DE2623951B2 - Hydropneumatischer Druckspeicher - Google Patents
Hydropneumatischer DruckspeicherInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf einen hydropneumatischen Druckspeicher mit den im Oberbegriff des
Anspruchs 1 enthaltenen Merkmalen.
Ein derartiger Druckspeicher ist bereits durch die DE-OS 23 63 688 bekannt geworden. Einer der beiden
Gehäuseteile besteht aus einem Halbkugelboden mit zylindrischem Bord, während der andere Gehäuseteil
die Form eines Klöpperbodens oder Korbbogenbodens hat, an den sich ebenfalls ein zylindrischer Bord
anschließt
Da Druckspeicher zu den Druckbehältern zu zählen sind, sollen die in den technischen Merkblättern für
Druckbehälter empfohlenen Gehäuseformen verwendet werden. Dies betrifft die Bodenformen und
insbesondere auch die Mindesthöhen der zylindrischen Borde. Darüber hinaus muß ein zylindrischer Bord auch
so hoch sein, daß ein ausreichender Abstand der Befestigungszone von der Schweißnaht gewährleistet
ist. Ein zu geringer Abstand würde trotz äußerer Kühlung Wärmeschäden an der Membran zur Folge
haben. Alle diese Anforderungen führen dazu, daß die gasraumseitige Innenfläche des Druckspeichers größer
ist als die Fläche der ungedehnten Membran. Das bedeutet, daß zwischen einer symmetrisch um das
Halteglied in Richtung des Gasraumes gestülpten, ungedehnten Membran und der Innenfläche ein
Zwischenraum besteht Wenn in dieser Lage der Druck im Flüssigkeitsraum weiter gesteigert wird, tritt eine
Dehnung der Membrane ein, die insbesondere in der Nähe des Haltegliedes zu einer vorzeitigen Zerstörung
der Membran führen kann. Ein solcher Fall kommt in den meisten Anwendungsfällen allerdings nicht vor, weil
dort das sogenannte Druckverhältnis, d. h, das Verhältnis von maximalem Betriebsdruck zur Gasvorspannung
etwa auf 8:1 herstellerseitig begrenzt wird. In
bestimmten Industriezweigen ist jedoch ein Druckverhältnis von 10:1 und mehr erforderlich, vornehmlich
dann, wenn eine Hydraulikanlage mit zwei sehr stark differierenden Drücken betrieben wird und der
Druckspeicher in beiden Druckbereichen funktionell notwendig ist Es wäre nun theoretisch denkbar, die
Membran in ihrer Größe und Form nach der gasraumseitigen Innenfläche zu bemessen. Man könnte
dadurch zwar Dehnungen vermeiden, bekäme jedoch bei entleertem Druckspeicher sogenannte Flüssigkeitsnester, die immer dann auftreten können, wenn die
Membranfläche größer ist als die flüssigkeitsseitige Innenfläche. Flüssigkeitsnester bestehen aus lokalen
beulenförmigen, allseits dicht von der Membran umschlossenen Flüssigkeitsansammlungen, die zu einer
Verkleinerung des Gasraumes führen und damit eine unerwünschte Erhöhung der Gasvorspannung bewirken.
Eine andere Möglichkeit, die Gefahr von Dehnungen zu verringern, besteht darin, die gasraumseitige
Bodenform zu ändern und einen Boden vorzusehen, welcher der umgestülpten Membran nahe
to kommt Unter Beibehaltung der vorgeschriebenen Bordhöhen gelingt dies aber nur dann, wenn man
Materialanhäufungen vornimmt, die zwar bei geschmiedeten Teilen prinzipiell möglich sind, bei Blechteilen
aber kaum zu verwirklichen sind. Stark abweichende Wanddicken führen überdies zu Dehnungsbehinderungen
und damit zu einer Verschlechterung der dynamischen Festigkeit. Es wird auch versucht, durch
Einstecken eines Gehäuseteils in den anderen das Problem zu lösen. Diese Lösung bedingt aber unter der
so Voraussetzung gleicher Wanddicken einseitige Kehlnähte, die wegen der in ihnen auftretenden Biegespannungen
im Behälterbau nicht empfohlen werden und außerdem z. B. auf einer Elektronenstrahlschweißanlage
nicht zu verwirklichen sind. Sofern es sich um Druckspeicher handelt, deren Gehäuseteile nicht
verschweißt, sondern durch Flansche, Gewinde, Bördelungen od. dgl. verbunden werden (siehe z. B. DE-PS
11 98 148), lassen sich die Innenflächen beiderseits der
Befestigungszone vergleichsweise einfach in gleicher Größe ausbilden. Derartige Lösungen sind aber für eine
Massenproduktion zu teuer.
Es liegt daher die Aufgabe vor, den eingangs genannten Druckspeicher mit einfachen Mitteln so
auszugestalten, daß auch hohe Lastverhältnisse gefahren werden können, ohne daß Dehnungen in der
Membran auftreten und Flüssigkeitsnester sich bilden können. Anders ausgedrückt soll trotz eines hohen
Druckverhältnisses eine ausreichende Lebensdauer
erzielt werden sowie die Funktionsfähigkeit voll erhalten bleiben. Darüber hinaus soll der Druckspeicher
unter Beachtung der in den technischen Merkblättern für Druckbehälter empfohlenen Gehäuseformen klein
in Größe und Gewicht bleiben und im Rahmen einer Massenfertigung mit geringen Kosten hersteilbar sein.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß mit den im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1
enthaltenen Merkmalen.
Stützkörper, die ein Überdehnen von Membranen vermeiden sollen, sind im Drackspeicherbau an sich
bekannt Diese Stützkörper (GB-PS 11 08 551, DE-AS 12 28 874, DE-GM 19 08 427) sind perforiert, so daß die
Membran bei Erreichen eines vorbestimmten Druckverhältnisses zur Anlage kommt. Die Höhe des Druckverhältnisses
richtet sich nach der Größe des Gasraumes auf der Rückseite des Stützkörpers. Auf jeden Fall ist
beim Anliegen der Membran am Stützkörper die Funktionsfähigkeit des Druckspeichers — sofern er für
Schwingungs- oder Druckstoßdämpfu-g eingesetzt wird — nicht mehr gegeben, und eine weitere
Steigerung des Druckverhältnisses ist ebenfalls nicht mehr möglich. Die der Erfindung zugrunde liegende
Aufgabe wäre damit nicht vollständig zu lösen gewesen. Beim Bau von Blasenspeichern ist es darüber hinaus
bekannt, im Innern der Blasen poröse Stützkörper anzuordnen (DE-AS 12 40 264, DE-OS 19 04 957). Da
diese Stützkörper aber entweder in sich komprimierbar sind oder aber in den Poren Gas aufnehmen können,
werden sich auch die Blasen bei einem bestimmten Druckverhältnis anlegen. Der Gedanke der Steigerung
des Druckverhältnisses tritt bei Blasenspeichern auch etwas in den Hintergrund, da man sich mit Druckverhältnissen
von 3:1 bis 4:1 zufrieden gibt. Eine Anwendung solcher poröser Stützkörper zur Lösung
der Aufgabe der Erfindung hätte somit auch nicht zum Erfolg geführt, da poröse Stützkörper perforierten
gleichzusetzen sind.
Die erfindui/gsgemäße Lösung hat demgegenüber den Vorteil, daß der Füllkörper sowohl inkompressibel
als auch formbeständig und gasundurchlässig ist. Er ist
somit nicht in der Lage, in irgendeiner Form Gas aufzunehmen. Das bedeutet, daß zwischen Füllkörper
und Membrane immer ein Restgasvolumen verbleibt, das auch bei weiteren Drucksteigerungen ein vollständiges
Anlegen der Membran am Füllkörper verhindert und die Funktionsfähigkeit des Druckspeichers damit
gewährleistet Durch die Formgebung des Füllkörpers wird auch die freie Innenfläche des Gasraumes gerade
in dem Maße verkleinert, daß Dehnungen der Membrane vermieden werden.
Der Anspruch 2 bezieht sich auf ein günstiges Material für den Füllkörper.
Die Ansprüche 3 bis 5 richten sich auf Möclichkeiten
zur Befestigung des Füllkörpers.
Der Anspruch 6 bezieht sich auf eine Maßnahme zur Vermeidung von Wärmeschäden im Füllkörper.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der Zeichnung irn folgenden näher erläutert Diese zeigt
einen Schnitt durch einen Druckspeicher längs seiner Achse.
Der hydropneumatisch* Druckspeicher 1 besitzt zwei Gehäuseteile 2 und 3, die an Rändern 4 und 5 stumpf
aneinanderstoßen und durch Schweißen fest und dauerhaft miteinander verbunden werden. Ein Halte-
i& glied 6, welches in einer umlaufenden Nut 7 in dem
Gehäuseteil 3 fixiert ist, umschließt einen verdickten Rand 8 einer Membran 9 mit Vorspannung, so daß
einerseits eine Halterung der Membrane 9 und andererseits eine gasdichte Abdichtung in der Befestigungszone
erzielt wird. Die Membran 9 teilt das Innere des Druckspeichers 1 in einen Gasraum 10 und einen
Flüssigkeitsraumi 11. In den Gasraum 10 mündet eine Gaseinfüllöffnung 12, die mittels einer Verschlußschraube
13 und einer Dichtung 14 nach dem Einfüllen eines unter Druck stehenden Gases, meist Stickstoff, verschlossen
wird. Der Gehäuseteil 3 ist mit einem Anschlußstück 15 verschweißt, in dem sich ein
Flüssigkeitsanschluß 16 befindet, der in den Flüssigkeitsraum 11 mündet Die Innenfläche des Gehäuseteils 3
wird mit 17 bezeichnet während die auf der anderen Seite der Befestigungszone liegende Innenfläche des
Gehäuseteiis 2 die Bezugszahl 18 erhält Die Membran 9
ist einmal bei nahezu entleertem Flüssigkeitsraum 11 in
ihrer natürlichen, ungedehnten Form dargestellt und
3ü zusätzlich gestrichelt in jener Lage angedeutet, die sie
bei druckbelastetem Speicher ungedehnt bei symmetrischer Umstülpung um das Halteglied einnehmen würde.
Es ist ersichtlich, daß der Abstand zum Gehäuseteil 2 stellenweise beträchtlich ist, so daß bei weiterer
Druckerhöhung starke Dehnungen auftreten würden. Um dies zu verhindern, ist der Raum zwischen der
umgestülpten und ungedehnten Membrane 9 und der Innenfläche 18 mit einem Füllkörper 19 ausgefüllt. Dies
ist so zu verstehen, daß die Membran bei druckentlastetem Speicher sicli ungedehnt am Füllkörper anschmiegt,
so daß dann umso mehr bei geladenem Druckspeicher die Membran naturgemäß immer außerhalb des
Bereichs jeglicher Dehnungsbeanspruchung liegen muß.
Der Füllkörper 19 liegt mit seiner Außenfläche an der Innenfläche 18 des Gehäuses an. Zur Halterung in dem
Gehäuseteil 2 besitzt der Füllkörper 19 einen kleinen umlaufenden Wulst 20, der in eine entsprechend
geformte Nut 21 in dem Gehäuseteil 2 einrastet. Weiterhin zur Fixierung dient eine bis zum Halteglied 6
reichende Schürze 22. Es ist natürlich auch möglich, den
Füllkörper 19 einzukleben oder anzuvulkanisieren. Da der Füllkörper inkompressibel, formbeständig und
gasundurchlässig ist bleibt auch bei hohen Druckverhältnissen noch ein Restgasvolumen zwischen Membran
9 und Füllkörper 19 bestehen, vorausgesetzt, daß dieser den im zugedachten Raum auch vollständig ausfüllt.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (6)
1. Hydropneumatischer Druckspeicher mit einem aus zwei aneinanderstoßenden, an der Stoßstelle
durch Schweißung dicht miteinander verbundenen Gehäuseteilen zusammengesetzten Gehäuse von im
wesentlichen gleicher Wandstärke und mit einer das Innere des Gehäuses gasdicht in einen Gasraum und
einen Flüssigkeitsraum veränderlicher Größe unterteilenden walkfähigen Membran, deren Rand mittels
eines Haltegliedes gegen die Innenwand des unteren Gehäuseteils festgehalten wird, dessen von der
Befestigungszone der Membran aus sich erstreckende Innenfläche der Form der ungedehnten Membran
entspricht, während die auf der anderen Seite der Befestigungszone sich erstreckende Innenfläche des
Druckspeichers größer ist als die Fläche der um das Halteglied in Richtung des Gasraumes gestülpten
ungedehnten Membran, dadurch gekennzeichnet,
daß der Raum zwischen der Innenfläche (18) des Gehäuses und der vollständig
symmetrisch umgestülpten und ungedehnten Membran (9) mit einem formfesten, gasundurchlässigen
Füllkörper (19) ausgefüllt ist
2. Hydropneumatischer Druckspeicher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Füllkörper
(19) aus Kunststoff besteht.
3. Hydropneumatischer Druckspeicher nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Füllkörper
(19) in einer zu Befestigungszone der Membran parallelen Ebene außen einen umlaufenden Wulst
(20) besitzt, der in eine entsprechend geformte Nut
(21) in dem benachbarten Gehäuseteil (2) einrastbar ist.
4. Hydropneumatischer Druckspeicher nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Füllkörper
(19) eingeklebt oder anvulkanisiert ist
5. Hydropneumatischer Druckspeicher nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß der Füllkörper (19) eine sich bis zum Halteglied (6) erstreckende
Schürze (22) besitzt, mit der er sich auf dem Halteglied (6) abstützt.
6. Hydropneumatischer Druckspeicher nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Schürze
(22) im Bereich der Schweißnaht mit Abstand von der Innenfläche (18) verläuft.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE19762623951 DE2623951C3 (de) | 1976-05-28 | 1976-05-28 | Hydropneumatischer Druckspeicher |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE19762623951 DE2623951C3 (de) | 1976-05-28 | 1976-05-28 | Hydropneumatischer Druckspeicher |
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DE2623951B2 true DE2623951B2 (de) | 1978-07-06 |
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Family
ID=5979232
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DE19762623951 Expired DE2623951C3 (de) | 1976-05-28 | 1976-05-28 | Hydropneumatischer Druckspeicher |
Country Status (1)
Country | Link |
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DE (1) | DE2623951C3 (de) |
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1976
- 1976-05-28 DE DE19762623951 patent/DE2623951C3/de not_active Expired
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