DE19822092A1

DE19822092A1 - Druckmittelspeicher

Info

Publication number: DE19822092A1
Application number: DE1998122092
Authority: DE
Inventors: Hans-Juergen Goette
Original assignee: ZF Luftfahrttechnik GmbH
Current assignee: Airbus Helicopters Technik GmbH
Priority date: 1998-05-16
Filing date: 1998-05-16
Publication date: 1999-11-18

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Druckmittelspeicher für ein Versorgungssystem mit einem in einem Zylinder (1) axial verschiebbaren Kolben (2), der einen Druckspeicherraum (3) von einem Druckraum (4) trennt, der mit dem Versorgungssystem verbunden ist. DOLLAR A Es wird vorgeschlagen, daß ein zweiter Druckmittelspeicher für ein unabhängiges Sicherungssystem (6) vorgesehen ist, wobei der Versorgungsdruck dem Speicherdruck des zweiten Druckmittelspeichers entgegenwirkt. Dadurch wird das Sicherungssystem im Standby-Betrieb druckentlastet.

Description

Die Erfindung betrifft einen Druckmittelspeicher nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.

Druckmittelspeicher, auch Hydrospeicher genannt, sind bekannt, Herion Taschenbuch, Herion Werke KG Fellbach bei Stuttgart, 1. Ausgabe 1969, Seite 248 bis 259. Sie können verschiedenen Aufgaben dienen, z. B. können sie als Ener giereserve eingesetzt werden, so daß im Falle einer Be triebsstörung in der Druckerzeugung die Speicherfüllung als Reserve zur Verfügung steht. Ferner kann die gespeicherte Ölmenge zusätzlich zum Pumpenförderstrom zur Verfügung ge stellt werden, wenn diese für bestimmte Aufgaben nicht aus reicht. Schließlich eignet sich der Druckmittelspeicher in bestimmten Fällen auch als Stoß- und Schwingungsdämpfer, wenn periodische Schwankungen im Pumpenförderstrom auftre ten. Grundsätzlich unterscheidet man Druckmittelspeicher nach der Art ihrer Belastung in gewichts-, feder- und druckbelastete Speicher, wobei die druckbelasteten Druck mittelspeicher am weitesten verbreitet sind. Als Druckgas wird wegen seiner neutralen Wirkung in den meisten Fällen Stickstoff verwendet.

Um zu vermeiden, daß das Öl Gas in Abhängigkeit vom Druck absorbiert, wird zwischen dem Gas und dem Hydrauliköl eine Trennwand vorgesehen, z. B. in Form eines, in einem Zylinder geführten Kolbens, der am Umfang gegenüber dem Zylinder durch Dichtelemente abgedichtet ist.

Aus der DE 39 17 797 A1 ist ein Druckmittelspeicher insbesondere für Fahrzeugbremsanlagen bekannt mit einem in einem vertikal angeordneten Zylinder verschiebbar geführten Trennkolben. Dieser hat einen Hohlraum, der durch einen Deckel mit einer Öffnung gegen den Gasraum abgedeckt ist. Der Deckel trägt eine Flüssigkeitsvorlage zur Schmierung von Kolbendichtungsringen. Der Hohlraum dient als Vorrats raum für die Flüssigkeit der Flüssigkeitsvorlage.

Aus der DE 39 30 557 A1 ist ein Druckmittelspeicher insbesondere für Fahrzeugbremsanlagen bekannt, der einen Zylinder und einen in diesem verschiebbar geführten Trenn kolben hat. Dieser ist mit wenigstens zwei axial mit Ab stand am Kolbenumfang angeordneten Kolbendichtungsringen gegenüber dem Zylinder abgedichtet. Zwischen den Kolben dichtungsringen ist eine Umfangsnut vorgesehen, die als Auffangraum dient und über eine Bohrung mit einem volu menänderbaren, geschlossenen Hohlraum im Trennkolben ver bunden ist. Der Hohlraum wird gasseitig von einem axial beweglichen Kolben verschlossen, dessen Verstellweg durch einen Federring begrenzt ist. In der Bohrung ist ein zur Ringnut hin schließendes Rückschlagventil angeordnet. In den Bereich zwischen den Kolbendichtungsringen einge schlepptes Druckmittel wird in der Ringnut gesammelt und durch die Bohrung in den Hohlraum abgeleitet. Hierdurch wird das Eindringen von flüssigem Druckmittel in den Gas raum vermieden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für ein vom Versorgungssystem unabhängiges Sicherungssystem für den Bedarfsfall ausreichend Druckenergie zu speichern, ohne das Sicherungssystem während des normalen Betriebs mit einem hohen Druck zu belasten. Die Aufgabe wird gemäß der Erfin dung durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Weitere Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Nach der Erfindung ist für ein unabhängiges Siche rungssystem ein zweiter Druckmittelspeicher vorgesehen, wobei der Versorgungsdruck des Versorgungssystems dem Spei cherdruck des zweiten Druckmittelspeichers entgegenwirkt. Dadurch ist der Speicherdruck im Sicherungssystem solange unwirksam, bis der Versorgungsdruck unter einen vorgegebe nen Wert abgesunken ist.

Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung kann dies mit einfachen Mitteln dadurch erreicht werden, daß die beiden Druckmittelspeicher einen gemeinsamen Speicherraum haben, und der Kolben bei einem vorgegebenen oberen Versorgungs druck an einem Anschlag im Zylinder anliegt. Der Kolben besitzt einen geschlossenen Zylinderraum, der von einem Sekundärkolben in zwei Kammern unterteilt ist, von denen die erste Kammer, die dem Druckspeicherraum benachbart ist, mit dem unabhängigen Sicherungssystem und die zweite Kammer mit der Atmosphäre verbunden ist. Der Sekundärkolben hat eine Kolbenstange, die eine Stirnwand des Kolbens zum Druckraum durchdringt.

Der Druckraum, der über einen Versorgungsanschluß mit einem Versorgungssystem verbunden ist, wirkt zusammen mit dem Druckspeicherraum als Druckmittelspeicher für das Ver sorgungssystem, bis der Kolben an dem Anschlag im Zylinder anliegt. Fällt der Versorgungsdruck im Druckraum unter ei nen vorgegebenen unteren Wert ab, bewegt sich der Kolben unter dem Druck im Druckspeicherraum, der gegebenenfalls durch eine Feder unterstützt oder ersetzt werden kann, in die entgegengesetzte Richtung. Der Sekundärkolben folgt dem Kolben, bis sich seine Kolbenstange in axialer Richtung an einem ortsfesten Bauteil abstützt, z. B. an dem Zylinder. Nun verschiebt sich der Sekundärkolben relativ zum Kolben, wodurch in der ersten Kammer des Zylinderraums ein Druck für das unabhängige Sicherungssystem aufgebaut wird.

Um in der ersten Kammer und dem unabhängigen Siche rungssystem einen Vordruck zu erzeugen, ist es zweckmäßig, daß die Kolbenstange im Druckraum eine wirksame Quer schnittsfläche besitzt, so daß der Sekundärkolben über die se wirksame Querschnittsfläche vom Versorgungsdruck beauf schlagt wird. Das Verhältnis der wirksamen Querschnittsflä che der Kolbenstange zur Querschnittsfläche des Sekundär kolbens ist so abgestimmt, daß sich im Sicherungssystem der gewünschte Vordruck einstellt.

Die wirksame Querschnittsfläche kann z. B. durch die Stirnfläche der Kolbenstange gebildet werden. Eine Variante dazu besteht darin, daß die Kolbenstange im Durchmesser abgesetzt ist, und daß das im Durchmesser kleine Ende aus dem Zylinder ragt. Die Absatzfläche bildet dann die wirksa me Querschnittsfläche. Sie kann gleichzeitig als axialer Anschlag am Zylinder dienen. Ferner kann hierbei über einen Entlüftungskanal in der Kolbenstange die zweite Kammer des Zylinderraums mit der Atmosphäre verbunden werden.

Die Verbindung zwischen der ersten Kammer und dem Si cherungssystem wird in einfacher Weise über eine Ringnut am Umfang des Kolbens hergestellt, die zwischen Dichtungsele menten im Bereich der Stirnseiten des Kolbens angeordnet und über einen Querkanal im Kolben einerseits mit der er sten Kammer und über einen Querkanal im Zylinder anderer seits mit dem Sicherungssystem verbunden ist.

Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeich nungsbeschreibung. In der Zeichnung ist ein Ausführungsbei spiel der Erfindung dargestellt. Die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusam menfassen.

Es zeigt:

Fig. 1 einen schematischen Schnitt durch einen er findungsgemäßen Druckspeicher während des normalen Betriebs und

Fig. 2 einen schematischen Schnitt durch einen er findungsgemäßen Druckspeicher während des Sicherungsbetriebs.

Der Druckmittelspeicher besitzt einen Zylinder 1, in dem ein Kolben 2 axial verschiebbar angeordnet ist. Der Kolben 2, der eine beachtliche axiale Erstreckung aufweist, besitzt im Bereich seiner Stirnflächen Dichtungselemente 18 und 19, die dichtend am Zylinder 1 anliegen, so daß durch den Kolben 2 der Zylinder 1 in einen Druckspeicherraum 3 und einen Druckraum 4 unterteilt wird. Der Druckraum 4 ist über einen Versorgungsanschluß 5 mit einem nicht näher dar gestellten Versorgungssystem verbunden, während sich im Druckspeicherraum 3 in der Regel Stickstoff befindet. Es ist jedoch auch möglich, daß der Druck vom Druckspeicher raum 3 auf den Kolben 2 zusätzlich oder nur durch eine Fe der 25 erzeugt wird.

Der Kolben 2 besitzt einen Zylinderraum, der durch einen Sekundärkolben 8 in eine erste Kammer 9 und in eine zweite Kammer 10 unterteilt ist. Eine mit dem Sekundärkol ben 8 fest verbundene Kolbenstange 11 durchdringt eine Stirnwand 12 des Kolbens 2 zur Druckkammer 4 hin. Die Kol benstange 11 ist im Durchmesser abgesetzt und ragt mit ih rem im Durchmesser kleineren Ende 17 aus dem Zylinder 1. Dichtungselemente 20 dichten die Kolbenstange 11 einerseits gegenüber dem Zylinder 1 und andererseits gegenüber dem Kolben 2 ab. Die Kolbenstange 11 besitzt ferner einen Ent lüftungskanal 21, der die zweite Kammer 10 mit der Atmosphäre verbindet.

Der Kolben 2 hat an seinem Umfang zwischen den Dichte lementen 18 und 19 eine Ringnut 24, die über einen Querka nal 22 im Kolben 2 einerseits und einen Querkanal 23 im Zylinder 1 die Verbindung zwischen der ersten Kammer 9 und einem unabhängigen Sicherungssystem 6 herstellt.

Liegt am Versorgungsanschluß 5 ein Versorgungsdruck eines nicht näher dargestellten Versorgungssystems an, wird der Kolben 2 entgegen dem Druck im Druckspeicherraum 3 bzw. der Kraft der Feder 25 verstellt und ein entsprechendes Druckmittelvolumen im Druckraum 4 gespeichert. Wird der Druck im Versorgungssystem geringer, wird die gespeicherte Energie wieder abgegeben, indem sich der Kolben 2 in Rich tung des Druckraums 4 verschiebt und ein entsprechendes Druckmittelvolumen in das Versorgungssystem abgibt.

Erreicht der Versorgungsdruck einen vorgegebenen, obe ren Wert, z. B. 150 bar, wird der Kolben 2 bis an einen Anschlag 7 im Zylinder 1 verschoben. Dabei erreicht der Druck im Druckspeicherraum 3 einen Wert, der gegenüber dem Versorgungsdruck entsprechend dem Verhältnis der dem Druck raum 4 zugewandten, wirksamen Querschnittsfläche 16 des Kolbens 2 und der dem Druckspeicherraum 3 zugewandten Stirnfläche des Kolbens 2 reduziert ist, z. B. 148 bar.

Die abgesetzte Kolbenstange 11 bildet an ihrem Absatz eine wirksame Querschnittsfläche 14, die ebenfalls vom Ver sorgungsdruck beaufschlagt wird und den Sekundärkolben 8 in Richtung auf die erste Kammer 9 verschiebt. Dadurch wird in der ersten Kammer 9 und in dem mit dieser verbundenen Si cherungssystem 6 ein Vordruck erzeugt, der im Verhältnis der wirksamen Querschnittsfläche 14 zur Stirnfläche des Sekundärkolbens 8 gegenüber dem Versorgungsdruck reduziert ist. Dieser Druck kann z. B. 1,5 bar betragen und bewirkt daß der Sekundärkolben 8 dem Kolben 2 folgt, solange sich die Kolbenstange 11 nicht axial an einem ortsfesten Bauteil abstützt. Der Druck ist somit wesentlich niedriger als der Versorgungsdruck und der Druck im Druckspeicherraum 3, so daß das Sicherungssystem 6 im Normalbetrieb weitgehend druckentlastet ist.

Fig. 2 zeigt den Sicherungsfall. Fällt der Versor gungsdruck z. B. in Folge eines Defekts ab, wird der Kol ben 2 in Richtung auf den Druckraum 4 verstellt. Der Sekun därkolben 8 folgt dabei dem Kolben 2 über einen Verschiebe weg 15 bis er sich axial an einem ortsfesten Bauteil ab stützt. In dem dargestellten Beispiel stützt sich die Kol benstange 11 des Sekundärkolbens 8 mit ihrer Querschnitts fläche 14 am Zylinder 1 ab. Nun wirkt in der ersten Kam mer 9 die Druckdifferenz zwischen dem Druck im Druckspei cherraum 3 und im Druckraum 4 unter Berücksichtigung der wirksamen Querschnittflächen. Dieser Druck steht dem Siche rungssystem 6 zur Verfügung, wobei sich die Energie aus dem Volumen ergibt, das bei diesem Druck in das Sicherungssy stem 6 verdrängt wird. Im Sicherungsfall kann der Druck in der ersten Kammer z. B. 68 bar und in dem Druckspeicher raum 55 bar betragen. Als Sicherungssysteme kommen Bremsen, Verriegelungen oder Zylinder in Frage.

Zur Gasdrucküberwachung können in dem Druckspeicher raum 3 ein nicht näher dargestellter Drucksensor, Tempera tursensor und/oder Wegsensor für die Stellung des Kolbens 2 vorgesehen werden. Ferner kann es zweckmäßig sein, einen Wegsensor und/oder Endschalter zwischen dem Kolben 2 und dem Sekundärkolben 8 anzuordnen.

Bezugszeichenliste

1

Zylinder

2

Kolben

3

Druckspeicherraum

4

Druckraum

5

Versorgungsanschluß

6

Sicherungssystem

7

Anschlag

8

Sekundärkolben

9

erste Kammer

10

zweite Kammer

11

Kolbenstange

12

Stirnwand

13

Dichtelement

14

Querschnittfläche

15

Verschiebeweg

16

Querschnittfläche

17

Ende

18

Dichtelement

19

Dichtelement

20

Dichtelement

21

Entlüftungskanal

22

Querkanal

23

Querkanal

24

Ringnut

25

Feder

Claims

1. Druckmittelspeicher für ein Versorgungssystem mit einem in einem Zylinder (1) axial verschiebbaren Kol ben (2), der einen Druckspeicherraum (3) von einem Druck raum (4) trennt, der mit dem Versorgungssystem verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweiter Druckmittelspeicher für ein unabhängiges Siche rungssystem (6) vorgesehen ist, wobei der Versorgungsdruck dem Speicherdruck des zweiten Druckmittelspeichers entgegen wirkt.

2. Druckmittelspeicher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Druckmit telspeicher einen gemeinsamen Druckspeicherraum (3) haben und der Kolben (2) bei einem vorgegebenen oberen Versor gungsdruck an einem Anschlag (7) im Zylinder (1) anliegt und einen geschlossenen Zylinderraum enthält, der von einem Sekundärkolben (8) in zwei Kammern (9, 10) unterteilt ist, von denen die erste, dem Druckspeicherraum (3) benachbarte Kammer (9) mit dem unabhängigen Sicherungssystem (6) und die zweite Kammer (10) mit der Atmosphäre verbunden ist, wobei der Sekundärkolben (8) eine Kolbenstange (11) hat, die eine Stirnwand (12) des Kolbens (2) zum Druckraum (4) hin durchdringt und sich in axialer Richtung abstützt, wenn der Versorgungsdruck unter einen vorgegebenen unteren Wert fällt.

3. Druckmittelspeicher nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der wirksamen Querschnittfläche (14) der Kolbenstange (11) zur Stirnfläche des Sekundärkolbens (8) so abgestimmt ist, daß sich im Sicherungssystem (6) ein geringer Vordruck ein stellt.

4. Druckmittelspeicher nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenstange (11) im Durchmesser abgesetzt ist, mit ihrem im Durchmesser kleineren Ende (17) aus dem Zylinder (1) ragt und einen Entlüftungskanal (21) für die zweite Kammer (10) aufweist.

5. Druckmittelspeicher nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (2) im Bereich seiner Stirnseiten Dichtungselemen te (18, 19) hat, zwischen denen an seinem Umfang eine Ring nut (24) vorgesehen ist, die einerseits mit dem Sicherungs system (6) über einen Querkanal (23) im Zylinder (1) und andererseits mit der ersten Kammer (9) über einen weiteren Querkanal (22) im Kolben (2) im Bereich der jeweiligen Stirnseite verbunden ist.

6. Druckmittelspeicher nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine Druckfeder (25) und/oder ein Gasdruck den Kolben (2) von der Seite des Druckspeicherraums (3) beaufschlagt.

7. Druckmittelspeicher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Druckspeicherraum (3) ein Drucksensor, Temperatursensor und/oder Wegsensor angeordnet sind.

8. Druckmittelspeicher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Wegsensor und/oder Endschalter zwischen dem Kolben (2) und dem Sekundärkolben (8) angeordnet ist.