DE102010001200A1 - Kobenspeicher - Google Patents
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Kolbenspeicher (1), aufweisend einen Druckbehälter (2); einen Zylinder (6), welcher innerhalb des Druckbehälters (2) angeordnet ist; einen zwischen dem Druckbehälter (2) und dem Zylinder (6) gebildeten Zwischenraum (25); und einen Trennkolben (14), welcher in dem Zylinder (6) beweglich vorgesehen ist; wobei auf eine erste Seite (18) des Trennkolbens (14) eine Hydraulikflüssigkeit (15) und auf eine zweite Seite (23) des Trennkolbens (14) ein Gas (16) wirkt; und wobei das Gas (16) in fluidischer Verbindung mit dem Zwischenraum (25) und die Hydraulikflüssigkeit (15) in fluidischer Verbindung mit einem Anschluss (22) an dem Zylinder (6) stehen.
Description
- Stand der Technik
- Die vorliegende Erfindung betrifft einen Kolbenspeicher.
- Kolbenspeicher werden typischerweise dazu verwendet, große Mengen Energie zu speichern. Beispielsweise werden bei Hydraulikhybridfahrzeugen Kolbenspeicher dazu verwendet, Energie, die beispielsweise beim Abbremsen der Räder erzeugt wird, zu speichern und Energie, die beispielsweise beim Beschleunigen des Fahrzeugs benötigt wird, freizusetzen. Ein derartiger Kolbenspeicher ist beispielsweise in der Druckschrift
DE 10 2006 060 078 A1 beschrieben. - Vorteile der Erfindung
- Der in Anspruch 1 definierte Kolbenspeicher bietet gegenüber herkömmlichen Lösungen den Vorteil, dass der Zylinder unter keiner nennenswerten Spannung steht, da an dem Zylinder innenseitig und außenseitig der gleiche Druck anliegt. Dadurch kann der Zylinder aus einem nicht druckstabilen und dafür leichten Material gebildet werden. Aufgrund des Umstandes, dass sich der Zylinder nicht verformt, wird auch ein dichter Abschluss zwischen dem Zylinder und dem in diesem beweglichen Trennkolben gewährleistet. Ferner führt ein Leck in dem Zylinder nicht zu einem Austreten von Hydraulikflüssigkeit in die Umgebung, da die Hydraulikflüssigkeit von dem Druckbehälter aufgefangen wird. Ferner entweicht bei einem Leck in dem Druckbehälter nur Gas, beispielsweise Stickstoff, was unschädlich für die Umwelt ist.
- Die in den jeweiligen Unteransprüchen aufgeführten Merkmale beziehen sich auf vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des Gegenstands der Erfindung.
- Zeichnungen
- Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
- Die einzige Figur der Zeichnung zeigt in einem Längsschnitt einen Kolbenspeicher
1 gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. - Der Kolbenspeicher
1 weist einen Druckbehälter2 auf. Der Druckbehälter2 kann sich aus einem Grundkörper3 mit einem im Wesentlichen ringförmigen Querschnitt und Deckeln4 ,5 zusammensetzen, welche den Grundkörper3 an seinen gegenüberliegenden Enden verschließen. Innerhalb des Druckbehälters2 ist ein Zylinder6 angeordnet. - Der Zylinder
6 erstreckt sich vorzugsweise entlang der Längsachse7 des Druckbehälters2 . Der Zylinder6 kann sich aus einem Grundkörper11 mit einem im Wesentlichen ringförmigen Querschnitt und einem den Grundkörper11 an seinem einen Ende12 verschließenden Deckel13 zusammensetzen. In dem Zylinder6 ist ein Trennkolben14 beweglich vorgesehen. Der Trennkolben14 ist, wie durch den Doppelpfeil in der Figur angedeutet, entlang der Längsachse7 beweglich. - Der Trennkolben
14 trennt eine Hydraulikflüssigkeit15 von einem Gas16 . Die Hydraulikflüssigkeit15 befindet sich in einem Raum17 , welcher von dem Grundkörper11 , dem Deckel13 und einer Stirnseite18 des Trennkolbens14 begrenzt wird. Die Hydraulikflüssigkeit15 ist mittels eines Anschlusses22 dem Raum17 zuführbar bzw. von diesem abführbar. Dadurch ist es möglich, den Kolbenspeicher1 mit Hydraulikflüssigkeit15 zu beaufschlagen, um so beispielsweise Energie in diesem zu speichern. Ferner ist es möglich, Hydraulikflüssigkeit15 aus dem Kolbenspeicher1 abzuführen, um somit einen Verbraucher mit Energie zu versorgen. - Das Gas
16 befindet sich in einem Raum24 , welcher von einer der Stirnseite18 gegenüberliegenden Stirnseite23 des Trennkolbens14 und dem Grundkörper11 begrenzt wird. Der Raum24 ist mit einem Zwischenraum25 mittels einer Öffnung26 verbunden, so dass das Gas16 zwischen dem Raum24 und dem Zwischenraum25 fließen kann. Der Zwischenraum25 wird zwischen dem Zylinder6 und dem Druckbehälter2 gebildet. Der Zwischenraum25 kann insbesondere einen Ringraum27 umfassen, welcher den Zylinder6 entlang der Längsachse7 umgibt. Der Zwischenraum25 kann ferner Räume31 und32 im Bereich der Deckel4 bzw.5 umfassen. - Der Zwischenraum
25 kann weiterhin mittels eines Anschlusses33 an dem Druckbehälter2 , insbesondere an dem Deckel5 , mit einem weiteren, nicht dargestellten Druckbehälter verbunden sein. - Nach dieser im Wesentlichen konstruktiven Beschreibung des Kolbenspeichers
1 folgt nun eine Darstellung von dessen Funktionsweise. - Soll beispielsweise Energie in dem Kolbenspeicher
1 gespeichert werden, so wird diesem Hydraulikflüssigkeit15 unter Druck zugeführt. Dies führt dazu, dass sich der Trennkolben14 in der Figur nach rechts bewegt. Der Trennkolben14 komprimiert in der Folge das an der Stirnseite23 des Trennkolbens14 anstehende Gas16 . Dies führt aber nicht nur zu einer Komprimierung des Gases16 in dem Raum24 , sondern auch zu einer Komprimierung des Gases16 in dem Zwischenraum25 , insbesondere in dem Ringraum27 . Dies wiederum hat den Effekt, dass an dem Zylinder6 durchwegs der gleiche Druck innenseitig und außenseitig ansteht. Demnach verformt sich der Zylinder6 vorteilhaft nicht unter der Einwirkung der Hydraulikflüssigkeit15 . - Vorteilhaft steht vorliegend neben dem Raum
24 der Zwischenraum25 zur Aufnahme einer vergleichsweise großen Gasmenge16 bereit. Diese vergleichsweise große Gasmenge wirkt sich positiv auf die Ladecharakteristik des Kolbenspeichers1 aus. Mit ”Ladecharakteristik” ist vorliegend der Verlauf des Drucks in der Hydraulikflüssigkeit15 oder in dem Gas16 in Abhängigkeit von dem Ladezustand, d. h. von dem Grad der Befüllung des Zylinders6 , gemeint. Mittels des Zwischenraums25 kann erreicht werden, dass die Druckänderung, mit welcher die Hydraulikflüssigkeit15 zu beaufschlagen ist, um das Gas16 weiter zu komprimieren, vergleichsweise gering ist. Für eine günstige Ladecharakteristik des Kolbenspeichers1 ist das in dem Zwischenraum25 aufnehmbare Gasvolumen wenigstens 1,5 mal, vorzugsweise wenigstens 2 mal größer als das in dem Raum24 aufnehmbare Gasvolumen. - Das in dem Zwischenraum
25 aufgenommene Gasvolumen wird vorliegend als Gasnachschaltevolumen bezeichnet. Mit ”Gasnachschaltevolumen” ist vorliegend ein Gasvolumen gemeint, welches derart dimensioniert ist, dass es dazu geeignet ist, die Ladecharakteristik des Kolbenspeichers1 wesentlich zu beeinflussen. - Mittels des nicht dargestellten Druckbehälters, welcher mittels des Anschlusses
33 mit dem Zwischenraum25 verbunden ist, lässt sich das Gasnachschaltevolumen noch weiter vergrößern. - Obwohl die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen vorliegend konkret beschrieben wurde, ist sie darauf nicht beschränkt, sondern auf vielfältige Art und Weise modifizierbar.
- ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
- Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
- Zitierte Patentliteratur
-
- DE 102006060078 A1 [0002]
Claims (4)
- Kolbenspeicher (
1 ), aufweisend: einen Druckbehälter (2 ); einen Zylinder (6 ), welcher innerhalb des Druckbehälters (2 ) angeordnet ist; einen zwischen dem Druckbehälter (2 ) und dem Zylinder (6 ) gebildeten Zwischenraum (25 ); und einen Trennkolben (14 ), welcher in dem Zylinder (6 ) beweglich vorgesehen ist; wobei auf eine erste Seite (18 ) des Trennkolbens (14 ) eine Hydraulikflüssigkeit (15 ) und auf eine zweite Seite (23 ) des Trennkolbens (14 ) ein Gas (16 ) wirkt; und wobei das Gas (16 ) in fluidischer Verbindung mit dem Zwischenraum (25 ) und die Hydraulikflüssigkeit (15 ) in fluidischer Verbindung mit einem Anschluss (22 ) an dem Zylinder (6 ) stehen. - Kolbenspeicher nach Anspruch 1, wobei der Zwischenraum (
25 ) ein Gasnachschaltevolumen aufweist. - Kolbenspeicher nach Anspruch 2, wobei das Gasnachschaltevolumen (
25 ) wenigstens 1,5 mal, vorzugsweise wenigstens 2 mal, größer ausgebildet ist, als ein maximales Gasvolumen (16 ) in dem Zylinder (6 ). - Kolbenspeicher nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei der Zwischenraum (
25 ) einen Ringraum (27 ) umfasst.
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