-side space ( 6 ) separating pistons ( 4 ), which is movable in the axial direction, with • at least one elastomeric sealing element ( 16 ), which at the smallest volume of the fluid-side space ( 6 ) corresponding end position of the piston ( 4 ) through this against a fluid side space ( 6 ) final housing cover ( 8th ) is sealingly applicable, with • a seat for the sealing element ( 16 ), this form-fitting locking against axial movement supporting surfaces ( 22 ), with • one axial movement of the piston ( 4 ) such limiting stop device ( 24 . 26 ), that the piston ( 4 ) in the end position with an axial sealing force of predetermined size on the sealing element ( 16 ), with • a seat for the sealing element ( 16 ) on the housing cover ( 8th ), with • an axial extension engaging in the interior of the housing ( 20 ) of the fluid-side space ( 6 ) final housing cover ( 8th ), with • a seat for the sealing element ( 16 ) forming annular groove ( 18 ) whose side walls ( 22 ) form the support surfaces and thus form an annular space, and with • a the housing cover ( 8th ) facing the end of the piston ( 4 ) subsequent stage ( 24 ) for forming a contact surface ( 26 ), in cooperation with the facing bearing surface of the housing cover ( 8th ) forms the stop device, characterized in that • the annular groove ( 18 ) in the scope of the extension ( 20 ) in the housing cover ( 8th ) is incorporated, • the piston ( 4 ) facing side wall ( 22 ) terminates at a distance from the housing, so that the annular space is formed, • in the annular space, an axially projecting, end-side annular body ( 14 ) of the piston ( 4 ) extends at its end position and on the sealing element ( 16 ), • the housing cover ( 8th ) with the cylinder tube ( 2 ) is connected as a housing by welding, and • the weld ( 10 ) at an axial distance from that at the inner extension ( 20 ) of the housing cover ( 9 ) located seat for the sealing element ( 16 ) is located.