DE102021002023A1

DE102021002023A1 - Hydrospeicher

Info

Publication number: DE102021002023A1
Application number: DE102021002023.5A
Authority: DE
Inventors: Peter Kloft
Original assignee: Hydac Technology GmbH
Current assignee: Hydac Technology GmbH
Priority date: 2021-04-17
Filing date: 2021-04-17
Publication date: 2022-10-20
Also published as: WO2022218665A1; CN220869749U; US20240110580A1; EP4278096A1; JP2024515491A

Abstract

Ein Hydrospeicher, insbesondere Kolbenspeicher, mit einem in einem Speichergehäuse (10) bewegbar angeordneten Trennelement (16), das zwei Medienräume (24, 26) voneinander separiert und mit einer Wegmesseinrichtung zur Positionsüberwachung des Trennelementes (16), ist dadurch gekennzeichnet, dass die Wegmesseinrichtung als Radargerät (32) ausgebildet ist mit einem Sender (42), der ein Primärsignal aussendet, das vom Trennelement (16) zumindest teilweise reflektiert ein Sekundärsignal erzeugt, das von einem Empfänger (46) empfangen eine Positionsbestimmung für das Trennelement (16) im Speichergehäuse (10) ermöglicht.

Description

Die Erfindung betrifft einen Hydrospeicher, insbesondere Kolbenspeicher, mit einem in einem Speichergehäuse angeordneten bewegbaren Trennelement, das zwei Medienräume voneinander separiert und mit einer Wegmesseinrichtung zur Positionsüberwachung des Trennelementes.
Durch WO 2012/143171 A1 ist ein Kolbenspeicher zur hydraulischen oder pneumatischen Speicherung von Energie beschrieben, bei dem ein Trennelement, insbesondere in Form eines Trennkolbens, innerhalb eines Speichergehäuses entlang einer Verlagerungsrichtung verlagert werden kann. Eine aktuelle Position des Trennelements wird dabei mit Hilfe einer optischen Messvorrichtung in Form eines Laserabstandsmessgerätes berührungsfrei bestimmt. Die bekannte Messvorrichtung kann hierzu Licht von einer Lichtquelle hin zu einer gegenüberliegenden Oberfläche des Trennelementes emittieren und dort reflektiertes Licht mit Hilfe eines Lichtdetektors detektieren. Aus der Laufzeit des Lichtes zwischen Absenden und Empfangen kann auf die Position des Trennelementes im Speichergehäuse rückgeschlossen werden.
Durch DE 10 2014 105 154 A1 ist ein Verfahren nebst zugehöriger Zylinderanordnung bekannt, die geeignet zur Positions- und/oder Bewegungserfassung eines Kolbens in einem eine Längsmittelachse aufweisenden Zylinder sind, wobei auf einer ersten Kolbenseite eine Flüssigkeit und an einer zweiten Kolbenseite ein Gas ansteht, und wobei unter einem von 90° verschiedenen Einstrahlwinkel zur Richtung der Längsmittelachse ein Strahl einer nahezu monochromatischen Welle auf die zweite Kolbenseite eingestrahlt, von dieser reflektiert und der Ort des Auftreffens des reflektierten Strahls erfasst wird, wodurch sich die Position des Trennelementes in Form des Kolbens innerhalb eines Speichergehäuses in Form des Zylinders bestimmen lässt.
Das im Speichergehäuse längsverfahrbar angeordnete Trennelement separiert regelmäßig zwei Medienräume innerhalb des Speichergehäuses voneinander, wobei der eine Medienraum als sogenannte Gasseite ein kompressibles Arbeitsgas aufweist, wohingegen der andere Medienraum als sogenannte Flüssigkeitsseite der Aufnahme von Flüssigkeiten, wie Hydraulikmedium, dient.
Dahingehend ausgebildete Hydrospeicher, wie hydropneumatische Kolbenspeicher, kommen in Hydrauliksystemen zum Einsatz, um bestimmte Volumina unter Druck stehender Flüssigkeit, wie Hydrauliköl, aufzunehmen und bei Bedarf an das System zurückzugeben. Im Betrieb des Hydrospeichers verändert sich die Position des Trennelementes respektive des Trennkolbens im Speichergehäuse, so dass der Speicher beim Anstieg des Drucks im anderen Medienraum Hydrauliköl aufnimmt, wobei das Gas im einen Medienraum komprimiert wird. Bei sinkendem Arbeitsruck dehnt sich das verdichtete Gas dann wieder aus und verdrängt das dabei gespeicherte Hydrauliköl aus dem anderen Medienraum zurück in den Hydrokreislauf.
Durch die sich dadurch im Betrieb ergebenden Veränderungen der Volumina der Medienräume ergibt sich jeweils eine zuordenbare Axialbewegung des Trennelementes.
Insbesondere bedingt durch Kondensationsprozesse hat es sich dabei in der Praxis gezeigt, dass es auf der Gasseite des Hydrospeichers zur Feuchtigkeits- und mithin Nebelbildung kommen kann, was optische Messungen beeinträchtigt. Auch eine Wegfeststellung mittels Ultraschall-Wegmesseinrichtung ist dergestalt negativ tangiert. Ferner kann es bei Kolbenspeichern mit der Zeit dazu kommen, dass von der Flüssigkeitsseite über das Dicht- und Führungssystem auf der Außenseite des Trennkolbens es ungewollt zu einem Flüssigkeitseintrag auf die Gasseite des Speichers kommt, was gleichfalls die angesprochenen Messarten beeinträchtigt. Durch starke Komprimierungsvorgänge des Arbeitsgases durch Einwirkung des Trennelementes haben sich darüberhinaus in der Praxis auf der Gasseite eine Art Hitzeschlieren ausgebildet, die gleichfalls die Messqualität der bekannten Verfahren beeinträchtigt. Auch benötigen die bekannten Messverfahren zumindest teilweise auf der Deckelseite des Speichergehäuses an verschiedenen Stellen Sender- und Empfängereinrichtungen, was entsprechend Bauraum benötigt und es ist eine gezielte Ausrichtung von Sender- und Empfängerachse unter Einbezug des reflektierenden Trennelementes notwendig, um insoweit einen funktionssicheren Betrieb gewährleisten zu können.
Um diesen Nachteilen zu begegnen, ist in DE 10 2016 007 798 A1 bereits ein hydropneumatischer Kolbenspeicher vorgeschlagen worden, mit einem Speichergehäuse, das ein eine Längsachse definierendes Zylinderrohr aufweist, das an beiden Enden durch jeweils einen Gehäusedeckel geschlossen ist und in dem ein Kolben als Trennelement längsverfahrbar ist, der im Gehäuse einen Arbeitsraum für ein kompressibles Medium, wie ein Arbeitsgas, von einem anderen Arbeitsraum für ein inkompressibles Medium, wie Hydrauliköl, trennt, und mit einer die Position des Kolbens im Gehäuse berührungslos ermittelnden Wegmesseinrichtung. Die Wegmesseinrichtung weist ein nichtmagnetisches Messrohr auf, das sich durch eine im Kolben gebildete Durchführung entlang der Längsachse von einem Gehäusedeckel zum anderen Gehäusedeckel hin erstreckt und gegen den Innenraum des Gehäuses abgedichtet ist, wobei im Rohr ein Positionsgeber verschiebbar geführt ist, der durch eine zwischen ihm und dem Kolben wirkende Magnetkraft im Messrohr den Kolbenbewegungen nachfolgt. An einem der Gehäusedeckel des Speichergehäuses ist ein Sender/Empfänger der Wegmesseinrichtung angeordnet, der durch das betreffende offene Ende des Messrohres hindurchtretende Messstrahlung zum Positionsgeber aussendet und von diesem reflektierte Strahlung empfängt. Dergestalt bildet der Innenraum des Messrohres eine vom physikalischen Zustand des Gehäusesinnenraums unabhängige Messzone, die für den Durchtritt einer Messstrahlung, wie Ultraschall, einen Raum mit gleichbleibendem Mediendruck und gleichbleibender Mediendichte zur Verfügung stellt, wobei neben Ultraschall auch eine Lasermessung dergestalt durchführbar ist. Insbesondere kann kein die Messung beeinträchtigendes Kondensat und/oder Hydrauliköl in die insoweit abgeschlossene Messzone des Messrohres gelangen und die Messung beeinträchtigen. Jedoch benötigt das Messrohr einen entsprechenden Einbauraum im Speichergehäuse, der die Volumina der Medienräume reduziert; Volumen, dass für die Energiespeicherung dann nicht mehr zur Verfügung steht.
Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die bekannten Hydrospeicher dahingehend weiter zu verbessern, dass diese im Betrieb eine funktionssichere Positionsüberwachung des Trennelementes erlauben und dabei wenig Einbauraum benötigen.
Eine dahingehende Aufgabe löst ein Hydrospeicher mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 in seiner Gesamtheit.
Dadurch, dass gemäß dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 die Wegmesseinrichtung als Radargerät ausgebildet ist mit einem Sender, der ein Primärsignal aussendet, das vom Trennelement zumindest teilweise reflektiert ein Sekundärsignal erzeugt, das von einem Empfänger empfangen eine Positionsbestimmung für das Trennelement im Speichergehäuse ermöglicht, ist eine Sensoreinrichtung geschaffen, deren Funktion respektive deren genaue Messwerterfassung aufgrund der Radarsignalausbildung nicht durch Feuchtigkeit, Kondensat, Verschmutzungseintrag von der Flüssigkeitsseite, Hitzeschlieren, etc. beeinträchtigt ist. Vielmehr führen die vorstehend genannten Störfaktoren aufgrund der Radarmesswerterfassung nicht zu ungenauen Ergebnissen bei der Positionsüberwachung des Trennelementes im Speichergehäuse. Dergestalt erlaubt die erfindungsgemäße Lösung eine verbesserte und genauere Messwerterfassung im Hinblick auf die Position des Trennelementes, ohne dass Teile der Messeinrichtung in den Medienräumen unterzubringen wären, was bauraumsparend ist. Insgesamt lässt sich sehr genau mittels des Einsatzes des Radargerätes ein Speicherinhalt im Hydrospeicher indirekt über die Lagebestimmung des Trennelementes ermitteln und es kann beispielweise sichergestellt werden, dass das Trennelement, wie ein Trennkolben, nicht ungewollt gewaltsam an eine Endlage im Speichergehäuse anschlägt, was zu Beschädigungen führen könnte. Auch lässt sich über eine entsprechende Messwertelektronik die jeweilige Arbeitssituation (Be- oder Entladen) für den Hydrospeicher festgestellt werden, was hilfreich ist, wenn im größeren Zusammenhang Hydrauliksysteme von Maschinen und Anlagen angesteuert werden müssen.
Durch den Einsatz des Radargerätes lassen sich Sender und Empfänger an einer Stelle im Speichergehäuse zusammenfassen, so dass mit geringem Herstell- und Montageaufwand bauraumsparend das Radargerät für einen Hydrospeicher verwendbar ist.
Demgemäß ist bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Hydrospeichers vorgesehen, dass der Sender und der Empfänger des Radargerätes in einer Baueinheit zusammengefasst sind, die an einem deckelartigen Abschlussteil des Speichergehäuses angeordnet ist, wobei das Abschlussteil einen Hohlkanal aufweist, der die Baueinheit signalführend mit einem der beiden Medienräume verbindet. Insoweit erfolgt die Überwachung des Trennelementes mit den Radarsignalen des Radargeräts berührungsfrei.
Für einen sicheren Abschluss der Medienräume gegenüber der Umgebung ist vorgesehen, dass der Hohlkanal des Abschlussteils ein für die Signale des Radargeräts durchlässiges Verschlussteil aufweist, das zwischen dieser Baueinheit und dem benachbarten Medienraum angeordnet ist. Ohne die Radarabstrahlung und den Empfang zu beeinträchtigen, kann das Verschlussteil aus einem Glas- oder Keramikfenster im Abschlussteil gebildet sein. Sofern das Speichergehäuse anstelle eines Deckels mit einer einstückig verlaufenden Speicherwand versehen ist, lässt sich das Bauteil auch in eine Bohrung in der dahingehenden Speicherwand einbringen.
Für das Abstrahlen und Empfangen der Radarsignale hat es sich als vorteilhaft erwiesen, dass das Radargerät in Form der Baueinheit koaxial zur Längsachse des Speichergehäuses, in dessen deckelartigem Abschlussteil, angeordnet ist.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Hydrospeichers ist vorgesehen, dass das Trennelement ein Trennkolben ist, der längsverfahrbar im Speichergehäuse geführt ist und der eine ebene sowie quer zur Längsachse des Speichergehäuses verlaufende Oberseite aufweist, die als Reflektionsfläche für die vom Radargerät abgegebenen Primärsignale dient. Im Gegensatz zu den optischen Verfahren, die unter anderem eine spiegelartige Reflektionsfläche am Trennkolben bevorzugt verlangen, sind im Rahmen der Radaraufzeichnung keine höheren Anforderungen an die Reflektionsfläche in Form der Oberseite des Trennkolbens vonnöten.
Neben dem angesprochenen Trennkolben als Trennelement kann das Trennelement auch aus einem dünnwandigen Faltenbalg bestehen unter Realisierung eines sogenannten Balgspeichers.
Als besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, dass die Signale des Radargerätes die Gasseite des Hydrospeichers durchlaufen, wobei selbst ein Verschmutzungseintrag auf der Gasseite die Güte der Radarmessung nicht oder nur unwesentlich beeinträchtigt. Es besteht zusätzlich oder alternativ aber auch die Möglichkeit mittels des Radargerätes die Flüssigkeitsseite (Ölseite) des Speichers zu überwachen.
Besonders bevorzugt ist bei einem erfindungsgemäßen Hydrospeicher vorgesehen, dass die Funktion des Radargerätes auf der frequenzmodulierten Dauerstrichmethode beruht, bei der die Frequenz einer vom Sender kontinuierlich ausgesandten Trägerfrequenz als Primärsignal in einem vorgebbaren Bereich variiert und sobald das vom Trennelement reflektierte Signal als Sekundärsignal beim Empfänger ankommt, durch Frequenzvergleich zumindest die Wegstrecke als Distanz zwischen dem Radargerät und dem Trennelement in jeder Verfahrstellung des Trennelementes ermittelbar ist. Dank der angesprochenen Dauerstrichmethode lässt sich die Radarmessung auch für ausgesprochen kleine Distanzen, wie sie bei Hydrospeichern auftreten, in messtechnisch sinnvoller Weise einsetzen.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Hydrospeichers ist vorgesehen, dass neben der Wegstreckenermittlung im Rahmen der Positionsüberwachung eine Ermittlung der Geschwindigkeit des Trennelementes und/oder eine Lageermittlung eines Trennelementes, wie einer Speicherblase oder einer Trennmembran, im Speichergehäuse mittels einer Auswerteelektronik des Radargerätes durchgeführt ist. Trennelemente wie elastomere Speicherblasen oder Trennmembranen können im Betrieb eines Hydrospeichers nahezu beliebigen Außenkonturen einnehmen, die sich mit optischen Auswerteverfahren nur schwer oder gar nicht erfassen lassen; aber verbessert mit einer Radargerät-Messwerteerfassung nach der vorliegenden erfindungsgemäßen Lösung.
Da bereits eine sehr hohe Anzahl von Hydrospeichern weltweit auf dem Markt in Benutzung sind, erlaubt die Ausgestaltung des Radargerätes als Baueinheit in Patronenform das Nachrüsten der bereits ausgelieferten Speichersysteme bei geringem Nachrüstaufwand in der Art eines Nachrüstsatzes.
Im Folgenden wird die erfindungsgemäße Hydrospeicherlösung anhand eines Ausführungsbeispiels nach der Figur näher erläutert. Dabei zeigt in prinzipieller und nicht maßstäblicher Darstellung die einzige

Figur in der Art eines Längsschnittes einen Kolbenspeicher mit eingebautem Radargerät als Wegmesseinrichtung.

Der in der Zeichnung dargestellte Hydrospeicher ist als sogenannter Kolbenspeicher konzipiert und weist ein als Ganzes mit 10 bezeichnetes Speichergehäuse auf. Das Speichergehäuse 10 bildet im Wesentlichen einen runden Hohlzylinder in Form eines Zylinderrohres aus, das an seinen beiden einander gegenüberliegenden Enden durch jeweils einen eingeschraubten Gehäusedeckel 12 und 14 dicht verschlossen ist. Die beiden Gehäusedeckel 12, 14 bilden insoweit jeweils ein deckelartiges Abschlussteil für das Speichergehäuse 10 aus. Zwischen den beiden Abschlussteilen in Form der Gehäusedeckel 12, 14 ist innerhalb des Speichergehäuses 10 als Trennelement 16 ein Trennkolben 18 geführt, der hierfür außenumfangsseitig ein ringförmiges Dicht- und Führungssystem 20 aufweist. Der Trennkolben 18 ist unter Beibehalten einer im Wesentlichen gleichen Wandstärke mit einem Hohlraum 22 versehen, der insoweit volumetrisch einen Medienraum 24 auf der Gasseite des Kolbenspeichers vergrößern hilft gegenüber einem anderen Medienraum 26 auf der Flüssigkeitsseite des Speichers. Insoweit separiert der innerhalb des Speichergehäuses 10 längsverfahrbar angeordnete Trennkolben 18 die beiden Medienräume 24, 26 voneinander.
Der in Blickrichtung auf die Figur gesehen untere Gehäusedeckel 14 als unteres Abschlussteil weist konzentrisch zur Längsachse 28 des Speichergehäuses einen Längs- oder Fluidkanal 30 auf, der die Flüssigkeitsanbindung des Hydrospeichers an ein nicht näher dargestelltes Hydraulik-Leitungsnetz ermöglicht.
Am oberen Gehäusedeckel 12 ist als Wegmesseinrichtung ein Radargerät 32 angeordnet. Hierfür ist das Radargerät 32 mittels eines Einschraubteils 34 in das obere Abschlussteil 12 in Form des Gehäusedeckels eingeschraubt. Insoweit weist das obere Abschlussteil 12 einen Hohlkanal 36 auf, der das Radargerät 32 signalführend mit dem einen oberen Medienraum 24 in Form der Gasseite des Hydrospeichers optisch oder signalführend verbindet. Außerdem ist in den Hohlkanal 36 des oberen Abschlussteiles 12 ein für die Signale des Radargeräts 32 durchlässiges Verschlussteil 38 eingebracht, das zwischen dem Radargerät 32 und dem insoweit benachbarten Medienraum 24 angeordnet ist. Das dahingehende Verschlussteil 38 kann aus einem Glas- oder Keramikfenster gebildet sein, das als zylindrischer Einsatz in eine entsprechende Ausnehmung im Gehäusedeckel 12 eingesetzt, und nach außen hin über einen Dichtring 40 gegenüber der Innenseite des Gehäusedeckels 12 abgedichtet ist. Anstelle eines Einsatzes kann das jeweilige Fenster auch in die entsprechende Ausnehmung im Gehäusedeckel 12 passgenau eingegossen werden. Bei einer nicht näher dargestellten Ausführungsform kann auch vorgesehen sein, dass das durchlässige Verschlussteil mit dem Radarsensor als Funktionseinheit direkt verbunden ist. Dies führt zu einem einschraubbaren Radarsensor, der an seiner einen freien Stirnseite das druckfeste Fenster integriert hat.
Das Radargerät 32 weist einen Sender 42 auf, der als Radarsignale ein Primärsignal aussendet. Dieses Primärsignal wird von der Oberseite 44 des Trennkolbens 18 bodenseitig reflektiert, so dass insoweit eine Radarsignalfolge als Sekundärsignal oder Echosignal erzeugt wird. Dieses Sekundärsignal wird wiederum von einem Empfänger 46 des Radargeräts 32 empfangen, so dass dergestalt bei entsprechender Auswertung der Empfängersignale eine Positionsbestimmung für das Trennelement 16 innerhalb des Speichergehäuses 10 ermöglicht ist.
Wie des Weiteren die Figur zeigt, ist das Radargerät 32 in der Art einer Einschraubpatrone koaxial zur Längsachse 28 im Abschlussteil 12 respektive im oberen Gehäusedeckel des Speichergehäuses 10 festgelegt. Insoweit ist sowohl der Sender 42 als auch der Empfänger 46 in einer Baueinheit 48 zusammengefasst. Das Radargerät 32 funktioniert nach der sogenannten frequenzmodulierten Dauerstrichmethode. Dabei wird wie bereits dargelegt ein Primärsignal vom Sender 42 des Radargerätes 32 ausgesendet, bei dem die Frequenz mit der Zeit ansteigt. Somit entsteht eine Art Frequenzrampe, beispielsweise in Form eines Sägezahnprofiles, wobei das Abfahren der Frequenzrampe periodisch wiederholt wird und die Differenz zwischen der minimalen und maximalen Frequenz nennt man fachsprachlich die Bandbreite B. Des Weiteren wird die Zeit zwischen minimaler und maximaler Frequenz als Rampenzeit T bezeichnet. Während der Rampenzeit wird im Rahmen der Frequenzmodulierung die Frequenz kontinuierlich erhöht, beispielsweise von 122 auf 123 GHz.
Wenn das ausgesendete Primärsignal auf das Trennelement 16 im Strahlkegel des Radargerätes 32 trifft, wird ein Teil der ausgesendeten Sendeleistung reflektiert, die vom Empfänger 46 als Sekundär- oder Echosignal detektiert wird. Durch die Frequenzrampe hat das empfangene Sekundärsignal regelmäßig eine tiefere Frequenz als das Primärsignal und die damit einhergehende Frequenzverschiebung FV wird von einer nicht näher dargestellten Auswerteelektronik des Radargerätes 32 als, Positions-Messsignal für das Trennelement 16 erfasst. Dabei kann man davon ausgehen, dass die Geschwindigkeit von Primär- und Sekundärsignal mit der Lichtgeschwindigkeit c erfolgt.
Aus der vom Radargerät 32 respektive von dessen Auswerteelektronik erfassten detektierten Frequenzverschiebung FV, der Rampenzeit T und der Bandbreite B unter Einbezug der Lichtgeschwindigkeit c, kann die Strecke S zwischen Radargerät 32 und Trennelement 16 nach folgender Formel berechnet werden $S = \frac{c \cdot T \cdot F V}{2 \cdot B}$
Das Radargerät 32 arbeitet mit ausgesprochen schmalen Strahlkegeln, so dass Messbereiche kleiner einem Meter ohne Weiteres darstellbar sind. Die Messwerterfassung erfolgt im Millisekunden-Bereich, so dass die Bewegung des Trennelementes 16 im Speichergehäuse 10 bei der eigentlichen Wegstreckenermittlung zu einem stationären Referenzpunkt, wie dem Radargerät 32, keine Rolle spielt. Es ergibt sich in jedem Fall eine stabile Messwertauswertung, auch bei widrigen Bedingungen im Medienraum 24, sei es in Form von partikulären Verschmutzungen, sei es in Form von Hitze- oder Wärmeschlieren sowie Feuchtigkeit regelmäßig in Form von Kondensat. Das Radargerät 32 ist auch bei ausgesprochen tiefen Temperaturen von -10 bis -40°C verlässlich im Betrieb.
Sofern der Hydrospeicher anstelle des verfahrbaren Trennelementes 16 mit einem Faltenbalg versehen ist, lässt sich eine Referenzfläche des Faltenbalges gleichfalls mit dem Radargerät 32 in seiner Position überwachen. Neben der eigentlichen Positionsüberwachung des jeweiligen Trennelementes 16 im Rahmen einer Wegstreckenermittlung mittels des Radargerätes 32 besteht auch die Möglichkeit alternativ oder zusätzlich die Geschwindigkeit der Bewegung für das jeweilige Trennelement 16 zu ermitteln. Sofern das Trennelement aus einer elastisch nachgiebigen Speicherblase oder einer Trennmembran gebildet ist, lässt sich gegebenenfalls mittels des Radargerätes 32 auch eine Zustandsüberwachung durchführen, um beispielsweise festzustellen, wie stark sich im Rahmen des Fluidbetriebs sich die einzelne Speicherblase oder Trennmembran verformt. Dergestalt kann unzulässig hohen Walkbewegungen des Trennelementes durch entsprechende Ansteuerung auf der Flüssigkeitsseite des Hydrospeichers begegnet werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

WO 2012/143171 A1 [0002]
DE 102014105154 A1 [0003]
DE 102016007798 A1 [0008]

Claims

Hydrospeicher, insbesondere Kolbenspeicher, mit einem in einem Speichergehäuse (10) bewegbar angeordneten Trennelement (16), das zwei Medienräume (24, 26) voneinander separiert und mit einer Wegmesseinrichtung zur Positionsüberwachung des Trennelementes (16), dadurch gekennzeichnet, dass die Wegmesseinrichtung als Radargerät (32) ausgebildet ist mit einem Sender (42), der ein Primärsignal aussendet, das vom Trennelement (16) zumindest teilweise reflektiert ein Sekundärsignal erzeugt, das von einem Empfänger (46) empfangen eine Positionsbestimmung für das Trennelement (16) im Speichergehäuse (10) ermöglicht.
Hydrospeicher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Sender (42) und der Empfänger (46) des Radargerätes (32) in einer Baueinheit (48) zusammengefasst sind, die an einem deckelartigen Abschlussteil (12) des Speichergehäuses (10) angeordnet ist, und dass das Abschlussteil (12) einen Hohlkanal (36) aufweist, der die Baueinheit (48) signalführend mit einem (24) der beiden Medienräume (24, 26) verbindet.
Hydrospeicher nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlkanal (36) des einen Abschlussteils (12) ein für die Signale des Radargeräts (32) durchlässiges Verschlussteil (38) aufweist, das zwischen der Baueinheit (48) und dem benachbarten Medienraum (24) angeordnet ist.
Hydrospeicher nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verschlussteil (38) aus einem Glas- oder Keramikfenster gebildet ist.
Hydrospeicher nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Radargerät (32) in Form der Baueinheit (48) koaxial zur Längsachse (28) des Speichergehäuses (10) in dessen einem deckelartigem Abschlussteil (12) angeordnet ist.
Hydrospeicher nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Trennelement (16) ein Trennkolben (18) ist, der längsverfahrbar im Speichergehäuse (10) geführt ist und der eine ebene sowie quer zur Längsachse (28) des Speichergehäuses (10) verlaufende Oberseite (44) aufweist, die als Reflektionsfläche für die vom Radargerät (32) abgegebenen Primärsignale dient.
Hydrospeicher nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Trennelement (16) eine Gasseite als dem einen Medienraum (24) von einer Flüssigkeitsseite als dem anderen Medienraum (26) im Speichergehäuse (10) trennt und dass die Signale mindestens eines Radargerätes (22) die Gasseite und/oder die Flüssigkeitsseite durchlaufen.
Hydrospeicher nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Funktion des Radargerätes (32) auf der frequenzmodulierten Dauerstrichmethode beruht, bei der die Frequenz einer vom Sender (42) kontinuierlich ausgesandten Trägerfrequenz als Primärsignal in einem vorgebbaren Bereich variiert und sobald das vom Trennelement (16) reflektierte Signal als Sekundärsignal beim Empfänger (46) ankommt, durch Frequenzvergleich zumindest die Wegstrecke als Distanz zwischen dem Radargerät (32) und dem Trennelement (16) in jeder Verfahrstellung des Trennelementes (16) ermittelbar ist.
Hydrospeicher nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass neben der Wegstreckenermittlung im Rahmen der Positionsüberwachung eine Ermittlung der Geschwindigkeit des Trennelementes (16) und/oder eine Lageermittlung eines Trennelementes (16), wie einer Speicherblase oder einer Trennmembran, im Speichergehäuse (10) mittels einer Auswerteelektronik des Radargerätes (32) durchgeführt ist.
Hydrospeicher nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Baueinheit (48) als patronenartiger Radarsensor konzipiert, auch als Nachrüstsatz, in das jeweilige Abschlussteil (12) oder in das Speichergehäuse (10) selbst einsetzbar ist.