DE1625474C3 - Hydropneumatischer Druckspeicher - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft einen hydropneumatischen Druckspeicher mit einem länglichen Behälter, der an seinem einen Ende einen Gaseinlaß aufweist und an seinem anderen Ende mit einem hydraulischen System verbunden ist und dessen Innenraum durch eine einen Hohlkörper bildende Trennwand in einen Gas- und einen Flüssigkeitsraum unterteilt ist, wobei die Trennwand mit ihrer öffnung am Flüssigkeitseinlaß befestigt ist.

In der Technik sind verschiedene Arten von hydropneumatischen Druckspeichern bekannt.

Bei dem bekannten Kolbenspeicher stellt ein in einem Zylinder frei verschieblicher Kolben die trennende Wand zwischen dem Gas- und dem Flüssigkeitsraum dar. Beim Kolbenspeicher liegt jedoch Reibung zwischen Kolben und Zylinderwand vor, und es treten Leckverluste zwischen Kolben und Zylinderwandung auf.

Bei dem bekannten Blasenspeicher trennt eine Gum- ί>5 miblase Flüssigkeits- und Gasraum. Ein Nachteil der Blasenspeicher besteht darin, das mineralölbeständige Gummimischungen im allgemeinen nicht völlig gasdicht sind, so daß im Laufe des Betrieb, s Gas durch die Blase in das Drucköl diffundiert. Dieser Vorgang wird durch die beim Füllen und Entleeren auftretenden Dehnungen der Speicherblase stark begünstigt. Außerdem wird die Oberfläche der Blase durch Scheuern an der Wandung des Speichers beschädigt, und es treten gelegentlich Faltungen und Knickungen auf, was bei häufigem Ladungswechsel zu Undichtigkeiten führen kann.

Weiter sind Membranspeicher bekannt, bei denen die Schalen und deren Verbindung vor allem bei hohen Drücken sehr hoch beansprucht werden, so daß das Verhältnis von Nutzvolumen zu Baugewicht sehr ungünstig liegt. Auch besteht die Membrane im allgemeinen ebenfalls aus einem mineralölbeständigen Gummi, so daß sie bei den im Betrieb vorkommenden Dehnungen nicht diffusionsfest ist.

Aus der französischen Patentschrift 9 89 742 ist ein Blasenspeicher bekannt, der für die Aufnahme der entleerten Blase eine am Flüssigkeitseinlaß befestigte, koaxiale im Speicher angeordnete Abstützung aufweist, in der ein Ventil angeordnet ist, das bei entleerter Blase den Flüssigkeitsraum abschließt. Bei einer Verringerung des Gasdruckes im Gasraum des Speichers, beispielsweise durch eine Leckage, eine Undichtigkeit im Gaseinlaßventil oder durch Diffusion von Gas in den Flüssigkeitsraum, kann die Blase sich über ihren Elastizitätsbereich hinaus ausdehnen und bzw, oder an der Behälterinnenwand anliegen und in beiden Fällen beschädigt werden.

Aus der USA.-Patentschrift 23 65 994 ist ein Druckspeicher bekannt, bei dem ein Metallbalg vorgesehen ist, der bei entleertem Speicher S-förmig gefaltet ist. Die Gefahr einer Überdehnung des Balges ist jedoch bei gefülltem Speicher möglich, da keine die Maximaldehnung des Balges begrenzenden Mittel vorgesehen sind.

Schließlich ist aus der USA.-Patentschrift 23 37 771 ein hydropneumatischer Druckspeicher der eingangs genannten Art bekannt, bei dem die bewegliche Wand als Blase ausgebildet ist, die wie bei anderen bekannten Blasenspeichern bei zu großem Füllungsgrad an der Behälterinnenwand anstoßen und dadurch beschädigt werden kann mit der Folge von Undichtigkeiten bei öfteren Ladungswechseln.

Aufgabe der Erfindung ist, einen hydropneumatischen Druckspeicher der eingangs genannten Gattung zu schaffen, bei dem in Abhängigkeit von dem Füllungsgrad des Druckspeichers ein weiteres Auffüllen mit hydraulischem Druckmittel verhindert wird.

Zur Lösung der Aufgabe sieht die Erfindung vor, daß die als Faltenbalg ausgebildete Trennwand im Bereich des Flüssigkeitseinlasses mit einem in diesem angeordneten Balgenschutzventii derart verbunden ist, daß das Ventil bei bis zu einem vorbestimmten Füllvolumen ausgefahrenen Balg in Schließstellung gebracht ist.

Hierdurch wird erreicht, daß die zwischen Gas- und Flüssigkeitsraum gelegene Trennwand in keinem Fall beschädigt werden kann, da die Überlastsicherung des Druckspeichers nicht druck- sondern wegabhängig erfolgt. Druckabhängige Überlastsicherungen, wie z. B. ein in den Hydraulik-Kreislauf geschaltetes Überlastventil, arbeiten nicht zufriedenstellend, da es trotz Überlastsicherung möglich ist, daß durch Diffusion von Gas durch die Trennwand in den Flüssigkeilsraum und durch geringe Verluste durch die Gaseinfüll-Einrichtung der Gasdruck im Gasraum absinken kann, so daß bei einem Maximaldruck im Flüssigkeitsraum die Trennwand stärker gedeht wird als dies bei vorgegebe-

nem Solldruck im Gasraum möglich gewesen wäre. Gegenüber einem Kolbenspeicher hat ein derartiger Ba!gspeicher weiter den Vorteil, daß keine wesentliche Reibung zwischen den die Druckmittel trennenden Elementen und der Zylinderwand auftritt. Gegenüber einem Blasenspeicher ist das Verhältnis von Größt- zu Kleinstvolumen bei einem bestimmten Trennwandmaterial größer, da die Blase des Blasenspeichers ausschließlich auf Dehnung beansprucht wird, während ein Faltenbalg ausgefahren werden kann, was andererseits gleichbedeutend ist mit dem Vorteil, daß bei einem erfindungsgemäßen Balg eine größere Auswahl von Trennwandmaterialien zur Verfugung steht, da Blasenspeicher ein Trennwandmaterial für einen größeren Elastizitätsbereich benötigen. Hierdurch kann auch durch geeignete Materialwahl die Diffusion in engen Grenzen gehalten werden. Auch gegenüber dem Membranspeicher liegt der Vorteil des erfindungsgemäßen Speichers darin, daß das Trennwandmaterial nicht überdehnt oder beschädigl werden kann.

Um das Ventil bei Normalbetrieb offen zu halten, ist nach einer weiteren Ausführungsform vorgesehen, daß eine Feder das Vcniil in Öffnungsrichtung geringfügig vorspannt.

Damit das Ventil nur die für ein exaktes Öffnen und Schließen notwendige Axiaibewegung durchführt, ist in einer bevorzugten Weilerbildung der Erfindung vorgesehen, daß die als Faltenbalg ausgebildete Trennwand bei der ersten Falle mit dem Stößel des Ventils verbunden ist.

Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, daß in Höhe der Befesiigungsstelle des Ventils an den Balg eine Füllplatte befestigt ist, welche in einen den Balg an der Flüssigkeitseinlaß-Behällerwand festlegenden Ring paßt. Hierdurch kann sich der Balg in zusammengezogenem Zustand auf einer ebenen Fläche am Boden bzw. an der Flüssigkeitseinlaß-Behälterwand ablegen.

Schließlich isl eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß der Balg aus eine Mittelöffnung aufweisenden, der allgemeinen zylindrischen Innenform des Behälters angepaßten Kunststofffolien durch Zusammenkleben oder -schweißen in der Mitte und am Rande gebildet ist und duIJ bei der ersten Falte des Faltcnbalges die Füllplatte und das Ventil befestigt sind. Durch die geschlossenen Kunststoffolien können keine Spaltverluste auftreten, wobei insbesondere wegen der starken Schweißnähte am Rande ein eventueller Verschleiß durch Reibung an der Behälterwand sich nicht nachteilig auf die Dichtigkeit auswirkt.

Die Erfindung wird nachfolgend an Hand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben, deren Figur einen Längsschnitt eines erfindungsgemäßen hydropneun.atischen Druckspeichers zeigt, in dessen linker Hälfte der Balg im ausgezogenen Zustand dargestellt ist, während er in der rechten Hälfte im zusammengezogenen Zustand gezeigt ist.

Nach der Zeichnung besteht der hydropneumaiische Druckspeicher aus einem Behälter 20, welcher im augemeinen eine zylindrische Form hat und am oberen Ende durch einen Deckel 28 abgeschlossen ist. An der gegenüberliegenden Seite ist ein Boden 26 eingesetzt, welcher die Zuführungsöffnung für den Anschluß an das hydraulische System aufweist. <>?

Auf dem Boden 26 ist mittels eines Befestigungsringes 18 ein Balgen 14 befestigt, welcher aus ringförmigen Kunststoffolien 21 besteht, die in der Mitte bei 22 und am Rande bei 23 miteinander verklebt oder verschweißt sind, so daß in der Mitte Öffnungen 17 zur Verbindung der einzelnen Kammern des Balges verbleiben.

Am oberen Ende ist der Balg durch eine Endplatte 24 abgeschlossen.

Im Anschluß an den ersten halben Abschnitt 27 des Balges, d.h. bei der ersten Falte ist eine Füllplatte 19 befestigt, welche sich in den die gleiche Dicke aufweisenden Befestigungsring 18 legt, wenn der Balg sich vollständig zusammengezogen hat, wie das in der rechten Hälfte der Figur veranschaulicht ist. Auf diese Weise wird eine glatte Auflagefläche für den Balg geschaffen.

Der Durchmesser der Folienringe ist so gewählt, daß zwischen den Randschweißungen 23 und der Behälierwandung noch ein Spalt 25 verbleibt. Auf diese Weise wird die Reibung auf ein Minimum herabgesetzt.

Im Boden des Speichers ist ein Entladeschutzventil 11 angeordnet, welches durch eine schwache Druckfeder 12 auf seinen Sitz gedrückt wird. Das Entladeschuizventil ist so angeordnet, daß es in Füllrichtung öffnet. Es weist eine seitliche Bohrung 13 auf, welche so gelegt ist, daß bei einer plötzlichen Druckentladung der Flüssigkeitsstrahl auf eine Wandung der Anordnung gelenkt wird und nicht direkt aus dem Behälter herausschießt.

Bei der Ladung des Speichers hebt das Ventil 11 sofort von seinem Sitz ab, während es bei der Entladung schließt und nur den Weg durch die Drosselöffnung 13 freigibt.

Das Balgenschutzventil 15 isl im Boden des Speichers angebracht. Dieses Ventil wird durch eine schwache Feder 16 in Öffnungsrichtung vorgespannt. Das Ventil öffnet in Entleerungsrichtung.

Das Balgenschutzventil hat den Zweck, die Zuleitung zum Inneren des Balges abzusperren, sobald der Balg auf seinen maximalen Wert ausgezogen ist. Zu diesem Zweck ist der Ventilstößel in der Höhe der Füllplatte 19 direkt mit dem Balg verbunden, so daß die Betätigung des Ventils 15 in Abhängigkeit von der Auszugslänge des Balges erfolgt.

Der Balg könnte auch aus anderem Material als Kunststoff ■/.. B. Metall, hergestellt sein. Im Falle von Metall ist jedoch die Auszugslänge geringer.

Anstelle eines Kunststoffolienbalges könnte z. B. auch ein Gummibalg verwendet werden, der heutzutage in verschiedensten Ausführungen handelsüblich isl.

Das Entladeschutzventil 11 ist nicht nur bei dem Druckspeicher mit einem Balg von Bedeutung, sondern kann auch bei anderen Speichern, z. B. Blasenspeichern Verwendung finden. Das gleiche gilt für das Balgenschutzventil 15, welches ebenfalls mit Vorteil bei anderen Speichern, wie z. B. Blasenspeichern, angewandt werden kann. Beispielsweise können Blasen von Blasenspeichern, so ausgebildet sein, daß diese sich in durch Knicke vorbestiinmte axiale Falten bei Flüssigkeitsentnahme zusammenlegen und bei Füllung mit Druckflüssigkeil sich nur so weil entfalten, daß sie nicht voll aufgebläht sind und demgemäß balgartig gebraucht sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Hydropneumatischer Druckspeicher mit einem länglichen Behälter, der an seinem einen Ende einen Gaseinlaß aufweist und an seinem anderen Ende mit einem hydraulischen System verbunden ist und dessen Innenraum durch eine einen Hohlkörper bildende Trennwand in einen Gas- und einen Flüssigkeitsraum unterteilt ist, wobei die Trennwand mit ihrer öffnung am Flüssigkeitseinlaß befestigt ist. dadurch gekennzeichnet, daß die als Faltenbalg ausgebildete Trennwand (14) im Bereich des Flüssigkeitseinlasses mit einem in diesem angeordneten Balgenschutzventii (15) derart verbunden ist, daß das Ventil bei bis zu einem vorbestimmten Füllvolumen ausgefahrenen Balg in Schließstellung gebracht ist.

2. Hydropneumatischer Druckspeicher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Feder (16) vorgesehen ist, die das Ventil (15) in Öffnungsrichtung geringfügig vorspannt.

3. Hydropneumatischer Druckspeicher nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die als Faltenbalg ausgebildete Trennwand (14) bei der ersten Falte mit dem Stößel des Ventils (15) verbunden ist.

4. Hydropneumatischer Druckspeicher nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß in Höhe der Befestigungsstelle des Ventils (15) an den Balg (14) eine Füllplatle (19) befestigt ist, welche in einen den Balg (14) an der Flüssigkeitseinlaß-Behälterwand (26) festlegenden Ring (18) paßt.

5. Hydropneumatischer Druckspeicher nach einem der Ansprüche 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Balg (14) aus eine Mitnelöffnung aufweisenden, der allgemeinen zylindrischen Innenform des Behälters (20) angepaßten Kunststoffolien (21) durch Zusammenkleben oder -schweißen in der Mitte (22) und am Rande (23) gebildet ist und daß bei der ersten Falte des Faltenbalgcs (14) die Füllplatte (19) und das Ventil (15) befestigt sind.