DE19739015C1 - Druckspeicher mit großvolumigem Innenraum - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Druckspeicher mit großvolumigem In­ nenraum, insbesondere einen aufstellbaren Niederdruckspeicher, mit einem Fluidraum, einem Gasraum und einer zwischen diesen Räumen angeordneten Trenneinrichtung, die an der Oberfläche des Fluidvolumens in den Fluidspiegel eintauchende Auftriebskörper enthält, wobei die Auftriebskörper die Kontakt­ fläche für eine mögliche Diffusion von Gas in das Fluid hinein verringern.

Unter großvolumigen Druckspeichern sind in vorliegendem Zusammenhang solche zu verstehen, bei denen das Volumen des Innenraumes wesentlich grö­ ßer als etwa 200 dm³ ist. Bei diesen großvolumigen Niederdruckspeichern ersetzen Trenneinrichtungen mit in den Fluidspiegel eintauchenden Auftriebs­ körpern die bekannten Membranen, Blasen oder Kolben, wie sie bei niedrigvo­ lumigen Speichern üblicherweise als Sperre dienen, die verhindert, daß Gas, in der Regel Stickstoff, in das Druckfluid diffundiert und darin gelöst wird.

Bei einem aus der DE 32 07 626 A1 bekannten Druckspeicher der eingangs ge­ nannten Art sind als Auftriebskörper der Trenneinrichtung Schwimmkugeln vor­ gesehen, die in einer Lage oder mehreren Lagen an der Oberfläche des Fluid­ volumens angeordnet sind. Wie sich jedoch gezeigt hat, erreicht man, wenn die Schwimmkugeln die einzige Abdeckung an der Oberfläche des Fluidvolu­ mens bilden, keine ausreichende Verringerung der Kontaktfläche zwischen Gas und Fluid, selbst wenn die Kugeln in dichtester Kugelpackung aufeinanderlie­ gen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen großvolumigen Druckspeicher der in Betracht stehenden Art zu schaffen, bei der eine vergleichsweise bessere Trennung des Gasvolumens vom Ölvolumen mittels der Trenneinrichtung er­ reichbar ist.

Bei einem Druckspeicher der eingangs genannten Art ist diese Aufgabe erfin­ dungsgemäß dadurch gelöst, daß die Trenneinrichtung zumindest einen mit den Auftriebskörpern zusammenwirkenden flächigen Abschlußkörper als Abschir­ mung zur weiteren Verringerung der Kontaktfläche zwischen Gas und Fluid aufweist und daß der flächige Abschlußkörper und die Auftriebskörper derart ausgebildet sind, daß sie über eine Inspektionsöffnung im Druckspeicher in dessen Innenraum einbringbar sind.

Dadurch, daß die Trenneinrichtung erfindungsgemäß außer den Auftriebskör­ pern zumindest einen flächigen Körper als Abschirmelement aufweist, ergibt sich zum einen die gewünschte Verbesserung der Trennwirkung. Zum anderen ergibt sich dadurch, daß im Gegensatz zu dem erwähnten, bekannten Druck­ speicher die eigentliche Abschirmung nicht durch die Auftriebskörper selbst erfolgen muß, der weitere Vorteil, daß Auftriebskörper beliebiger Gestaltung Verwendung finden können.

Dadurch, daß erfindungsgemäß außerdem Abschlußkörper und Auftriebskörper derart ausgebildet sind, daß sie über eine Inspektionsöffnung (sogenanntes Mannloch) in den Druckspeicher eingebracht werden können, ergibt sich als weiterer Vorteil die Möglichkeit, den Druckspeicher als an beiden Enden fest abgeschlossenen Hohlkörper zu gestalten, was eine einfache und kostengün­ stige Fertigung des Druckbehälters ermöglicht.

Vorzugsweise ist als flächiger Abschlußkörper eine Abschlußplatte vorgesehen, deren Form und Abmessung an den Querschnitt des Innenraumes des Druck­ speichers so angepaßt ist, daß sie in diesem mit randseitigem Spiel aufnehmbar ist. Entsprechend dem üblicherweise kreisrunden Rohrquerschnitt des Innenrau­ mes des Druckspeichers handelt es sich also um eine kreisrunde Platte, deren Durchmesser etwas geringer als der Innendurchmesser des Innenraumes ist und die aus einem vorzugsweise elastomeren Werkstoff gefertigt ist, so daß ein Zusammenlegen oder Zusammenrollen für das Einbringen der Abschlußplatte durch die Inspektionsöffnung hindurch ermöglicht ist.

Die Anordnung kann so getroffen sein, daß die Abschlußplatte auf den Auf­ triebskörpern aufliegend angeordnet ist.

Des weiteren kann eine zweite, untere Abschlußplatte vorgesehen sein, die an der Unterseite der Auftriebskörper angebracht ist.

Als Auftriebskörper können Kunststoffkörper vorgesehen sein, die zur Er­ reichung ausreichenden Auftriebes eingegossene druckfeste Hohlkörperelemen­ te enthalten.

Es können jedoch als Auftriebskörper auch druckstabile, geschlossene Hohlkörper oder druckstabile Vollkörper geeigneten spezifischen Gewichtes vorgesehen sein, ebenso wie derartige Schwimmkugeln, wie sie bei dem erwähnten, bekannten Druckspeicher an sich bekannt sind.

Es können auch wie ein Schiff schwimmende Auftriebskörper vorgesehen sein, also Schwimmkörper, die zum Gasraum hin offen sind. Bei derartigen Schwimmkörpern ist eine selbsttätig arbeitende Lenzeinrichtung vorgesehen, um gegebenenfalls sich im Innern des Schwimmkörpers ansammelnde Flüssig­ keit zu entfernen. Zu diesem Zweck kann eine Steigrohr, das sich mit seinem oberen Ende in dem Gasraum erstreckt, vorgesehen sein, dessen unteres Ende an der tiefsten Stelle des Schwimmkörpers mündet und sich dort in eine sich gegebenenfalls ansammelnde Flüssigkeitspfütze erstreckt.

Nachstehend ist die Erfindung anhand von in der Zeichnung dargestellten Aus­ führungsbeispielen im einzelnen erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 eine stark schematisch vereinfachte und teils aufgeschnit­ ten gezeichnete Seitenansicht eines Ausführungsbeispiels des Druckspeichers;

Fig. 2 bis 4 in jeweils unterschiedlichen Maßstäben gezeichnete Ausschnitte eines Seitenwandbereiches jeweils abgewan­ delter Ausführungsbeispiele des Druckspeichers mit an die gezeigten Seitenwandbereiche angrenzendem Bereich der Trenneinrichtung und

Fig. 5 eine stark schematisch vereinfachte, geöffnet gezeichnete Ansicht eines Auftriebskörpers in Form eines wie ein Schiff schwimmenden Schwimmkörpers.

Ein in Fig. 1 schematisiert und im oberen und mittleren Bereich aufgeschnitten gezeichneter Druckspeicher, der als Ganzes mit 1 bezeichnet ist und der für stehende Anordnung vorgesehen ist, weist einen Innenraum 3 auf, der einen kreisrunden Rohrquerschnitt besitzt und an den Enden durch kalottenartige Endstücke abgeschlossen ist.

Am oberen Endbereich befinden sich Anschlüsse 5 für das Druckgas, am unte­ ren Endbereich ein Anschluß 7 für die Druckflüssigkeit, im vorliegenden Fall des Hydrauliköls. In der Nähe des unteren Endbereiches ist außerdem eine Inspektionsöffnung 9 (Mannloch) vorgesehen. Weitere bei Druckspeichern übliche Einrichtungen zur Überwachung des Betriebszustandes und der Funktion sind in Fig. 1 nicht eingezeichnet. Im mittleren, aufgeschnittenen Bereich befindet sich im Innenraum eine Trenneinrichtung 11, die eine an der Oberfläche des Ölvolumens schwimmende Abdichtung zwischen oberem Gasraum 13 und unterem Fluidraum 15 bildet.

Die Fig. 2 bis 4 zeigen nähere Einzelheiten möglicher Gestaltungen für die Trenneinrichtung 11. Bei dem Ausführungsbeispiel von Fig. 2 weist die Trenn­ einrichtung 11 als Auftriebskörper Kunststoffblöcke 17 und 19 auf. Bei diesen handelt es sich um mikrozelliges Polyurethan, wie es beispielsweise durch die Firma Bayer unter der Bezeichnung "Baydur" vertrieben wird. Um den Kunst­ stoffblöcken 17 und 19 ausreichenden Auftrieb zu vermitteln, enthalten die Blöcke 17 und 19 eingegossene Hohlkörperelemente, beim vorliegenden Ausführungsbeispiel Glaskügelchen, beispielsweise solcher Art, wie sie durch die Firma 3M als "Glasbubbles" vertrieben werden.

Die Trenneinrichtung 11 weist als oberen flächigen Abschlußkörper als Ab­ schirmung gegenüber dem Gasraum 13 eine obere Abschlußplatte 21 auf, die auf der Lage der oberen Kunststoffblöcke 17 aufliegt und als Kreisscheibe mit einem Durchmesser ausgebildet ist, der etwas geringer ist als der Innendurch­ messer des Innenraumes 3 des Druckspeichers 1, so daß gegenüber dessen In­ nenwand 23 ein ausreichendes Spiel zur Verfügung steht. Eine untere Ab­ schlußplatte 25, die sich unterhalb der Lage der unteren Kunststoffblöcke 19 erstreckt, entspricht der oberen Abschlußplatte 21, abgesehen davon, daß sie im Durchmesser kleiner ist als die obere Abschlußplatte 21. Die Kunststoff­ blöcke 17 und 19 haben jeweils solche Abmessungen, daß ihr Einbringen durch die Inspektionsöffnung 9 hindurch in den Innenraum 3 möglich ist. Die Abschlußplatten 21 und 25 sind aus einem ein Zusammenrollen oder Zusam­ menfalten ermöglichenden Werkstoff, beispielsweise einem geeigneten Kunst­ stoffmaterial oder einem Kautschuk. Endseitig mit Verschraubungen 27 verse­ hene Zuganker, die die Abschlußplatten 21 und 25 sowie die dazwischen be­ findlichen Kunststoffblöcke 17 und 19 durchgreifen, halten die Bauelemente der Trenneinrichtung 11 zusammen. Außerdem sind nachgiebige Dichtstege 31 mittels der Zuganker 29 zwischen unterer Abschlußplatte 25 und den Schaum­ stoffkörper 19 sowie zwischen diesen und den oberen Kunststoffblöcken 17 ge­ sichert.

Wie aus Fig. 2 zu ersehen ist, taucht die Trenneinrichtung 11 in das Ölvolu­ men 33 soweit ein, daß sich die obere Abschlußplatte 21 in geringem Abstand oberhalb des Ölspiegels 35 befindet. Aufgrund des vorhandenen Spiels zwi­ schen dem Unfangsrand der oberen Abschlußplatte 21 und der Innenwand 23 folgt die Trenneinrichtung 11 bei den betriebsbedingten Lageänderungen des Ölspiegels 35 diesem. Das Spiel kann ausreichend groß gewählt werden, so daß die ungehinderte Bewegung der Trenneinrichtung auch bei unbearbeiteter Innenwand 23 des betreffenden Druckspeichers sichergestellt ist. Trotz aus­ reichenden Spiels am Rand der oberen Abschlußplatte 21 ist die unerwünschte Diffusion von Gas in das Ölvolumen 33 hinein auf ein Mindestmaß verringert, weil der gesamte Querschnitt des Innenraumes 3 durch die Abschlußplatte 21 bis auf den Spielbereich am Rand vollständig abgedeckt ist und weil die Dicht­ leisten 31 eine weitere Abschirmung zwischen dem Bereich des Ölvolumens 33, der in der Nähe des Ölspiegels 35 etwas gelöstes Gas enthält, und den gas­ freien unteren Bereich des Ölvolumens bilden.

Fig. 3 zeigt ein abgewandeltes Ausführungsbeispiel, bei dem druckstabile Hohl­ körper 37 als Auftriebskörper vorgesehen sind, mit deren Oberseite und Un­ terseite die obere Abschlußplatte 21 bzw. untere Abschlußplatte 25 verklebt sind. Zusätzliche seitliche Dichtstege 39 in Form von Ringsegmenten sind mit den außenliegenden Hohlkörpern 37 verbunden.

Bei einem in Fig. 4 gezeigten, weiteren Ausführungsbeispiel der Trenneinrich­ tung 11 ist die obere Abschlußplatte 21 mit den Kunststoffblöcken 17, wie sie bei dem Beispiel von Fig. 2 benutzt werden, verklebt. Zusätzliche Dichtstege 41 dienen zur weiteren Abschirmung im Bereich des Spalts zwischen Innen­ wand 23 und Trenneinrichtung 11.

Ein in Fig. 5 gezeigter Auftriebskörper in Form eines offen dargestellten Schwimmkörpers 43, der dünnwandig ausgebildet sein kann, da sein Innen­ raum zum Gasraum 13 hin offen ist, weist ein Steigrohr 45 als selbsttätig ar­ beitende Lenzeinrichtung auf, um gegebenenfalls im Schwimmkörper 43 ange­ sammelte Flüssigkeit, beispielsweise Kondensat, zu entfernen. Das Steigrohr 45 mündet in einer Bodenvertiefung 47, in der sich gegebenenfalls eine Flüssig­ keitspfütze ansammelt, und erstreckt sich mit seinem oberen Ende 49 in den Gasraum 13. Bei Druckänderungen im Innenraum 3 des Druckspeichers ändert sich auch der Druck im Innenraum des Schwimmkörpers 43, wobei ein Aus­ gleichsvolumen durch das Steigrohr 45 strömt. Bei einem anschließenden Druckwechsel wird gegebenenfalls aus einer Pfütze in der Vertiefung 47 befindliche Flüssigkeit automatisch über das Steigrohr 45 nach außen gefördert.

Claims (10)

1. Druckspeicher mit großvolumigem Innenraum, insbesondere aufstellbarer Niederdruckspeicher, mit einem Fluidraum (15), einem Gasraum (13) und einer zwischen diesen Räumen angeordneten Trenneinrichtung (11), die an der Oberfläche des Fluidvolumens in den Fluidspiegel (35) eintauchen­ de Auftriebskörper enthält, wobei die Auftriebskörper die Kontaktfläche für eine mögliche Diffusion von Gas in das Fluid hinein verringern, da­ durch gekennzeichnet, daß die Trenneinrichtung (11) zumindest einen mit den Auftriebskörpern zusammenwirkenden flächigen Abschlußkörper (21, 25) als Abschirmung zur weiteren Verringerung der Kontaktfläche zwi­ schen Gas und Fluid aufweist und daß der flächige Abschlußkörper und die Auftriebskörper derart ausgebildet sind, daß sie über eine Inspektions­ öffnung (9) im Druckspeicher (1) in dessen Innenraum (3) einbringbar sind.

2. Druckspeicher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als flächi­ ger Abschlußkörper eine Abschlußplatte (21, 25) vorgesehen ist, deren Form und Abmessung an den Querschnitt des Innenraumes (3) des Druck­ speichers (1) so angepaßt ist, daß sie in diesem mit randseitigem Spiel aufnehmbar ist, und daß die Abschlußplatte (21, 25) aus einem vorzugs­ weise elastomeren Werkstoff gefertigt ist, der ein Zusammenlegen oder Zusammenrollen für das Einbringen der Abschlußplatte (21, 25) durch die Inspektionsöffnung (9) hindurch ermöglicht.

3. Druckspeicher nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ab­ schlußplatte (21) auf den Auftriebskörpern (17) aufliegend angeordnet ist.

4. Druckspeicher nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine zwei­ te, untere Abschlußplatte (25) vorgesehen und an der Unterseite der Auftriebskörper (19) angebracht ist.

5. Druckspeicher nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß obere und untere Abschlußplatte (21 und 25) mittels Zugankern (29), die sich durch zwischen ihnen befindliche Auftriebskörper (21, 25) hindurch erstrecken, in Anlage an der Oberseite bzw. der Unterseite der Auftriebskörper gehal­ ten sind.

6. Druckspeicher nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die untere Abschlußplatte (25) einen gegenüber der oberen Abschlußplatte (21) ver­ ringerten Durchmesser aufweist und daß mittels der Zuganker (29) elasti­ sche Dichtstege (31) in Anlage an randseitigen Auftriebskörpern gehalten sind, um eine Abdichtung im Zwischenraumbereich zwischen dem Rand der unteren Abschlußplatte (25) und der Wand (23) des Druckspeichers (1) zu bilden.

7. Druckspeicher nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeich­ net, daß als Auftriebskörper Kunststoffkörper (17, 19) vorgesehen sind, die zur Erreichung ausreichenden Auftriebes eingegossene druckfeste Hohl­ körperelemente enthalten.

8. Druckspeicher nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß als Auf­ triebskörper mikrozellige Polyurethankörper (17, 19) mit Hohlglaskü­ gelchen vorgesehen sind.

9. Druckspeicher nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß als Auf­ triebskörper druckstabile, geschlossene Hohlkörper (37) vorgesehen sind.

10. Druckspeicher nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß als Auf­ triebskörper Schwimmkörper (43) vorgesehen sind, die zum Gasraum (13) hin offen und mit einer selbsttätig arbeitenden Lenzeinrichtung (45) versehen sind, um gegebenenfalls im Innern des Schwimmkörpers (43) vorhandene Flüssigkeit zu entfernen.