DE1600402C - Vorspannspeicher zur Erzeugung eines Pumpenvordruckes in einem geschlossenen Hydrauliksystem - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft einen Vorspannspeicher zur unbrauchbar werden. Auch beim Einsatz innerhalb Erzeugung eines Pumpenvordruckes in einem ge- der Atmosphäre können Temperaturschwankungen, schlossenen Hydrauliksystem, bestehend aus einem > Änderungen der Luftfeuchtigkeit u. a. sowie aggresin seinem Volumen veränderbaren Behälter, dessen sive Medien die Dichtung beeinflussen oder gar zereine Wandung zum Zwecke der Druckerzeugung ge- 5 stören. Auch dadurch wird die Funktionssicherheit gen das im Vorspannspeicher befindliche Arbeits- der Hydraulikeinrichtung in Frage gestellt,
medium gepreßt wird. Schließlich ist ein weiterer Nachteil die schwere

Bei derartigen Hydrauliksystemen ist es erforder- Zugänglichkeit der Hydraulikpumpe. So muß u.a. lieh, sowohl ein bestimmtes Volumen an Arbeits- bei Störungen oder bei Service-Arbeiten an der Pummedium als auch ein gewisses Arbeitsvermögen in io pe erst der ganze Vorspannspeicher zerlegt und entForm von Druck zu speichern. . fernt werden. .

Außer der Betätigung der unter dem Einfluß Hier setzt nun die Erfindung ein, der die Aufgabe einer Regelschaltung oder Steuerung stehenden zugrunde liegt, die Nachteile der bekannten Vorhydraulischen Stellglieder dient dieser Druck auch Spannspeicher zur Erzeugung eines Pumpenvordazu, den Pumpenvordruck für die den eigentlichen 15 druckes in einem geschlossenen Hydrauliksystem zu Arbeitsdruck erzeugende Pumpe zu liefern. In of- beheben, insbesondere einen solchen Vorspannfenen Hydrauliksystemen liefert der sogenannte öl- speicher so auszubilden, daß er auch beim Einsatz sumpf das für die Betätigung der Stellglieder er- im Vakuum unter unterschiedlichen Temperaturforderliche Arbeitsmedium, bedingungen einwandfrei ohne Leckverluste arbeitet.

Es ist bekannt, den Pumpenvordruck in einem ge- 20 Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch schlossenen Hydrauliksystem mit Hilfe eines Vor- gelöst, daß der Behälter ein an sich bekannter Faltenspannspeichers zu erzeugen, in dem gleichzeitig das balg ist, dessen eine Stirnseite ein als Kolben wirerforderliche Volumen an Arbeitsmedium ge- kender Deckel ist, der über eine den Behälterboden speichert ist. Hier ist die von einem Elektromotor durchdringende Kolbenstange mit einem weiteren angetriebene Hydraulikpumpe im gespeicherten Ar- 25 Kolben kleineren Durchmessers verbunden ist, welbeitsmedium angeordnet, das sich in einem zylin- eher in einem an den Behälter sich anschließenden drischen, am Elektromotor und Hydraulikpumpe Zylinder geführt ist, dessen Expansionsraum über umfassenden Aggregat angeflanschten Behälter be- eine Durchflußöffnung mit einem Hochdruckfindet. Der Behälter ist an seiner Stirnseite von einem speicher verbunden ist, daß Kolben und Kolbenauf der äußeren Behältermantelflache gleitenden, 30 stange eine Durchflußöffnung für das rückzuebenfalls als Behälter ausgebildeten Deckel ver- führende Arbeitsmedium aufweisen und daß minschlossen, dessen flanschartig nach außen gebogene destens eine Durchflußöffnung für das Arbeitsoffene Stirnseite federbeaufschlagt ist. Im Ruhe- medium von dem vom Faltenbalg umschlossenen zustand wird der Pumpenvordruck allein über den Raum zu einer Pumpe führt.

federbeaufschlagten behälterförmigen Deckel ge- 35 Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist liefert, während beim Arbeiten der Einrichtung über der den Faltenbalg stirnseitig abschließende Deckel einen in der Wandung des inneren Behälters vor- über ein lösbares Verbindungselement mit der eine gesehenen Ringraum auch das von der Pumpe ge- Durchflußöffnung aufweisenden Kolbenstange verlieferte hochgespannte Arbeitsmedium den deckel- bunden. Hierbei ist der Faltenbalg von einem förmigen Behälter beaufschlagt und somit den 40 Führungskörper umgeben, wobei ein Kunststoffring Pumpenvordruck liefert. zwischen Deckelrand und Innenwandung des

Ein derartiger Vorspannspeicher ist für ge- Führungskörpers als zusätzliches Führungsglied für

schlossene Hydrauliksysteme nicht geeignet, wenn den hin- und herbeweglichen Faltenbalg dient,

diese außerhalb der Erdatmosphäre, z. B. in Träger- Ferner weist der Zylinder an seiner dem Faltenraketen für Satelliten und Raumkapseln, eingesetztes balg zugewandten Seite einen als Behälterboden

werden. Abgesehen davon, daß die mitgeführte dienenden Flansch mit Ring auf, an dem die eine

elektrische Energie für die Umwandlung in hydrau- Seite des Faltenbalges verschweißt ist, während der

' lischen Arbeitsdruck begrenzt ist, also hydraulischer die Kolbenstange umschließende Teil eine Öffnungen

Arbeitsdruck nur bei Bedarf, d.h. intermittierend aufweisende Führungsmuffe bildet, deren öffnungen

zu erzeugen ist, muß diese Umwandlung möglichst 50 in zusammengepreßtem Zustand des Faltenbalges

ohne Zeitverzug erfolgen, sobald ein Steuersignal mit den Durchflußöffnungen der Kolbenstange

gegeben ist. Vor allem aber verursacht das am Ein- kommunizieren.

satzort herrschende Vakuum besondere Schwierig- Nach einer bevorzugten Ausführungsform ist der

keiten. _; ..■ Zylinder von einem Gehäuse umgeben, das die die

Bei dem bekannten Vorspannspeicher weisen der 55 Zu- und Ableitungen des Arbeitsmediums bildenden innere und der äußere Behälter metallisch auf- Bohrungen aufweist und Träger des den Faltenbalg einandergleitende Flächen auf, und der in seinem umgebenden Führungskörpers und des Hochdruck-Volumen veränderbare Innenraum ist gegen .die ihn Speichers ist.

umgebende Atmosphäre durch dynamische Dich- Das Gehäuse bildet einen massiven Grundkörper tungen abgedichtet. Beim Arbeiten im Vakuum wird 60 der einerseits Aufnahmeorgan für den den Reservoireine derartige Dichtung undicht, so daß Arbeits- raum einschließenden Faltenbalg mit seinen zur medium verlorengeht und der Pumpenvordruck nicht Volumenänderung und entsprechender Druckredueinhaltbar ist. Beides ist beim Einsatz außerhalb der zierung notwendigen Gliedern sowie andererseits ZuErdatmosphäre untragbar. leitungs- und Verteilergehäuse für das Arbeits-Hin weiterer großer Nachteil ist darin zu sehen, 65 medium mit entsprechenden Anschlußstutzen zum daß die aufcinandcrgleitenden metallischen Flächen geschlossenen Hydrauliksystem ist.
im Vakuum kakverschweißcn können. Fn diesem Ein zum Expansionsraum führender Kanal stellt Falle kann die Steuerungseinheit einer Trägerrakete die Beaufschlagung des Differentialkolbens mit Hoch-

druckmedium, das von der Hochdruckseite des gleitet. Der Zylinder 2 weist einen als Behälterboden Hydrauliksystems, nämlich zwischen Hydraulik- 18 dienenden Flansch mit aufgesetztem Ring 19 auf, pumpe und Verbraucher über eine Abzweigleitung mit dem ein Faltenbalg 7 verschweißt ist. An ihrem unmittelbar oder unter Zuschaltung eines Hoch- freien Ende ist die Kolbenstange 4 über einen druckspeichers abgenommen wird, sicher. Weitere 5 Deckel 5 durch eine weitere Schweißverbindung 6 Bohrungen im Flansch bzw. Zylinder, die in einer mit dem Faltenbalg 7 verbunden. Es ist auf diese Ringnut am zylinderischen Rohrteil desselben enden, Weise ein in sich geschlossener Behälter 9 gebildet, führen von hier aus über einen Anschlußstutzen das dessen umschlossener Raum 10 veränderbar ist und angesammelte und konstant auf Pumpenvordruck ein Reservoir für ein Arbeitsmedium darstellt. Der gehaltene Arbeitsmedium in Richtung der Hydraulik- ίο Behälter 9 ist von einem ebenfalls am Gehäuse 1 bepuriipe ab. festigten Führungskörper 11 für den Faltenbalg 7

Durch diese konstruktive Ausgestaltung wird erst- umgeben. Ein Hochdruckspeicher 12 ist an der dem mais erreicht, daß ein Vorspannspeicher ohne dyna- Behälter 9 gegenüberliegenden Stirnseite 13 mit dem mische Dichtungen und ohne direkt aufeinander Gehäuse 1 druckdicht verschraubt. Ein Durchflußgleitende dichtende Mantelflächen aus Metall her- 15 kanal 14, an den mindestens eine, vorzugsweise gestellt werden kann. mehrere Bohrungen 15 in einem Rohrteil 16 des Zy-

Auf diese Weise können Kaltverschweißungs- linders 2 angeschlossen sind, verbindet den Hocheffekte bei Einsatz unter Vakuumbedingungen nicht druckspeicher 12 mit einem Expansionsraum 17. Der auftreten. Weiterhin werden infolge der fehlenden im wesentlichen aus den vorstehend genannten Teilen Dichtungen Leckverluste, die besonders an pul- 20 bestehende Vorsparinspeicher kann beispielsweise mit sierend unter hohen Drücken arbeitenden Hydraulik- dem Gehäuse 1 an anderen Bauteilen eines Hydraulikeinrichtungen auftreten, mit Sicherheit ausgeschaltet. Aggregates oder an einem Traggerüst einer Ein mit einem derartigen Vorspannspeicher aus- Hydraulikstruktur befestigt sein.

gerüstetes geschlossenes Hydrauliksystem stellt bei- Der die Kolbenstange 4 umschließende Teil des

spielsweise bei plötzlich notwendigen Kurskorrek- 25 Zylinders 2 ist als eine mit Öffnungen 20 versehene türen einer Trägerrakete Arbeitsmedium in aus- Führungsmuffe 21 ausgebildet, wobei die Öffnungen reichendem Maße für sprunghaft ansteigende Ver- 20 in zusammengepreßtem Zustand des Faltenbalges 7 brauchsspitzen ohne nennenswerten Zeitverzug zur mit den Öffnungen der Kolbenstange 4 kommuni-Verfügung, so daß die vom Arbeitsmedium be- zieren. Über eine Ringnut 22, die sich von einer Bohaufschlagten Stell- und Steuerorgane unmittelbar 3° rung 23 der Führungsmuffe 21 auf Höhe der Öffnunnach Steuersignalgabe mit voller Leistung ansprechen. gen 20 absetzt, sind diese untereinander verbunden,

Um bei plötzlich ansteigenden Verbrauchs- so daß die Zuleitung über Durchflußöffnungen 37 der spitzen, hervorgerufen durch großen Leistungsbedarf Kolbenstange 4 auch bei zusammengedrücktem FaI-bei den Verbrauchern, sicherzustellen, daß der Vor- tenbalg7 gemäß Fig. 2 zum Raum 10 gewährleistet Spannspeicher soviel Arbeitsmedium konstanten Vor- 35 ist. .Mindestens eine, vorzugsweise mehrere Durchdruckes in der Zeiteinheit zur Pumpe führt, wie diese flußöffnungen 24 im Flansch 18 des Zylinders 2 füh-Hochdruckmedium an den Verbraucher fördert, wird ren. über eine Ringnut 25 am Außendurchmesser 26 der über die Hochdruckseite des Hydraulikkreis- des Rohrteiles 16 und einen Anschlußstutzen 27 im laufes am Differentialkolben anstehende Hochdruck Gehäuse 1 gespeichertes Arbeitsmedium von Raum des Arbeitsmediums benutzt, den Ausstoß an 40 10 zu einer Pumpe 57 (s. F i g. 3). An einer Stirnseite Mindesvolumina zur Hydraulikpumpe aus dem 28 des Rohrteiles 16 von Zylinder 2 befinden sich Reservoir des Faltenbalges zu bewirken. . Durchlaßquerschnitte 29, die einen Raum 30 über

Die Energie für diesen schnellen Förderstoß für eine von Bohrung 31 abgesetzte Ringnut 32 mit einem das der Pumpe zugeführte Arbeitsmedium wird dem Anschlußstutzen 33 verbinden.
Hochdruckspeicher entnommen, der während des 45 Die hohle Kolbenstange 4 ist über einen-zylin-Pumpenlaufes gefüllt wird. drischen Ansatz 34 fest mit dem Kolben 3 verbunden.

Da die erfindungsgemäße Ausbildung des Vor- Sie besitzt eine in axialer Richtung von der Kolbenspannspeichers unabhänging von Einsatzort und Stirnseite 35 aus verlaufende zentrale Durchfluß-Einsatzart den erforderlichen Pumpenvordruck bei öffnung 36, die in querliegende Durchflußöffnungen allen Betriebszuständen sicherstellt, sind Kavitations- 5° 37 in der Wandung 38 der Kolbenstange 4 mündet, erscheinungen auch in den im Kreislauf mit einbe- um das zurückzuführende Arbeitsmedium von Raum zogenen Hydraulik-Aggregaten ausgeschlossen. 30 nach Raum 10 zu leiten. Der Ansatz 34 liegt bei

Schließlich ist ein weiterer Vorteil in dem ge- gedehntem Faltenbalg 7 gemäß F i g. 1 am Zylinderringen Einbaugewicht, der leichten Montage und dem boden 39 des Zylinders 2 an und bewirkt einerseits geringen Platzbedarf zu sehen. 55 eine Hubbegrenzung beim Füllen des Raumes 10 mit

Die Zeichnung stellt ein Ausführungsbeispiel des Arbeitsmedium, andererseits bildet er zusammen mit Gegenstandes der Erfindung dar. Im einzelnen zeigt einem Zylinderboden 39, einer Kolbenrückseite

F i g. 1 einen Vorspannspeicher gemäß der Er- und einer Bohrung 41 den Expansionsraum 17 für findung mit ausgedehntem Faltenbalg, im Zustand das vom Hochdruckspeicher 12 über die Durchflußnach Ende des Saughubes, ^6o öffnung 14 und die Bohrung 15 anströmende

F i g. 2 den Vorspannspeicher gemäß F i g. 1 mit Medium.

zusammengedrücktem Faltenbalg, im Zustand nach Der mit einer Entlüftungseinrichtung 42 versehene

Ende des Druckhubes und Deckel 5 ist mit einer abgesetzten Bohrung 43 auf

F i g. 3 ein Wirkungsschema des Vorspann- dem Außendurchmesser 44 der Kolbenstange 4 zenspeichers gemäß der Erfindung innerhalb eines ge- 65 triert und über ein lösbares Verbindungselement schlossenen Hydrauliksystems. mit der Kolbenstange 4 verbunden. Weiterhin wird

In einem Gehäuse 1 ist ein Zylinder 2 angeordnet, der Deckel 5 über einen aufgesetzten Deckelrand in dem ein Kolben 3 mit einer hohlen Kolbenstance 4 mit einem Kunststoffring 47 an der Inncnwandung

des Führungskörpers 11 in axialer Richtung geführt. Eine Entlüftungsöffnung 49 in der Führungshülse 11 bewirkt den »Druckausgleich« beim Zusammendrücken und Ausdehnungen des Faltenbalges 7.

Der Vorspannspeicher 55 ist durch den Anschlußstutzen 27 im Gehäuse 1, an den sich eine Pumpenansaugleitung 56 unmittelbar anschließt, mit der Hydraulikpürripe 57 verbunden. In Ruhestellung des Hydrauliksystems bewirkt der als Kraftspeicher wirkende Faltenbalg 7 im Raum 10 des Vorspann-Speichers 55 einen kleinen Überdruck, unter dem das gespeicherte Arbeitsmedium in Form eines Pumpenvordruckes an der Hydraulikpumpe 57 fortwährend ansteht. Die Hydraulikpumpe 57 erzeugt ihrerseits während des Betriebes einen Arbeitsdruck und führt das hochgespannte Arbeitsmedium über eine Druckleitung 58 zur Arbeitsleistung in Richtung Verbraucher 59. Durch eine Abzweigleitung 60 wird gleichzeitig der mit dem Vorspannspeicher 55 gekoppelte 'Hochdruckspeicher 12 aufgeladen. Das im Expansionsraum 17 des Vorspannspeichers 55 anstehende Hochdruckmedium wird von dem aus Deckel 5 und Kolben 3 gebildeten Differentialkolben druckuntersetzt, so daß Arbeitsmedium der Hydraulikpumpe 57 unter konstantem Vordruck laufend zuströmt. Das von den Verbrauchern 59 entspannte Arbeitsmedium fließt über eine Niederdruckleitung 62, die mit dem Anschlußstutzen 33 verbunden ist, zum Vorspannspeicher 55 wieder zurück.

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Vorspannspeicher zur Erzeugung eines Pumpenvordruckes in einem geschlossenen Hydrauliksystem, bestehend aus einem in seinem Volumen ■ veränderbaren Behälter, dessen eine Wandung zum Zwecke der Druckerzeugung gegen das im Vorspannspeicher befindliche Arbeitsmedium gepreßt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter (9) aus einem an sich bekannten Faltenbalg (7) gebildet ist, dessen eine Stirnseite ein als Kolben wirkender Deckel (5) ist, der über eine den Behälterboden (18) durchdringende Kolbenstange (4) mit einem weiteren Kolben (3) kleineren Durchmessers verbunden ist, welcher in einem an den Behälter sich anschließenden Zylinder (2) geführt ist, dessen Expansionsraum (17) über eine Durchflußöffnung (14) mit einem Hochdruckspeicher (12) ver-

, ι bunden ist, daß Kolben (3) und Kolbenstange (4) eine Durchflußöffnung (36,37) für das. rückzuführende Arbeitsmedium aufweisen und daß mindestens eine Durchflußöffnung (24) für das Arbeitsmedium von dem vom Faltenbalg (7) umschlossenen Raum (10) zu einer Pumpe (57) führt.

2. Vorspannspeicher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der den Faltenbalg (7) stirnseitig abschließende Deckel (5) über ein lösbares Verbindungselement (45) mit der eine Durchflußöffnung (36) aufweisenden Kolbenstange (4) verbunden ist. .

3. Vorspannspeicher nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Faltenbalg (7) von einem Führungskörper (11) umgeben ist, wobei ein Kunststoffring (47) zwischen Dekkelrand (46) und Innenwandung (48) des Führungskörpers (11) als zusätzliches Führungsglied für den hin- und herbeweglichen Faltenbalg (7) dient.

4. Vorspannspeicher nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinder (2) an seiner dem Faltenbalg (7) zugewandten Seite einen als Behälterboden (18) dienenden Flansch mit Ring (19) aufweist, an dem die eine Seite des Faltenbalges (7) verschweißt ist, während der die Kolbenstange (4) umschließende Teil eine öffnungen (20) aufweisende Führungsmuffe (21) bildet, deren Öffnungen (20) in zusammengepreßtem Zustand des Faltenbalges (7) mit den Durchflußöffnungen (37) der Kolbenstange (4) kommunizieren.

5. Vorspannspeicher nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinder (2) von einem Gehäuse (1) umgeben ist, das die die Zu- und Ableitungen des Arbeitsmediums bildenden Bohrungen (27, 33) aufweist und Träger des den Faltenbalg (7) umgebenden Führungskörpers (11) und des Hochdruckspeichers (12) ist.

6. Vorspannspeicher nach den Ansprüchen 1 bis .5, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungen zwischen Faltenbalg (7) und Deckel (5) bzw. Zylinder (2) Schweißverbindungen (6,8) sind.

7. Vorspannspeicher nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Deckel (5) eine Entlüftungseinrichtung (42) für den vom Faltenbalg (7) umschlossenen Raum (10) besitzt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen