DE1627828A1 - Hydraulischer Energiespeicher - Google Patents

Description

• Hydraulischer Energiespeicher Die Erfindung bezieht sieh auf einen hydraulischen Energiespeicher mit einem Zylinder und einem darin geführten Kolben, auf den ein federndes Mittel einwirkt, das beim Hub des Kolbens in einer Richtung Speicherkraft aufnimmt und beim Hub des Kolbens in der anderen Richtung Speicherkraft abgibt und ferner eine dem Energiespeicher zugeordnete Umschalteinrichtung, welche die dem Energiespeicher zugeordnete Druckmittelquelle zu- oder abschaltet.
• Es sind hydraulische Energiespeicher dieser Gattung bekanntgeworden, bei denen der Kolben eine Kolbenstange aufweist, welche durch den Boden des Speichers nach außen geführt ist und unmittelbar ein außerhalb des Speichers angeordnetes Speicherladeventil oder andere, die Druckmittelquelle zu- oder abschaltende Einrichtungen betätigt. So sorgt beispielsweise das Speicherladeventil für das Aufladen des Speichers, wenn dieser nach Abgabe seines gespeicherten Druckmittels an-ein-en Verbraucher leer ist oder nur noch einen. geringen Vorrat an Druckmittel beinhaltet. Bei diesen bekannten Energiespeichern-bestehen jedoch erhebliche Schwierigkeiten bei der Abdichtung der Kolbenstangen-Durchführung durch den Boden des Speichers im Hinblick auf Verschleiß und Reibungsverluste. Außerdem erhalten diese Speicher durch die herausragende Kolbenstange eine unerwünschte große Baulänge, die in vielen Fällen den Einbau eines solchen Speichers in eine hydraulische Anlage in Frage stellt.
• Aufgabe der Erfindung ist es, die geschilderten Nachteile zu vermeiden und einen Energiespeicher der in Rede stehenden Art in der weise zu verbessern, daß die Steuerung der.Umschalteinrichtung auf hydraulischem Wege erfolgt.
• Diese Aufgabe_wird-erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Kolben eine im Innern des Zylinders endende Kolbenstange aufweist, die im entladenen oder fast entladenen Zustand des Speichers auf ein Vorateuerventil einwirkt, das seinerseits den Speicherraum über eine Steuerleitung mit einem Betätigungsglied der Umschalteinrichtung verbindet. Mit dieser Maßnahme erhält man einen Energiespeicher, dessen Wandung unter Vermeidung von beweglichen Teilen lediglich durch eine Speicher-Anschlußleitung und die Steuerleitung durchbrochen wird.
• Gemäß einer zweckmäßigen Ausgestaltung der Erfindung ist zwischen der Druckmittelquelle und dem Energiespeicher sowie einem davon abgezweigten Verbraucher ein'Rückschlagventil angeordnet, wobei die Umschalteinrichtung ein Speicherladeventil ist, das in einer Stellung einen drucklosen Umlauf des Druckmittels und in der anderen Stellung den Druckmittelzufluß in .das dem Rückschlagventil nachgeschaltete hydraulische System bewirkt. - Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn die Steuerleitung durch eine Droseel mit einem drucklosen Raum verbunden ist.
• Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Vor-steuerventil für die Umschalteinrichtung im Boden des Energie-speichere angeordnet und mit einem ringförmigen Schließkörper ver-sehen, durch den das Zu- bzw. Abströmen des Druckmittels erfolgt. Ferner kann der Energiespeicher gemäß der Erfindung so ausgeführtsein, daß die Kolbenstange mit einem Federelement versehen ist, das auf das Vorsteuerventil einwirkt.
• Weitere Eigenschaften, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung können der Beschreibung der Zeichnungen, welche ein Ausführungsbeispiel der Erfindung darstellen, entnommen werden. Es zeigen: . Abb. 1 einen Längsschnitt-durch einen hydraulischen Energiespeicher gemäß der Erfindung. -Abb.-2 eine schematische Darstellung des hydraulischen Energiespeichers gemäß Abb. 1 in Verbindung mit einem Speicherladeventil und einer Druckmittelquelle.
• Die Abb. 1 zeigt einen hydraulischen Energiespeicher 1 mit einem innen zylindrischen Gehäuse 2, in dem ein Kolben 3 gleitbar geführt ist. Oberhalb des Kolbens 3 befindet sich in einem geschlossenen Raum 4, der der Einfachheit halber.nicht vollständig dargestellt ist, ein-gasförmiges Medium als federndes Mittel. Ein unterhalb des Kolbens 3 gelegener Raum 5 dient zur Aufnahme des zu speichernden Druckmittels. Der Raum 5 ist nach unten hin durch einen im zylindrischen Gehäuse 2 befestigten Boden 6 nach außen verschlossen. Im Boden 6 ist zentral eine Bohrung 7 angeordnet, in die eine Verschraubugg 8 zur Aufnahme der nicht gezeigten Speicher-Anschlußleitung mittels Gewinde eingreift. Oberhalb dieser Verschraubung 8 ist im Boden 6 ein Vorsteuerventil 9 mit einem ringförmigen Schließkörper 10 vorgesehen. Dieser Schließkörper wird durch die Kraft einer von unten anliegenden Feder 11, die sich gegen die Verschraubung 8 abstützt, gegen eine Schulter 12 eines in den Boden 6 eingepreßten Ventilsitzes 13 gedrückt. Bei der in Abb. 1 gezeigten geschlossenen Stellung des Schließkörpers 10 ist dieser von einem nach außen und gegenüber dem Raum 5 abgedichteten Ringraum 14 umgeben. Dabei sorgt 'eine den Schließkörper 10 unterhalb des Ringraumes 14 umgebende Dichtung 15 dafür, daß in dessen Schließstellung von der federbelasteten Seite her kein Druckmittel in den Ringraum 14 eindringen kann. Der Ringraum 14 steht über einen Kanal 16 sowie eine Bohrung 17 mit einer Steuerleitung 18 in Verbindung. Durch die innere Öffnung des ringförmigen Schließkörpers 10 ist die Speicher-Anschlußleitung ständig mit dem Raum 5 verbunden, so daß fortwährend Druckmitte zu- oder abströmen Kann. Der Kolben 3 ist mit einer zentral angeordneten, in den Haum 5 hineinragenden Kolbenstange 19 versehen, die an ihrem freien Ende einen Kopf 20 aufweist. Auf der Kolbenstange 19 sitzt eine vorgespannte Feie-r-21, diesich mit ihrem einen Ende gegen den Kolben 3 abstützt und mit ihrem anderen Ende ein Druckstück 22 gegen den Kopf 20 der Kolbenstange 19 andrückt. Das Druckstück 22 ist-gegen den Druck der Feder 21 auf der Kolbenstange 19 verschiebbar gelagert und ferner in-seinem oberen Bereich mit mehreren radial verlaufenden Nuten 23 versehen.
• Angenommen, bei der in Abb. 1 gezeigten Stellung des Kolbens 3 wird Druckmittel aus dem Raum 5 durch die Speicher-hnschlußl.eitung einem Verbraucher zugeführt, so wandert der Kolben 3 infolge des bei seiner vorangegangenen Aufwärtsbewegung im Raum 4 verdichteten gasförmigen Mediums abwärts, bis sich das Druckstück 22 mit seinem unteren Teil auf eine im ringförmigen Schließkörper 10 befindliche, nicht näher bezeichnete schräge Ringfläche aufsetzt. Die gegenüber der Feder 11 des Vorsteuerventils 9 stärker vorgespannte, das Druckstück 22 haltende Feder 21 sorgt nun dafür, daß das Druckstück 22 den Schließkörper 10 von seinem Sitz abhebt. Dabei kann durch die Nuten 23 ständig Druckmittel aus dem Raum 5 in die Speicher-Anschlußleitung abströmen, so daß bei weiterer Abwärtsbewegung des Kolbens 3 die Feder 21 schließlich zusammengedrückt wird. Durch das Abheben des Schließkörpers 10 vom Ventilsitz 13 wird der Ringraum 14 mit dem Raum 5 verbunden so daß die Steuerleitung 18 über den Kanal 1'6 sowie die Bohrung 17 mit Druckmittel beaufsehlagt wird. Die Steuerleitung ist, wie aus der Abb2 hervorgeht, mi=t einem Speicherladeventil verbunden, das nunmehr die Zuschaltung der Druckmittelquelle zum Aufladen des Speichers und zur zusätzlichen Versorgung eines gegebenenfalls noch eingeschalteten Verbrauchers bewirkt. Die Abb. 2 zeigt den hydraulischen Energiespeicher 1, der durch eine Speicher-Anschlußleitung 25 mit einem Rückschlagventil 26 verbunden ist. Von der Speicher-Anschlußleitung 25 zweigt eine Zeitung 27 ab, die zu einem oder mehreren Verbrauchern führt. Das Rückschlagventil 26 steht durch eine Zeitung 28 mit einer Pumpe 29 als Druckmttelquelle in Verbindung. Die Pumpe 29 wird von einem Vorratsbehälter 30 mit Druckmittel versorgt. Zum Schutz der hydraulischen Anlage gegen Überlastung ist ein mit der Zeitung 28 verbundenes Überdruckventil 31 vorgesehen. Vom Energiespeicher 1 führt die Steuerleitung 18 zu einem hydraulischen Betätigungsglied 32 eines-Speicherladeventils, das hier als Zweistellungsschiebe.r 33 außgebildet ist. An die Steuerleitung 18 ist ein'Drosselorgan 34 mit kleinem Strömungsquerschnitt angeschlossen, das mit einem drucklosen Raum in Verbindung steht. Das Betätigungsglied 32 ist mit dem Zweistellungsschieber 33 vorzugsweise einstöckig ausgebildet. Der Zweistellungeschi,eber 33 weist eine. an seiner rechten Stirnfläche angreifende Feder 35 und außerdem ein Sprungwerk 36 auf. Eine von der Zeitung 28 abzweigende Zeitung 37 verbindet den Zweistellungsschieber 33 mit der Pumpe 29, während dieser über eine andere Zeitung 38 -an den Vorratsbehälter 30 für das I?ruckm@ttel angeschlossen ist:`-Ferner führt eine an die Zeitung 37 angescblossene Steuerleitung 39 zur rechten Stirnfläche des Zweisteliungs-Schiebers 33. i Geht man davon aus, daß der Energiespeicher 1 mit Druckmittel aufgefüllt ist, so befindet sich der Zweistellungsschieber 33 in der Stellung gemäß Abb. 2. Dabei fließt das von der Pumpe 29 ge-förderte Druckmittel durch die Leitungen 28, 37 und 38 .drucklos um.. Die Steuerleitung 18 ist hierbei ebenfalls drucklos. Wird nun ein Verbraucher eingeschaltet, so strömt diesem@das benötigte Druckmittel aus dem Raum 5 des Energiespeichers 1 durch die Lei-tungen 25, 27 zu. Hierbei wandert der Kolben 3 infolge des im Raum ¢ verdichteten gasförmigen Mediums im Gehäuse 2 abwärts und das Druckstück 22 an der Kolbenstange 19 öffnet schließlich das Vorsteuerventil 9, so daß die Steuerleitung 18 mit Druckmittel beaufschlagt wird. Das Druckmittel gelangt durch die Steuerleitung 18 zum Betätigungsglied 32, das nun den Zweistellungsschieber über das Sprungwerk 36 nach rechts verschiebt, womit die Leitung 37 gegenüber der Leitung 36 gesperrt wird. Nun strömt das von der Pumpe 29 geförderte Druckmittel durch die Leitung 28 und das tZÜckschlagventil 26 sowie die Leitung 25 in den Energiespeicher.l, wobei gegebenenfalls ein Teil dieses Druckmittels einem noch angeschlossenen Verbraucher durch die Leitung 27 zufließt. ITarch das Zuströmen des Druckmittels zum Energiespeicher 1 wird der Kolben 3 nach oben bewegt, wobei das über dem Kolben befindliche gasförmige Medium wieder verdichtet wird. Hei der Aufwärtsbewegung

  des Kolbens 3 gibt schließlich das Druckstück 22 an der Kolben-

  stauge 19 den Schließkörper 10 des Vors i;euerven@iys .9 . frei, so .

  daß-dieses seine Schließstellung wieder erreicht. Der Kolben 3

  wird durch das in den Raum 5 einströmende Dr-.zckmi;ttel weiter nach

  oben gedrückt, während der Druck in der Steuerleitung 18 über das Drosselorgan 34 abgebaut wird. Erst wenn der Speicher mit Druckmittel gefüllt ist und der Druck in den Leitungen 37,39 und damit an der rechten Stirnfläche des Zweistellungsschiebers 33 eine vorbestimmte Höhe erreicht hat, wird der Schieber unterstützt durch die Kraft der Feder 35 über das Sprungwerk 36 wieder in seine linke Endstellung .verschoben und das von der Pumpe 29 geförderte Druckmittel läuft drucklos um. Selbstverständlich kann an die Steuerleitung 18 anstelle des hydraulischen Betätigungsgliedes 32 auch ein elektrisches Betätigungsglied, beispielsweise ein Druckschalter, angeschlossen sein, der seinerseits auf das Speicherladeventil oder auf den Antrieb der Druckmittelpumpe einwirkt.

Claims (5)

1. P a t e n t a n s p r ü c h e 1. Hydraulischer Energiespeicher mit einem Zylinder und einem darin geführten Kolben, auf den ein federndes Mittel-einwirkt, das beim Hub des Kolbens in einer Richtung Speicherkraft aufnimmt und beim Hub des Kolbens in der anderen Richtung Speicherkraft abgibt und ferner eine dem Energiespeicher zugeordnete Umschalteinrichtung, welche die dem Energiespeicher zugeordnete Druckmittelquelle zu- oder abschaltet, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (3) eine im Innern des'Zylinders (2) endende-Kolbenstange (19) aufweist, die im entladenen oder fast entladenen Zustand des Speichers (1) auf ein Vorsteuerventil (9) einwirkt, das seinerseits den Speicherräum (5) über eine Steuerleitung (18) mit einem 'Betätigungsglied (32) der Umschalteinrichtung (33) verbindet.
2. 2. Hydraulischer Energiespeicher nach ,Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Druckmittelquelle (29) und dem Energiespeicher (1) sowie einem davon abgezweigten Verbraucher ein Rückschlagventil (26) angeordnet ist und daß die Umschalteinrichtung ein Speicherladeventil (33) ist, das in einer Stellung einen drucklosen Umlauf des Druckmittels und in der arideren Stellung den Druckmittelzufluß in das dem Rückschlagventil (26) nachgeschaltete hydraulische System bewirkt.
3. 3. Hydraulischer Energiespeicher nach den .Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerleitung (1$) durch eine Drossel (34) mit einem drucklosen Raum verbunden ist.
4. 4. Hydraulischer Energiespeicher nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Vorsteuerventil (9) für die Umschalteinrichtung (33) im Boden (6) des Energiespeichers (1) angeordnet und mit einem ringförmigen Schließkörper (10) versehen ist, durch den das Zu- bzw. Abströmen des Druckmittels erfolgt..
5. 5. Hydraulischer Energiespeicher nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,.daß die Kolbenstange (19) mit einem Federelement (21) versehen ist, das auf das Vorsteuerventil (9) einwirkt.